Dědičné poruchy metabolismu a novorozenecký screening. Viktor Kožich Ústav dědičných poruch metabolismu 1LF UK a VFN

Transkript

1 Dědičné poruchy metabolismu a novorozenecký screening Viktor Kožich Ústav dědičných poruch metabolismu 1LF UK a VFN

2 Osnova Dnešní přednáška Biochemická genetika- úvod Patofysiologie Diagnostika Léčba

3 KISS je akronym pro "Keep it simple, stupid"

5 Biochemická genetika = DMP genetika biochemie klinická medicína

6 N>1000

7

8 Dědičné metabolické poruchy Vzácné nemoci (výskyt <1:2000) Národní strategie pro vzácná onemocnění na léta (usnesení vlády ČR č. 466 ze dne ) vzácné nemoci DMP DMP=cca 1/10 vzácných nemocí Cca nosologických jednotek (>1000 genů) Souhrnný výskyt nejméně 1:500 V obvodu každého praktického lékaře jsou nejméně 1-2 pacienti s DMP Cca 30% nemocí je léčitelných (100 nemocí dobře)

9 Dědičné metabolické poruchy obvykle AR, GR substrát obvykle enzym klinicky variabilní produkt

10 Klinický obraz DMP-orgány

11 Klinické příznaky: nespecifické >> specifické specifické nespecifické Např.zápach Např.neprospívání Např. dysmorfie Např. PMR

12 Geny a lidské nemoci Poznatky-listopad 2016 Člověk má cca genů OMIM fenotypů se známým molekulovým podkladem genů s mutacemi způsobujícími fenotyp

13 Geny x prostředí Klinická manifestace environment genes Preklinický test úraz PKU nádory zdravá osoba

14 Genotyp (mutace v genu PAH) X prostředí (nízko-phe dieta) Irene Diagnosa 3.den života Irenina sestra Dx v 1 roce věku (křeče, kognitivní porucha) Irenina dcera (přísná dieta během těhotenství)

16 Patofyziologie metabolitů u DMP substrát <1500 Da vedl.produkt >1500 Da produkt 1 2 3

17 1000 DMP v kostce-příklady Malá molekula Komplexní molekula Hromadění substrátu Chybění produktu Aminoacidopatie Hyperamonemie Org.acidurie Glykogenosy Poruchy BOX MK Mitochondriální nemoci Lysosomální nemoci CDG syndromy Generalisované peroxisomální nemoci

18 Hromadění substrátů prekursor substrát vedl.produkt Příklady: Phe a deriváty amoniak cystin v moči mukopolysacharidy

19 PAH Fenylketonurie

20 HPA/PKU u nás výskyt cca 1:6 000 mentální retardace, poruchy chování epilepsie typický zápach-myšina světlá pigmentace, ekzémy variabilita biochemické a klinické tíže: mírná HPA, PKU maternální HPA poškozuje plod Léčba-snížený přívod Phe, BH4

21 Akutně nemocný novorozenec- hyperamonemie Edém mozku, křeče, hypotonie a koma způsobené hyperamonemií Poruchy cyklu močoviny Průběh- akutní novorozenecký, pozdní forma, intermitentní varianta Léčba: eliminace, dieta, Rx: elimination, diet, benzoát/phebut, transplantace jater

22 Syndrom zpocených nohou- isovalerová acidemie Metabolická acidosa a ketonurie Abnormální zápach PMR Koma při dysfunkci mozku Příklad organické acidurie Rx: eliminace, bízkobílkovinná dieta+ směs AMK, glycin

23 Urolithiasa-cystinurie Porucha reabsorpce Cys-Cys a dibasických AMK v ledvinách a střevě Hlavní mechanismus: špatná rozpustnost Cys-Cys v moči Urolithiasa-nástup příznaků variabilní Rx: dostatek tekutin, alkalinizace, léky zvyšující rozpustnost

24 Multisystémové onemocnění pojiva

25 Chybění produktu produkt Příklady: glukosa u GSD ketolátky u poruch beta.oxidace MK ATP u mitochondriálních nemocí glykoproteiny u CDG

26 Intolerance hladovění- GSDIII Neprospívání, zvětšení břicha při hepatomegalii Kardiomyopathie a myopathie Hromadění glykogenuabnormální struktura Porucha uvolňování glukosy-hypoglykemie nalačno Rx: frekventní strava, maltodextrin, ev.transplantace srdce

27 Hypoglykemie při dlouhém hladověnídeficit MCAD Frekvenece v Evropě 1:20,000 Hypoglykemie při douhém hladovění, může být smrtelná Snížená tvorba ketolátek Mimo ataky obvykle bez jiných klinických komplikací Rx: prevence hypoglykemie

28 Poruchy glykosylace proteinů Deficit fosfomanomutasy 2 Dědičné mnohočetné exostosy

29 1000 DMP v kostce Malá molekula Komplexní molekula Hromadění substrátu Chybění produktu Aminoacidopatie Hyperamonemie TOXICITA Org.acidurie Glykogenosy INTOLERANCE Poruchy BOX MK HLADOVĚNÍ ČI Mitochondriální nemoci SVALOVÉ PRÁCE STŘÁDAVÁ ONEMOCNĚNÍ Lysosomální nemoci CDG syndromy Generalisované PORUCHY peroxisomální nemoci VÝVOJE ORGÁNŮ

31 Proč je třeba znát diagnosu? Vysvětlení klinických příznaků Omezení úzkosti a nejistoty Prevence zbytečných dalších vyšetření Prevence dalších komplikací Zahájení léčby Stanovení rizika pro příbuzné probanda

32 Diagnostika verifikace hypothes pacient

33 Úrovně diagnostiky

34 Diagnostika DMP=genetické testování Vyšetření nemocných Celopopulační screening

35 Novorozenecký screening To screen= prosévat Screening= identifikace osob se zvýšeným rizikem nemoci Velká opatrnost: falešná pozitivita Diagnosa se ověřuje jinými nezávislými metodami

36 zdraví falešné nálezy pacienti

37 Novorozenecký screening Aktivní vyhledávání nemocí v celé populaci, presymptomatická diagnostika Sensu stricto- laboratorní analysa suchých krevních skvrn Zakladatel-Prof. Robert Guthrie

38 Klasická kritéria pro screening Nemoc je důležitá a častá Latentní fáze, kdy je nemoc bezpříznaková Průběh nemoci a mechanismy jsou známé Spolehlivý test Test je populací akceptovatelný Hledání pacientů musí být kontinuální proces Přijatelná léčba Podmínky pro diagnostiku a léčbu Konsensus o tom, kdo má být léčen Náklady dg a léčby musí být ekonomicky vyvážené v systému zdravotní péče

39 Jak se rozhodnout, které nemoci se mají screenovat?

40 Prospěch versus riziko USA: prospěch postiženého dítěte a znalost diagnosy Variabilita počtu nemocí: EU několik až 30 USA cca 50 Evropa: poškození rodin u falešně pozitivních nálezů nebo nemocí s nejasnou prognosou/léčbou

41 Tandemová hmotnostní spektrometrie moderní analytická metoda profily analytů široké spektrum látek: AMK, acylkarnitiny, sacharidy, enzymová aktivita Ve screeningu používána od 90.let

42 Hmotnostní spektrometrie

43 Fragmentace

44 NS v ČR Zahájen v 70.letech- PKU Postupně přidávány další nemoci Od 2016 se skrínuje 15 DMP jako primární cílové nemoci (+ 20 dalších DMP lze zachytit) Výsledky pro 10 DMP ( ) 580,000 novorozenců 194 pacientů, detection rate 1:3,500 HPA/PKU> MCAD> LCHAD >> další DMP FPR: 0.08%

45 Genetické testování klinicky nemocných Klinické testování Celopopulační screening

46 Selektivní screening Klinický výběr pacientů je klíčovou komponentou selektivního screeningu

47 Klinický obraz DMP-věk

48 Klinický obraz DMP-orgány

49 Signály možnosti DMP Rodinná anamnesa: konsanguinita, podobný průběh nemoci u příbuzných, neobjasněné úmrtí příbuzných Onemocnění považované původně za běžné neodpovídá na standardní léčbu Multisystémové onemocnění Průběh nemoci ovlivněný zevními faktory/potravou katabolismus hladovění příjem proteinů nebo cukrů (galaktosa, fruktosa) Nevysvětlitelné laboratorní odchylky při běžných vyšetřeních Podklad y- Dr.D.Behulová

50 Příklady běžných klinických situací s vysokým rizikem možnosti DMP Malé molekuly Akutně nemocný novorozenec (opakované) ataky déletrvajícího bezvědom neprospívání Komplexní molekuly Progresivní postižení CNS a/nebo svalstva faciální dysmorfie organomegalie (játra, slezina, srdce)

51 Testování DMP u klinicky nemocných Laboratorní testy

52

53 HPTLC- oligosacharidy v moči Foto Dr.Ledvinová

54 GC: methylmalonová aciduria Voltage [mv ] ,54 10,63 12,08 14,00 14, ,26 5,86 6,61 6,64 7,21 7,77 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 Time [min.] 10,36 11,51 12,28 13,72 13,80 14,81 18,39 Voltage [mv ] ,64 14, ,57 4,24 5,07 5,93 6,63 12,08 12,29 13,47 13,72 13,81 14,80 14,96 17,80 18,40 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 Time [min.]

55 Vyšetřování metabolitů u DMP Specializované testy Obvykle nedostupné v rutinních laboratořích Většinou profilové analysy Většinou chromatografické techniky, potřebné je nákladné vybavení Metody pracné, řada in-house testů Komplexita interpretace (např. organické kyseliny), nutná specializace

56 Stanovení enzymů u DMP Obvykle nutné buňky Leukocyty, fibroblasty Tkáně plodu a obalů plodu Techniky fluorimetrické a radiometrické (event. fotometrické), velký rozmach MS/MS Měřený parametr: úbytek substrátu nebo tvorba produktu změny kofaktoru

57 Standardní genetický test-sanger

58 Next generation sequencing?? Hlavní problém je interpretace nalezených alelických variant

59 Assessing the clinical significance Typical individual exome vs reference sequence Aprox. 20k coding variants 9.5k nonsynonymous variants 10k synonymous variants 500 small InDels 150 loss of function variants 100 variants associated with genetic diseases private variants 0-2 de novo germline mutation Courtesy: Viktor Stránecký

60 Vyhodnocení klinické užitečnosti Typický výsledek NGS-exom cca 20k coding variants 9.5k nonsynonymous variants 10k synonymous variants 500 small InDels 150 loss of function variants 100 variants associated with genetic diseases private variants 0-2 de novo germline mutation Převzato od Dr.V.Stráneckého

62 Léčba DMP substrát produkt Ideální je cílení na mechanismusnemoci Poměrně dobře účinná léčba u cca 100 DMP, efektivta různá Náklady od tisíců až po miliony Kč/pacienta/ rok

63 Léčba primárního defektu substrát 2 Transplantace buněk a orgánů 1 enzym transportér Genové manipulace produkt Enzymové manipulace

64 Léčba ovlivněním metabol.dráhy potrava 1 2 toxický prekursor substrát 3 toxický vedl. produkt netoxický produkt produkt 4

65 Léčba nespecifická systémová 1 Eliminace toxinů Hemodialysa Hemadsorption (výměnná transfuse) (peritoneální dialysa) 2 Obecná léčba Energie Hydratace Léčba infekce Atd.

66 Malá molekula Komplexní molekula Hromadění substrátu Chybění produktu Aminoacidopatie Hyperamonemie TOXICITA Org.acidurie Glykogenosy INTOLERANCE Poruchy BOX MK HLADOVĚNÍ ČI Mitochondriální nemoci SVALOVÉ PRÁCE STŘÁDAVÁ ONEMOCNĚNÍ Lysosomální nemoci CDG syndromy Generalisované PORUCHY peroxisomální nemoci VÝVOJE ORGÁNŮ DMP- cca jednotek (>1,000 genes) Frekvence nejméně 1:500, NS pro DMP V každém obvodu PL nejméně 1-2 pacienti s DMP, obrovská klinická heterogenita Cca 30% je ovlivnitelných (cca 100 DMPl éčitelných)