Co dokážeme vyčíst z chromozomů Petr Kuglík Oddělen lení genetiky a molekulárn rní biologie, ÚEB PřF MU
Osnova 1. Historie studia lidských chromozomů 2. Metody studia chromozomů 3. Abnormality chromozomů a geneticky podmíněná onemocnění u člověka chromozomové syndromy
Trizomie chromozomu 13 Patauův syndrom kyklopie 1 : 4 10 000 porodů
Lidský karyotyp sestava chromozomů jedné buňky
Chromozomy a genetika Augustiniánští řeholníci opatství sv. Tomáše v Brně
Gregor Mendel přednesl výsledky svých pokusů s hrachem 8.2. a 8.3. 1865 na zasedání Přírodovědného spolku v Brně 1866 byly přednášky publikovány
Walther Flemming (1843 1905) objevil chromozomy v roce 1877
Genetika a chromozomová teorie dědičnosti T.H. Morgan Prokázal umístění genů na chromozomy Objasnil vazbu genů Zjistil, že vázané geny jsou uložené na jednom páru homologických chromozomů Jejich soubor tvoří vazbovou skupinu
Historie lidské cytogenetiky A long series of errors
Počítání lidských chromozomů 1880 Flemming a Arnold pozorování lidských chromozomů 1890-1914 - člověk má 24 chromozomů!!! 1919 Winiwarter - černoši 48 chromozomů běloši 24 chromozomů
1921 1956: člověk má 48 chromozomů
1956 2006 50. výročí správného spočítání lidských chromozomů Albert Levan (1905-1998 Joe Hin Tjio (1919-2001) Tjio, T.H., Levan, A.: The chromosome number of man. Hereditas 42:1, 1956 Člověk má v jádře každé své tělní buňky 23 párů chromozomů, celkem má tedy 46 chromozomů
Historie řazení a nomenklatury lidských chromozomů konference Denver 1960 - řazení lidských chromozomů do skupin dle velikosti a tvaru konference Londýn 1963 -rozdělení chromozomů do 7 skupin, označení A G konference Chicago 1966 - popis chromozomových abnormalit konference Paříž 1971 - identifikace a označování chromozomů barvených pruhovacími technikami An International Systém for Human Cytogenetic Nomenclature (ISCN 1978)
Karyotyp člověka konveční barvení
Metody současné cytogenetiky
Možnosti vyšetření karyotypu člověka Metafázní cytogenetika Interfázní cytogenetika Cytogenetika založená na izolaci DNA
Molekulární cytogenetika FISH (fluorescenční hybridizace in situ)
MOLEKULÁRNÍ CYTOGENETIKA
Multiformní glioblastom Multiformní glioblastom SKY: 78~82,XYY,+der(X),+der(X),+der (1),+der(2),+3,+3,+der(3),der(4)t(4;4), +5+5,+6,+6,+7,+8,+8,+der(9), +der(10),+der(10),+11,+der(11), +12,+der(12),+13,+15,+der(15)t(9; 15),+16,+16,+17,+18,+18, +19,+21,+21,+2dmin[cp5]
Chromozomy člověka mnohobarevné pruhování
Chromozomové syndromy
Chromozomové aberace Pro každé počaté dítě platí obecné genetické riziko 3-5%, že se může narodit s nějakou VVV!!! vrozené CHA: 20 50 % všech početí 50 60 % abortů v I. trimestru 0,56 % živě rozených dětí VVV, psychomotorická retardace, sterilita, hypoplázie varlat, amenorhea, obezita aj. CHA zodpovědné asi za 100 klinicky def. syndromů!!! získané CHA (onkocytogenetika) nádory (leukémie, solidní nádory)
Klinické indikace pro vyšetření karyotypu člověka problémy časného růstu a vývoje (neprospívání, opoždění, malá postava, obojetný genitál, mentální retardace) narození mrtvého plodu a úmrtí novorozence problémy s fertilitou rodinná anamnéza (známá chromozomová abnormalita u příbuzných I. stupně) těhotenství u žen pokročilého věku nádorová onemocnění
Prenatální cytogenetická diagnostika - vyšetření chromozomů u plodu těhotných žen patřících do geneticky rizikových skupin - prevence narození dětí s těžkými poruchami duševního a tělesného vývoje
Prenatální diagnostika - indikace k cytogenetickému vyšetření věk otce i matky (18, 35) výsledky screeningu biochemických markerů v séru matky (AFP, hcg, ue3 ) nosičství balancované translokace porod dítěte s prokázanou nebo susp. aberací přímý styk s teratogeny a mutageny (nad 3% A.B) UZ zjištěné vývojové vady (srdeční vady aj.) intrauterinní růstová retardace plodu
Amniocentéza
Downův syndrom klasická cytogenetika
Downův syndrom - FISH
Downův syndrom (47,XX nebo XY,+21) výskyt 1:800 IQ 25-50 malá zavalitá postava kulatý obličej mongoloidní oční štěrbiny epikantus široký kořen nosu kožní řasa na zátylku malá ústa, velký jazyk opičí rýhy na dlani srdeční vady, častější leukémie, Alzhaim. choroba popsán v roce 1866 J.L.Downem
Patauův syndrom (47,XX,+13 nebo 47,XY,+13) výskyt 1 : 20 000 těžká růstová a mentální retardace microcephalie trigonocephalie kožní defekty ve vlasaté části calvy vrozené vady mozku oboustranný rozštěp hexadactilie VCC a jiné
Edwardsův syndrom (47,XX nebo XY,+18) věk matky nad 35 let výskyt 1:7500 růstová retardace microcephalie dolichocephalie protáhlá hlava rozštěp patra nízko posazené uši držení prstů další závažné VVV (srdce) přežití jen několik měsíců
V ČR se ročně narodí dětí s Downovým syndromem asi 70 dětí
Downův syndrom Epikantus Opičí rýha
Klinefelterův syndom 47,XXY výskyt 1 : 1000 vysoká postava, porucha růstu vousů ženská distribuce podkožního tuku hypogonadizmus infertilita gynekomastie snížení inteleku varianty: 48,XXYY; 48,XXXY; 49,XXXXY
Preimplantační genetická diagnostika PGD Jedná se o časnou prenatální diagnostiku, která je vázaná na techniky umělého oplodnění. PGD je metoda umožňující genetickým vyšetřením jedné nebo dvou buněk (blastomer) odebraných z vyvíjejícího se embrya odhalit genetické abnormality budoucího plodu. Ktransferu do dělohy lze vybrat pouze embrya bez genetické zátěže. Před provedením PGD doporučujeme prekoncepční genetické vyšetření a stanovení karyotypu partnerů.
Děti ze zkumavky
Buňky (blastomery) z embryí ve stádiu rýhování 3.den po oplození - fertilizované embryo složeno z 6-8 buněk (blastomer) ždá buňka obsahuje stejnou genetickou výbavu uňky ještě nejsou specializovány debrány 1 2 blastomery provedeno genetické vyšetření
AneuVysion (13/21)(18,X,Y) Vysis MultiVysion Probe Panel (13,18,21,X,Y, 16,22) SpectrumGreen 21 SpectrumRed 13 SpectrumBlue X SpectrumGold Y SpectrumAqua 18
Postnatální cytogenetické vyšetření poruchy fertility, sterilita výskyt chromozomových aberací v rodině stigmatizovaní novorozenci práce v rizikovém prostředí amenorhea u dívek vyšetření karyotypu před IVF PMR nejasné etiologie somatická retardace podezření na genetické choroby
Odběr periferní krve pro vyšetření karyotypu
snímání, počít. analýza obrazu FISH
Mikrodeleční syndromy skupina geneticky podmíněných chorob, jejichž příčinou jsou drobné delece (ztráty) DNA segmentů (2-4 Mb), které nejsou detegovatelné klasickými cytogenetickými metodami důsledek: mentální retardace, VVV aj.
Syndrom kočičího křiku (Cri du chat delece 5p-) Jerome LeJeune, 1963 1 : 50 000 typický křik novorozence laryngomalacie kulatá hlava PMR, srdeční vady epicanthi hypotonie hypotrofie
Prader-Williho syndrom Hlavní klinické příznaky: Snížená aktivita plodu Neprospívání kojenců Hypotonie novorozenců Obesita Hyperfagie, neukojitelný hlad Hypogenitalismus, hypogonadismus PMR Malá postava Akromikrie Hypopigmentace Problémy s chováním
Angelmanův syndrom Hlavní klinické příznaky Vážná PMR Trhavé pohyby, špatná rovnováha Hyperaktivita Výbuchy smíchu, šťastná povaha Absence řeči Hypotonie Epilepsie Abnormální tvar lebky Hypopigmentace
Molekulární karyotypování - Celogenomový screening chromozomových abnormalit u pacientů array s MM CGH pomocí array-cgh (Agilent 44K) aneb genetické vyšetření pomocí DNA čipů High resolution genome-wide molecular karyotyping using array-cgh
Ukázky DNA čipů firmy a) Affymetrix a b) Agilent. www.abbottmoleculars.com a) b) www.affymetrix.com www.agilent.com
Mentální retardace (MR): příčiny Výskyt MR u 2-3 % populace 17-20% pacientů s idiopatickou PMR kauzální nebalancované aberace celogenomový screening pomocí array-cgh Častý nález mikrodelecí/mikroduplikací v genomu - mohou být postiženy různé chromozomy
Mentální retardace - korelace genotypu s fenotypem Využití web. databází k interpretaci výsledků DECIPHER: ECARUCA: GENOGLYPHIX: CARTAGENIA BENCH:
DECIPHER DatabasE of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans Using Ensembl Resourses Založena 2004 (UK), databáze sdružuje genetická oddělení z: UK USA & Canada Europe Australia OLG FN Brno aktivní přístup do databáze od roku 2009 jako první v ČR
https://decipher.sanger.ac.uk/application/
DECIPHER: cíle databáze nových vrozených aberací, aberací vyskytující se ojediněle nových klinických syndromů korelace fenotypu s genotypem představuje pomoc pro lékaře při interpretaci submikroskopických chromozomových aberací, inverzí a translokací CNVs v normální populaci obsahuje přesný popis aberací a klinický obraz pacientů k 30.4.2010 - více než 4700 pacientů
Jak se používá DECIPHER
Syndrom 12q14 srovnání velikosti mikrodelece u různých pacientů
Syndrom 12q14 srovnání fenotypů u různých pacientů různí pacienti se stejným syndromem!
Syndrom 12q14 geny související s fenotypem
Existují v databázi pacienti s podobnou mikrodelecí?
Případ 1 (DECIPHER 00000126) důležitost spolupráce kliniků a vědců při odhalování nových mikrodelečních syndromů Děvče 4 roky Hypotonie, v jednom roce života ztráta sociálního kontaktu, minimální oční kontakt, absence úsměv Karyotyp v normě Pomocí DNA sondy nalezena submikroskopická delece oblasti 14q11.2 Dg. Protože se v DECIPHERU žádný podobný případ nenalezl, lékaři předpokládali, že stav pacientky je způsoben nálezem na chromozomu 14, zřejmě CNVs Po roce se v databázi objevily další pacienti se stejným fenotypem, v oblasti 14q11 leží geny SUPT16H a CHD8, které se podílejí na vývoji nervového systému
Závěr Databáze jsou důležité pro: klinickou interpretaci výsledků array-cgh identifikaci kauzálních regionů pro nové chromozomové syndromy možnost vyhledat stejnou či podobnou aberaci a srovnat fenotypové projevy možnost rozlišení benigních CNVs odhad prognózy dle typu a funkce genů nacházejících se v sledované oblasti
Děkuji za pozornost!!!