Utilidad diagnóstica de la secuenciación de segunda y tercera generación en pacientes con discapacidad intelectual: revisión rápida / Utility of second-generation sequencing and third-generation sequencing in the diagnosis of patients with intellectual disability: Rapid review

Introducción: la discapacidad intelectual se presenta hasta en el 18% de algunas poblaciones. Las causas son variantes genéticas puntuales y variantes en el número de copias detectadas por la secuenciación de segunda generación y el análisis cromosómico por micromatrices, respectivamente. Sin embargo, se tiene otras variantes, como las estructurales, repetición de trinucleótidos o trastornos de la impronta que solo son detectadas por otras pruebas específicas. La secuenciación de tercera generación tiene el potencial de detectar todas las variantes genéticas. El objetivo es determinar las ventajas de la secuenciación de tercera generación sobre la de segunda generación en pacientes con discapacidad intelectual. Material y métodos: búsqueda sistemática mediante los tesauros MESH «discapacidad intelectual» y «secuenciación de segunda generación»; así como el término de «secuenciación de tercera generación». Resultados: se seleccionaron 31 artículos; 9 utilizaron la secuenciación de tercera generación en pacientes con estudios genómicos previos y se encontró que el 40% tenían variantes estructurales. Los que emplearon la secuenciación de segunda generación (n = 22) determinaron mediante un metaanálisis, que detectaron variantes de un solo nucleótido y variantes en el número de copias en un 29,8 y 9,2% de los casos, respectivamente. Conclusiones: la secuenciación de tercera generación tiene la capacidad de encontrar variantes estructurales, disomías uniparentales, repetición de trinucleótidos y variantes de un solo nucleótido, lo cual permitiría tener una mayor probabilidad de establecer la etiología de la discapacidad intelectual. Sin embargo, se necesitan estudios con muestras más representativas no solo en quienes padecen de discapacidad intelectual, sino a nivel poblacional.(AU)

Introduction: Some populations have an intellectual disability frequency of nearly 18%. Among, the diverse genetic causes are single nucleotide variants and copy number variations, detected with second-generation sequencing and chromosomal microarray analysis, respectively. Nevertheless, other variants such as structural variants, trinucleotide repeat or imprinting disorders, cannot be detected by these tests and require different specific techniques. Third-generation sequencing have a power of found all variants. The purpose is to stablish the benefits of using third generation sequencing above second-generation sequencing in the diagnosis of patient with intellectual disability. Material and methods: A rapid systematic review was performed on the Medline using thesaurus terms MESH of “intellectual disability” and “second-generation sequencing”; as well as using the term “third-generation sequencing”. Results: 31 articles were selected in total. Of those, nine used third-generation sequencing in patients with previously genomic test, and founded structural variants in 40% of cases, all these variants were corroborated with other gold standard tests. Twenty-two studies used second-generation sequencing (n = 22) and showed through metanalysis, that 29,8% and 9,2% of these cases are due a single nucleotide variant and copy number variations, respectively. Conclusions: Third-generation sequencing can find structural variants, uniparental disomies, trinucleotide repeat and single nucleotide variation. Therefore, it would allow a broader and better study of the etiology of intellectual disability. Nevertheless, more research with larger representative samples in patients and healthy population is needed.(AU)

Progressive trends in prenatal genetic screening / Tendencias progresivas en el cribado genético prenatal

According to the global report on birth defects in 2021, it is estimated that 8 million children are born with birth defects of genetic origin annually. These birth defects vary in their degree of severity; where some types are mild and do not require treatment but others may necessitate lifelong medications or even cause instant death just after birth. That is why prenatal screening is doubtless necessary to detect such genetic defects before birth aiming to drop the tragedy of these children off. Recently, this approach has been developing towards non-invasive techniques that reduce the risk of miscarriage, which was common in the old-fashioned invasive ones. Non-invasive Prenatal Tests (NIPTs) like Chromosomal Microarray Analysis (CMA) and cell-free fetal DNA (cffDNA) caused a breakthrough in the screening methods of chromosomal aneuploidies. Thanks to their benefits, NIPTs are considered a fundamental clinical approach for pregnant women’ screening in multiple countries. Thence, this paper gives prominence to the recentness of NIPTs along with each’s assets, liabilities, and prospective recommendations. In addition, it would demonstrate the importance of modern molecular technologies like next-generation sequencing (NGS) which are enforced for the appliance of NIPTs. (AU)

Según el informe mundial sobre anomalías congénitas de 2021, se estima que anualmente nacen 8 millones de niños con anomalías congénitas de origen genético. Estos defectos de nacimiento varían en su grado de severidad; donde algunos tipos son leves y no requieren tratamiento, pero otros pueden necesitar medicamentos de por vida o incluso causar la muerte instantánea justo después del nacimiento. Por eso es sin duda necesario el cribado prenatal para detectar tales defectos genéticos antes del nacimiento con el fin de acabar con la tragedia de estos niños. Recientemente, este enfoque se ha ido desarrollando hacia técnicas no invasivas que reducen el riesgo de aborto espontáneo, que era común en las antiguas invasivas. Las pruebas prenatales no invasivas (NIPT) como el análisis de micromatrices cromosómicas (CMA) y el ADN fetal libre de células (cffDNA) provocaron un gran avance en los métodos de detección de aneuploidías cromosómicas. Gracias a sus beneficios, las NIPT se consideran un enfoque clínico fundamental para la detección de mujeres embarazadas en múltiples países. Por lo tanto, este documento destaca la actualidad de los NIPT junto con los activos, pasivos y recomendaciones prospectivas de cada uno. Además, demostraría la importancia de las tecnologías moleculares modernas, como la secuenciación de próxima generación (NGS), que se aplican para la aplicación de NIPT. (AU)

Síndrome PURA en una niña con retraso grave del desarrollo: un diagnóstico desafiante / PURA syndrome in a child with severe developmental delay: a challenging diagnosis

Introducción: El síndrome PURA es una condición autosómica dominante poco común causada por variantes patogénicas de novo en el gen PURA y que se caracteriza por un fenotipo multisistémico que incluye retraso del neurodesarrollo global, hipotonía temprana, ausencia de habla, dificultades para alimentarse, hipersomnolencia, epilepsia y trastornos del movimiento. Caso clínico: Presentamos una niña de 9 años con hipotonía y dificultades para alimentarse con retraso del crecimiento desde el período neonatal. A la edad de 3 años era evidente el retraso motor e intelectual, tenía una marcha de base amplia, no hablaba y una respuesta de sobresalto acústico exagerada. Desarrolló estereotipias de mano-boca y epilepsia a los 6 años. La monitorización electroencefalográfica continua de 24 horas reveló una actividad lenta global y una actividad epileptiforme frecuente en las áreas temporal izquierda y centrotemporal. La resonancia magnética del cerebro reveló un retraso en la mielinización. A los 6 años, la secuenciación clínica del exoma identificó una variante patógena heterocigótica en el gen PURA, c.153delA p. (Leu54CysfsTer24). Conclusión: El síndrome PURA tiene características clínicas similares a otros trastornos neurológicos, pero la asociación con algunas características clínicas, no tan comunes en otras entidades neurológicas, como no poder hablar, pero poder seguir órdenes simples, y una respuesta de sobresalto acústico exagerado, deben ser factores de sospecha de síndrome PURA y servir para realizar un análisis genético para confirmar el diagnóstico y proporcionar una intervención multidisciplinar precoz.(AU)

Introduction: PURA syndrome is a rare autosomal dominant condition caused by de novo pathogenic variants in PURA gene and characterized by a multisystemic phenotype that includes global neurodevelopmental delay, early hypotonia, absence of speech, feeding difficulties, hypersomnolence, epilepsy and movement disorders. Case report: We report a 9-year-old girl with hypotonia and feeding difficulties with failure to thrive since the neonatal period. At the age of 3 years motor and intellectual delay were evident, she had a wide-based gait, no speech and an exaggerated acoustic startle response. She developed hand-mouthing stereotypies and epilepsy at 6 years old. The 24 hours continuous electroencephalogram monitoring revealed global slow activity and frequent epileptiform activity in left temporal and centrotemporal areas. The brain MRI revealed delayed myelination. At 6 years old the clinical exome sequencing identified a heterozygous pathogenic variant in the PURA gene, c.153delA p.(Leu54CysfsTer24). Conclusion: PURA syndrome has clinical features similar to other neurological disorders but the association with some clinical features, not as common in other neurological entities, like never being able to speak but being able to follow simple orders and exaggerated acoustic startle response, should raise the suspicion of PURA syndrome and genetic analysis must be performed to confirm the diagnosis and provide early multidisciplinary intervention.(AU)

Bayesian network analysis of plasma microRNA sequencing data in patients with venous thrombosis.

MicroRNAs (miRNAs) are small regulatory RNAs participating to several biological processes and known to be involved in various pathologies. Measurable in body fluids, miRNAs have been proposed to serve as efficient biomarkers for diseases and/or associated traits. Here, we performed a next-generation-sequencing based profiling of plasma miRNAs in 344 patients with venous thrombosis (VT) and assessed the association of plasma miRNA levels with several haemostatic traits and the risk of VT recurrence. Among the most significant findings, we detected an association between hsa-miR-199b-3p and haematocrit levels (P = 0.0016), these two markers having both been independently reported to associate with VT risk. We also observed suggestive evidence for association of hsa-miR-370-3p (P = 0.019), hsa-miR-27b-3p (P = 0.016) and hsa-miR-222-3p (P = 0.049) with VT recurrence, the observations at the latter two miRNAs confirming the recent findings of Wang et al. Besides, by conducting Genome-Wide Association Studies on miRNA levels and meta-analyzing our results with some publicly available, we identified 21 new associations of single nucleotide polymorphisms with plasma miRNA levels at the statistical significance threshold of P < 5 × 10-8, some of these associations pertaining to thrombosis associated mechanisms. In conclusion, this study provides novel data about the impact of miRNAs' variability in haemostasis and new arguments supporting the association of few miRNAs with the risk of recurrence in patients with venous thrombosis.

Los micro-ARN (miARN) son pequeñas moléculas de ARN reguladoras que participan en varios procesos biológicos y están implicados en diversas patologías. Mensurables en los líquidos corporales, se ha planteado que los miARN pueden ser biomarcadores eficaces para el diagnóstico de enfermedades y/o características asociadas. Aquí hemos llevado a cabo un análisis de miARN plasmático con tecnología de secuenciación de última generación en 344 pacientes con trombosis venosa (TV) y hemos evaluado la asociación de los niveles de miARN con distintas características hemostáticas y el riesgo de recidiva de TV. Entre los hallazgos más significativos, hemos detectado una asociación entre hsa-miR-199b-3p y los niveles de hematocritos (p = 0,0016); dos marcadores que se habían asociado de forma independiente con el riesgo de sufrir TV. Asimismo, hemos observado una evidencia indicativa de asociación entre hsa-miR-370-3p (p = 0,019), hsa-miR-27b-3p (p = 0,016) y hsa-miR-222-3p (p = 0,049) y la recidiva de TV; los resultados los dos últimos miARN confirman los hallazgos recientes de Wang et al. (Clin Epigenetics, 2019). Además, al efectuar estudios de asociación del genoma completo sobre los niveles de miARN y al metaanalizar nuestros resultados con otros disponibles públicamente, hemos identificado 21 asociaciones nuevas de polimorfismos de un solo nucleótido (PSN) con niveles de miARN plasmático con un umbral de significación estadística de p < 5 × 10−8; algunas de estas asociaciones pertenecen a los mecanismos patogénicos de la trombosis.Como conclusión, en este estudio se proporcionan nuevos datos sobre el impacto de la variabilidad de miARN en la hemostasia y nuevos argumentos que apoyan la asociación de algunas secuencias de miARN con el riesgo de recidiva en pacientes con trombosis venosa.

Characterization of ruminal bacteria in grazing Nellore steers / Caracterización de bacterias ruminales en novillos Nelore en pastoreo / Caraterização bacteriana ruminal em novilhos Nelore em pastejo

Abstract Background: Rumen microorganisms have developed a series of complex interactions, representing one of the best examples of symbiosis between microorganisms in nature. Conventional taxonomic methods based on culture techniques are being replaced by molecular techniques that are faster and more accurate. Objective: To characterize rumen bacterial diversity of Nellore steers grazing on tropical pastures by sequencing the 16S rRNA gene using Illumina sequencing. Methods: Three rumen-cannulated Nellore steers were used. The liquid and solid fractions of the rumen contents were processed to extract metagenomic DNA, and the V1 and V2 hypervariable regions of the 16S rRNA gene were sequenced using Illumina sequencing. Results: A total of 11,407,000 reads of adequate quality were generated, and 812 operational taxonomic units (OTUs) were found at the species level. Twenty-seven phyla were identified, and the predominant phyla were Firmicutes (23%), Bacteroidetes (14%), Proteobacteria (10%), Spirochaetes (9%), Fibrobacteres (7%), Tenericutes (5%), and Actinobacteria (2%), which represented 70% of the total phyla identified in the rumen content. Conclusion: Rumen environment in grazing Nellore steers showed high bacterial diversity, with Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Spirochaetes, and Fibrobacteres as the predominant phyla.

Resumen Antecedentes: Los microorganismos ruminales han desarrollado una serie de interacciones complejas que representan uno de los mejores ejemplos de simbiosis entre microorganismos en la naturaleza. Los métodos taxonómicos tradicionales basados en técnicas de cultivo están siendo reemplazados por técnicas moleculares debido a su mayor velocidad y precisión. Objetivo: Caracterizar la diversidad bacteriana ruminal de novillos Nelore mantenidos en pasturas tropicales mediante la secuenciación del gen 16S RNA utilizando la plataforma de secuenciación Illumina. Métodos: Se utilizaron tres novillos Nelore fistulados en el rumen. Las fracciones líquida y sólida del contenido ruminal fueron procesadas para la extracción del DNA meta genómico y las regiones hipervariables V1 y V2 del gen 16S rRNA fueron secuenciadas usando la plataforma Illumina. Resultados: En total, se generaron 11.407.000 lecturas de calidad adecuada, y en el nivel de especie se encontraron 812 unidades taxonómicas operacionales (OTUs). Se identificaron veintisiete filos, predominantemente Firmicutes (23%), Bacteroidetes (14%), Proteobacteria (10%), Spirochaetes (9%), Fibrobacteres (7%), Tenericutes (5%) y Actinobacteria (2%), los cuales representaron el 70% de los filos identificados en el contenido ruminal. Conclusión: El ambiente ruminal de novillos Nelore en pastoreo presenta una alta diversidad de bacterias, con dominancia de los filos Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Spirochaetes y Fibrobacteres .

Resumo Antecedentes: Os microrganismos ruminais têm desenvolvido uma serie de complexas interações que representam um dos melhores exemplos de simbiose entre microrganismos na natureza. Os métodos taxonômicos tradicionais baseados em métodos de cultura vêm sendo substituídos por técnicas moleculares que apresentam maior velocidade a acurácia. Objetivo: Caracterizar a diversidade bacteriana ruminal em novilhos Nelore mantidos em pastagens tropicais mediante o sequenciamento do gene 16S rRNA utilizando a plataforma de sequenciamento Illumina. Métodos: Foram utilizados três novilhos Nelore fistulados no rúmen. A fração liquida e solida do conteúdo ruminal foram processadas para extrair o DNA metagenômico, e as regiões hipervariáveis V1 e V2 do gene 16S rRNA foram sequenciadas na plataforma Illumina. Resultados: No total foram geradas 11.407.000 leituras de qualidade adequada, e 812 unidades taxonomicas operacionais (OTUs) foram identificadas no nível de espécie. Foram identificados 27 filos, e houve predominância de Firmicutes (23%), Bacteroidetes (14%), Proteobacteria (10%), Spirochaetes (9%), Fibrobacteres (7%), Tenericutes (5%) e Actinobacteria (2 %), os quais representaram 70% dos filos identificados a partir do rúmen bovino. Conclusão: O ambiente ruminal em novilhos Nelore em pastejo apresentou alta diversidade bacteriana, com Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Spirochaetes e Fibrobacteres como filos predominantes.

[Leber hereditary optic neuropathy: Usefulness of next generation sequencing to study mitochondrial mutations on apparent homoplasmy]. / Neuropatía óptica de Leber: utilidad de la secuenciación masiva en el estudio de mutaciones mitocondriales en aparente homoplasmia.

BACKGROUND AND OBJECTIVE: Leber hereditary optic neuropathy is characterized by acute and subacute visual loss, produced by mitochondrial DNA mutations. PATIENTS AND METHODS: The molecular study of a family with only one affected member is presented. RESULTS: In the index case and in her mother, the mitochondrial mutation m.11778G>A in the MT-ND4 was detected in the heteroplasmic state. The index case's sister, without ocular manifestations, asked for genetic counseling. The study of the mentioned mutation by Sanger sequencing identified it in an apparent homoplasmic state. However, by means of next-generation sequencing (NGS), the mutation was actually in a heteroplasmic state. CONCLUSIONS: Regarding genetic counseling, verifying a mutation in homoplasmic state is really important. We have observed that NGS allows us to discriminate between high levels of heteroplasmy and homoplasmy, meaning that it is a useful technique for the analysis of apparent homoplasmic results obtained with less sensitive technique, as Sanger sequencing.