El exoma está compuesto por todos los exones dentro del genoma , las secuencias que, cuando se transcriben, permanecen dentro del ARN maduro después de que los intrones se eliminan mediante el empalme del ARN . Esto incluye regiones no traducidas de ARN mensajero (ARNm) y regiones codificantes . La secuenciación del exoma ha demostrado ser un método eficaz para determinar la base genética de más de dos docenas de trastornos mendelianos o de un solo gen . [1]
El exoma humano consta de aproximadamente 233.785 exones , aproximadamente el 80% de los cuales tienen menos de 200 pares de bases de longitud, lo que constituye un total de aproximadamente el 1,1% del genoma total , o aproximadamente 30 megabases de ADN . [2] [3] [4] Aunque constituyen una fracción muy pequeña del genoma , se cree que las mutaciones en el exoma albergan el 85% de las mutaciones que tienen un gran efecto sobre la enfermedad. [5]
Es importante señalar que el exoma es distinto del transcriptoma , que es todo el ARN transcrito dentro de un tipo de célula. Si bien el exoma es constante de un tipo de célula a otro, el transcriptoma cambia según la estructura y función de las células. Como resultado, la totalidad del exoma no se traduce en proteína en cada célula. Los diferentes tipos de células solo transcriben porciones del exoma, y solo las regiones codificantes de los exones finalmente se traducen en proteínas.
La secuenciación de próxima generación (NGS) permite la secuenciación rápida de grandes cantidades de ADN, lo que avanza significativamente el estudio de la genética y reemplaza métodos más antiguos como la secuenciación de Sanger . Esta tecnología está empezando a ser más común en la atención médica y la investigación, no solo porque es un método confiable para determinar variaciones genéticas, sino también porque es rentable y permite a los investigadores secuenciar genomas completos en cualquier momento entre días y semanas. Esto se compara con métodos anteriores que pueden haber llevado meses. La secuenciación de próxima generación incluye tanto la secuenciación del exoma completo como la secuenciación del genoma completo . [6]
Se ha propuesto que la secuenciación del exoma de un individuo en lugar de su genoma completo es una forma más rentable y eficiente de diagnosticar trastornos genéticos raros. [7] [8] También se ha descubierto que es más eficaz que otros métodos, como el cariotipo y los microarrays . [9] Esta distinción se debe en gran medida al hecho de que los fenotipos de los trastornos genéticos son el resultado de exones mutados. Además, dado que el exoma sólo comprende el 1,5% del genoma total, este proceso es más rentable y rápido, ya que implica secuenciar alrededor de 40 millones de bases en lugar de los 3 mil millones de pares de bases que componen el genoma. [10]
Por otro lado, se ha descubierto que la secuenciación del genoma completo captura una visión más completa de las variantes del ADN en comparación con la secuenciación del exoma completo . Especialmente para las variantes de un solo nucleótido , la secuenciación del genoma completo es más poderosa y más sensible que la secuenciación del exoma completo para detectar mutaciones potencialmente causantes de enfermedades dentro del exoma. [11] También se debe tener en cuenta que las regiones no codificantes pueden estar involucradas en la regulación de los exones que componen el exoma, por lo que la secuenciación del exoma completo puede no ser completa al mostrar todas las secuencias que intervienen en la formación del exoma. .
Con cualquiera de las formas de secuenciación , secuenciación del exoma completo o secuenciación del genoma completo, algunos han argumentado que tales prácticas deben realizarse teniendo en cuenta la ética médica. Si bien los médicos se esfuerzan por preservar la autonomía del paciente, la secuenciación pide deliberadamente a los laboratorios que observen variantes genéticas que pueden no tener ninguna relación con la condición del paciente en cuestión y que tienen el potencial de revelar hallazgos que no se buscaron intencionalmente. Además, se ha sugerido que tales pruebas implican formas de discriminación contra grupos particulares por tener ciertos genes, creando como resultado la posibilidad de estigmas o actitudes negativas hacia ese grupo. [12]
Mutaciones raras que afectan la función de proteínas esenciales constituyen la mayoría de las enfermedades mendelianas . Además, la inmensa mayoría de las mutaciones que causan enfermedades en los loci mendelianos se pueden encontrar dentro de la región codificante. [5] Con el objetivo de encontrar métodos para detectar mejor mutaciones dañinas y diagnosticar con éxito a los pacientes, los investigadores están buscando en el exoma pistas que ayuden en este proceso.
La secuenciación del exoma completo es una tecnología reciente que ha llevado al descubrimiento de diversos trastornos genéticos y ha aumentado la tasa de diagnóstico de pacientes con trastornos genéticos raros. En general, la secuenciación del exoma completo ha permitido a los proveedores de atención médica diagnosticar entre el 30% y el 50% de los pacientes que se pensaba que padecían trastornos mendelianos raros. [ cita necesaria ] Se ha sugerido que la secuenciación del exoma completo en entornos clínicos tiene muchas ventajas inexploradas. El exoma no solo puede aumentar nuestra comprensión de los patrones genéticos, sino que, en entornos clínicos, tiene el potencial de cambiar el tratamiento de pacientes con trastornos raros y previamente desconocidos, permitiendo a los médicos desarrollar intervenciones más específicas y personalizadas. [13]
Por ejemplo, el síndrome de Bartter , también conocido como nefropatía por pérdida de sal, es una enfermedad hereditaria del riñón caracterizada por hipotensión (presión arterial baja), hipopotasemia (potasio bajo) y alcalosis (pH sanguíneo alto) que provoca fatiga muscular y niveles variables. de fatalidad. [14] Es un ejemplo de una enfermedad rara, que afecta a menos de una por millón de personas, cuyos pacientes se han visto afectados positivamente por la secuenciación del exoma completo. Gracias a este método, los pacientes que anteriormente no presentaban las mutaciones clásicas asociadas con el síndrome de Bartter fueron diagnosticados formalmente con él después del descubrimiento de que la enfermedad tiene mutaciones fuera de los loci de interés. [5] De este modo pudieron obtener un tratamiento más específico y productivo para la enfermedad.
Gran parte del enfoque de la secuenciación del exoma en el contexto del diagnóstico de enfermedades se ha centrado en los alelos de "pérdida de función" que codifican proteínas. Sin embargo, las investigaciones han demostrado que los avances futuros que permitan el estudio de regiones no codificantes, dentro y fuera del exoma, pueden conducir a capacidades adicionales en el diagnóstico de trastornos mendelianos raros. [15] El exoma es la parte del genoma compuesta de exones , las secuencias que, cuando se transcriben, permanecen dentro del ARN maduro después de que los intrones se eliminan mediante el empalme del ARN y contribuyen al producto proteico final codificado por ese gen. Consiste en todo el ADN que se transcribe en ARN maduro en células de cualquier tipo, a diferencia del transcriptoma , que es el ARN que se ha transcrito únicamente en una población celular específica. El exoma del genoma humano consta de aproximadamente 180.000 exones que constituyen aproximadamente el 1% del genoma total , o alrededor de 30 megabases de ADN . [16] Aunque componen una fracción muy pequeña del genoma , se cree que las mutaciones en el exoma albergan el 85% de las mutaciones que tienen un gran efecto sobre la enfermedad. [17] [18] La secuenciación del exoma ha demostrado ser una estrategia eficaz para determinar la base genética de más de dos docenas de trastornos mendelianos o de un solo gen . [19]