SEMANA12 GENETICA PRACTICA PRUEBA DE PATERNIDAD MEDIANTE MARCADORES TIPO STR

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORRGO
FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA
CURSO: GENÉTICA Y EMBERIOLIOGÍA
SEMANA 12
PRÁCTICA 9: INTERPRETACIÓN DE PRUEBAS DE PATERNIDAD MEDIANTE MARCADORES
TIPO STR
INTRODUCCIÓN
Una prueba paternidad es un estudio genético que tiene como objetivo determinar el vínculo
genético ascendente en primer grado entre un individuo y su genitor masculino, o su genitor
femenino en el caso de existir duda de la paternidad por diferentes situaciones.
Las investigaciones de ADN permitieron usar los marcadores genéticos en la secuencia
de nucleótidos del ADN genómico. En 1985, se descubrieron los minisatélites formados por
secuencias de nucleótidos que se repiten en número variable de veces y, gracias a los multilocus y
a la técnica de Southern blots, en 1993 se llegó a estudios genéticos del ADN que permiten saber
quién es el padre genético con una certeza de 0,99998 (del 99,998%).
Más tarde, se descubrieron marcadores (polimorfismos) más específicos de secuencia del ADN que
permitieron una certeza del 99,9999% para saber quién es el padre genético, siempre y cuando se
tenga una muestra genética del posible padre y del supuesto hijo o hija.
Los marcadores que más se utilizan son las llamadas "huellas digitales" del ácido
desoxirribonucleico, que son polimorfismos (variaciones) que se heredan en las longitudes del ADN
repetitivo (secuencias cortas repetidas en tándem, en ingles STR = Short Tándem Repeat). La
nomenclatura utilizada para la asignación de los alelos para los diferentes STR está regulada por un
comité de nomenclatura de la Sociedad Internacional de Genética Forense. Todos los resultados de
ADN para paternidad o maternidad que se realicen siguiendo estas consideraciones científicas
deben ser iguales en cualquier parte del mundo.
La prueba de análisis de ADN tiene alta confiabilidad, pero carece de certeza. La probabilidad de
certeza se relaciona con la probabilidad estadística de que dos personas tengan las mismas huellas
de ADN, como sucede, por ejemplo, en el caso de los gemelos. La seguridad depende de cuántos
marcadores (polimorfismos) se comparen, y eso varía según el caso y lo que se quiere buscar o
demostrar. También depende de qué tan comunes sean esos mismos marcadores (polimorfismos)
en la población estudiada. No existe una certeza del 100%, y por eso se considera una probabilidad
del 99%.4
Cuando no se cuenta con muestras del presunto padre, se puede obtener un índice de paternidad
utilizando muestras de los padres paternos. También es posible obtener muestras de prenatales
mediante el procedimiento de amniocentesis y el de las vellosidades coriónicas.
PRUEBADE PATERNIDAD
Factores a tener en cuenta en una prueba de paternidad:
La mayoría de procedimiento médicos no afectarán los resultados de una prueba de paternidad, sin
embargo, los siguientes escenarios pueden tener un efecto en los resultados:
- Un participante que ha recibido recientemente una transfusión de sangre.
- Un participante que ha tenido un trasplante de médula ósea.
1
- Sí es posible no usar dichas muestras. En este caso se usa Muestras Especiales.
- No se puede realizar la prueba en muestras obtenidas de cepillos de dientes, vasos, manchas de
sangre, sudor, chicles, u otras fuentes.
Confiabilidad de la prueba
La prueba de paternidad es altamente confiable (99.9999%), siendo uno de los exámenes más
seguros y precisos que existe en la actualidad.
El valor exacto de confiabilidad depende del tipo de resultado:
Inclusión: Si un hombre es el padre biológico de un niño es determinado con un 99.9% = 99.99999%
de seguridad.
Exclusión: Si un hombre no es el padre biológico de un niño es determinado con 100% de seguridad.
Participantes en la prueba
Además del presunto padre y presunto hijo, es recomendable, pero no indispensable, que participe
la madre. En casos que no se cuenta con la presencia del presunto padre se puede incluir familiares
directos del presunto padre.
Obtención de la muestra
Generalmente se usa una muestra de saliva, ya que es muy fácil de obtener. Simplemente, se
enjuaga la boca, se espera 5 minutos y se frota un hisopo de algodón la parte interna del carrillo de
la boca para obtener la muestra.
En casos especiales se puede usar muestra de cabello, en este caso se requiere una muestra
significativa (de 7 a 10 hebras de cabello) pero que debe de ser tomada desde la raíz, es decir,
arrancados. En la raíz del cabello se encuentra la información genética heredada del padre. Un
cabello cortado, sin raíz, solo posee un tipo de ADN, que se hereda de madres a hijos, por lo que
solo sería útil para realizar pruebas de maternidad o parentesco biológico por vía materna lo cual es
un examen poco frecuente.
¿Existe alguna diferencia en el resultado según el tipo de muestra?
No hay ninguna diferencia de veracidad entre muestras. Esto se debe a que todas las células de una
persona poseen exactamente el mismo ADN, por lo que la exactitud y veracidad de los resultados
es siempre la misma, independientemente de la muestra utilizada, bien sea sangre, saliva u otro
tipo de muestra.
Uña: Se necesitan 10 piezas de uñas. No usar lacas, esmaltes. Cabello: Se necesitan 7 a 10 hebras de
cabello con el folículo (de raíz). El cabello cortado, es decir, sin raíz, no se podrá analizar.
Selección de prueba de paternidad:
a) En proceso de gestación
Esta prueba no requiere preparación (ayuno u otras restricciones).
El paciente debe firmar un consentimiento informado, demostrar que cuenta con 10 o más semanas
de embarazo (ecografía, HCG, FUR). La toma de muestra se realiza al presunto padre como a la
mamá.
2
b)
Después del nacimiento
b.1.
Con disponibilidad de la madre, el hijo y el presunto padre para la obtención de las
muestras.
b.2.
Con disponibilidad de presunto padre y el hijo.
b.3.
Con disponibilidad de la madre, el hijo (no del presunto padre) y alternativamente de los
abuelos, tíos o hijos por parte del presunto padre.
Prueba de paternidad mediante marcadores tipo str
En pruebas de paternidad los marcadores del tipo STR (Short Tandem Repeat) son utilizados por su
gran poder discriminativo y por ayudar a identificar individuos genéticamente.
Las secuencias STR utilizadas se componen de unidades que contienen cada una 4 a 5 pares de bases
nucleotídicas (por ejemplo, la secuencia tetramérica “gata” del locus D7S280 tiene 4 pares de base)
y lo que varía es el número de veces que estas unidades se repiten en cada individuo 5.
Así por ejemplo en el cromosoma 7 está el locus polimórfico D7S280 que posee 13 variantes
polimórficas. Una persona tendrá una de las 13 variantes en cada par cromosómico; pudiendo ser
entonces homocigota o heterocigota para el locus D7S280.
A continuación, se muestra la secuencia de un alelo (variante) representativo de este locus. (Esta
secuencia procede de GenBank, una base de datos de ADN pública). La secuencia tetramérica
repetida en D7S280 es "gata". Los alelos diferentes de este locus tienen entre 6 y 15 repeticiones
en tándem de la secuencia "gata".
¿Cuántas repeticiones hay en la secuencia mostrada a continuación? Observe que una de las
secuencias tetraméricas es “gaca”, en lugar de “gata”
1
61
121
181
241
301
aatttttgta
tattttaagg
ctaacgatag
agatagtttt
gtgcaattct
cctctgagtt
ttttttttag
ttaatatata
atagatagat
tttttatctc
gtcaatgagg
tttgatacct
agacggggtt
taaagggtat
agatagatag
actaaatagt
ataaatgtgg
cagattttaa
tcaccatgtt
gatagaacac
atagatagat
ctatagtaaa
aatcgttata
ggcc
3
ggtcaggctg
ttgtcatagt
agatagatag
catttaatta
attcttaaga
actatggagt
ttagaacgaa
atagacagat
ccaatatttg
atatatattc
Herencia de los alelos polimórficos
Las variantes o alelos polimórficos carecen de interacciones intra-alélicas e inter-alelicas. En la figura
1 se observa que se ha indicado a los padres y a su hijo las variantes polimórficas (alelos) que poseen
en cada miembro del par de cromosomas homólogos 7, siendo tanto el padre (14/18) y la madre
(15/17) heterocigotos; y que el hijo hereda de la madre el alelo con 15 repeticiones, lo que implica
que del padre recibió el alelo con 18 repeticiones (por tanto el hijo es heterocigoto 15/18); el alelo
18 que necesariamente se hereda del padre dado que se conoce el alelo de la madre, se le llama
alelo paterno obligado.
El número de repeticiones de un determinado STR no es único de un individuo, es decir, el número
de repeticiones de un alelo heredado por el hijo a partir del padre biológico puede coincidir por azar
con uno de los alelos del supuesto padre, por lo que es necesario estudiar varios STR conjuntamente
para el estudio de paternidades. En la tabla 1 se muestra los loci polimórficos, el cromosoma de
ubicación, el rango de repeticiones y el número de alelos observados para cada polimorfismo.
4
Índice de Paternidad (IP) y Probabilidad de Paternidad (W)
El índice de paternidad (IP), indica cuantas veces es más probable que el supuesto padre (SP) sea el
padre biológico (X), respecto a que no lo sea (Y), y suele describirse como:
IP = X/Y.
Haciendo algunas simplificaciones diremos que la interpretación de un caso de paternidad consiste
en contrastar dos hipótesis o posibilidades contrarias:
X: El supuesto padre (SP) es el padre biológico del hijo
Y: El supuesto padre (SP) NO es el padre biológico y por lo tanto es otro hombre
El IP se estima a partir de los alelos/genotipos de cada STR usado en una prueba de paternidad;
luego se obtiene un IP total multiplicando el IP de todos los STRs, es decir:
IP total= IPSTR-1 x IPSTR-2 x IPSTR-3 …etc.
Probabilidad de Paternidad (W)
Otra manera de interpretar el IP total es convirtiéndolo a probabilidad de paternidad, ampliamente
conocido como W, usando la siguiente fórmula:
W = IP/ (1+ IP)
5
Descripción del cuadro 1:
 Columna 1: Marcador STR
Marcadores con polimorfismo tipo short tándem repeet (STR)
 Columna 2: Supuesto padre (SP)
Alelos del marcador STR que posee el supuesto padre (SP). Los alelos se designan por el número
de veces que se repite en tándem la secuencia nucleotídica característica del marcador.
Ejemplo: 29/30 indica que el SP tiene en un cromosoma una variante del marcador o
polimorfismo STR (D21S11) con 29 repeticiones y, en el cromosoma homólogo una variante del
mismo marcador STR con 30 repeticiones; Por lo tanto, es heterocigoto.
11 indica que en ambos cromosomas homólogos el SP posee la misma variante polimórfica
(D7S820) con 11 repeticiones; por tanto, es homocigoto. La forma abreviada de escribir 11/11 es
entonces 11 para el caso de homocigosis.
La misma interpretación se sigue para los datos de la columna 3: Hijo/a (H) y la columna 4: Madre
(M)
 Columna 5: Similitud SP-H (frecuencia del alelo)
- Para el marcador D21S11 se observa que el hijo es homocigoto para la variante con 30
repeticiones eso quiere decir que de la madre heredo una de las variantes con 30
repeticiones y del padre biológico la otra variante con 30 repeticiones.
- Observando al SP (columna 2) este tiene un genotipo heterocigoto 29/30 por lo que se
deduce que sí pudo heredarle una variante 30 con una probabilidad de 1/2
- 0.2977 es la frecuencia (frec) en que se encuentra la variable 30 en la población
 Columna 7: Fórmula IP (X/Y) Aplicando la fórmula para IP se tendría ½ /(0.2977)
 Columna 8: Fórmula IP (X/Y) Misma fórmula anterior simplificada multiplicando x 2 a ambos
miembros 1/(0.5954)
 Columna 9: Índice de Paternidad (IP)
Índice de paternidad (IP)
IP = X/Y = 1/0.5954 = 1.6795
El IP STR D21S11 de 1.6795 quiere decir que es 1.6795 veces más probable que el supuesto padre
sea el padre biológico respecto a que lo sea otro sujeto de la población elegido al azar.
6
En cambio, para el STR D7S820 el IP alcanza 3.3146, decir que es 3.3147 veces más probable que
el supuesto padre sea el padre biológico respecto a que lo sea otro sujeto de la población elegido
al azar.
El valor de IP más bajo para D21S11 (1.6795) en comparación al de D7S820 (3.3147) indica que
el alelo heredado del padre es más frecuente en la población.
 De igual forma se procede para calcular el IP para cada uno de los marcadores empleados.
Índice de paternidad total (IP total)
Se obtiene multiplicando los IP individuales para cada marcador STR.
IP total = 1.6795 x 3.3141 x 1.9084 x ………. =21.24
Probabilidad de paternidad (W)
W = IP / (1 + IP) = 21.24 / (1 + 21.24) = 21.24 / 22.24 = 0.9550 = 95.50%
Ejemplo:
:
7
PRESENTACIÓN DE CASO
Un hombre de 30 años, soltero, tiene dudas sobre la paternidad de un menor de 3 años y se realiza
estudio de paternidad. En el informe de resultados se indican las fechas de toma de muestra, los
datos personales, los distintos marcadores genéticos estudiados y los alelos presentes en el hijo, la
madre y del presunto padre.
En la conclusión del estudio se indica que la probabilidad de paternidad es de 99,99999999%.
SUPUESTO
PADRE
(SP)
MADRE
(M)
HIJ@
(H)
D351358
13/15
14/15
15
D151656
14/17.3
17.3
14/17.3
D2S441
10./11
10./14
10
D10S1248
12./16
14
14/16
D13S317
9./12
10./11
9/11.
PENTA E
7./13
11
11/13.
0.08699
12/13.
11/13.
0.25799
SISTEMA
GENÉTICO
D16S539
SIMILITUD
ENTRE SP
yH
15
X
0.5
Y
0.412
INDICE DE
PATERNIDAD
(IP) =X/Y
0.096
10
0.5
0.463
0.085
9
0.5
0.183
D18S51
13/15
15/17
13/15
0.114
D2S1338
18/19
19/20
18/19
0.07599
CSF1PO
12
11/12.
11/12.
PENTA D
9/13.
11/13.
13
0.204
TH01
7/9.3
6/9.3
6/7.
0.312
VWA
14/17
17
17
D21S11
29/31
29/39.2
29/39.2
12
0.25
0.15899
0.281999
D7S820
11/12.
8/11.
11/12.
D5S818
11/12.
11/13.
12/13.
TPOX
8/12.
11
8/11.
DYS391
10
0
0
D8S1179
12
12/16.
12
D12S391
18/19
21
18/21.
D19S433
13/14
13/14
14
FGA
20/22
22/25
20/22
D22S1045
11
11
11
AMEL
XY
XY
XX
0
0.32899
0.18699
12
0.5
0.284
0.536999
0
0
0
0.099
0.193999
0.263
20
0.5
0.07399
0.039
0
8
0
0
0
1. Complete en la tabla la columna de similitud ente SP y H escribiendo la variante polimórfica
que hereda el hijo H del SP (ten en cuenta que un alelo es heredado de la madre y otro del
padre).
2. Completa en la tabla la columna X con la probabilidad con que el SP hereda a su hijo cada
uno de los 24 polimorfismos considerados (no considera a DYS391 y AMEL)
3. Completa en la tabla los Índices de Paternidad (IP) con los datos de X e Y para cada uno de
los 24 polimorfismos considerados.
4. Obtenga el IP total multiplicando entre si cada uno de los 24 IP hallados.
5. ¿Defina con sus términos que son polimorfismos genéticos?
6. Explique con sus términos ¿en qué consisten los polimorfismos SRT (Short Repeat Tándem)?
Cite un ejemplo para ilustración.
7. ¿Cuáles son las aplicaciones de los polimorfismos?
8. ¿Qué es un alelo paterno obligado?
9. ¿Cuál es la interpretación de los resultados y el grado de certeza del examen?
PRUEBA DE EXCLUSIÓN DE PATERNIDAD MEDIANTE POLIMORFISMO ABO Y Rh
En las siguientes tablas complete los datos con los genotipos de los individuos
involucrados y concluya si se excluye o no la paternidad del supuesto padre
fundamentando su respuesta
CASO 1
GRUPO SANGUÍNEO
DE LA MADRE
GRUPO SANGUÍNEO DEL
HIJO
GRUPO SANGUÍNEO
DEL SUPUESTO
PADRE
Fenotipos
Genotipos
Conclusión
Explicación
O Rh+
A Rh+
O Rh-
Se excluye la paternidad (
)
No se excluye la paternidad (
)
CASO 2
GRUPO SANGUÍNEO
DE LA MADRE
GRUPO SANGUÍNEO DEL
HIJO
GRUPO SANGUÍNEO
DEL SUPUESTO
PADRE
Fenotipos
Genotipos
Conclusión
Explicación
A Rh+
A Rh+
O Rh-
Se excluye la paternidad (
)
9
No se excluye la paternidad (
)
CASO 3
GRUPO SANGUÍNEO
DE LA MADRE
GRUPO SANGUÍNEO DEL
HIJO
GRUPO SANGUÍNEO
DEL SUPUESTO
PADRE
Fenotipos
Genotipos
Conclusión
Explicación
A Rh+
AB Rh+
O Rh-
Se excluye la paternidad (
)
10
No se excluye la paternidad (
)