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La ciencia detrás del Nucleus Embryo

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6 min

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Resumen

Nucleus Embryo permite a los padres comprender la salud, personalidad y características físicas de su futuro hijo de acuerdo con lo que más les importa.

Ofrecemos los siguientes análisis:

  • Salud de la mujer: Endometriosis, síndrome de ovario poliquístico endocrino metabólico (SOPEM)

  • Nutrición y condiciones metabólicas: Dependencia al alcohol, enfermedad celíaca, diabetes tipo 1, diabetes tipo 2

  • Salud cardíaca: Enfermedad de las arterias coronarias, hipertensión

  • Cánceres: Cáncer de mama, cáncer de mama masculino, cáncer de ovario, cáncer de próstata, cáncer colorrectal

  • Salud neurológica y mental: TDAH, enfermedad de Alzheimer, trastornos de ansiedad, trastorno del espectro autista, trastorno bipolar, depresión, insomnio, migraña, esclerosis múltiple, TOC, enfermedad de Parkinson, esquizofrenia, coeficiente intelectual (CI)

  • Apariencia y rasgos: Color de ojos, estatura, color de cabello, calvicie de patrón masculino

  • Cuerpo y salud física: IMC, osteoartritis, artritis reumatoide

  • Otras condiciones: Asma, degeneración macular relacionada con la edad, síndrome de piernas inquietas, alergias estacionales, acné severo

  • Trastornos hereditarios: Con la prueba Nucleus Preview, sabrá si sus futuros hijos podrían estar en riesgo de padecer más de 2000 enfermedades hereditarias como la fibrosis quística y la enfermedad de Tay-Sachs. Si se identifica un riesgo, un asesor genético puede analizar si el estudio genético preimplantacional para trastornos monogénicos (PGT-M) es adecuado.


Nucleus Origin

Impact of embryo selection

-74.2% risk

When selecting from
5 embryos

Estimated risk (%)

20

15

10

5

0

74.2%
reduction
Embryo 1Embryo 5

La calculadora genera la reducción del riesgo relativo para enfermedades —y la diferencia en los valores de los rasgos— a través de de dos a diez embriones viables de ascendencia europea para las puntuaciones poligénicas que ofrece Nucleus Embryo (1).

En 2025, generamos algunos de los modelos predictivos más precisos disponibles para nueve enfermedades distintas utilizando el Biobanco del Reino Unido (UK Biobank), el Biobanco Finngen, el Biobanco del Million Veteran Program y el Biobanco All of Us (1). Hemos aplicado una metodología similar para crear modelos predictivos para muchas otras enfermedades y rasgos. Los datos de estos modelos se utilizan en la calculadora anterior para determinar cuánta reducción de riesgo se puede esperar en grupos típicos de embriones para padres de ascendencia europea. Por ejemplo, si los padres tienen 5 embriones, pueden reducir el riesgo de su futuro hijo en un 67% para la diabetes tipo 1 al elegir el embrión con el menor riesgo.

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Cómo funciona

Con Nucleus Embryo, los padres obtienen la secuenciación de su genoma completo con Nucleus Preview, mientras que las clínicas o los futuros padres proporcionan los datos de ADN de los embriones.

Los padres biológicos utilizarán Nucleus Preview para analizar su ADN en busca de más de 2000 enfermedades hereditarias que sus hijos podrían correr el riesgo de padecer. Al combinar sus resultados de Nucleus Preview con sus análisis de Nucleus Embryo, los usuarios pueden asegurarse de que sus embriones no presentarán ningún marcador patogénico poco común que nosotros analicemos. Luego, analizamos el ADN del embrión para determinar sus riesgos de padecer las enfermedades y rasgos comunes enumerados anteriormente.

Solo analizamos el ADN de embriones con recuentos cromosómicos típicos basándonos en una prueba de preimplantación conocida como PGT-A. Eso significa que los usuarios recibirán análisis únicamente de embriones que ya hayan sido examinados para detectar afecciones como el síndrome de Down, el síndrome de Edwards y otras afecciones vinculadas al número de cromosomas que pueden afectar el éxito del embarazo. También analizamos el ADN de embriones con cambios cromosómicos en mosaico o segmentarios identificados mediante PGT-A.

P.


03

Análisis mendeliano clásico

Primero, Nucleus analiza el ADN de los padres biológicos en busca de variantes patogénicas y probablemente patogénicas poco comunes —conocidas en nuestros informes como variantes de alto impacto— en más de 1,800 genes para determinar si presentan alguna que pudiera aumentar el riesgo de su futuro hijo de padecer una enfermedad. Puede encontrar la lista en constante crecimiento de los genes que analizamos aquí.

Si se identifica alguna variante de alto impacto, un asesor genético puede analizar si el estudio genético preimplantacional para enfermedades monogénicas (PGT-M) es adecuado para seleccionar embriones que carezcan de dicha(s) variante(s). Puede haber casos, por ejemplo, en los que la(s) variante(s) identificada(s) cause(n) una enfermedad menos grave. En estos casos, podría no tener sentido incluir el PGT-M.

Nuestro equipo utiliza una combinación de herramientas para identificar variantes genéticas de importancia clínica, que incluyen el Ensembl Variant Effect Predictor, bases de datos públicas y privadas, y las pautas del Colegio Americano de Genética Médica y Genómica (ACMG)1 (2).

Nuestro genetista clínico garantiza resultados precisos y de alta calidad al verificar individualmente cada marcador sospechoso de ser patogénico o probablemente patogénico, basándose en los estándares de la ACMG y de la Junta Americana de Bioanálisis (ABB).

Las variantes patogénicas tienen una mayor probabilidad que las variantes genéticas comunes de tener efectos críticos e inmediatos en la salud de un paciente individual o en la salud futura de un embrión. En los informes de Nucleus, los marcadores patogénicos sustituyen a las puntuaciones poligénicas para cualquier afección determinada.

Por ejemplo, ciertos marcadores patogénicos en el gen LDLR tienen un impacto desproporcionadamente alto en el riesgo de una persona de padecer una enfermedad cardíaca (3). Como resultado, una puntuación poligénica resulta menos significativa para evaluar el riesgo en estos pacientes.

En estos casos, Nucleus informa únicamente el marcador patogénico —el predictor de riesgo de mayor impacto— al paciente o a los futuros padres.

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Análisis del puntaje de riesgo poligénico

En ausencia de una variante patogénica o probablemente patogénica, proporcionamos puntuaciones poligénicas, comúnmente conocidas como PGS, para adultos y embriones. Ofrecemos estas puntuaciones, a las que nos referimos como puntuaciones genéticas comunes, para las enfermedades y rasgos comunes mencionados anteriormente.

Las puntuaciones genéticas comunes se calculan considerando el impacto combinado que tienen las variantes genéticas comunes de un embrión en su riesgo futuro de enfermedad o en la expresión de un rasgo. El efecto de cada variante común se mide a partir de grandes estudios de asociación de genoma completo, o GWAS (4). Los GWAS son grandes estudios poblacionales que revelan cómo las diferencias comunes en el ADN, por lo general polimorfismos de nucleótido único, o SNP, se asocian con un rasgo o enfermedad en particular.

La fuente exacta de los datos de asociación de GWAS difiere para cada informe. Los modelos más predictivos son los que Nucleus genera utilizando una amplia gama de bases de datos que incluyen el UK Biobank, All of Us, FinnGen y otras (1). Los informes restantes utilizan puntuaciones del Polygenic Score Catalog (5) y puntuaciones basadas directamente en resultados publicados de estudios GWAS. Esto se explica con mayor detalle en Folkersen et al. (2020) (6), pero el principio rector es proporcionar siempre las puntuaciones más recientes, mejor establecidas y más predictivas para cada enfermedad y rasgo.

Nucleus calcula las puntuaciones poligénicas determinando primero la cantidad de alelos de riesgo que tiene un embrión que están asociados con una enfermedad o rasgo en particular. Luego, este número se multiplica por el impacto de cada variante respectiva en un fenotipo, conocido como el tamaño de su efecto.

Los modelos poligénicos suman estos tamaños de efecto, lo que da como resultado un único número que mide la predisposición genética de alguien para un fenotipo en función de la influencia combinada de los marcadores genéticos comunes en una puntuación.

Nucleus entrega las puntuaciones genéticas comunes en una campana de Gauss con un promedio de 0 y una desviación estándar de 1. La distancia entre el riesgo de alguien y el riesgo promedio de una persona con su misma ascendencia genética se conoce como puntuación Z (Z-score), que generalmente varía de -4 a 4.

Los modelos poligénicos más predictivos provendrán de conjuntos de datos grandes y de ascendencia diversa que contengan millones, o incluso miles de millones, de genomas. Hoy en día, sin embargo, la mayoría de los GWAS se calculan con datos de poblaciones europeas.

Para ayudar a mitigar esta brecha, Nucleus primero estandariza las puntuaciones genéticas entre diferentes ascendencias. Esto se hace con base en las frecuencias alélicas del Proyecto 1000 Genomas (7, 8). A continuación, modulamos el poder predictivo estimado de la puntuación poligénica de acuerdo con la distancia genética de la ascendencia del usuario respecto a la ascendencia de la población de entrenamiento para garantizar que las poblaciones no europeas sigan recibiendo análisis genéticos rigurosos y significativos hoy en día (9).

Como tal, las puntuaciones genéticas comunes de Nucleus indican el aumento relativo en el riesgo genético en comparación con personas de la misma ascendencia, y los números de riesgo absoluto tienen en cuenta la menor predictibilidad en poblaciones no europeas.

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Aplicación de PGS para la predicción embrionaria

Existe evidencia sólida de que las puntuaciones poligénicas pueden reflejar influencias genéticas reales, no artefactos del entorno o de la estratificación de la población.

Las investigaciones demuestran que las puntuaciones poligénicas para enfermedades tienen menos probabilidades de verse afectadas por factores que podrían confundir las predicciones, como el apareamiento selectivo, en el que las personas tienden a casarse con quienes tienen características similares (10). Además, las investigaciones muestran que la heredabilidad de estos fenotipos no cambia entre familiares y personas no emparentadas, lo que indica efectos genéticos directos reales (11). Investigaciones recientes también muestran que, en comparación con los fenotipos de la genética del comportamiento como el CI, los fenotipos clínicos como las migrañas tienen efectos indirectos insignificantes (12).

De hecho, los estudios han demostrado que las puntuaciones poligénicas pueden distinguir de manera significativa el riesgo de enfermedad incluso entre hermanos criados en el mismo entorno, lo que respalda su capacidad para capturar la influencia genética real.

Por ejemplo, en parejas de hermanos donde uno tenía una puntuación poligénica mucho más alta que el otro, el hermano con mayor riesgo fue el afectado por enfermedades como el cáncer de mama, la diabetes o las enfermedades cardíacas en hasta el 90% de los casos (13, 14).

Lo mismo ocurrió con las predicciones de rasgos como la estatura, un modelo sólido que identificó correctamente al hermano más alto en hasta el 80% de los casos. 

Un estudio encontró que al elegir entre dos y cinco embriones viables, seleccionar los embriones con las puntuaciones poligénicas más bajas para una enfermedad compleja puede resultar en una reducción sustancial del riesgo relativo del embrión para la enfermedad (15)

Lo mismo ocurre con rasgos como la estatura y la inteligencia. Un estudio de parejas de ascendencia europea mostró que las puntuaciones poligénicas para la estatura podían capturar una diferencia de hasta 2.5 centímetros en cinco embriones, mientras que las puntuaciones para la inteligencia podían capturar 2.5 puntos de CI (16).

A partir de esta investigación, los modelos de estatura e inteligencia de Nucleus Labs (el brazo de investigación de Nucleus) pueden generar ganancias promedio de alrededor de 4.25 centímetros para la estatura y alrededor de 5.4 puntos de CI para la inteligencia al seleccionar entre cinco embriones.

06

Predicción poligénica embraria responsable

La naturaleza de la mayoría de las predicciones genéticas es de incertidumbre. Para las enfermedades y rasgos comunes, la genética por sí sola nunca podrá predecir un resultado. En pocas palabras, el ADN no es el destino.

Nucleus pone gran esmero en entregar resultados complejos y probabilísticos a los padres, al tiempo que respeta su derecho a acceder a una amplia gama de análisis genéticos.

El límite de la influencia genética en cualquier resultado se conoce como heredabilidad en sentido amplio, o H². La heredabilidad en sentido amplio es un porcentaje que indica cuánto de la variación en cualquier enfermedad o rasgo determinado puede explicarse teóricamente por el ADN (17). Los modelos poligénicos actuales predicen una fracción de la heredabilidad de cualquier fenotipo determinado. Esta fracción —un número que resume el grado de influencia genética que se puede registrar hoy en día— se conoce como la variabilidad explicada del modelo.

Cada análisis de embriones que ofrece Nucleus está claramente etiquetado como un predictor fuerte, moderado o débil de un resultado genético en función de la variabilidad explicada del modelo, contextualizando las predicciones genéticas que reciben de Nucleus para informar su estrategia de selección. Además, se dispone de un conjunto de análisis que están en la fase de investigación y que todavía tienen una capacidad predictiva limitada.

Nucleus contextualiza aún más las puntuaciones poligénicas al reflejar su variabilidad explicada en las puntuaciones absolutas que proporcionamos. Cuanto mayor sea la variabilidad explicada de un modelo genético, con mayor precisión, en promedio, podrá Nucleus predecir un fenotipo en un embrión.

Por ejemplo, la genética puede explicar el 80% de la variación de la estatura entre la población. Nucleus considera que el modelo genético mejor conocido para la estatura es un predictor fuerte capaz de predecir aproximadamente la mitad de esa variación (15). Como resultado, Nucleus puede predecir la estatura esperada de un embrión con más precisión que cualquier otro rasgo continuo, como el CI o el IMC.

Por otra parte, la investigación sobre la genética del cáncer de ovario aún se encuentra en una etapa temprana. Aunque los científicos estiman que la heredabilidad en sentido amplio del cáncer de ovario es del 39%, los modelos actuales capturan alrededor del 2.6% de ese riesgo (18). Como resultado, el riesgo promedio de cáncer de ovario para un embrión se basa en gran medida en los estudios de población mejor conocidos en la actualidad.

Nucleus también se esfuerza por generar y proporcionar a los usuarios los modelos más predictivos disponibles hoy en día, lo que incluye aquellos que tienen menos probabilidades de confundir las influencias no genéticas con las heredables.

Dicho esto, el desarrollo de puntuaciones poligénicas que aíslen las influencias genéticas que afectan directamente a un resultado de las no genéticas es un área de investigación activa. Los investigadores han descubierto que los modelos para el TDAH y el CI se encuentran entre los más propensos a confundir las influencias genéticas y las no genéticas, lo que da como resultado predicciones menos aplicables en el contexto de la selección embrionaria (12). Nucleus valida cada modelo dentro de la familia para capturar con mayor precisión los efectos genéticos directos. 

Nuestras ofertas seguirán evolucionando a medida que mejore nuestra comprensión de la predicción poligénica embrionaria.

07

Por qué creamos Nucleus Embryo

Brindamos ciencia clara y transparente en un formato digerible que impulsa decisiones informadas para la salud individual y la de las futuras generaciones.

Nucleus Embryo genera información precisa y comprensible en sus informes detallados al indicar qué enfermedades y rasgos se pueden predecir con mayor exactitud en este momento, y al proporcionar gráficos, tablas y referencias para cada afección o rasgo. 

Este tipo de conocimientos tiene una gran demanda, y cada vez más padres adoptan nuevas tecnologías para tener hijos sanos y prósperos. Un estudio de gran alcance entre estadounidenses reveló que la mayoría aceptaba el uso de la tecnología genética para seleccionar embriones en función de rasgos de salud y personalidad (19). Cuatro de cada 10 padres utilizarían la optimización genética como una herramienta más para aumentar las posibilidades de que su hijo asista a una universidad de primer nivel.

Una de cada 50 personas en los EE. UU. es concebida mediante FIV. Creemos que los análisis avanzados que Nucleus Embryo puede proporcionar ayudarán alos padres a comprender a fondo sus opciones en lo que respecta a su futuro hijo, impulsando un nuevo nivel de elección en la atención reproductiva, tal como lo hizo la FIV por primera vez para los futuros padres esperanzados hace décadas.

Referencias

3

Ison HE, Clarke SL, Knowles JW. Hipercolesterolemia familiar. 2014 ene 2 [Actualizado 2022 jul 7]. En: Adam MP, Feldman J, Mirzaa GM, et al., editores. GeneReviews® [Internet]. Seattle (WA): Universidad de Washington, Seattle; 1993-2024.

4

Lee SH, van der Werf JH, Hayes BJ, et al. Predicción de fenotipos no observados para rasgos complejos a partir de datos de SNP de genoma completo. PLoS Genet. 2008 Oct;4(10):e1000231. doi: 10.1371/journal.pgen.1000231. Epub 2008 Oct 24. PMID: 18949033.

7

1000 Genomes Project Consortium; Auton A, Brooks LD, Durbin RM, et al. Una referencia global para la variación genética humana. Nature. 1 de octubre de 2015;526(7571):68-74. doi: 10.1038

9

Privé F, Aschard H, Carmi S, et al. Portabilidad de 245 puntuaciones poligénicas obtenidas del Biobanco del Reino Unido y aplicadas a 9 grupos de ancestría de la misma cohorte. Am J Hum Genet. 6 de enero de 2022;109(1):12-23. doi: 10.1016/j.ajhg.2021.11.008. Errata en: Am J Hum Genet. 3 de febrero de 2022;109(2):373. PMID: 34995502.

10

Horwitz TB, Balbona JV, Paulich KN, et al. Evidencia de correlaciones entre parejas humanas basada en revisiones sistemáticas y metaanálisis de 22 rasgos y análisis del Biobanco del Reino Unido de 133 rasgos. Nat Hum Behav. Septiembre de 2023;7(9):1568-1583. doi: 10.1038/s41562-023-01672-z. Publicación electrónica del 31 de agosto de 2023. PMID: 37653148.

11

Howe LJ, Nivard MG, Morris TT, et al. Within-sibship genome-wide association analyses decrease bias in estimates of direct genetic effects [Los análisis de asociación de genoma completo dentro de hermanos disminuyen el sesgo en las estimaciones de los efectos genéticos directos]. Nat Genet. Mayo de 2022;54(5):581-592. doi: 10.1038/s41588-022-01062-7. Publicación electrónica del 9 de mayo de 2022. PMID: 35534559.

12

Tan T, Jayashankar H, Guan J, et al. El GWAS familiar revela los efectos del entorno y el apareamiento en las asociaciones genéticas. medRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2024.10.01.24314703.

13

Lello L, Raben TG, Hsu SDH. Validación entre hermanos de las puntuaciones de riesgo poligénico y predicción de rasgos complejos. Sci Rep. 2020 Ago 6;10(1):13190. doi: 10.1038/s41598-020-69927-7. PMID: 32764582.

14

Widen E, Lello L, Raben TG, et al. Índice de Salud Poligénica, Salud General y Pleiotropía: Análisis de Hermanos y Reducción del Riesgo de Enfermedades. Sci Rep. 2022 Oct 28;12(1):18173. doi: 10.1038/s41598-022-22637-8. PMID: 36307513.

15

Lencz T, Backenroth D, Granot-Hershkovitz E, et al. La utilidad del cribado poligénico selectivo de embriones para enfermedades depende de la estrategia de selección. Elife. 12 de octubre de 2021;10:e64716. doi: 10.7554/eLife.64716. PMID: 34635206.

16

Karavani E, Zuk O, Zeevi D, et al. La selección de embriones humanos para rasgos poligénicos tiene una utilidad limitada. Cell. 27 de noviembre de 2019;179(6):1424-1435.e8. doi: 10.1016/j.cell.2019.10.033. Publicación electrónica del 21 de noviembre de 2019. PMID: 31761530.

18

Fritsche LG, Patil S, Beesley LJ, et al. Cancer PRSweb: Un repositorio en línea con puntuaciones de riesgo poligénico para las principales características del cáncer y su evaluación en dos biobancos independientes. Am J Hum Genet. 5 de noviembre de 2020;107(5):815-836. doi: 10.1016/j.ajhg.2020.08.025. Epub 28 de septiembre de 2020. PMID: 32991828.

19

Meyer MN, Tan T, Benjamin DJ, et al. Opiniones públicas sobre el cribado poligénico de embriones. Science. 10 de febrero de 2023;379(6632):541-543. doi: 10.1126/science.ade1083. Epub 9 de febrero de 2023. PMID: 36758092.

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