El exoma está compuesto por todos los exones 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 del ARN mensajero (ARNm) y regiones codificantes . La secuenciación del exoma ha demostrado ser un método eficiente 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 , de los cuales aproximadamente el 80% 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 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. [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 la función de las células. Como resultado, la totalidad del exoma no se traduce en proteínas en todas las células. Los diferentes tipos de células solo transcriben partes del exoma, y solo las regiones codificantes de los exones se traducen finalmente en proteínas.
La secuenciación de nueva generación (NGS) permite la secuenciación rápida de grandes cantidades de ADN, lo que supone un avance significativo en el estudio de la genética y sustituye a métodos más antiguos como la secuenciación de Sanger . Esta tecnología está empezando a ser más común en el ámbito de la atención sanitaria y la investigación, no solo porque es un método fiable para determinar las variaciones genéticas, sino también porque es rentable y permite a los investigadores secuenciar genomas enteros en un plazo de días a semanas, en comparación con los métodos anteriores que podían llevar meses. La secuenciación de nueva 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 solo comprende el 1,5% del genoma total, este proceso es más rentable y rápido, ya que implica la secuenciación de alrededor de 40 millones de bases en lugar de los 3 mil millones de pares de bases que componen el genoma. [10]
Por otra parte, se ha descubierto que la secuenciación del genoma completo captura una visión más completa de las variantes en el ADN en comparación con la secuenciación del exoma completo . Especialmente para las variantes de un solo nucleótido , la secuenciación del genoma completo es más potente y más sensible que la secuenciación del exoma completo para detectar mutaciones potencialmente causantes de enfermedades dentro del exoma. [11] También hay que tener en cuenta que las regiones no codificantes pueden estar implicadas en la regulación de los exones que forman el exoma, por lo que la secuenciación del exoma completo puede no ser completa a la hora de mostrar todas las secuencias que intervienen en la formación del exoma.
Con cualquiera de las formas de secuenciación , la secuenciación del exoma completo o la secuenciación del genoma completo, algunos han argumentado que tales prácticas deberían 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 examinen variantes genéticas que pueden no estar relacionadas en absoluto 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, lo que crea el potencial de estigmas o actitudes negativas hacia ese grupo como resultado. [12]
Las mutaciones raras que afectan la función de proteínas esenciales constituyen la mayoría de las enfermedades mendelianas . Además, la abrumadora 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 las mutaciones dañinas y diagnosticar con éxito a los pacientes, los investigadores están buscando en el exoma pistas que ayuden en este proceso.
La secuenciación completa del exoma es una tecnología reciente que ha llevado al descubrimiento de varios trastornos genéticos y ha aumentado la tasa de diagnósticos de pacientes con trastornos genéticos raros. En general, la secuenciación completa del exoma ha permitido a los proveedores de atención médica diagnosticar entre el 30 y el 50 % de los pacientes que se pensaba que tenían trastornos mendelianos raros. [ cita requerida ] Se ha sugerido que la secuenciación completa del exoma 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 manejo de los pacientes con trastornos raros y previamente desconocidos, lo que permite 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), hipocalemia (potasio bajo) y alcalosis (pH sanguíneo alto) que provoca fatiga muscular y distintos niveles de letalidad. [14] Es un ejemplo de una enfermedad rara, que afecta a menos de una persona por millón, 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, la investigación ha 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 por exones , las secuencias que, cuando se transcriben, permanecen dentro del ARN maduro después de que los intrones se eliminan por empalme de 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 solo 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 eficiente para determinar la base genética de más de dos docenas de trastornos mendelianos o de un solo gen . [19]