Program nauczania przedmiotu: Genetyka kliniczna. Dla studentów II roku I i II Wydziału Lekarskiego UM w Lublinie, rok 2017/2018

Transkrypt

1 Program nauczania przedmiotu: Genetyka kliniczna Dla studentów II roku I i II Wydziału Lekarskiego UM w Lublinie, rok 2017/2018 Lp. Temat Zakres treści PREZENTACJE WSTĘP DO GENETYKI KLINICZNEJ Zasady i regulamin zajęć. Podstawowe definicje pojęć genetyki klinicznej genetyka medyczna i kliniczna, kwas nukleinowy, replikacja DNA, polimeraza DNA, helikaza, ligaza DNA, gen, allel, allele kodominujące, ekson, intron, transkrypcja, odwrotna transkrypcja, polimeraza RNA, promotor, enhancer, silencer, translacja, kod genetyczny, kodon, antykodon, ekspresja genu, homozygota, heterozygota, hemizygota, chromatyna, chromosom, genom, genotyp, fenotyp, haplotyp, mitoza, mejoza, mutacja, polimorfizm (polimorfizm pojedynczego nukleotydu, SNP, zasady zapisu), antycypacja genetyczna. Geny dla mikrorna rodzaje, przykłady, funkcja fizjologiczna, zaburzenia (mechanizmy aktywacji lub inaktywacji). Znaczenie genetyki klinicznej w medycynie, współczesne ELEMENTY GENETYKI MOLEKULARNEJ. MUTAGENEZA Z ĆW. 1 i 2 3. CHOROBY CHROMOSOMOWE I kierunki rozwoju genetyki. Koncepcje regulacji ekspresji genów, zjawiska sprzężenia i współdziałania genów (epistaza, penetracja i ekspresja, poligeny, plejotropia, komplementacja). Czynniki epigenetyczne. Dziedziczenie epigenetyczne. Imprinting. Aspekty kliniczne: zespół Angelmana i Pradera-Willego, Molekularne podłoże mutagenezy; mutacje oraz czynniki mutagenne: - mutacje punktowe [=genowe] (tranzycja, transwersja, mutacje: missensowne, nonsensowne, zmiana ramki odczytu) - czynniki mutagenne fizyczne (promieniowanie jonizujące, ultrafioletowe, wysoka temperatura) - czynniki mutagenne chemiczne (czynniki alkilujące i arylujące, poliaromatyczne węglowodory, barwniki akrydynowe, analogi zasad azotowych, reaktywne formy tlenu) - czynniki mutagenne biologiczne - czynniki genotoksyczne. - definicje mutacji terminalnej, somatycznej, konstytucyjnej, mutacji de novo - efekt mutacji w zależności od lokalizacji (mutacje w promotorach, regionach regulatorowych, intronach i eksonach) - morfologia chromosomów, euchromatyna i heterochromatyna, kariotyp i kariogram - aberracje chromosomowe liczbowe (poliploidie i aneuploidie)

2 Z ĆW CHOROBY CHROMOSOMOWE II Z ĆW. 4 5 METODY MOLEKULARNE Z ĆW CHOROBY JEDNOGENOWE I - aberracje chromosomowe strukturalne (translokacje wzajemne i robertsonowskie, inwersje, insercje, delecje interstycjalne i dystalne, mikrodelecje, duplikacje i mikroduplikacje, izochromosomy, chromosomy dwucentromerowe, chromosomy pierścieniowe, chromosomy markerowe), - przyczyny powstawania aberracji chromosomowych, - miejsca łamliwe chromosomów (aberracje chromatydowe, mozaikowatość, disomia jednorodzicielska), - przebieg badania cytogenetycznego (pobranie materiału, hodowla komórkowa, kończenie hodowli, wykonanie preparatów cytogenetycznych), - metody analizy chromosomów: analiza prążkowa metody barwienia chromosomów i ich zastosowanie, zasady analizy kariotypu, zasady opisu kariotypu wg systemu ISCN. - wskazania do badania kariotypu -identyfikacja chromatyny płciowej aspekt historyczny Wybrane zespoły uwarunkowane aberracjami chromosomowymi: -aberracje liczbowe autosomów i poliploidie (zespół Downa, zespół Edwardsa, zespół Patau, triploidia), -aberracje liczbowe chromosomów płci (zespół Turnera i jego warianty, zespół Klinefeltera, kobiety 47,XXX, mężczyźni 47, XYY, pacjenci z odwróceniem płci rola genu SRY), -zespoły chorobowe uwarunkowane aberracjami strukturalnymi (zespół cri-duchăt), zespoły mikrodelecyjne (zespół Wolfa-Hirschhorna, zespół Williamsa, zespół Beckwith-Wiedemanna) Pobieranie materiału biologicznego, przechowywanie i transport próbek. -izolacja DNA i RNA -ocena ilościowa i jakościowa wyizolowanych kwasów nukleinowych -łańcuchowa reakcja polimerazy, PCR (przebieg, zastosowanie, warianty), reverse transcription-pcr, real time PCR, PCR multipleks -enzymy restrykcyjne, -RFLP, PCR-RFLP - technika MLPA -sekwencjonowanie DNA (metoda Sangera, sekwencjonowanie automatyczne NGS). -hybrydyzacja kwasów nukleinowych (sondy wykorzystywane w hybrydyzacji, hybrydyzacja in situ FISH, metoda CGH, technika hybrydyzacji do mikromacierzy (acgh), mikromacierze ekspresyjne, mikromacierze SNP) Prawa Mendla, typy dziedziczenia. Choroby jednogenowe autosomalne dominujące: achondroplazja, zespół Marfana, zespół Ehlersa-Danlosa, zespół Aperta, zespół policystycznych nerek dorosłych, choroba Charcot-Marie-Tooth typ 1A, rodzinna

3 Z ĆW CHOROBY JEDNOGENOWE II Z ĆW CHOROBY JEDNOGENOWE III. CHOROBY WIELOCZYNNIKOWE Z ĆW IMMUNOGENETYKA Z ĆW. 9 hipercholesterolemia, wrodzona łamliwość kości (osteogenesis imperfecta) typ 1, dysplazja obojczykowo-czaszkowa, zespół Treacher-Collins. Choroby jednogenowe autosomalne recesywne: mukowiscydoza, wrodzony przerost nadnerczy, rybia łuska - lamellar ichtyosis LI1, dysplazja diastroficzna, hemoglobinopatie i talasemie. Genetycznie uwarunkowane choroby metaboliczne: defekty metabolizmu aminokwasów albinizm, alkaptonuria, fenyloketonuria, hiperglicynemia nieketotyczna, homocystynuria defekty cyklu mocznikowego niedobór transkarbamoilazy ornitynowej zaburzenia metabolizmu lipidów MCAD, zespół Smitha-Lemliego-Opitza defekty przemiany węglowodanów galaktozemia choroby peroksysomalne zespół Zellwegera Zaburzenia przemiany puryn zespół Lesch-Nyhan Zaburzenia przemiany metali ciężkich: hemochromatoza, choroba Wilsona Mukopolisacharydozy: choroba Huntera, choroba Gauchera typ II, choroba Tay-Sachsa Testy przesiewowe. Diagnostyka molekularna i biochemiczna. Choroby jednogenowe sprzężone z chromosomem X: dystrofia mięśniowa Duchenne a i Beckera, zespół Retta, hemofilie A i B, daltonizm. Rodzinne występowanie powszechnych chorób wieku dorosłego. Molekularne podstawy nadciśnienia. Genetyczna patogeneza chorób: miażdżycy, cukrzycy. choroby Alzheimera i schizofrenii. Choroby wywołane zwiększoną liczbą powtórzeń trójnukleotydowych: choroba Huntingtona, zespół łamliwego chromosomu X. Wprowadzenie do inwazyjnej i nieinwazyjnej diagnostyki przedurodzeniowej chorób uwarunkowanych genetycznie. Czynniki teratogenne. Wrodzone wady rozwojowe, w tym wady cewy nerwowej i inne defekty OUN. Wady serca. Wady rozszczepowe. Immunogenetyka. Rekombinacja V(D)J i adaptacyjna odpowiedź immunologiczna -geny immunoglobulin i różnorodność przeciwciał, -mechanizm rekombinacji V(D)J, -regulacja epigenetyczna monoallelicznej rekombinacji i ekspresji, -wykluczenie alleliczne, -składanie funkcjonalnego łańcucha ciężkiego, -składanie funkcjonalnego łańcucha lekkiego, -zmiana klas Ig i różnorodność przeciwciał. -geny receptorów TCR -różnorodność receptorów TCR

4 10. GENETYCZNE PODSTAWY ONKOGENEZY Z ĆW GENETYKA NOWOTWORÓW Z ĆW. 11 -geny głównego układu zgodności tkankowej -główne funkcje i różnice między MHCI i MHCII Przykłady wrodzonych zespołów niedoboru odporności: zespół DiGeorge'a, SCID Dziedziczenie grup krwi - ABO, Kell, Duffy, Rh Podstawy genetyki nowotworów. Cechy komórek nowotworowych; transformacja nowotworowa i jej etapy (preinicjacja, inicjacja, promocja, progresja); czynniki zewnętrzne wpływające na karcynogenezę (mutagenne: chemiczne, fizyczne, biologiczne. Rola zakażeń wirusowych, przykłady); czynniki genetyczne: onkogeny, geny supresorowe, geny mutatorowe,, tor mutacyjny. Cykl komórkowy a transformacja nowotworowa (geny kodujące białka regulatorowe cyklu, punkty kontrolne cyklu). Transformacja nowotworowa a apoptoza (geny pro- i antyapoptotyczne), unieśmiertelnienie komórek nowotworowych. Rozwój unaczynienia guza (przełom angiogenny, czynniki pro- i antyangiogenne). Przerzutowanie mechanizmy, rodzaje przerzutów. Diagnostyka molekularna; czynniki diagnostyczne, prognostyczne i predykcyjne w nowotworach Nowotwory dziedziczne człowieka i choroby dziedziczne predysponujące do nowotworów. Predyspozycje genetyczne do choroby nowotworowej. Specyfika poradnictwa genetycznego w chorobie nowotworowej. Badania nosicielstwa krewnych w profilaktyce choroby nowotworowej. Aspekt etyczno-lekarski skutków porady. Testy predyspozycji do choroby nowotworowej, aplikacja testów w praktyce poradnianej Ataksja teleangiektazja, wczesna diagnostyka nosicielstwa, rola cytogenetyki (translokacja chromosomów 7 i 17) i biologii molekularnej (mutacja ATM) w diagnostyce nowotworu. Rak piersi i rak jajnika - znaczenie dziedzicznych dominujących mutacji BRCA1 i BRCA2 o wysokiej penetracji.. Genetyka dziedzicznych nowotworów człowieka. Rak jelita grubego (dziedziczny niepolipowaty rak jelita grubego - HNPCC) rola dziedzicznych germinalnych mutacji (MSH2 oraz MLH1) o wysokiej penetracji w etiopatogenzie nowotworu. Rodzinna polipowatość gruczolakowata FAP i rola genu supresorowego APC, rola badań nosicielstwa krewnych I stopnia w profilaktyce nowotworu. Zespół Li-Fraumeni i mutacje genu TP53 w chorobach nowotworowych. Zespół mnogiej gruczolakowatości wewnątrzwydzielniczej - MEN Znaczenie mutacji w genie MEN-1 w identyfikacji nosicielstwa wśród krewnych I stopnia. Neurofibromatoza typu I (choroba von Recklinghausena) mutacja germinalna w genie NF1 znaczenie diagnostyki mutacji w diagnostyce. Neurofibromatoza typu II mutacja genu NF2 - znaczenie diagnostyki mutacji w diagnostyce oraz profilaktyce, możliwość wytypowania grupy osób podwyższonego ryzyka choroby (dzieci osób chorych).

5 1 GENETYKA POPULACYJNA PORADNICTWO GENETYCZNE Z ĆW. 12 Retinoblastoma (siatkówczak) mutacja w genie RB Teoria Knudsona. Znaczenie delecji regionu 13q14 we wczesnej diagnostyce choroby. Guz Wilmsa, mutacje w genie supresorowym WT1 oraz genie WT Choroba von Hippel-Lindaua, mutacje w genie VHL. Wczesne wykrywanie nowotworów złośliwych w rodzinach z rzadkimi zespołami dziedzicznej predyspozycji do nowotworów zespół Peutz Jeghersa, zespół polipowatości recesywnej, zespół polipowatości młodzieńczej. Opieka nad rodzinami wysokiego, dziedzicznie uwarunkowanego ryzyka zachorowania na nowotwory złośliwe piersi i jajnika, błony śluzowej trzonu macicy jelita grubego. Leczenie celowane, immunoterapia nowotworów. Inhibitory kinazy tyrozynowej (BCR- Abl). Inhibitory PARP. Zagadnienia genetyki populacyjnej; zasady konstrukcji rodowodów, dziedziczenie różnej liczby cech, dziedziczenie cech ilościowych, niezależne dziedziczenie cech (częstość występowania alleli w populacji, prawo Hardy'ego-Weinberga i odchylenia od tego prawa). Czynniki wpływające na pierwotną i wtórną równowagę genetyczną populacji. Efekt założyciela. Dryft genetyczny. Genetyczne wąskie gardło. Szacowanie ryzyka choroby genetycznej (częstość występowania genotypów). Zasady poradnictwa genetycznego; planowanie badań i konsultacji specjalistycznych. Porada genetyczna. Ocena dysmorfologiczna fenotypu pacjenta, zasady antropometrii. Poradnictwo w niepłodności i niepowodzeniach prokreacji. Inwazyjna i nieinwazyjna diagnostyka przedurodzeniowa. Granice etyczne poradnictwa genetycznego. 13. PRACOWNIA CYTOGENETYCZNA - przebieg badania cytogenetycznego i jego rodzaje. Pobieranie materiału biologicznego. Zakładanie i prowadzenie hodowli komórkowych. Etapy kończenia hodowli. Wykonanie preparatów cytogenetycznych. Barwienie różnicowe chromosomów (prążki GTG, RHG, QFQ, CBG) Analiza chromosomów pod mikroskopem. Układanie kariogramów. Interpretacja kliniczna wyników badań cytogenetycznych system ISCN. 14. PRACOWNIA MOLEKULARNA - zapoznanie studentów z metodologią wykonywania badań molekularnych.

6 Analiza jakościowa DNA przeznaczonego na badania molekularne wykonanie elektroforezy poziomej w żelu agarozowym. Analiza ilościowa (ocena stężenia) przygotowanych próbek DNA pomiar absorbancji. Analiza współczynnika kontaminacji próbki przy pomiarze spektrofotometrycznym. Ocena wyników elektroforezy żelowej. Analiza elektroforetogramów Technika PCR. Technika hybrydyzacji do mikromacierzy. Zapoznanie z metodą sekwencjonowania nowej generacji, NGS. Ogólne zasady, ocena i zapis wyników sekwencjonowania nowej generacji. 15. Dyskusja panelowa. Aspekty prawne, społeczne i moralno-etyczne nowoczesnej genetyki. Terapia genowa. Zastosowanie inżynierii genetycznej w medycynie. Eugenika. ĆW. 15.