HD - Huntingtonova chorea. monogenní choroba HDF (CAG) 6-35 (CAG) čistě genetická choroba?

Transkript

1 HD - Huntingtonova chorea monogenní choroba HD 4 HDF (CAG) 6-35 (CAG) čistě genetická choroba?

2 0% geny 100% podíl genů a prostředí na rozvoji chorob 0% prostředí 100%

3 F8 - hemofilie A monogenní choroba alelová heterogenita F8 X fenotyp

4 b A - normální sekvence (štěpena enzymem Mst II) CCT GAG GAG AAG produkt PCR je štěpen na dva fragmenty (na gelu 2 proužky) Pro Glu Glu Lys CCTGAGG beta globin - srpkovitá anémie CCT GTG GAG AAG Pro Val Glu Lys b S - mutovaná sekvence (není štěpena Mst II) produkt PCR není štěpen (na gelu jeden proužek) CCTGTGG b S b A /b A b A /b S b S /b S přímá diagnostika přímá detekce kauzální mutace b A

5 gen pro faktor VIII (26 exonů) F8 - hemofilie A mutace typu missense a nonsense (60%) sestřihové mutace (5%) delece a inserce (5%) velké inverse (30%) inserce mobilní sekvence (vzácně)

6 X nebo

7 X nebo dědečkův X babiččin X

8 nebo X nebo dědečkův X babiččin X

9 F8 - hemofilie A nebo? nebo dědečkův X babiččin X nebo

10 polymorfismus typu SNP (Single Nucleotide Polymorphism) mění restrikční digest - RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) CTGGCTGAACTCATTGCT CTGGCTGAATTCATTGCT alela 1 štěpné místo nepřítomno produkt PCR neštěpen (na gelu 1 proužek) alela 2 štěpné místo přítomno produkt PCR štěpen (na gelu 2 proužky) 1 2

11 F8 - hemofilie A 1 1 2? prenatální diagnostika hemofilie A u mužských plodů 1 1/2 2 1 alela 2 alela přenašečka je informativní, pokud je heterozygotní pro alely 1 a 2 RFLP 2 nepostižený plod 1 postižený plod DNA postiženého jedince slouží ke stanovení fáze vazby: chromozóm X s mutací nese alelu 1 tohoto RFLP nepřímá diagnostika nepřímé sledování přenosu mutované alely v rodině pomocí polymorfního DNA markeru

12 rodina A rodina B F8 - hemofilie A?? 1 1 1/ / heterozygozita heterozygozita fáze vazby předpověď fáze vazby předpověď

13 rodina C F8 - hemofilie A? všechny mužské plody 1 1/ homozygozita předpověď nemožná rodina není informativní pro tento polymorfismus, polymorfismus není informativní v této rodině

14 F8 - hemofilie A gen pro faktor VIII (26 exonů) DX13 ST14 Taq I Bcl I Xba I Hind III Bgl II Msp I Bgl II Taq I G > A CA rep CA rep atd. atd. polymorfní markery intragenové polymorfní markery extragenové (slabší genetická vazba, vyšší riziko rekombinace)

15 CFTR - cystická fibróza GIT tumour necrosis factor a monogenní choroba modifikující geny MUC1 1 TNFA CFTR 6 mucin 1 7 mannose-binding lectin 2 VNĚJŠÍ PROSTŘEDÍ plicní infekce MBL NOS1 plicní funkce x nitric oxide synthase 1 MI MI játra CF modifier 1 CFM1 19 glutathione-s transferase P1 GSTP1 játra ADIPOR2 (adiponectin receptor 2), 12p; CLCA1 (Cl channel, calcium activated, 1), 1p SERPINA1 (serine proteinase inhibitor, A1), 14q; ABCB4 (ATP-binding cassette, B4), 7q hranice mezi monogenní a multifaktoriální chorobou?

16 autismus multifaktoriální choroba P P P P P P heritabilita 90% P P

17 predisponující geny autismus celogenomové screeny X Y IMGSAC (1998) Philippe (1999) Risch (1999) Barrett-CLSA (1999) Buxbaum (2001) Liu (2001) IMGSAC (2001) Shao (2002) Auranen (2002) Yonan (2003) Weiss (2009) Weiss (2009) Wang (2009) Anney (2010) identifikace predisponujících alel je obtížná

18 pochopení multifaktoriálních chorob kardiovaskulární choroby nádorová onemocnění autoimunitní choroby psychiatrické poruchy výška postavy geny prostředí 80% 20% 2010: 201 SNP: 16% mnoho variant vzácné varianty malé studie CNV regulace epigenetika

19 gen pro Huntingtonovu choreu gen pro hemofilii A gen pro cystickou fibrózu gen pro syndrom fragilního X geny pro predispozici k nádorům geny pro predispozici k autismu (alela!) GENY ZDE NEJSOU OD TOHO, ABY ZPŮSOBOVALY CHOROBY nomenklatura genů odráží to, že většinou nechápeme normální fyziologickou funkci genu (proteinu)

20 genotyp z porodnice s genomem na DVD? A B A1 A2 B1 B2 zdraví choroba 0 dnes Sir William Osler ( The principles and practice of medicine, 1892)... if it were not for the great variability among individuals medicine might as well be a science and not an art.

21 FENOTYP NÁDOROVÉ BUŇKY nezávislost na vnějších růst stimulujících signálech necitlivost k vnějším růstově inhibičním signálům schopnost neomezené buněčné replikace schopnost vyhnout se apoptóze schopnost angiogeneze schopnost invaze (a tvorby metastáz) nádorová onemocnění: heterogenní skupina chorob podmíněná genetickými a environmentálními faktory vývoj nádoru je evoluční proces genetické změny zárodečné (germinální) x somatické driver + passenger mutace

22 signalizace 1 signalizace 2 buněčný cyklus 1 apoptóza 1 apoptóza 2 stabilita genomu 1 stabilita genomu angiogeneze n invazivita n GENOTYP NÁDOROVÉ BUŇKY náhodné změny

23 pacient 1 pacient 2 pacient 3 pacient 4

24 HETEROGENITA každý nádor je jedinečný evoluční experiment několik buněčných drah musí být aktivováno, několik inaktivováno na molekulární úrovni toho lze dosáhnout mnoha různými způsoby (kvalitativní nebo kvantitativní změny exprese genů; změny podmíněné geneticky, epigeneticky, prostředím) za vysokou heterogenitou na úrovni genů je několik klíčových drah, které mohou být pro různé nádory podobné

25 Brosnan & Iacobuzio-Donahue, Semin Cell Dev Biol 23 (2012)

26 GENY AKTIVNÍ V NÁDOROVÉM BUJENÍ tumor supresorové geny tumor supresorové geny v užším slova smyslu mutátorové geny - udržování stability genomu brzdí proliferaci vyřazení z funkce - dva zásahy (inaktivace obou alel, recesivní na buněčné úrovni) důležité u vrozené predispozice k nádorům (zárodečná mutace jedné alely, predispozice je dominantní na úrovni rodokmenu) (proto)onkogeny podporují proliferaci aktivace - jeden zásah

27 NĚKTERÉ (PROTO)ONKOGENY gen chrom. funkce proteinu somatické mutace mechanismus lokalizace aktivace (nejč.) K-RAS 12p12 signalizace (G-protein) rakovina střev, pankreatu, bodové mutace plic, endometria ERB-B2 17q21 signalizace (receptor) rakovina prsu, amplifikace ovarií, žaludku C-MYC 8q24 transkripční faktor Burkittův lymfom, amplifikace rakovina plic N-MYC 2p24 transkripční faktor neuroblastom amplifikace BCL2 18q21 protiapoptotický faktor lymfom B buněk ch. translokace ABL 9p34 signalizace (Tyr kináza) leukémie ch. translokace MDM2 12q13 vazba p53 sarkomy amplifikace

28 AKTIVACE (PROTO)ONKOGENŮ normální buňka mechanismy aktivace v nádorové buňce (somatické mutace) amplifikace inserční aktivace translokace - poziční efekt translokace - fúzní gen bodová mutace

29 NĚKTERÉ TUMOR SUPRESOROVÉ GENY gen chrom. funkce proteinu lokalizace RB1 13q14 regulace transkripce, buněčný cyklus APC 5q21 buněčná adheze, buněčná signalizace MSH2 2p16 reparace DNA BRCA1 17q21 reparace DNA TP53 17p13 regulace transkripce, odpověď na poškození DNA, apoptóza NF2 22q12 vazba membrány a cytoskeletu VHL 3p25 elongace transkripce CDKN2 9p21 buněčný cyklus PTCH 9q22 buněčná signalizace DCC 18q21 buněčná adheze

30 1. zásah 2. zásah INAKTIVACE TUMOR SUPRESOROVÝCH GENŮ normální buňka inaktivace jedné alely úplná inaktivace v nádorové buňce -dva zásahy (dvě somatické mutace) ztráta heterozygozity (LOH) ztráta chromozómu ztráta a duplikace chromozómu mitotický crossover delece bodová mutace metylace