Jubileusze. Monika Ołdak. Zakład Genetyki IFPS

Transkrypt

1 Jubileusze Monika Ołdak Zakład Genetyki IFPS

2 Niedosłuch w liczbach 1-4 dzieci /1000 rodzi się z głębokim niedosłuchem 1/300 noworodków ma niedosłuch średniego lub lekkiego stopnia ~ 10% dzieci w wieku szkolnym ~ 50% osób starszych

3 Niedosłuch - etiologia Czynniki prenatalne wrodzona cytomegalia (CMV) inne infekcje wrodzone (różyczka, toksoplazmoza, ospa, kiła itp.) leki i substancje ototoksyczne przyjmowane w trakcie ciąży (np. aminoglikozydy, cytostatyki, alkohol, rtęć) choroby metaboliczne matki cukrzyca, niedoczynność tarczycy, hiperlipidemia, niewydolność nerek

4 Niedosłuch - etiologia Czynniki okołoporodowe wcześniactwo, niska masa urodzeniowa, niedotlenienie okołoporodowe, hiperbilirubinemia urazy okołoporodowe zakażenia z grupy TORCH

5 Niedosłuch - etiologia Czynniki postnatalne przyjmowanie leków ototoksycznych antybiotyki aminoglikozydowe, cytostatyki pochodne platyny, diuretyki pętlowe oraz salicylany i niesteroidowe leki przeciwzapalne świnka urazy głowy zapalenia uszu zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych hałas

6 Niedosłuch klasyfikacja Lokalizacja uszkodzenia słuchu niedosłuch przewodzeniowy nieprawidłowe mechaniczne przewodzenie bodźców akustycznych choroby ucha zewnętrznego i środkowego niedosłuch odbiorczy (czuciowo-nerwowy) uszkodzenie dotyczące ucha wewnętrznego, nerwu słuchowego lub kory słuchowej niedosłuch mieszany współwystępowaniem objawów niedosłuchu przewodzeniowego i odbiorczego

7 Niedosłuch klasyfikacja Wiek wystąpienia niedosłuch prelingwalny - 0 do 2-3 rż niedosłuch perylingwalny 2-3 do 6-7 rż niedosłuch postlingwalny - po 6-7 rż

8 Niedosłuch klasyfikacja Głębokość ubytku słuchu (w db) na podstawie badania audiometrycznego wrażliwości słuchowej na tony czyste niedosłuch lekkiego stopnia - ubytek słuchu od 20 db do 40 db niedosłuch średniego stopnia - ubytek słuchu od 40 db do 70 db niedosłuch znacznego stopnia - ubytek słuchu od 70 db do 95 db niedosłuch głębokiego stopnia - ubytek słuchu od 90 db do 120 db całkowita głuchota - ubytek słuchu powyżej 120 db

9 Niedosłuch klasyfikacja Współistnienie innych objawów niedosłuch izolowany bez innych objawów towarzyszących niedosłuch będący jednym z objawów zespołów uwarunkowanych genetycznie ponad 400 różnych zespołów genetycznie uwarunkowanych z niedosłuchem (malformacje ucha zewnętrznego lub innych narządów lub zaburzenie funkcji innych narządów Zespół Waardenburga Zespół Pendreda Zespół Downa, zespół Turnera.

10 Niedosłuch genetycznie uwarunkowany Niedosłuch prelingwalny 1:650-1:1000 Czynniki niegenetyczne 50% Uwarunkowany genetycznie 50% Postać izolowana 70% Zespoły genetycznie uwarunkowane 30% AR DFNB 75-80% AD DFNA 15-20% Sprzężone z płcią DFNX 1-2% Mitochondrialne <1% DFNB1 GJB2 CX26 50% Mutacja c.35delg 50%

11 Niedosłuch genetycznie uwarunkowany prelingwalny postlingwalny różne typy dziedziczenia mutacje konstytutywne wszystkie komórki organizmu obustronny, czasem asymetryczny jednostronny?

12 Niedosłuch izolowany - definicja Występowanie niedosłuchu bez towarzyszących zaburzeń ze strony innych układów i narządów Loci chromosomowe związane z izolowanym niedosłuchem oznaczane są DFN (ang. deafness) DFNA locus chromosomowe dla niedosłuchu dziedziczącego się autosomalnie dominująco DFNB autosomalnie recesywnie DFNX sprzężonego z chromosomem X Izolowany niedosłuch może być również wywołany mutacjami mitochondrialnego DNA Loci chromosomowe związane z niedosłuchem - przykłady Avraham KB. Hear come more genes! Nat Med Nov;4(11): Page 12

13 DFNB dziedzicznie autosomalne recesywne 60 genów związanych z izolowanym niedosłuchem dziedziczacym się autosomalnie recesywnie..i 25 loci chromosomowe geny nieznane Page 13

14 DFNA dziedzicznie autosomalne dominujące 32 geny związane z izolowanym niedosłuchem dziedziczacym się autosomalnie dominująco i 21 loci chromosomowe geny nieznane Page 14

15 DFNX dziedzicznie sprzężone z płcią 4 geny związane z izolowanym niedosłuchem sprzężonym z płcią i 2 loci chromosomowe w obrębie chromosomu X, i 1 locus w obrębie chromosmu Y geny nieznane

16 Sekwencjonowanie nowej generacji odkrycie nowych genów Około 25 nowych genów powiązanych z niedosłuchem zidentyfikowano dzięki WES Gen odpowiedzialny Zastosowana metoda Badana grupa Refencje sekwenjonowanie eksomowe (Agilent SureSelect Human FAM65B All Exon 50 Mb Kit ); Illumina HiSeq 2000 sekwencjonwanie eksomowe (Roche NimbleGen SeqCap EZ ADCY1 Human Exome Library) Illumina HiSeq TBC1D24 NARS2 TMEM132E sekwencjonwanie eksomowe (Illumina TruSeq Exome Enrichment Kit) Illumina HiSeq 2000 sekwencjonowanie eksomowe (Illumina TruSeq Exome Enrihment Kit; Roche NimbleGen SeqCap EZ Exome Library v2.0 ) Illumina HiSeq 2000 sekwencjonowanie eksomowe (Roche SureSelect Human All Exon Kit) Illumina HiSeq 2000 rodzina z Turcji Diaz-Horta et al., 2014 rodzina z Pakistanu Santos-Cortez et al., 2014 rodzina z Chin pakistańska i kaukaska rodzina Azaiez et al., 2014; Zhang et al., 2014 Simon et al., 2015 rodzina z Chin Li et al., 2015 HOMER2 MCM2 sekwencjonowanie eksomowe (Agilent SureSelectXT Human All Exon V4) Illumina HiSeq 2000 sekwencjonowanie eksomowe (Illumina TruSeq 62 Mb Exome Enrichment kit); Illumina HiSeq 2000 rodzina z Europy Azaiez et al., 2015 rodzina z Chin Gao et al.,

17 120 loci chromosomowych związnych z niedosłuchem izolowanym Autosmalne recesywne 85 loci (60 geny i 25 loci) Autosmalne dominujące 53 loci (32 geny i 21 loci) Sprzężone z X 6 loci (4 geny i 2 loci) Sprzężone z Y 1 locus Heterogeność locus różne loci niedosłuch izolowany 2016 Heterogenność alleliczna różne warianty alleliczne/mutacje tego samego genu mogą powodować niedosłuch izolowany Heterogenność fenotypowa mutacji w tym samym genie

18 Genetyczne podłoże niedosłuchu Miedzy narodowe Konsorcjum Fenotypowania Myszy (IMPC) szacuje udział łącznie około 1000 genów w procesie słyszenia U człowieka zidentyfikowano ponad 90 genów: - 32 dominujących - 60 recesywnych - 4 sprzężone z chromosomem X - genom mitochondrialny ( (

19 Geny odpowiedzialne za izolowane postaci niedosłuchu ekspresja w ślimaku dysfunkcja ślimaka Różne mutacje różne fenotypy MYO7A miozyna 7A, składnik cytoszkieletu DFNA11, DFNB2 i zespół Ushera GJB2 koneksyna 26, białko połaczeń szczelinowych DFNB1, DFNA3, zespół Vohwinkela, zespół KID CDH23 kadheryna 23, składnik błon komórkowych DFNB12, zespół Ushera SLC26A4 pendryna, niezależny od Na+ transporter chlorkowo/jodkowy DFNB4, zespół Pendreda TECTA alpha-tektoryna, białko macierzy zewnąrzkomórkowej Zespół KID (keratitis-ichthyosisdeafness syndrome) - zespół zapalenia rogówki, rybiej łuski i głuchoty Zespół Vohwinkla (keratoderma hereditaria mutilans) odmiana dziedzicznego, rozlanego rogowca dłoni i stóp; niedosłuch w stopniu lekkim do umiarkowanego. Wokół paliczków tworzą się zaciskające pierścienie (pseudoahnum), doprowadzające do samoistnej amputacji palców (częściej małych palców stóp) DFNA8/12, DFNB21 Matsunaga T. Value of genetic testing in the otological approach for sensorineural hearing loss. Keio J Med Dec;58(4):

20 Koneksyny GJB2, GJB3, GJB6 tworzą połączenia szczelinowe zwane koneksonami (ang. gap junctions) Inne nazwy to połączenia komunikujące, połączenia typu nexsus każdy konekson zbudowany jest z tych szcześciu podjednostek leżących w błonach komórkowych, w jego środkowej części znajduje się kanał przepływ jonów i związków drobnocząsteczkowych różnice w potencjałach elektrycznych między komórkami Schemat połączenia szczelinowego Kemperman MH, Hoefsloot LH, Cremers CW. Hearing loss and connexin 26. J R Soc Med Apr;95(4):171-7.

21 Koneksyny - niedosłuch izolowany koneksyna 26 DFNB1A DFNA3A GJB2 13q12 Zespoły z niedosłuchem i zmianami skórnymi (AD) Rogowiec dłoni i stóp z niedosłuchem Zespół KID (zespół zapalenia rogówki, rybiej łuski i głuchoty) zespół HID (zespół rybiej łuski przypominającej postać jeżastą i głuchoty) Zespół Vohwinkla Zespół Barta i Pumphreya koneksyna 30 DFNB1B DFNA3B GJB6 13q12 Clouston's hidrotic ectodermal dysplasia (Alopecia congenita with keratosis palmoplantaris (AD)) koneksyna 31 DFNB91 DFNA2B GJB3 1p35.1 Erythrokeratodermia variabilis et progressiva (EKVP) (AD, AR)

22 GJB2 i GJB6 locus DFNB1 GJB2 i GJB6 w odległości ok. 35 kb koneksyna 26 i koneksyna 30 mogą razem tworzyć koneksony delecje GJB6 (delgjb6-d13s1830 i delgjb6- D13S1854) rzadko identyfikuje się w postaci homozygotycznej, znacznie częściej występują one u pacjentów z heterozygotyczną mutacją w genie GJB2 mechanizm powstawania niedosłuchu dziedziczenie dwugenowe GJB2 i GJB6 zaburzenie ekspresji genu GJB2

23 Ekspresja GJB2 i GJB6 w ślimaku GJB2 13q12 GJB6 13q12 Z wyjątkiem komórek rzęsatych, koneksyna 26 jest obecna w koneksonach łączących wszystkie typy komórek ślimaka

24 Koneksyna 26 udział w recyrkulacji jonów potasu Stymulacja falą dźwiękową układu kosteczek w uchu środkowym - wibracja endolimfy w ślimaku - jony potasu wchodzą do komórek rzęsatych dochodzi na konwersji drgań mechanicznych na impuls nerwowy. System odnawia się przez uwalnianie jonów potasu z komórek rzęsatych do komórek podporowych. Jony potasu przepływają z komórki do komórki poprzez koneksony i dostają się do endolimfy. Krążenie jonów K + nabłonek czuciowy komórki podporowe więzadło spiralne, prążek naczyniowy bruzda spiralna wewnętrzna rąbek blaszki spiralnej Krążenie jonów potasu w ślimaku Ekspresja koneksyny 26 Kemperman MH, Hoefsloot LH, Cremers CW. Hearing loss and connexin 26. J R Soc Med Apr;95(4):171-7.

25 Mutacje genu GJB2 niedosłuch odbiorczy, obustronny początek w okresie prelingwalnym (rozpoznanie nierzadko jest opóźnione) uszkodzenie słuchu od lekkiego do głębokiego zwykle dotyczy wszystkich częstotliwości zróżnicowanie niedosłuchu w rodzinach niepostępujący charakter ponad 380 mutacji GJB2 najczęstsze mutacje w populacji polskiej c.35delg, c.313_326del, c.334_335delaa, c.-23+1g>a (mutacja intronowa) oraz c.269t>c Inne częste mutacje: c.167delt Żydzi aszkenzyjscy; c.235delc Japonia, Chiny; R143W Afryka

26 Mutacja c.35delg w genie GJB2 Główna przyczyna izolowanego niedosłuchu dziedziczącego się autosomalnie recesywnie - rasa kaukaska 50% mutacji GJB2 to c.35delg (p.gly12valfs) Delecja 1 z 6 guanin, wprowadzenie przedwczesnego kodonu stop po 38 nukleotydzie homozygoty c.35delg i złożone heterozygoty 1/30-1/35 nosicielstwo - rasa kaukaska 3%) Gorące miejsce mutacji vs. efekt założyciela analiza markerów mikrosatelitarnych i polimorfizmów (SNP) ok lat temu, 500 pokoleń przewaga heterozygot c.35delg? (ok. c.35delg najczęstsza mutacja Kokotas H et al.. Hypothesizing an ancient Greek origin of the GJB2 35delG mutation: can science meet history? Genet Test Mol Biomarkers Apr;14(2):183-7.

27 ozkład częstości nosicielstwa mutacji c.35delg w genie GJB2 Placeholder for your own subheadline Najwyższa: Grecja, Włochy, Estonia, Wenezuela Najniższa: wschodnia Azja, Ghana, pd Egipt Mahdieh N, Rabbani B. Statistical study of 35delG mutation of GJB2 gene: a meta-analysis of carrier frequency. Int J Audiol. 2009;48(6):

28 Tsukada et al. Ann Otol. Rhinol. & Laryng YOUR LOGO

29 p.m34t i p.v37i Indie Czechy Polska Gypsy Migrations according to Haywood

30 c.313_326del14 Litwa Polska Białoruś Rumunia Rosja Czechy Słowacja Mikstiene et al. BMC Genetics 2016

31 c.-23+1g>a Jakucja- Izolowana populacja północnowschodniej Syberii. Polska Czechy Węgry Barashkov N. et. al PLoS One. 2014

32 c.167delt Polska Rosja Czechy Węgry Żydzi aszkenazyjscy endogamia- migracje XI-XIX wiek

33 Podsumowanie Pochodzenie etniczne pacjenta powinno być brane pod uwagę przy wykonywaniu molekularnych badań diagnostycznych Przesiewowe, molekularne testy diagnostyczne powinny być dostosowane do badanej populacji

34 Nosiciele mutacji GJB2 przewaga fenotypowa równoważąca niedosłuch? Meyer CG, Amedofu GK, Brandner JM, Pohland D, Timmann C, Horstmann RD. Selection for deafness? Nat Med Dec;8(12): D'Adamo P, Guerci VI, Fabretto A, Faletra F, Grasso DL, Ronfani L, Montico M, Morgutti M, Guastalla P, Gasparini P. Does epidermal thickening explain GJB2 high carrier frequency and heterozygote advantage? Eur J Hum Genet Mar;17(3): Common JE, Di WL, Davies D, Kelsell DP. Further evidence for heterozygote advantage of GJB2 deafness mutations: a link with cell survival. J Med Genet Jul;41(7):573-5.

35 Sekwencjonowanie całoeksomowe Niedosłuch recesywny gen liczba pacjentów % (n=34) MYO15A 6 17,6 SLC26A4 5 14,7 LOXHD1 3 8,8 ILDR1 2 5,9 POU3F4 2 5,9 C14orf ,9 CCDC ,9 CIB2 1 2,9 CLCNKA 1 2,9 EPPK1 1 2,9 EYA2 1 2,9 GIPC3 1 2,9 OTOF 1 2,9 PCDH15 1 2,9 PDZD7 1 2,9 PRKRA 1 2,9 TECTA 1 2,9 TMPRSS3 1 2,9 TRIOBP 1 2,9 USH2A 1 2,9 mutacje sprawcze 34 /54 pacjentów (63%)

36 Niedosłuch recesywny - gen MYO15A (DFNB3) zmapowany w roku 1998 w locus 17p11.2 analiza sprzężeń w dużej rodzinie z głębokim niedosłuchem czuciowo-zmysłowym. 66 eksonów. koduje niekonwencjonalną miozynę 15A występuje w miejscach polimeryzacji aktyny w ilościach wprost proporcjonalnych do długości syntetyzowanych filamentów aktynowych. wspólnie z innymi miozynami pełni rolę w mechanizmie regulacji długości stereociliów w komórce rzęsatej. Nieprawidłowe funkcjonowanie tego genu jest przyczyną powstawania stereociliów o przypadkowej długości. opisano 181 mutacji głównie wśród pacjentów pochodzenia pakistańskiego, hinduskiego i tureckiego

37 Niedosłuch recesywny - gen MYO15A (DFNB3)

38 Pn. Bali-Bengkala-kata kolok 42/3000 mieszkańców głuchych wioska głuchych

39 Niedosłuch recesywny - SLC26A4 Gen SLC26A4 (7q22-q31) 21 eksonów ekspresja ucho wewnętrzne (ślimak - regiony biorące udział w resorpcji endolimfy, tarczyca, nerki koduje białko pendrynę przezbłonowy transporter jonów chloru i jodu. nieprawidłowo działająca pendryna zaburza homeostazę jonową w uchu wewnętrznym. Mutacje w genie SLC26A4 mogą być przyczyną niedosłuchu izolowanego zespołu Pendreda. Wrodzony głęboki niedosłuch, występowanie nieprawidłowości w budowie ucha wewnętrznego (zespół poszerzonego wodociągu przedsionka (EVA) lub malformacja Mondiniego) w drugiej dekadzie życia u większości pacjentów rozwija się wole, w 50% przypadków pojawia się niedoczynność tarczycy. Opisano około 516 różnych mutacji SLC26A4

40 Niedosłuch izolowany AR - OTOF (DFNB9) OTOF zmapowany w roku 1999 (locus 2p23.1), 48 eksonów. koduje otoferlinę zakotwiczona w błonie komórkowej, wiąże jony Ca 2 +. uczestniczy w procesie egzocytozy w niedojrzałych synapsach komórek rzęsatych, jest sensorem stężenia jonów wapnia. niezbędna do rozwoju komórek ślimaka. uszkodzenia w genie OTOF u człowieka powodują neuropatię słuchową w genie OTOF opisano 132 patogenne mutacje NEUROPATIA PRESYNAPTYCZNA

41 Niedosłuch dziedzicznie autosomalne dominujące (AD) Mutacje wielu różnych genów, żadna nie jest wyraźnie częstsza niż pozostałe również geny GJB2 i GJB6 (DFNA3) pre- lub postlingwalny, stopień niedosłuchu od umiarkowanego do znacznego, zwykle charakter postępujący i dotyczy wysokich tonów mutacje w genie WFS1 (DFNA6/14/38) identyfikuje się u 75% rodzin z dominującym wrodzonym niedosłuchem, głównie niskie częstotliwości bez wpływu na słyszenie w zakresie wysokich tonów mutacje w genie KCNQ4 (DFNA2) symetryczny niedosłuch obejmujący głównie wysokie tony, postępujący w zakresie wszystkich częstotliwości zwykle wykrywany w czasie badań słuchu u dzieci w wieku szkolnym, prawdopodobnie jest od urodzenia

42 Wyniki analiza sprzężeń Analiza sprzężeń wykazała kilka potencjalnych loci dla niedosłuchu w badanej rodzinie (LOD> 1,5; chromosom 3, 4, 8, 9, 11 i 19) Linkage analysis using Affy 10K chip

43 Wyniki - NGS Analiza danych sekwencjonowania egzomowego wykazała obecność nowej mutacji p.n714h genu WFS1 jako potencjalnej przyczyny wystąpienia niedosłuchu. Gen WFS1 był także jednym z loci kandydatów (pozycja chromosomowa 4p16.1) wynikających z analizy sprzężeń. Wynik sekwencjonowania eksomowego pacjenta III.1

44 AD (WFS1)

45 Wyniki- patogenność Predykcja patogenności: SIFT PREDICTION: damaging PROVEAN PREDICTION (punkt odcięcia = -2,5): deleterious PROVEAN Prediction (punkt odcięcia = 0,05): probably damaging Mutacja WFS1 p.n714h jest zlokalizowane w egzonie 8, zawierającym konserwowany C-koniec białka. Biorąc pod uwagę fakt, że większość mutacji genu WFS1 powodujących głuchotę zidentyfikowano właśnie w egzonie 8, domena ta wydaje się odgrywać istotną funkcję w ślimaku.

46 Wyniki Częstość mutacji p.n714h wśród polskich pacjentów z niedosłuchem oraz w grupie kontrolnej wt/wt wt/wt pn714h HI patients (n=2404) controls (n= 677) pn714h Pacjenci z niedosłuchem (n=2404) Populacyjna grupa kontrolna (n= 677) 677 0

47 Wyniki- fenotyp Wyniki analizy audiogramów z użyciem narzędzia AudioGene w rodzinie z mutacją WFS1 p.n714h patient ID 1st Prediction 2nd Prediction 3rd Prediction III.1 DFNA6/14/38 DFNA22 DFNA2notAnotB III.3 DFNA2A DFNA20/26 DFNA2notAnotB IV.1 DFNA6/14/38 DFNA44 DFNA8/12 IV.2 DFNA8/12 DFNA6/14/38 DFNA44 prediction of genes involved in pathogenesis of HI based on PTA analysis ( DFNA6/14/38 - WFS1 DFNA2A - KCNQ4 (DFNA2A) DFNA8/12 - TECTA

48 Wyniki- fenotyp Audiogramy członków rodziny z mutacją p.n714h genu WFS1

49 Przyczyny niedosłuchu prelingwalnego Rodzaj niedosłuchu Idiopatyczny Niegenetyczny Genetyczny 50-60% Izolowany 70% Syndromiczny 30% Związany z chromosomem X 1-2% 2-3% Autosomalny dominujący Autosomalny recesywny gen POU3F4 50% Inne 50%

50 Gen POU3F4 (DFNX2, Xq21.1) Koduje czynnik transkrypcyjny z rodziny POU, Dwie wysoce konserwowane domeny wiążące DNA: Bliżej końca aminowego domena specyficzna POU S Przy końcu karboksylowym homeodomena POU HD Ekspresja m.in. w fibrocytach przewodu ślimakowego Funkcje białka POU3F4 warunkowanie prawidłowego procesu unerwienia narządu słuchu w trakcie rozwoju płodowego regulacja sygnałów odpowiedzialnych za rozwój ucha środkowego regulacja sygnałów epigenetycznych, które powodują różnicowanie się neuronów ciała prążkowego z ich prekursorów. Dokładna fizjologia działania POU3F4 nie jest znana.

51 Delecja genu POU3F4 badania na zwierzętach Malformacje strzemiączka Dysplazja ślimaka Brak części wierzchołkowej Spłaszczone schody bębenka Rozciągnięta błona Reissnera Hipoplazja ślimaka Zmniejszona liczba skrętów ślimaka Zmiany mogą być niesymetryczne Phippard et al., J Neuroscience. 1999:19(14):

52 DFNX2 - Malformacje ucha wewnętrznego Wrodzone unieruchomienie strzemiączka i wypływ perylimfy (Nance et al., 1971) Poszerzony przewód słuchowy wewnętrzny (Glasscock et al. 1973) Brak lub niedorozwój wrzecionka ślimaka, ubytek podstawy wrzecionka ryzyko komunikacji przestrzeni podpajęczynówkowej ze ślimakiem Zniekształcony przedsionek, poszerzenie wodociągu przedsionka Identyfikacja genu POU3F4 (De Kok et al., 1995 ) Cystic cochleovestibular malformation Mondini deformity X-linked deafness Poprzednio: Niedosłuch mieszany postępujący lub zmysłowo-nerwowy, początkowo wiązany z zesztywnieniem strzemiączka. Teraz: obecność odruchu z m. strzemiączkowego i ruchome strzemiączka w trakcie zabiegów operacyjnych. Komponentę przewodzeniowa tłumaczy się tzw. efektem trzeciego okna

53 Wyniki W grupie badanych 1831 mężczyzn z niedosłuchem oraz w populacyjnej grupie kontrolnej (n~500) nie wykryto obecności mutacji p.ala116fs141*, p.glu187*, p.leu217*. a a b b c c d d U wszystkich pacjentów z mutacjami POU3F4 odnotowano głęboki, obustronny niedosłuch oraz malformacje ucha wewnętrznego (IP t. III) a b c dd

54 Podsumowanie Wiek wystąpienia niedosłuchu p.ala116fs141* p.glu187* p.leu217* p.gln275* wrodzony 1.5 rż 2 rż wrodzony Głębokość ubytku słuchu głęboki głęboki głęboki głęboki Gusher/płynotok podczas operacji + nie dotyczy + + Poszerzony przewód słuchowy wewnętrzny Brak lub niedorozwój wrzecionka kostnego ślimaka Zniekształcony przedsionek Poszerzenie wodociągu przedsionka Efekt trzeciego okna

55 Podsumowanie i wnioski Mutacje genu POU3F4 nie są częstą przyczyną niedosłuchu w grupie mężczyzn z populacji polskiej Mutacje genu POU3F4 wiążą się z: charakterystycznymi malformacjami ucha wewnętrznego: incomplete partition typ 3 (IP t.3) predysponują do wystąpienia nagłego, obfitego wypływu perylimfy w trakcie zabiegów otochirurgicznych U pacjentów z niedosłuchem płci męskiej należy rozważyć możliwość wystąpienia mutacji POU3F4 Z uwagi na heterogeniczność locus należy sekwencjonować cały gen

56 Mitochondrialne DNA (mtdna) Objawy mutacji mtdna dominują w tkankach wrażliwych na deficyt energetyczny, tj. tkanka nerwowa, mięśniowa, gruczoły wewnątrzwydzielnicze Mutacje mtdna niedosłuch zespoły z niedosłuchem niedosłuch izolowany niedosłuch po ekspozycji na aminoglikozydy niedosłuch związany z wiekiem Dwa geny odpowiedzialne za izolowany niedosłuch MTRNR1 koduje podjednostkę 12S rrna MTTS1 koduje trna Ser mtdna 13 białek mitochondrialnych, 22 rodzaje trna i 2 typy rrna Kyriakouli Dset al... Progress and prospects: gene therapy for mitochondrial DNA disease. Gene Ther Jul;15(14):

57 Izolowany niedosłuch - mtdna 12S rrna trna Ser mtdna - niedosłuch związany z podaniem aminoglikozydów Mutacje MTRNR1 (12S rrna) zwiększają podobieństwo mitochondrialnego rrna do bakteryjnego rrna Niedosłuch poaminoglikozydowy występuje u 25% pacjentów po podaniu tych leków Różnorodny fenotyp

58 Zespoły mitochondrialne

59 Zespoły genetycznie uwarunkowane z niedosłuchem Dziedziczenie autosomalne dominujące Zespół Waardenburga Zespół skrzelowo-uszno-nerkowy Zespół Sticklera Nerwiakowłókniakowatość typu 2 Dziedziczenie autosomalne recesywne Zespół Ushera Zespół Pendreda Zespół Jervell-Lange-Nielsena Deficyt biotynidazy Choroba Refsuma Dziedziczenie sprzężone z X Zespół Alporta Zespół Mohra-Tranebajaerga Dziedziczenie mitochondrialne

60 iedosłuch uwarunkowany wieloczynnikowo Interakcja czynników genetycznych i środowiskowych Predyspozycja do choroby wieloczynnikowej udział kilkudziesięciu lub więcej wariantów genetycznych, z których każdy wywiera słaby efekt (niska penetracja). Badania genetyczne w chorobach wieloczynnikowych - intensywne, ale najczęściej mają charakter podstawowy Przykłady: przewlekły katar/zapalenie zatok powiązane z genem filagryny uszkodzenie słuchu związane z wiekiem presbyacusis wariant NAT2*6A, SNP w genie KCNQ4 i GRHL2 otoskleroza (poza przypadkami dziedziczenia AD FOXL1) - COL1A1, TGFB1, BMP2, BMP4, ACE, AGT i RELN Page 60

61 Etiologia niedosłuchu nieznana Ryzyko nawrotu zależy od przyczyny Jeśli etiologia niedosłuchu nieznana Jedno dziecko z niedosłuchem, wywiad rodzinny w kierunku niedosłuchu negatywny 18% Jeżeli wykluczono mutacje GJB2 i GJB6 14% Jeżeli rodzice są ze sobą spokrewnieni 25% Jeden z rodziców ma niedosłuch & drugi słyszący 10% Oboje rodzice z niedosłuchem (wykluczono dziedziczenie dominujące) 15% Jeżeli niedosłuch u rodziców powodowany mutacjami GJB2 100% Page 61

62 amef=ellie+zolfagharifard&days=all

63 Modele mysie (P0-P2) delecja genu Tmc1 - DFNB7/11 dominująca mutacja punktowa Tmc1 - DFNA36 Wektory AAV (adeno-associated virus) wirusy towarzyszące adenowirusom (komórki rzęsate - AAV2/1 ) In vitro (hodowle organotypowe) i in vivo (iniekcja przez błonę okienka okrągłego)

64 Mechanotransdukcja w komórkach rzęsatych Moser T, Sci Transl Med Jul 8;7(295):295fs28. Funkcja TMC1 -? Przepuszczalność kanałów jonowych w procesie transdukcji mechanoelektrycznej w komórkach rzęsatych; prawdopodobnie tworzą kanały Wibracje mechaniczne odginają stereocilia, znajdujące się na powierzchni wierzchołkowej komórek rzęsatych Powstają naprężenia na białka łączące wierzchołki stereociliów tip links połączenia szczytowe Pociąganie przez białka łączące powoduje otwarcie kanału na wierzchołku niższego sterocilium

65 Terapia genowa tmc Model recesywny delecja Tmc1 (DFNB7/11) Wprowadzenie do komórek rzęsatych genu Tmc1 albo Tmc2 (in vitro i in vivo) zmiany natężenia przewodnictwa czuciowego wywołanego przemieszczeniem pęczków stereocyliów badanie fizjologii pojedynczych komórek rzęsatych Transgeniczna ekspresja Tmc1 lub Tmc2 u myszy aktywność słuchowa, rejestracja słuchowych potencjałów wywołanych pnia mózgu (ABR) w połowie badanej grupy; odpowiedzi obecne, ale słabsze w porównaniu do myszy wt częściowe przywrócenie słuchu transdukcja zwłaszcza (65%) IHC i tylko 5% OHC; brak różnic w badaniu DPAOE w porównaniu do zwierząt z mutacją odruch wzdrgnięcia (test behawioralny) obecny u wszystkich myszy z ABR (+) transdukowanych Tmc1 i 40% Tmc2 Model dominujący mutacja punktowa Tmc1 (DFNA36) Wprowadzenie genu Tmc2 u myszy z mutacją punktową Tmc1 myszy Bth (DFNA36) rejestracja ABR- efekt Tmc2 słabszy w porównaniu do myszy z delecją Tmc1; brak odruchu wzdrgniecia DFNA36 inne podejście, supresja allelu z mutacją dominującą

66 Terapia genowa Tmc Przywrócenie funkcji słuchowych ograniczone do komórek rzęsatych wewnętrznych (IHC) Zachowanie właściwości mechanosensorycznych IHC - warunek wstępny do funkcji słuchowych Iniekcja przez okienko okrągłe do perylimyfy ograniczony dostęp wirusa do komórek rzęsatych zewnętrznych Inny sposób podania wektorów wirusowych bez uszkodzenia granicy endolimfy i perylimfy Zakażenie AAV nie powodowało utraty komórek rzęsatych; utrzymywały się one nawet do 60 dni - czas na interwencję terapeutyczną Dopracowanie metodyki Inne wektory Inne promotory genów, Inny sposób i miejsce podania Dłuższa obserwacje (wzór ekspresji, zdolność do przywracania funkcji słuchowych, czas na interwencje terapeutyczną u osób z mutacją TMC1)

67 ATOH1 badania kliniczne Parker Mark A et al. Human Gene Therapy Methods. February 2014, 25(1): 1-13.

68 ATOH1 master switch główny regulator dojrzewania komórek rzęsatych ATOH1 czynnik transkrypcyjny zaangażowany w determinowanie losu komórek, proces różnicowania, cykl komórkowy, apoptozę Aktywny w okresie zarodkowym, w tkankach dojrzałych ekspresja zahamowana epigenetycznie Utrata komórek rzęsatych u myszy z delecją Atoh1 Wymuszona ekspresja Atoh1 prowadzi do ektopowego tworzenia komórek rzęsatych zdolnych do przyciągania zakończeń nerwowych zwoju spiralnego ślimaka W modelach zwierzęcych głuchoty, wprowadzenie Atoh1 przy pomocy adenowirusa do dojrzałego ucha wewnętrznego indukuje regenerację komórek rzęsatych i poprawia słyszenie

69 Strategie przywracania słuchu Implanty ślimakowe Terapia genowa genetycznie uwarunkowany niedosłuch (Tmc1/Tmc2, Vglut3, GJB2, USH1C i inne) niedosłuch nabyty ATOH1 dla neuronów zwoju spiralnego ślimaka (BDNF czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego; NT-3 neurotrofina 3) Terapie wykorzystujące komórki macierzyste wytworzenie komórek rzęsatych wytworzenie neuronów słuchowych Terapie molekularne wytworzenie nowych komórek rzęsatych w genetycznie uwarunkowanym niedosłuchu

70