Egészségügy | Felsőoktatás » Tory-Molnár - Genetikai vizsgálatok és jelentőségük

Genetikai vizsgálatok és jelentıségük Prof. Molnár Mária Judit, Tory Kálmán Év Nobel-díjasok Felfedezés 1962 F. Crick, J Watson, M Wilkins DNS molekula szerkezete 1965 F.Jacob, J Monod, A Lwoff Genetikai szabályozás 1966 P. Rous Onkogén vírusok 1968 R. Holley, G Khorana, M Nireberg A genetikai kód megfejtése 1975 D. Baltimore, R Dulbecco, H Temin Interakció a tumor vírusok és a nuclearis DNS között 1978 W. Arber, D Nathans, H Smith Restrictios endonuclease 1980 B. Benacerraf, J Dausset, G Snell Immunológiai válaszok genetikai kontrollja 1983 B. McClintock Mobil gének (transposonok) 1985 M. Brown, J Goldstein Sejt receptorok familiáris hypercholesterinaemiában 1987 S. Tonegawa Antitestek genetikai aspektusa 1989 M. Bishop, H Varmus Onkogének tanulmányozása 1993 R. Roberts, P Sharp ‘Split gének’ 1995 E. Lewis, C Nüsslein-Volhard, E Wieschaus Homeostasis és egyéb fejlıdéstani gének 1997 S. Prusiner

Prionok 1999 G. Blobel Fehérje transzport signaling 2000 A. Carlsson, P Greengard, E Kandel Signal transductio az idegrendszerben 2001 L. Hartwell, T Hunt, P Nurse Sejtciklus regulátorok 2002 S. Brenner, R Horritz, J Sulston Genetikai szabályozás a fejlkıdésben és programozott sejtahalál (apoptosis) 2006 A. Fire, C Mello RNS interferencia Centralis dogma: egy gén, egy protein Egy gén DNS szekvenciájának megváltozása megváltoztathatja a kódolt fehérjét Mi a genomika ? DNS szintő variációk és a gén expressziós mintázatok összességének bioinformatikailag értékelt biológiai összhangzattana Genom-Alapú Biológia „systems biology”= rendszerszemlélető biológia NFkB
genomikai adatbázisok
„high-throughput” technológiák
bioinformatika „Systems biologyTöbb szinten regulált hálózatok” • Genomika - genotipizálás – SNP, CGH. • Transcriptomika – cDNS microarray-chip – Gén expressziós

vizsgálat mRNS szinten • Proteomika • Metabolomika • Bibliomika A DNS-tıl a Proteomig Genom Transcriptom Proteom Mi történhetne? Mi történhet? Mi történik Orvosi Genomika – Milyen gének vesznek részt a kóros fenotípus kialakításában – A genom • hogyan befolyásolja az egyes betegségekre való hajlamot • a gyógyszer reaktivitást és mellékhatást – farmakogenomika – Hogyan befolyásolhatjuk a genom mőködését: • génterápia – Mi a genom-környezet kölcsönhatásának szerepe a betegségek kialakulásában-epigenetika Molekuláris genetikai diagnosztika • Infektológiai diagnosztika (pl. HPV) • Genetikai azonosítás – apaság, – igazságyügyi orvostan • Genetikai diagnosztika – Somatikus átrendezıdés tumorokban – Genetikai rizikótényezık – Farmakogenomika – Monogénes beteségek mutáció analízise “Except for being hit by a car when crossing the street, all human disease is genetic.” Reed

Pyeritz, MD Newsweek, 1981 Heritabilitás A genetikai faktorok milyen arányban vesznek részt a betegség kialakításában Huntington-kór gének Schizophrenia környezet Rheumatoid Arthritis Hyperlipidaemia 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100 % Komplex fenotípusok Mit várhatunk? gén 1 gén 1 gén 2 gén 5 gén 2 környezet gén 3 gén 4 környezet Kevés gén a környezeti faktorokkal együtt magas rizikót okozhat Sok gén a környezeti faktorokkal együtt alacsonyabb rizikóval jár Mit tudtunk meg a Human Genom Projectnek köszönhetıen? • 9 ember (1 nı és 8 férfi) genomi nukleotid-szekvenciáját • a humán genom 3,3 milliárd bázisból áll • 1990-2000, költség: ~3 milliárd $ Frytillaria assyriaca Hány génünk van? Egér: 23.000 Muslica: 14.000 C. elegans fonálféreg: 20000 Hány génünk van? Homo sapiens: 23.000 Egér: 23.000 Muslica: 14.000 C. elegans fonálféreg: 20000 A 3,3 milliárd bázis és a 23 ezer

gén a 23 pár kromoszómán A kromoszómán található bázisok száma: 250M 200M 191M 181M Fehérje-kódoló gének száma: 2150 1400 1150 171M 159M 900 990 1100 1100 146M 141M 830 885 155M 48M 51M 59M 0,017M 278 522 905 96 13 A genetikai rendellenességek típusai I. A nukleáris genom rendellenessége (23 pár kromoszóma, 3 milliárd bázis, 23 ezer gén) 1. 2. 3. 4. II. Kromoszóma-rendellenességek Monogénes betegségek Oligo- és poligénes betegségek Epigenetikai módosulások Mitokondriális genom rendellenessége (17 ezer bázis, 37 gén) A genetikai rendellenességek típusai I. A nukleáris genom rendellenessége (23 pár kromoszóma, 3 milliárd bázis, 23 ezer gén) 1. 2. 3. 4. II. Kromoszóma-rendellenességek Monogénes betegségek Oligo- és poligénes betegségek Epigenetikai módosulások Mitokondriális genom rendellenessége (17 ezer bázis, 37 gén) Kromoszóma-rendellenességek • Gyakoriság: – A spontán abortusok

(>15%-a terhességeknek) több, mint 50%-ában – születés pillanatában: 0,65% • Okai: – meiotikus non-disjunctio (leggyakoribb, anyai életkor) – transzlokáció (ismétlıdés kockázata: 10-20%) – mitotikus non-disjunctio (mozaicizmust eredményez, nem ismétlıdik) • Számbeli kromoszóma-rendellenességek: – Autoszómákat érintı triszómiák: • Down (47,XX/XY, +21 ), Patau (47,XX/XY, +13), Edwards (47,XX/XY, +18) – Nemi kromoszómákat érintık: • Turner (45,X), Klinefelter (47,XXY) Down szindróma • 47,XX/XY, +21 • 80%-ban méhen belüli elhaláshoz vezet • Újszülöttkori incidencia: 1:800 (!) • A betegek 50%-a megéli az 50 éves kort • A legvalószínőbb „felelıs” terület a 21q22 régió Down szindróma tünettana Újszülöttkor • Hypotonia, vaskos nuchalis bırredı, polycythaemia Craniofacialis • Brachycephalia, mongoloid szemrés, epicanthus, lapos orrgyök, nagy nyelv, kis fül Végtagok • Négyujjas árok, a

kisujj középsı perce rövid Szív (35-60%) • Pitvari, kamrai septum-defektus, közös AV billentyő, nyitott ductus arteriosus Egyéb • IQ: 40-45 (25-70), anus atresia, duodenum atresia, Hirschsprung betegség, alacsony termet, strabismus, leukaemia (~1%), Alzheimer kór, diabetes mellitus A Down szindróma genetikája 95%-ban egyszerő triszómia (meiotikus nondiszjunkció), 3%-ban transzlokáció, 2%-ban mozaicizmus (mitotikus nondiszjunkció) eredménye Az egyszerő triszómia döntıen anyai meiotikus nondiszjunkció eredménye, mely erıs összefüggést mutat az életkorral: Anyai életkor (év) Down szindróma incidenciája 20 1 / 1500 25 1 / 1350 30 1 / 900 35 1 / 400 40 1 / 100 45 1 / 30 Ritka autoszomális triszómiák Patau Edwards 47,XX/XY, +13 47,XX/XY, +18 90%-ban meiotikus non-disjunctio, anyai életkorral nı az esély 95%-ban intrauterin elhaláshoz vezetnek születéskori incidencia: ~1:5.000 túlélés: néhány nap – néhány hét

szívfejlıdési rendellenesség > 90% súlyos mentalis retardatio, vesefejlıdési rendellenesség ajak- és szájpadhasadék polydactylia microphthalmia egymást fedı ujjak csúcsos fejforma kis állkapocs Turner szindróma • 45, X (teljes vagy részleges hiány, 20% mozaicizmus) • Döntıen az apai nemi kromoszóma hiányzik • Anyai életkorral nincs összefüggés • 98%-ban intrauterin elhaláshoz vezet (spontán abortusok 15%-a!) • Újszülöttkori incidencia: 1:2.000 • SHOX gén hiánya Turner szindróma • 45, X • Döntıen az apai nemi kromoszóma hiányzik • Anyai életkorral nincs összefüggés • 98%-ban intrauterin elhaláshoz vezet (spontán abortusok 15%-a!) • Újszülöttkori incidencia: 1:2.000 • SHOX gén hiánya • Miért alakul ki Turner szindróma, ha az egyik X kromoszóma úgyis inaktiválódik nıkben? Turner szindróma • 45, X • Döntıen az apai nemi kromoszóma hiányzik • Anyai

életkorral nincs összefüggés • 98%-ban intrauterin elhaláshoz vezet (spontán abortusok 15-20%-ában!) • Újszülöttkori incidencia: 1:2.000 • SHOX gén • 15–25%-a az X kromoszómán kódolt géneknek nem inaktiválódik egyik X kromoszómán sem! Tünetek • Újszülöttkor: lábháti, kézháti oedema • Alacsony termet, primer amenorrhea, infertilitás, lenıtt haj Klinefelter szindróma • 47, XXY (15%-ban mozaicizmus) • Az extra X kromoszóma fele-fele arányban apai, illetve anyai eredető • Incidencia: 1:1000 Tünetek: • Enyhe mentális elmaradottság (IQ: -10- -20), nıies alkat, gynecomastia, azoospermia, kis mérető herék, infertilitás A genetikai rendellenességek típusai I. A nukleáris genom rendellenessége (23 pár kromoszóma, 3 milliárd bázis, 23 ezer gén) 1. 2. 3. 4. II. Kromoszóma-rendellenességek Monogénes betegségek Oligo- és poligénes betegségek Epigenetikai módosulások Mitokondriális genom

rendellenessége (17 ezer bázis, 37 gén) Miért különbözünk egymástól? Miért különbözünk egymástól? Döntı részben a Single Nucleotid Polimorfizmusoknak (SNP) köszönhetıen: jelenleg 18 millió SNP ismert (a 3,3 milliárd bázisból) 1. ember minden 150-200. bázis egy SNP 2. ember így két ember nukleotid-szekvenciája akár ~0,5%-ban is különbözhet 3. ember Mutáció vagy polimorfizmus? Mi a különbség egy mutáció és egy SNP között? Mutáció SNP • 5-10 /ember • 18 millió mindenkiben • a populáció <1%-ában • a populáció >1%-ában • bárhol lehet a genomban • meghatározott helyeken • bármilyen nukleotid-változás • kétfajta bázis valamelyike • okozhatja a kódolt fehérje megrövidülését • lehet csendes polimorfizmus, mely az aminosavat sem változtatja meg • de okozhatja csak egy aminosav változását is • és lehet olyan, mely egy aminosavat megváltoztat Monogénes

betegségek • Egyetlen gén mutációja okozza a betegséget (23.000 gén, ~16000 monogénes betegség) • A populáció 1-2%-át érintik De egy gén nem csak egy betegséget okozhat! MKS3 Idegrendszer Vese Máj Egyéb Szindróma Smith et al., Nat Genet, 2006 MeckelGruber szindróma Baala et al, Am J Hum Genet, 2007 Joubert szindróma Brancati et al., Hum Mutat, 2008 COACH szindróma Otto et al., J Med Genet, 2009 - - Boichis betegség Ugyanazt a betegséget több gén mutációja is okozhatja (genetikai heterogenitás), és egy gén több betegséget is okozhat – monogénes betegségekben is! Genes Clinical diagnoses PKHD1 Genes PKD1 ARL6 PKD2 NPHP1 INVS Neonatal polycystic kidney disease Juvenile/adolescent nephronophthisis Infantile nephronophthisis Senior-Loken syndrome Joubert syndrome BBS10 BBS12 BBS13 NEK8 MKS3 TTC8 TRIM32 GLIS2 RPGRIP1l MKKS B1 IQCB1 CEP290 BBS5 BBS7 NPHP3 NPHP4 BBS4 Meckel Gruber syndrome AHI1 BBS1 TMEM216

BBS2 CC2D2A INP55E Bardet-Biedl syndrome ARL13B Monogénes betegségek • Egyetlen gén mutációja okozza a betegséget • A populáció 1-2%-át érintik • A monogénes betegségek mendeli öröklıdésmenetet mutatnak: – Ha mindkét allél mutációt kell hordozzon a betegség megjeleneséhéz – Ha csak az egyik domináns recesszív Autoszomális recesszív öröklésmenet Ha a két szülı által hordozott 5-10 mutáns allélban van közös. NPH 625 NPH 627 NPH 626 NPH 628 NPH 630 „Compound” heterozigóta Homozigóta (a két allél mutációja különbözı) (a két allél mutációja ugyanaz) Autoszomális recesszív öröklésmenet NPH 625 NPH 627 NPH 626 NPH 628 NPH 630 „Compound” heterozigóta Homozigóta (a két allél mutációja különbözı) (a két allél mutációja ugyanaz) A családi anamnézis negatív! De a származási hely lehet azonos, ami távoli vérrokonságot sejtet. Autoszomális recesszív betegségek

• >1700 betegség/jelleg • Gyermekkori súlyos lefolyású kórképek gyakori öröklıdésmenete • Cisztás fibrózis, enzimopátiák döntı része, szteroid-rezisztens nephrosis szindróma egy része, ARPKD, nephronophthisis Autoszomális domináns öröklésmenet • 4500 AD betegség/jelleg • A családi anamnézis lehet negatív! (inkomplett penetrancia, de novo mutáció) • Miért vezet egy allél mutációja betegséghez? – – – – Haploinsufficientia (familiaris hypercholesterinaemia ) Gain of function (Huntington) Domináns negatív hatás (Osteogenesis imperfecta) Második szomatikus mutáció következtében (ADPKD) Ugyanazon gén különbözői mutációi eltérően öröklődhetnek. ADPKD recesszív öröklésmenettel?! Domináns öröklésmenet PKD1 wtƠwt wtƠwt wtƠQ2158X wtƠQ2158X wtƠQ2158X 25 yrs: neg. US Recesszív öröklésmenet PKD1 R3277CƠwt wtƠR220W 41 yrs: neg. US 34 yrs: neg. US R3277CƠR220W Dg: In utero

Újszülött: Resp. insuff 8 yrs: cisztás vese R3277CƠR220W Dg: In utero Újszülött: Resp. insuff 1 yr: cisztás vese wtƠQ2158X Rossetti S et al., Kidney Int, 2009 Vujic M et al., JASN, 2010 X-hez kötött kórképek • X-hez kötött recesszív • X-hez kötött domináns Fiúk súlyosabban érintettek Az érintettek aránya valamelyik nem irányában eltolódott Duchenne, Alport, Lowe, Haemophilia A, B Hypophosphataemiás rachitis Y-hoz kötött kórképek • Nincsenek. (csak a férfi fertilitást meghatározó gének ismertek az Y kromoszómán). A genetikai rendellenességek típusai I. A nukleáris genom rendellenessége (23 pár kromoszóma, 3 milliárd bázis, 23 ezer gén) 1. 2. 3. 4. II. Kromoszóma-rendellenességek Monogénes betegségek Oligo- és poligénes betegségek Epigenetikai módosulások Mitokondriális genom rendellenessége (17 ezer bázis, 37 gén) Oligogénes öröklésmenet • Ahol a mendeli szabályok már nem érvényesek

Bardet-Biedl szindróma A családban a harmadik fiú – a mendeli szabályok szerint beteg kellene legyen, de nem az. Katsanis et al.: Science, 2001;293:2256-9 Oligogénes öröklésmenet Magyarázat: Egy másik BBS gén (BBS6) egyidejő mutációja szükséges a beteg fenotípushoz Katsanis et al.: Science, 2001;293:2256-9 Poligénes betegségek – colitis ulcerosa, Crohn Mely gének felelısek értük? Brit vizsgálat Japán vizsgálat Észak-amerikai Nat Gen, 2009 Nat Gen, 2009 Nat Gen, 2009 n=2361 kontroll = 4818 n=1384 kontroll=3057 n=3426 kontroll=11963 20q13 16q22 7q31 13q12 1q23 7q31 16p11 22q12 10q22 2q37 19q13 A poligénes betegségekre való hajlam számos gén együttes, sokszor csekély hatásának az eredménye. A genetikai rendellenességek típusai I. A nukleáris genom rendellenessége (23 pár kromoszóma, 3 milliárd bázis, 23 ezer gén) 1. 2. 3. 4. II. Kromoszóma-rendellenességek Monogénes betegségek Oligo- és poligénes

betegségek Epigenetikai módosulások Mitokondriális genom rendellenessége (17 ezer bázis, 37 gén) Epigenetika Angelman szindróma Súlyos mentális retardáció, ataxia, „vidám” megjelenés, epilepszia Prader-Willi szindróma Mentális retardáció, obesitas, hypogonadismus Genetikai ok: a 15q11-q13 deléciója Epigenetika Angelman szindróma Súlyos mentális retardáció, ataxia, „vidám” megjelenés, epilepszia Prader-Willi szindróma Mentális retardáció, obesitas, hypogonadismus Genetikai ok: a 15q11-q13 deléciója Anyai kromoszóma deléció (UBE3A gén) Apai kromoszóma deléció A genetikai rendellenességek típusai I. A nukleáris genom rendellenessége (23 pár kromoszóma, 3 milliárd bázis, 23 ezer gén) 1. 2. 3. 4. II. Kromoszóma-rendellenességek Monogénes betegségek Oligo- és poligénes betegségek Epigenetikai módosulások Mitokondriális genom rendellenessége (17 ezer bázis, 37 gén) Mitokondriális öröklıdés A

mitokondriális DNS anyai ágon öröklıdik. De: a mitokondriális fehérjék száma ~1500! Döntı részüket a nukleáris genom kódolja! A petesejt 100.000 – 1000000 kópia mitokondriális DNS-t tartalmaz (homo-, heteroplazmia) Magas kópiaszám a testi sejtekben is, de magas a mutációs ráta is. Human mtDNS morbiditási térképe Neurogenetikai tesztek • Biokémiai genetika • Cytogenetika • Molekuláris genetika Biokémiai genetika • Metabolitok: pl. hosszú szénláncú zsírsavak gázkromatográfiája • Fehérje szerkezet: pl. dystrophin Western blot dystrophinopathiak esetében • Enzimaktivitás: pl. foszforiláz aktivitás McArdle betegség, alpha glucosidase Pompe kór Cytogenetika (kromoszóma rendellenességek detektálása) • Klasszikus kromoszóma analízis: karyotipus • Kromoszoma átrendezıdések vizsgálata: speciális festési technikák • Mikrodeléció szindróma, duplikációk detektálása: pl. FISH Monogénes betegségek

mutációs profiljai • Átrendezıdések • Pontmutációk • Nukleotid repeat expansiok Gén átrendezıdés Átrendezıdések – Deléció • Intragénikus (in frame, out of frame) pl. Duchenne MD, HNPP • Nem egy génhez köthetı (sokféle hatás) pl. FSH – Duplikáció pl. CMT1a (PMP22) Átrendezıdések detektálása – – – – Southern blot Real Time PCR MLPA Quantitativ fluorescens fragment hossz elemzés Deléció típusok eat the big mac – vad típus In frame deléció eat the big mac eat the mac– in frame deléció Out of frame deléció eat the big mac eah ebi gma – out of frame deléció Pontmutációk – nem synonym egyes nukleotid polymorphizmusok • Pontmutáció – Nonsense – Missense – Splice site mutáció • Pontmutáció detektálása – PCR – RFLP, – Real-Time PCR – Szekvencia analízis Nukleotid repeatek • Ismétlıdı szekvenciák (CAG, CGG, GAA, CTG, CCTG, ATTCT) a genomban • Ismétlıdı egységek: 3,

4, 5 nukleotid Trinukleotid repeat betegségek I. típus II. típus Betegség Huntigton kór, SCA, FRAXA, dystrophia myotonica, Friedreich ataxia Ismétlıdı egység CAG CGG, CTG, GAA Instabilitás foka közepesen stabil nem stabil Repeat lefordítódik-e proteinre igen nem Patológia speciális neuronok károsodása multiszisztémás betegségek toxikus proteinek hatása hypermetiláció, transkipciós interferencia, toxikus mRNS Patomechanizmus Dystrophia myotonicaAD- 19 Kr. Dystrophia myotonica ANTICIPÁCIÓ!!! Diagnosztikus teszteket befolyásoló tényezık • A betegségek száma (4000 vs 2000) • A betegséget okozó mutáció természete – gyakori mutációk (common mutation) – repeat expansiók – privát mutációk • Az alkalmazott technológia • A vizsgálat költsége • A minták száma Van ~23.000 génünk, ~16000 monogénes betegség Honnan lehet tudni, hogy egy betegségért melyik gén felelıs? Honnan lehet

tudni, hogy egy betegségért melyik gén felelıs? Egy családban két beteg és két egészséges gyermek van. A betegek tünetei megfelelnek az ARPKD tüneteinek, tudjuk tehát, hogy recesszíven öröklıdik. De tegyük fel, hogy a génje nem. Honnan lehet tudni, hogy egy betegségért melyik gén felelıs? Honnan lehet tudni, hogy egy betegségért melyik gén felelıs? Honnan lehet tudni, hogy egy betegségért melyik gén felelıs? Statisztikailag a genom ¼-e felel meg ennek az eloszlásnak. Honnan lehet tudni, hogy egy betegségért melyik gén felelıs? Honnan lehet tudni, hogy egy betegségért melyik gén felelıs? Ennek a megoszlásnak – statisztikailag - a genom ¼ * ¾ ¾ = 9/64-ed része felel meg. 3.000 Mb x 9/64 = 420 Mb (még mindig óriási terület) Az ARPKD locusa: 6p21 Zerres K et al.: Mapping of the gene for autosomal recessive polycystic kidney disease (ARPKD) to chromosome 6p21-cen. Nat Genet. 1994 7:429-32 De: a lehetséges

gének száma ~100 A PKHD1 identifikálása Ward CJ et al.: The gene mutated in autosomal recessive polycystic kidney disease encodes a large, receptor-like protein. Nat Genet 2002, 30:259-69 A PKHD1 által kódolt fehérje, a polyductin Szerkezete egy receptoréra emlékeztet Sok más cisztás vesebetegségben mutáns proteinhez, a polyductin is csillófehérje Miért fontos tudni, hogy melyik gén felelıs egy betegségért? • Mutációjának kimutatása megerısíti a diagnózist, pontosítja azt • Súlyos betegség esetén lehetıséget ad praenatalis diagnosztikára • Lehetıvé teszi a fehérje, ezáltal a patomechanizmus megismerését • KO állatok létrehozását, rajtuk gyógyszerhatás-vizsgálatok végzését • Egyes betegségekben már ma is befolyásolja a terápiát Szteroid-rezisztens nephrosis szindróma Strukturális fehérje károsodás Immunológiai eredet Nincs szükség immunszuppresszív kezelésre Immunszuppresszív kezelés

szükséges A transzplantátumban nem újul ki! A betegség megjelenhet a transzplantált vesében is Újszülöttkori diabetes mellitus (kezdet: <6 hó, 1:100.000-500000) Permanens (50%) Tranziens (50%) KCNJ11 (Kir6.2) 35-50% Brinkman et al. Nature Reviews Genetics 2006 ABCC8 (SUR1) ABCC8 (SUR1) ~7% ~15% aktiváló, gain-of-function mutációk Akut lymphoid leukemia A leggyakoribb gyermekkori malignitás. Jó prognózis Rossz prognózis • t(1,19) (5%) • t(12,21) (20-25%) • hyperdiploid • t(9,22) (Ph+) (3-4%) • t(4,11) (5%) • hypodiploid Alacsony rizikó 5 éves túlélés: ~90% Nagyon magas rizikó 5 éves túlélés: 46% Ross et al. Blood 2003;102:2951-9 Neuroblastoma A 3. leggyakoribb gyermekkori malignitás Az N-myc gén 50-400x amplifikációja a neuroblastomák 25-30%-ában található meg. Rossz prognózissal társul: Stage I vagy II neuroblastomában a teljes túlélés az N-myc gén-amplfikáció függvényében: 72 vs. 95% (n = 2660)

Mitochondriális betegség definíciója Az öröklött vagy spontán mutáció eredménye a mtDNS-ben és a nDNS-ben •A betegség tünetei leginkább a nagy energiaigényő szövetekben jelennek meg, az oxidatív metabolizmus függvényében – agy, szív és izom •Gyakran okoz deficienciát a légzési lánc mőködésében •Abnormális oxidatív foszforilációs enzimek •Nagy variabilitás, klinikai és genetikai szinten ugyanolyan klinikai tünetek hátterében állhatnak különbözı DNS mutációk ugyanolyan genetikai defektusok különbözı fenotípusokat eredményezhetnek Mitochondriális betegségek Elıfordulás: 11,5: 100.000 Leginkább a nagy energiaigényő szövetek érintettek (de nem minden esetben) Specifikus, de nagyon variábilis klinikai tünetek, különbözı géndefektusokkal Human mtDNS morbiditási térképe A8344G MERRF Myoclonus Epilepsy with Ragged Red Fibers A3243G MELAS Mitochondrial Encephalomyopathy LActacidosis Stroke-like

Syndromes NARP T8993G Neuropathia Ataxia Retinitis Pigmentosa MILS Maternally Inherited Leigh Syndrome PEO Kearns Sayre Syndroma Progressive Ophthalmoplegia Externa mtDNS deletio nDNS mutatiok: ANT1 Twinkle POLG1 Kacsázó járás Gowers jel Progressiv izom atrophia, Izomgyengeség Kontraktúrák, deformitások CK: több ezer N B N D N Sarcolemmához kapcsolódó proteinek Általános genetikai defektusok DMD/BMD-ben Ajánlások új DMD-s beteg felismerésekor • Genetikai dg (60%-ban deléció) • Deléció hiánya esetén izombiopszia – dystrophin deficiencia igazolása • Következı gyermek esetén kötelezı prenatalis dg. (ha deletio vagy ismert mutáció okozza a betegséget) • Lánytestvér és anya karrier szőrése • Ha nem találjuk meg a patogen mutációt nem szelekció DMD kezelési lehetıségei • Farmakoterápia – Korai stadiumban corticosteroid adása • Fizikotherápia – Gyógytorna – Massage • Sebészi

kezelés – Achilles korrekciós mőtét – Gerinc korrekciós mőtét • Génterápia? A terápiás gén transzfer általános alkalmazása 1. Nem genetikus betegségek: terápiás protein tárolására stabil gén reserv felállítása (trophikus anyagok, cytokinek, hormonok, másodlagos downstream jelenségek kikapcsolása pl. – Kaplitt eljárás) 2. Genetikus betegségek molecularis terápiája (recessiv vagy domináns) 3. DNS vaccinák 4. Malignus sejtek destructiója Genetikus betegségek terápiás lehetıségei MUTÁNS GÉN1>>>> MUTÁNS RNS2>>>>HIÁNYZÓ VAGY KÓROS PROTEIN3>>> KÓROS FENOTIPUS4 A. Terápiás target vagy 1+2+3+4 = Klasszikus farmakológia, synergista upreguláció B. Terápiás target az 1 = DNS „szerkesztés”, gén transzfer C. Terápiás target a 2 = kóros RNS inaktiválása, exon skipping vagy translációs átolvasás D. Terápiás target a 3 = Protein pótlás E. Terápiás target a 4 = Farmakológia,

fizioterápia, sebészet F. Különbözı elemek a targetek = Regeneráció serkentése, szövetpótlás sejtterápiával Recessziv betegségek molekuláris terápiája • Gén pótlás Gene replacement • Kompenzáló molekula upregulációja • Gén (DNS) javítás (szerkesztés) • Elsıdleges transzkript korrekció • Translatios manipuláció (“read-through”) Domináns betegségek molekuláris terápiája • A mutáns mRNS blokkolása antisense oligonucleotiddal • A mutáns mRNS inkativálása RNAi-vel • A mutáns mRNS destrukciója ribozymmal • A mutáns protein neutralizációja a haploinsufficiens protein szintjének szabályozásával A dystrophin gén UM-DMD Adatbázis Deletio: >75% Duplicatio: >10% Nonsense mutatio (Stop) : >5% (mdx) Micro-deletio/insersio : <5% Splice mutatio : <5% (GR) EXON SKIPPING PRO051 GSK - Prosensa • 51 –es exon maszkírozza (némitja) • 9 esetben a 12 vizsgált betegbıl

igazolódott dystrophin termelés • Mellékhatást nem tapasztaltak • Prosensa új vizsgálatot indít: PRO044, ami a 44-es exonját célozza a dystrophin génnek. Elızetes eredmények AVI-4658 • 8 beteg 10 és 20 mg/kg 12 héten át • Konzisztens 51 exon skipping a dystrophin mRNS 51 codonban igazolta a z AVI-4658 biológiai aktivitását • 3 betegnek számos dystrophin pozitív rostja lett (50%) szisztémás alkalmazás mellett, de a többieknek is jelentek meg új dystrophin pozitív rostjai. • Western blot is igazolta a dystrophin megjelenését AVI-4658 51. exon • Fázis 1b/2 klinikai vizsgálat DMD-ben • AVI-4658: nyitott vizsgálat, mely célja az optimális dózis megtalálása, a terápiás szer biztonságosságának tolerálhatóságának, farmakokinetikájának vizsgálata és hatékonyságának elıszőrése • Cél: 19 járóképes DMD beteg vizsgálata (5 és 15 év között), akinek olyan hiba van a dystrophin génjében, hogy az 51 exon

kivágásával korrigálható • A betegek hetente 1x kapják az AVI-4658-t 0.5 - 20 mg/kg dózisban 12 héten át infúzió formájában • Utókövetés: további 14 hét TRANSZLÁCIÓS „ÁTOLVASÁS” A STOP kodon átugrása aminoglycosiddal, vagy PTC 124 –el PTC – Genzyme ATALUREN – Fázis IIb • 2010 március 3 • A PTC Therapeutics vezetı terapeutikuma megbukott a Fázis IIb vizsgálatban. • Tesztelt betegek: nonsense dystrophin mutációval rendelkezı Duchenne/Becker Izomdystrophiás Betegek • Elsıdleges végpont: 6-perces járási távolság, mely 48 hét alatt nem mutatott signifikáns javulást A terápiás gén transzfer általános alkalmazása 1. Nem genetikus betegségek: terápiás protein tárolására stabil gén reserv felállítása (trophikus anyagok, cytokinek, hormonok, másodlagos downstream jelenségek kikapcsolása pl. – Kaplitt eljárás) 2. Genetikus betegségek molecularis terápiája (recessiv vagy domináns) 3. DNS

vaccinák 4. Malignus sejtek destructiója PARKINSON SZINDRÓMA Substantia nigra pusztulás Dopamin szint csökkenés OK Kedvezıtlen genetikai konstelláció (hajlamosító gének) környezeti faktorok szerencsétlen találkozása Terápiák a gyógyszeres kezelés mellett: - A basalis ganglionok dopamin szintjének helyreállítása - A dopamin hiány következtében kialakuló másodlagos káros hatások kivédése, befolyásolása (mély agyi stimuláció, a Kaplitt eljárás) A Kaplitt Kisérlet Michael Kaplitt “lenyugtatja” a nucleus subthalamicus kézremegést és meglassult mozgást eredményezı túl aktív idegsejtjeit a Parkinson kórban Neurologix Fázis 2. vizsgálat • Hagyományos terápiára nem reagáló betegek • Statisztikailag szignifikáns és klinikailag jelentıs javulást észleltek a motoros tünetekben az álmőtéten átesett kontroll egyénekhez képest • A javulás már 1 hónap múlva jelentkezett és a további 6 hónapos

megfigyelés alatt is megmaradt • Nem tapasztaltak súlyos mellékhatást Eset 38 éves nı jelentkezik a genetikai szakrendelésen beutaló nélkül szakrendelésünkön genetikai tanácsadásra. Azt szeretné tudni lehet-e egészséges gyermeke.  Két kislánya hunyt el súlyos örökletes, a nı számára „ismeretlen” betegségben Elızmények I Az elsı gyermek 2 évesen hunyt el tisztázatlan etiológiájú neuromuscularis betegségben. Bár történtek vizsgálatok a betegség pontos diagnózisát nem sikerült felállítania dokumentációk alapján Második gyermek vállalása elıtt történti genetikai tanácsadás: „Annak a valószínősége, hogy a másik gyermek is beteg lesz igen csekély, nyugodtan vállalhatnak következı gyermeket” A második gyermek is beteg lett, 13évesen exitált Dokumentációit áttekintve még a gyermek életében fény derült a diagnózisra, genetikai vizsgálatok is történtek, amely felderítették a pontos

genetikai hibát leírták A genetikai vizsgálat egy külföldi laborban készült, az édesanyánál a lelet csak idegen nyelven volt meg A beteg magyar nyelvő ambulánslapjában az anamnézis részben egy fél mondat utalt arra, hogy az x génben y mutáció homozigóta formában igazolódott de:  Az ambuláns lap végén szereplı diagnózis nem az volt, amit a genetikai vizsgálat igazolt  A beteg gyermek ezután keletkezett ambuláns lapjain egyszer sem szerepel a helyes diagnózis  Anyuka nem tudja, hogy a halott gyermekeinek meg volt a diagnózisa és így azt sem, hogy mit jelent ez számára a késıbbi gyermekvállalás kapcsán,  Nem történt rizikóbecslés, a következı generációban való ismétlıdést illetıen  Nem ajánlották föl a szülınek a szegregációs vizsgálatot  Nem világosították fel a prenatális vizsgálat lehetıségérıl Tanulság 1. Hiba: Bár a betegség recesszív, ha nem de novo mutációról van szó a következő gyermek

25% valószínűséggel lesz beteg, ez NEM elhanyagolható. Kimutattuk, hogy mind az édesanya, mind az édesapa hordozója volt a mutációnak. 2. Hiba: A helyes diagnózis nem szerepelt a beteg magyar nyelvű dokumentációiban. 3. Hiba: Nemhogy írásban, de szóban sem kapott felvilágosítást az anyuka, aki újabb terhességet akart vállalni, nem tudta, hogy prenatális diagnosztika a rendelkezésére áll. Személyre Szabott Orvoslás A beteg klinikumát, genomikáját és a rá ható környezeti tényezık összességét, valamint a betegsége egyedi jellemzıit integrálja és ezek alapján: – alcsoportokat képez – választja ki a legoptimálisabban ható gyógyszert – állítja föl a legmegfelelıbb terápiás stratégiát – az egyes alcsoportok bizonyos betegségekre való hajlama meghatározásával segíti elı a megelızést, a korai stádiumban elkezdett kezelést Hatástalan terápiák Vérnyomáscsökkentık 10-30% ACE gátlók Szívgyógyszerek

$390 millió– $1.2 milliárd 15-25% Béta blokkolók Anti depresszánsok $345 millió – $575 millió 20-50% SSRI Cholesterin csökkentık $2.3 milliárd – $58 milliárd 30-70% Statinok Asthma gyógyszerek Beta-2-agonisták $3.8 milliárd – $88 milliárd 40-70% $560 millió – $1.0 milliárd Mellékhatások • Kb. 100,000 halál/év az USA-ban • 6. vezetı halálok az USA-ban • A betegek kb. 67%-a már tapasztalta • Fokozza a non-complience-t Társadalmi várakozások- I. Társadalmi várakozások- II. • Egészségügyi költségmegtakarítás Forrás: Business Insights: Expanding Applications of Personalized Medicine, 2009; és PriceWaterHouse Coopers FDA approvals 80 Biotechnology drugs Drug-drug combinations Classic NMEs 40 20 2005 2000 1995 1990 1985 0 1980 Abs. No 60 mindkét allél funkcióvesztet t a két allél legalább egyike hypomorph mindkét allél hypomorph Az MKS3 allélok és a fenotípus közötti kapcsolat

vad típus MKS3 allél hypomorph funkcióvesztett