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ilustraciones, gráficas, tablas El estudio de muerte súbita cardiaca es muy importante, dada la alta incidencia a nivel mundial, y en los países industrializados se ha convertido un problema de salud pública. Sin embargo, el abordaje de este tipo de muerte no es fácil, debido al componente genético de predisposición y sobre todo en muertes causas por mutaciones en genes que codifican para proteínas que constituyen los canales iónicos (canalopatías). Con el descubrimiento en los últimos años de genes asociados a este tipo de muerte, se ha recomendado realizar estudios moleculares que permitan conocer cuáles son las bases moleculares y los factores de riesgo genético de la muerte súbita cardiaca, con fines de llegar a la medicina preventiva con un apropiado concejo genético. En Colombia el estudio de muerte súbita cardiaca se ha enfocado a los estudios convencionales de patología forense, sin embargo, en algunas muertes no es fácil diagnosticar la causa de muerte y permanecen en estudio. Lo anterior lleva a realizar un estudio molecular, para conocer los genes y mutaciones de estos genes que ayuden a explicar la causa probable de muerte súbita por canalopatías cardiacas. Se analizan mutaciones en los genes que codifican proteínas para canales iónicos cardíacos, mediante el análisis exómico utilizando la secuenciación de nueva generación (NGS). Así mismo se realiza un análisis de cambios estructurales en proteínas causadas por dichas mutaciones. Adicionalmente, se analiza cual es la incidencia de mutaciones de canales iónicos en una muestra de casos cuya muerte por patología está por determinar. (Texto tomado de la fuente). The study of sudden cardiac death is very important, given the high incidence worldwide, and in industrialized countries it has become a public health problem. However, the approach to this type of death is not easy, due to the genetic component of predisposition and especially in deaths caused by mutations in genes that code for proteins that constitute ion channels (channelopathies). With the discovery in recent years of genes associated with this type of death, it has been recommended to carry out molecular studies that allow us to know what are the molecular bases and genetic risk factors of sudden cardiac death, in order to arrive at preventive medicine with an appropriate genetic advice. In Colombia, the study of sudden cardiac death has focused on conventional studies of forensic pathology, however, in some deaths it is not easy to diagnose the cause of death and they remain under study. This leads to a molecular study, to know the genes and mutations of these genes that help explain the probable cause of sudden death due to cardiac channelopathies. Mutations in genes encoding proteins for cardiac ion channels are analyzed by exome analysis using next-generation sequencing (NGS). Likewise, an analysis of structural changes in proteins caused by these mutations is performed. Additionally, it analyzes the incidence of ion channel mutations in a sample of cases whose death by pathology is to be determined. Incluye anexos Doctorado Doctor en Ciencias - Biología

[ES] El presente trabajo plantea el estudio genético de una familia formada por dos hermanos varones, actualmente en edad adulta, con un cuadro neurológico detectado desde el primer año de vida, pero de causa desconocida y sin diagnóstico preciso. Los dos progenitores no muestran ningún síntoma de esta enfermedad rara, que consisten en una atrofia óptica bilateral severa y neurodegenerativa desde la infancia, epilepsia, ataxia progresiva (uno de los hermanos presenta movilidad reducida y el otro ya no camina), retraso en la capacidad motora y un aparente retraso mental difícil de caracterizar debido a los problemas visuales asociados a la enfermedad. Ambos pacientes han sido estudiados desde niños por diversos servicios de pediatría de diferentes hospitales y han sido sometidos a varias pruebas ya en edad adulta, sin poder determinar un diagnóstico específico. El objetivo de este trabajo es la búsqueda e identificación de la causa genética de esta patología, con la finalidad de ofrecer un diagnóstico preciso, y caracterizar la fisiopatología de la enfermedad que padecen ambos hermanos. Para ello, se ha realizado un análisis genómico mediante secuenciación de exoma completo, tanto de los pacientes como de sus progenitores. Tras realizar un filtrado y cribado de las variantes identificadas mediante análisis bioinformático, se validarán mediante secuenciación Sanger. Las variantes candidatas validadas serán priorizadas para su estudio funcional según la posible relación con la enfermedad, la frecuencia general en la población y otros análisis que determinen su posible patogenicidad. Además de ello, se llevará a cabo la secuenciación del genoma mitocondrial mediante tecnologías de tercera generación, dada la importancia del mismo en fenotipos neurológicos y enfermedades relacionadas. Estudios funcionales de todas las variantes, en conjunto, permitirán buscar la relación entre el genotipo y el fenotipo observado, describiendo así la base genética responsable de la patología., [EN] The present work lays out the genetic study of a family formed by two brothers, now adults, with a neurologic clinical profile detected in the age of one year, without a known cause and still without precise diagnosis. Both parents don’t reveal any symptom of this rare illness, which consist of severe neurodegenerative bilateral optic atrophy since childhood, epilepsy, progressive ataxia (one brother has reduced mobility whereas the other can’t walk), gross motor delay and mental retardation difficult to characterise because of the visual problems associated to this illness. Both brothers have been studied since infancy by many paediatricians from different hospitals and also they have subjected to various medical tests in adulthood but they couldn’t determine a specific diagnosis. The objective of this work is to identify and evaluate the genetic cause of this disease, with the purpose of obtaining a precise diagnosis, and to characterise the physiopathology of this rare illness that affects both brothers. In this way, a genomic analysis has been carried out through complete exome sequencing to both patients and the progenitors. After performing variant filtering and screening by bioinformatic analysis, these will be validated by Sanger sequencing. Final validated – candidate variants will be prioritised for their functional study according to their possible relation with the disease, their frequency in population and other analysis that determine their possible pathogenicity. Additionally, the mitochondrial genome will be sequenced by third generation technologies, given the importance of this genetic material in neurological phenotypes and related diseases. Functional studies of these variants will allow for finding the relation between genotype and the observed phenotype, describing the illness’ genetic basis at last.

[ES] La enfermedad de Charcot-Marie-Tooth (CMT) se caracteriza por una amplia heterogeneidad genética con más de 80 genes implicados. Ésta se divide principalmente en dos grandes grupos en función de estudios electrofisiológicos e histopatológicos: CMT desmielinizante y CMT axonal. Aproximadamente el 80% de los pacientes con CMT1 son diagnosticados genéticamente. Sin embargo, sólo alrededor del 60% de los pacientes con CMT2 logran alcanzar el diagnóstico molecular, lo que subraya que aún quedan genes por descubrir. La secuenciación de exoma es una aproximación interesante que permite identificar nuevos genes y nuevas mutaciones implicadas en este grupo de neuropatías. Ahora bien, en una secuenciación de exoma se identifica una media de 30.000 cambios por paciente y determinar cuál de ellos es el causante de la enfermedad es un gran desafío. El análisis de segregación y los predictores informáticos de patogenicidad pueden ayudar, pero no son concluyentes. En la mayoría de casos, se identifican variantes de significado incierto (VUS, acrónimo en inglés) que deben ser investigadas mediante ensayos funcionales. El presente trabajo comprende dos aproximaciones: 1. Análisis de datos procedentes de secuenciación de exoma que consiste en el filtrado de los datos de secuenciación de exoma de pacientes y familiares de tres familias. Una vez seleccionados los cambios candidatos a ser mutaciones causales, estos se investigarán mediante estudios in silico (predicción de patogenicidad y de conservación) y genéticos (análisis de segregación). 2. Investigación de la patogenicidad de la mutación AIFM1 c.629T>C (p.F210S). La citada mutación ha sido identificada en dos hermanos afectados por un cuadro clínico grave de una forma motora CMT. Varias enfermedades han sido asociadas con mutaciones en este gen. La singularidad del cuadro clínico, al tratarse de una neuropatía motora pura, hace que sea preciso obtener evidencias experimentales que demuestran que la mutación afecta el correcto funcionamiento de la proteína. Se ha llevado a cabo un estudio morfológico mitocondrial en fibroblastos de paciente y de control sano para identificar posibles alteraciones patológicas., [EN] Charcot-Marie-Tooth (CMT) disease displays broad genetic heterogeneity, involving more than 80 genes. CMT is divided into two groups based on electrophysiological and histopathological studies: demyelinating CMT (or CMT1) and axonal CMT (or CMT2). Approximately 80% of CMT1 patients are able to be diagnosed genetically. However, only about 60% of CMT2 patients manage to receive an accurate molecular diagnosis, which underlines that there are still disease genes to be discovered. Exome sequencing is an interesting approach that allows to identify new genes and mutations involved in these neuropathies. Around 30.000 variants per patient are identified in exome sequencing and determining which one is the disease mutation may be challenging. Segregation analysis and informatic predictors of pathogenicity are helpful, but not concluding. In most cases, variants of unknown significance (VUS) are identified and must be investigated through functional assays. This work has two approaches: 1. Data analysis from exome sequencing. The exome sequence filtering from patients and relatives of three families was performed. Once the candidate variants are selected, in silico (pathogenicity and conservation prediction) and genetic (segregation analysis) assays will be performed. 2. Research of the patogenicity of AIFM1 c.629T>C (p.F210S) mutation. This mutation has been identified in two brothers affected by a motor form of CMT. Several diseases have been asociated to mutations in this gene. The singularity of the clinical history makes it necessary to obtain evidences that prove the effect of the mutation on the protein. A mitochondrial morphology assay has been performed in control and patient fibroblasts, in order to identify pathological alterations.

Los síndromes de sobrecrecimiento comprenden un grupo diverso de condiciones con características genéticas únicas, clínicas, conductuales y moleculares. Existe una superposición considerable en la presentación clínica de estos casos, lo que hace difícil identificarlos.Estudiamos clínica y molecularmente dos hermanos colombianos afectados por sobrecrecimiento, discapacidad intelectual y dismorfia facial. Se empleó la secuenciación de siguiente generación (NGS) y secuenciación de Sanger para la búsqueda de mutaciones potencialmente causales. Se identificaron dos variantes heterocigotas compuestas en el gen HERC1: c.2625G>A (p.Trp875Ter) y c.13559G> A (p.Gly4520Glu). Estas mutaciones sugieren una relación etiológica con la enfermedad. Estos resultados proporcionan datos útiles para futuras correlaciones genotipo-fenotipo y estudios moleculares de pacientes con sobrecrecimiento. We report two Colombian siblings affected by overgrowth, intellectual disability and facial dysmorphism. Exome (via NGS) and Sanger sequencing revealed that biallelic sequence variants in a novel gene (HERC1) might be related to the disease pathogenesis. These results provide useful data for future genotype–phenotype correlations and for a molecular diagnosis of overgrowth.

[EN] The Hipobetalipoproteinemias are a number of rare disorders of lipid metabolism characterized by very low levels of total cholesterol, LDL cholesterol and apolipoprotein B (apoB). Among them we can distinguish Familial Hypobetalipoproteinemia, dominantly inherited, due to mutations in APOB, PCSK9 or ANGPTL3, Abetaliproteinemia, caused by mutations in MTTP gene and caused by recessive inheritance pattern, and Chylomicron Retention Disease produced by mutations in ARA2. However, the percentage of affected individuals where the genetic cause has been identified is very low. Our group has previously identified a family of two affected children by Abetalipoproteinemia and their healthy parents, in which mutations have been ruled mutations in MTTP, APOB, PCSK9 and ANGPTL3 by Sanger sequencing, having no identified the genetic cause. Exome sequencing is a good approach for the study of this family, because the 80% of the Mendelian mutations that produce diseases are founded in the coding regions of the genome. In this work, a pipelines of mass sequencing for the variant calling will be validated. For this purpose the results obtained will be compared against other Sanger sequencing, determining the specificity and sensitivity of the pipelines. Finally visualization tools will be created for different steps of quality control and data presentation., [ES] Las Hipobetalipoproteinemias son una serie de enfermedades raras del metabolismo lipídico, caracterizadas por niveles de colesterol total, LDLc y apolipoproteina B (apoB) muy bajos. Entre ellas podemos diferenciar la Hipobetalipoproteinemia Familiar, de herencia dominante, debido a mutaciones en APOB, PCSK9 o ANGPTL3, Abetaliproteinemia, originada por mutaciones en el gen MTTP y de herencia recesiva, y la Enfermedad de Retención de Quilomicrones, producida por mutaciones en SARA2. Sin embargo, el porcentaje de individuos afectados en los que se ha identificado la causa genética es muy bajo. Nuestro grupo ha identificado previamente una familia compuesta por dos hijos afectados de Abetalipoproteinemia y sus padres sanos, en los que se han descartado mutaciones en MTTP, APOB, PCSK9 y ANGPTL3 mediante secuenciación Sanger, no habiéndose identificado la causa genética. La secuenciación del exoma representa una buena opción para el estudio de esta familia, ya que, entre otras cosas, el 80% de mutaciones mendelianas se encuentran en las regiones codificantes del genoma. En este trabajo se ha validado la pipeline de secuenciación masiva para el llamado de SNPs. Para ello se compararán los resultados obtenidos con otros de secuenciación Sanger, determinándose la especificidad y sensibilidad de las pipelines. Finalmente se crearán herramientas de visualización para diferentes pasos de control de calidad y presentación de los datos.

La Parálisis Cerebral (PC) es un desorden del control motor de origen central, de presentación heterogénea, a la cual se le atribuye múltiples factores de riesgo pero en realidad de su etiología es poco lo que se conoce. Los nuevos avances en genética como la secuenciación exómica de nueva generación han permitido un mayor acercamiento a las asociaciones genéticas con la PC. En el presente estudio tiene como objetivo encontrar factores genéticos asociados a PC, en pacientes con PC de causa desconocida, con estudios imagenológicos normales y sin factores de riesgo neurológico, ya que estos pacientes se les atribuye mayor probabilidad de asociaciones genéticas. Luego de revisar 303 historias clínicas en un centro de referencia de atención medica pediátrica, se encontró un caso índice que cumple con estas características. Por medio de la secuenciación exómica se encontró una doble mutación para un gen asociado a ataxia espinocerebral congénita. Lo que concluye que es posible encontrar factores genéticos asociados a la PC idiopática y que el diagnóstico clínico de la PC puede ser genéticamente investigado en especial cuando se desconoce su etiología. Abstract. Cerebral Palsy (CP) is a disorder of motor control, with an heterogeneous presentation, which is attributed multiple risk factors but actually its etiology is little known. New advances in genetics like exome sequencing have allowed to be closer to genetic associations with the PC. In the present study has as an object to find genetic factors associated with PC, in patients with unknown cause, with normal imaging studies, without neurological risk factors; because these patients are more likely attributed to genetic associations. After reviewing 303 medical histories from a referral center for pediatric care, an index case that meets these characteristics it was found. Through exome sequencing, a double mutation in gene for spinocerebellar ataxia associated with congenital presentation was found. We can conclude that it is possible to find genetic factor asociated in idiopathic PC and the clinical diagnosis of the PC can be genetically investigated especially when the etiology is unknown. Otra

[ES] Las Distrofias Musculares de Cinturas, LGMDs, son un grupo heterogéneo de enfermedades neurológicas raras, que se incluyen dentro de las llamadas distrofias musculares hereditarias. Se caracterizan por debilidad progresiva de la musculatura proximal, principalemente a nivel de la cintura pélvica y escapular. Hasta la fecha, los estudios genéticos clásicos han revelado 8 formas para la LGMD dominante y 15 formas para la LGMD recesiva y, se han identificado 18 genes causantes de la enfermedad. Se asocia a mutaciones en uno o más genes involucrados en la formación de las células musculares, por lo que la identificación de nuevas mutaciones ofrece importantes conocimientos acerca de los mecanismos de la enfermedad, de las vías biológicas y de las potenciales dianas terapéuticas. El presente proyecto de investigación se basa en resultados obtenidos en previos estudios y tiene como objetivo fundamental la identificación de un nuevo gen relacionado con una nueva forma de LGMD autosómica recesiva presente en una familia consanguínea. Para abordar este objetivo se realizaron análisis In Silico para predecir el grado de patogenicidad en las mutaciones candidatas e identificar la responsable de la expresión fenotípica. Además, se ha realizado un análisis de genotipado con la intención de descartar que la mutación se tratara de un polimorfismo poblacional. En conjunto, estos hallazgos parecen ser muy prometedores y sugieren que estamos ante una nueva forma de LGMD, no obstante se requieren más estudios que aborden esta hipótesis., [EN] Limb-girde muscular dystrophies, LGMDs, represent a heterogeneous group of rare neurological diseases, which are included in so-called hereditary muscular dystrophies. LGMD is characterized by progressive weakness and wasting, predominating in muscles of the pelvic and shoulder girdle. To date, classical genetic studies have revealed 8 forms of autosomal-dominant LGMDs and 15 forms of autosomal- recessive LGMDs, and 18 genes have been identified. LGMD is associated with mutations in one or more genes involved in the formation of muscle cells, therefore, the identification of new mutations provides important insights into the mechanisms of disease, biological pathways and potential therapeutic targets. This research project is based on results obtained in previous studies and the aim of this work is the identification of a new gene linked to a new form of autosomal recessive LGMD present in a consanguineous family. In order to address this objective, we performed In Silico analysis to predict the degree of pathogenicity in candidate mutations and identify the mutation responsible for the phenotypic expression. In addition, we have performed an analysis of genotyping which exclude that the mutation is a population polymorphism. The implications could be very relevant, and these findings suggest that this is a new form of LGMD; however, we need more studies to address this hypothesis.