Cada pessoa carrega uma estimativa de 4–5 milhões de em relação ao de referência humano, incluindo 2–3 de novo (não presentes em nenhum dos pais). A maioria é benigna. Cerca de 50–100 estão em associados a doenças. Algumas podem ser medicamente acionáveis. O problema da genética clínica — identificar quais causam doença em um paciente específico — é uma das aplicações mais consequentes da bioinformática.
Modos de Herança
A forma como uma de doença é transmitida de pai para filho depende de se é dominante ou recessiva, e se está em um autossomo, no X ou no mitocondrial.
Autossômica Dominante (AD)
Um único mutante é suficiente para causar doença. Cada filho de um pai afetado tem 50% de chance de herdar a .
Mecanismo: ou a mutante é tóxica/interferente (dominante negativa) ou uma redução de 50% na funcional é insuficiente (haploinsuficiência).
Exemplos:
- Doença de Huntington (expansão CAG do HTT): trato poliglutamina expandido na huntingtina cria uma com ganho de função tóxico
- BRCA1/2 (câncer hereditário de mama/ovário): haploinsuficiência; uma cópia funcional geralmente é suficiente para reparo de , mas o segundo golpe em somáticas leva ao câncer
- Síndrome de Marfan (FBN1): dominante negativo; a fibrilina-1 mutante rompe a montagem normal da fibrilina
Condições AD frequentemente mostram expressividade variável (indivíduos afetados diferem em gravidade) e penetrância incompleta (nem todos que carregam a desenvolvem a doença).
Autossômica Recessiva (AR)
Ambos os devem ser mutados para a doença. Os portadores (um mutante) são geralmente saudáveis. Dois pais portadores têm 25% de probabilidade de ter um filho afetado.
Mecanismo: requer perda completa ou quase completa da função proteica. Um único funcional geralmente fornece suficiente para a função normal.
Exemplos:
- Fibrose cística ( CFTR): ~1/25 portadores do Norte Europeu; ~1/2500 nascimentos afetados
- Doença falciforme (HBB E6V): homozigotos HbS têm anemia hemolítica profunda; heterozigotos têm traço falciforme — sintomas leves, mas protetores contra malária
- Fenilcetonúria (PKU) ( PAH): deficiência de fenilalanina hidroxilase; fenilalanina dietética se acumula → neurotoxicidade; rastreamento neonatal + tratamento dietético previne deficiência intelectual
Ligada ao X
no X. Os machos (XY) são hemizigotos — eles têm apenas um X, então uma única recessiva causa doença. As fêmeas (XX) podem ser portadoras.
Recessiva ligada ao X (XLR): machos afetados, fêmeas geralmente portadoras.
- Distrofia muscular de Duchenne (DMD): de distrofina que rompem o quadro; machos afetados; fêmeas portadoras
- Hemofilia A (F8) e B (F9)
- Daltonismo (OPN1LW/MW)
Dominante ligada ao X (XLD): afeta tanto machos quanto fêmeas.
- Síndrome de Rett (MECP2): mais grave em machos; frequentemente letal em machos hemizigotos
Mitocondrial
O mitocondrial tem ~37 . O mtDNA é herdado maternalmente (todas as mitocôndrias no embrião vêm do oócito). Mães afetadas passam de mtDNA para todos os filhos; pais afetados não.
As doenças mitocondriais afetam tecidos de alta energia: cérebro, músculo, coração. Exemplos: MELAS (encefalopatia mitocondrial), neuropatia óptica hereditária de Leber (LHON).
Uma complicação: heteroplasmia — as podem conter uma mistura de mtDNA normal e mutante. A gravidade da doença se correlaciona com a proporção de mtDNA mutante, que pode variar entre tecidos e mudar ao longo do tempo.
Mutações De Novo
Nem todas as doenças genéticas são herdadas. de novo — novas não presentes em nenhum dos pais — surgem nas germinativas (óvulo ou espermatozóide) ou no embrião precoce. Elas são encontradas pelo de trio: sequenciar o paciente e ambos os pais e procurar no paciente que não estão em nenhum dos pais.
Taxa de de novo: ~1 × 10⁻⁸ por por geração → aproximadamente 60 de único de novo por pessoa. A idade paterna é o fator dominante: a taxa de nos espermatozóides aumenta com a idade (os espermatozóides sofrem muito mais divisões celulares do que os óvulos).
As de novo causam:
- ~50% dos casos de deficiência intelectual grave
- A maioria dos casos de condições do neurodesenvolvimento de início precoce (autismo, epilepsia, esquizofrenia)
- Acondroplasia (FGFR3 G380R de novo em ~98% dos casos)
O status de novo é um forte indicador de patogenicidade: se uma não é herdada e causa um grave, é provavelmente a causa.
Expressividade Variável e Penetrância
Mesmo com uma claramente patogênica, nem todos que a carregam são igualmente afetados:
Penetrância: a fração de indivíduos com um que exibe o . patogênicas do BRCA1 conferem ~70–80% de risco ao longo da vida de câncer de mama — alto, mas não 100% (penetrância incompleta).
Expressividade variável: indivíduos com a mesma patogênica podem ter diferentes gravidades fenotípicas. Os portadores de NF1 (neurofibromatose tipo 1) variam de manchas de café-au-lait leves apenas a neurofibromas graves e tumores malignos da bainha do nervo periférico.
Fatores modificadores: outras genéticas ( modificadores) e exposições ambientais podem modular a penetrância e a expressividade. É por isso que o GWAS e as pontuações de risco poligênico são relevantes mesmo para doenças monogênicas — o contexto genético modifica os resultados.
O Pipeline Clínico de Genética
Etapa 1: Reconhecimento Clínico e Pedido de Sequenciamento
O processo clínico começa com um paciente (ou família) apresentando sintomas sugerindo uma condição genética. O clínico decide qual teste pedir:
- Microarray cromossômico: teste de primeira linha para deficiência intelectual/autismo; detecta CNVs em todo o
- de único: quando a apresentação clínica sugere fortemente um diagnóstico específico (por exemplo, DMD em um menino com fraqueza proximal de início precoce)
- Painel de : de múltiplos associados ao mesmo espectro (por exemplo, painel de câncer hereditário: BRCA1/2, PALB2, CHEK2, ATM, etc.)
- de exoma: de todas as regiões codificantes (~1–2% do ); primeira linha para doença pediátrica inexplicada
- de : o completo; maior rendimento diagnóstico; cada vez mais competitivo em custo
Etapa 2: Chamada e Anotação de Variantes
de brutas → → chamada de → anotação.
Pipeline de anotação:
- ANNOVAR/VEP: prever consequência funcional (sinônima, missense, ganho de stop, sítio de splice)
- Frequências populacionais: frequência (AF) do gnomAD. Se AF > 1% no gnomAD, é improvável que seja uma de doença dominante com alta penetrância
- Preditores de patogenicidade in silico: SIFT, PolyPhen-2, REVEL, AlphaMissense (usa predição de estrutura proteica)
- Consulta ao ClinVar: classificações conhecidas de outros laboratórios
- Busca de literatura: relatos de casos publicados, estudos funcionais
Etapa 3: Interpretação de Variantes (Diretrizes ACMG/AMP)
As diretrizes ACMG/AMP de 2015 (atualizadas pelo ClinGen) fornecem um framework padronizado:
| Tipo de evidência | Exemplos de critérios |
|---|---|
| Dados populacionais | PM2: ausente nos controles; BS1: frequência alélica acima do esperado |
| Computacional | PP3: múltiplas ferramentas in silico preveem dano; BP4: preveem benigno |
| Funcional | PS3: estudos funcionais bem estabelecidos mostram efeito prejudicial; BS3: não mostra efeito prejudicial |
| Segregação | PP1: co-segrega com a doença em múltiplos membros afetados da família |
| De novo | PS2: confirmado de novo em indivíduo afetado; PM6: assumido de novo |
| Alélico | PM3: detectado em trans com uma variante patogênica (para AR) |
| Dados de caso | PS4: prevalência em afetados significativamente aumentada vs. controles |
Os pontos se acumulam em uma classificação final: patogênica (≥5 pontos patogênicos), provavelmente patogênica, VUS, provavelmente benigna ou benigna.
Etapa 4: Retorno de Resultados
As são relatadas em formato clínico:
- patogênicas/provavelmente patogênicas: relatadas com interpretação e implicações
- VUS: relatadas com explicação de que o significado é incerto; o paciente e a família podem retornar para reavaliação à medida que as evidências se acumulam
- Benignas/provavelmente benignas: geralmente não relatadas
Achados secundários: o ACMG recomenda relatar patogênicas em 81 que são medicamente acionáveis independentemente da indicação do teste — incluindo BRCA1/2, da síndrome de Lynch, canalopatias cardíacas, hipercolesterolemia familiar. Se você sequenciar um paciente por qualquer motivo e encontrar uma patogênica de BRCA1, você a relata.
Bancos de Dados Chave para Interpretação Clínica de Variantes
| Banco de dados | Conteúdo | URL |
|---|---|---|
| ClinVar | Interpretações de variante-doença de laboratórios | ncbi.nlm.nih.gov/clinvar |
| gnomAD | Frequências populacionais (800k exomas, 76k genomas) | gnomad.broadinstitute.org |
| OMIM | Associações gene-doença + descrições fenotípicas | omim.org |
| LOVD | Bancos de dados de variantes específicos de locus (por gene) | lovd.nl |
| ClinGen | Curadoria da validade gene-doença; regras de curadoria de variantes | clinicalgenome.org |
| SpliceAI | Predição de efeito de splice por deep learning | Disponível como plugin do VEP |
| AlphaMissense | Patogenicidade missense baseada em estrutura da DeepMind | Disponível via VEP/ANNOVAR |
Farmacogenômica: Variantes que Afetam a Resposta a Medicamentos
Nem todas as medicamente relevantes causam doenças — algumas determinam como um paciente metaboliza medicamentos:
DPYD: reduzem a atividade da diidropirimidina desidrogenase → eliminação severamente reduzida de 5-fluorouracil (quimioterapia) → toxicidade potencialmente fatal. As diretrizes do CPIC recomendam genotipagem do DPYD antes da prescrição de 5-FU.
CYP2C19: metabolizadores fracos ( de perda de função) falham em converter o clopidogrel (antiplaquetário) em sua forma ativa → efeito antiplaquetário reduzido → maior risco de eventos cardiovasculares. Os metabolizadores ultra-rápidos têm ativação aumentada.
TPMT/NUDT15: reduzem a atividade da tiopurina metiltransferase → aumento dos níveis de tioguanina da azatioprina/6-mercaptopurina → toxicidade da medula óssea. Padrão de cuidado em leucemia pediátrica.
O CPIC (Consórcio de Implementação de Farmacogenômica Clínica) publica diretrizes baseadas em evidências para pares -medicamento — uma aplicação direta da interpretação de clínicas para farmacologia de precisão.
O Crescente Ônus de VUS
À medida que o se torna rotineiro, o volume de de significado incerto (VUS) cresceu dramaticamente. Um paciente submetido a testes de painel de câncer hereditário recebe em média 1–2 VUS, além de quaisquer achados patogênicos.
O ônus de VUS cria incerteza clínica — nem acionável nem descartável. Os grupos de curadoria de do ClinGen estão sistematicamente reavaliando em para reclassificar VUS à medida que as evidências se acumulam. Métodos de aprendizado de máquina (incluindo AlphaMissense, treinado em dados evolutivos e estruturais) estão melhorando a predição de patogenicidade in silico, reduzindo o ônus de VUS computacionalmente.
A tendência de longo prazo: mais evidências, algoritmos melhores e bancos de dados maiores estão progressivamente reclassificando VUS como patogênicos ou benignos — tornando o clínico progressivamente mais interpretável.