- 1 - GENETYKA ĆWICZENIA Wstęp telomery (T/A) 1-4 G 1-8 ; telomeraza komórki macierzyste, gonady, nowotwory mutacje: liczbowe (1:50), strukturalne (1:1000), genowe (1:10 10 ) mitdna: 2 rrna + 22 trna + 13 mrna = 37 genów w komórce ekspresji ulega około 15% genów (róŝne w róŝnych tkankach) ISCN, kariotypowanie crossing over zachodzi pomiędzy chromatydami siostrzanymi An International System for Human Cytogenetic Nomenclature = ISCN chromosomy - metacentryczne: 1, 3, 16, 19, 20 - submetacentryczne: 2, 4 12, 17, 18, X - akrocentryczne: 13 15, 21, 22, Y grupy chromosomów: - A: 1 3: duŝe metacentryczne, - B: 4 5: duŝe submetacentryczne - C: 6 12, X: średnie meta- i submetacentryczne - D: 13 15: średnie akrocentryczne - E: 16 18: krótkie meta- i submetacentryczne - F: 19 20: krótkie metacentryczne - G: 21 22, Y przykłady zapisów ISCN: 47,XX,+21 47,XX,+?8 46,XX,del(1)(q2?) 46,XX,del(1)(q?2) 46,XX,del(5)(pter q13:) delecja terminalna w chromosomie 5 od końca p do q13 46,XX,add(19)(p13 or q13) naddatek w chromosomie 9 w miejscu p13 lub q13 46,XX,ins(2)(p13q21q31) insercja w 2p13 materiału z od q21 do q31 46,XY,ins(5;2)(p14;q21q25) insercja w 5p14 materiału z od 2q21 do2q25 46,XX,inv(2)(p21q31) inwersja pericentryczna 46,XY,t(12;16)(q13;p11) translokacja zrównowaŝona pomiędzy 12q13 a 16p11 46,XX,t(5;6)(q13q23;q15q23) translokacja zrównowaŝona między 5q13-q23 a 6q15-q23 46,XX,t(2;7;5)(p21;q22;q23) translokacja zrównowaŝona pomiędzy trzema chromosomami 45,XX,dic(13;15)(q22;q24) translokacja zrównowaŝona, utrata jednego chromosomu i powstanie chromosomu dicentrycznego z połączenia 13q22 i 15q24 46,XX,+13,dic(13;15)(q22;q24) translokacja niezrównowaŝona, dodatkowy chromosom 13 oraz chromosom dicentryczny z translokacji od 15q24 na 13q22 46,XX,der(22)t(9;22)(q34;q11) pochodny chromosom 22 powstały w wyniku translokacji zrównowaŝonej materiału między 2q11 a 9q34 46,XX,der(1)t(1;3)(9p32;q21)dup(1)9q25q42) pochodny chromosom q powstały z translokacji zrównowaŝonej między 1p32 a 3q21 oraz duplikacji fragmentu od 1q25 a 1q42 46,XX,13cenh+pat polimorfizm chromatyny okołocentromerowej pochodzenia ojcowskiego 46,XY,17ps+mat polimorfizm satelit chromosomu 17 pochodzenia matczynego 46,XX,9qh+ - polimorfizm heterochromatyny na 9q 46,XY,upd(15)mat disomia uniparentalna matczyna chromosomu 15 46,X,fra(X)(q27.3) łamliwy chromosom X w obszarze q27.3 46,XX,r(7)(p22q36) chromosom kolisty 7 po delecjach terminalnych w punktach p22 i q36 46,XX,i(17)(q10) izochromosom 17 47,XX,+mar obecność markera dodatkowego chromosomu nieznanego pochodzenia mos 45,X[20]/46,XX[80] mozaika: 20 komórek ze 100 z monosomią X - 1 - Created by Neevia Document Converter trial version
- 2 - Mutacje chromosomowe Zmiany genetyczne dotyczące odcinka chromosomu, całego lub kilku chromosomów nazywamy aberracjami chromosomowymi. Anomalie mogą występować na kaŝdym etapie Ŝycia komórki, najczęściej jednak pojawiają się w czasie podziału komórki. Aberracje chromosomowe zmieniają strukturę, a niekiedy równieŝ liczbę chromosomów. Aberracje chromosomowe strukturalne Przyczyną róŝnych zmian strukturalnych chromosomów mogą być: a) pęknięcia, a następnie albo utrata fragmentu (delecja), zwielokrotnienie fragmentu (duplikacja), odwrócenie fragmentu (inwersja), przemieszczenie fragmentu do innego chromosomu (translokacja) albo obu końców chromosomu i połączenie przeciwległych biegunów (chromosom kolisty) b) nieprawidłowy podział centromeru (izochromosom) c) niezrównowaŝona wymiana chromatyd siostrzanych w czasie crossing-over (powstaje chromosom z delecją lub duplikacją) Delecja zmiana polegająca na utracie fragmentu chromosomu, wielkość utraconego odcinka moŝe być róŝna. Osobnik traci jakąś część informacji genetycznej, dlatego zbyt duŝe delecje stanowiące ok. 3 % genomu są letalne nawet w stanie heterozygotycznym. W zaleŝności od tego, jaki fragment chromosomu jest tracony wyróŝniamy: - delecję terminalną, inaczej deficjencję (pojedyncze miejsce pęknięcia, utracona zostaje dystalna cześć chromosomu) - delecję interstycjalną (chromosom pęka w dwóch miejscach i tracona jest jego środkowa część) DuŜe delecje hamują tworzenie synaps w mejozie i powodują nondysjunkcję (nie rozejście się) chromosomów, obniŝając w ten sposób płodność. Delecje nie odgrywają duŝej roli w ewolucji, poniewaŝ utrata materiału genetycznego jest najczęściej duŝa i osobnik z takim rodzajem mutacji ginie. Duplikacja zmiana polegająca na zwielokrotnieniu fragmentu chromosomu. Jeśli zduplikowany fragment zostaje umieszczony w innym miejscu tego samego chromosomu lub w innym chromosomie, jest to duplikacja insercyjna. Duplikacja najczęściej jest wynikiem niesymetrycznej rekombinacji pomiędzy powtórzonym sekwencjami na chromosomach homologicznych. Bardzo rzadko jest rezultatem translokacji części lub całego chromosomu, Dzięki duplikacjom dochodzi do amplifikacji genów, które w wyniku róŝnicowania tworzą nowe geny. Proces ten odrywa duŝą rolę w ewolucji organizmów, doskonałym przykładem mogą być geny globiny u człowieka. RóŜne rodzaje hemoglobiny (A, A 2, płodowa) zawierają róŝne łańcuchy polipeptydowe (globiny: α, β, γ, δ, ε, ζ) kodowane przez geny powstałe na drodze duplikacji genu pierwotnego. W wyniku mutacji geny te stały się odrębnymi genami kodującymi inne białka globinowe. Inwersje zmiana polegaj na pęknięciu chromosomu w dwoch miejscach i nieprawidłowej naprawie, w czasie której fragment ulega odwróceniu o 180 o. Wówczas geny zmieniają swoje połoŝenie, co moŝe wpływać na ich ekspresję (efekt pozycji). W zaleŝności od tego, jaki fragment chromosomu jest objęty inwersją wyróŝniamy: - inwersje pericentryczne (odwrócony fragment zawiera centromer), - inwersje paracentryczne (odwrócony fragment nie zawiera centromeru). Inwersje częściej występują u osobników heterozygotycznych niŝ u homozygotycznych. Podczas mejozy koniugacja fragmentu objętego inwersją moŝe przebiegać w róŝny sposób: 1. Chromosomy tworzą pętlę inwersyjną, co umoŝliwia koniugację homologiczną na prawie całej długości biwalentu z wyjątkiem miejsc granicznych inwersji. 2. Koniugacja niecałkowita, brak koniugacji w miejscu,, gdzie występuje odwrócony fragment. Translokacja robertsonowska (fuzja centryczna) polega na połączeniu ramion długich dwóch chromosomów niehomologicznych (akrocentrycznych lub telocentrycznych), miejscem pęknięcia są okolice centromeru. Tracona jest niewielka ilość materiału genetycznego zawarta w ramionach krótkich, a liczba chromosomów zmniejsza się o jeden. U człowieka fuzja centryczna najczęściej dotyczy par 13 i 14 oraz 14 i 21. Podział centryczny nieprawidłowy podział centromeru w chromosomie o dwóch ramionach prowadzi do powstania dwóch chromosomów telocentrycznych, w związku z czym wzrasta liczba chromosomów w komórce. Translokacje mogą być indukowane lub pojawiają się samorzutnie. Translokacje zrównowaŝone nie powodujące zmian w składzie DNA, prowadzą tylko do innego rozmieszczenie materiału w chromosomach. Liczba chromosomów moŝe być prawidłowa lub zmieniona, aberracja najczęściej nie ujawnia się fenotypowo, ale jej nosiciel moŝe wytwarzać gamety nieprawidłowymi chromosomami, w związku z tym u części potomstwa pojawiają się chromosomopatie. W przypadku translokacji niezrównowaŝonej dochodzi do zmian w składzie genomu, ilość materiału moŝe być większa lub mniejsza. Takie translokacje zawsze ujawniają się fenotypowo. Chromosom kolisty zmiana powstaje na skutek utraty obu końców chromosomu, nowo powstałe końce mogą się połączyć. Skutek takiej aberracji zaleŝy od wielkości utraconego fragmentu, najmniejszy widoczny w mikroskopie świetlnym fragment tracony z chromosomu ma około 4000 kpz. Delecja genów moŝe powodować liczne wady rozwojowe i zaburzenia w rozwoju umysłowym. U człowieka chromosomy koliste powstają z chromosomów 4, 13, 18 i X. Izochromosom zmiana powstaje w wyniku nieprawidłowo przebiegającej płaszczyzny podziału centromeru, który dzieli się poprzecznie, dając chromosom składający się tylko z ramion krótkich i długich. Dochodzi w tym przypadku do delecji jednego ramienia (ubytek genów) i duplikacji drugiego (podwojenia genów). - 2 -
- 3 - Izochromosom mogą tworzyć zarówno autosomy, jak i chromosomy płci. Najczęściej spotykanym izochromosomem jest izochromosom ramion długich X (nosiciele mają fenotypowo podobne zaburzenia jak w zespole Turnera), spotyka się takŝe izochromosom Y. Zmiany tego typu w innych chromosomach prowadzą do wczesnych poronień, stosunkowo rzadko występują izochromosomy ramion krótkich 9 i 12. Aberracje liczbowe zespół Downa trisomia 21 znanych jest ok. 200 cech fenotypowych, które mogą występować w róŝnym układzie; spośród nich stałe jest jedynie upośledzenie umysłowe umiarkowanego stopnia; zmarszczka nakątna (epicanthus), mongoidalne rysy twarzy, plamki Brunchfielda, płaska twarz, zapadnięty nos, płetwiasta szyja, hipotonia, bruzda poprzeczna dłoni, wrodzone wady serca 94% - prosta trisomia nondysjunkcja w mejozie, zmiana niedziedziczna 1% - mozaikowatość nondysjunkcja w mitozie, zmiana niedziedziczna 4% - translokacja niezrównowaŝona rodzic jest nosicielem translokacji zrównowaŝonej niezrównowaŝona 46,XX,+21,der(21;22)(q10;q10) rzadko duplikacja (trisomia częściowa) (21q22) zespół Patau (+13) holoprosencefalia, cyklopia, głębokie upośledzenie umysłowe, hiperteloryzm, dysmorfia głowy, rozszczep podniebienia, płetwiasta szyja, ścisk palców, bruzda dłoni, woda w jamach ciała, polidaktylia, wnętrostwo, głuchota, ubytki skórne na czaszce zespół Edwardsa urodzenie w 2,5%, przeŝycie roku w 5% mała masa urodzeniowa, dysmorfia głowy, mała broda, wypukła potylica, zniekształceni uszu, zachodzenie palców na siebie (II na III a V na IV), cepowate stopy Aberracje strukturalne cri-du-chat (CDCS; 46,XX,del(5)(p15.2-15.3)) koci płacz, mikrocefalia, micrognathia, hiperteloryzm, zespół monosomii 5p, macrostomia, wywinięta warga dolna, otwarte usta, nadmierne ślinienie, asymetria uszu, uszy elfa, wady płuco serca, epicanthus, twarz okrągła i z wiekiem asymetryczna, zaburzony odruch ssania, reflux, zez, fenotyp behawioralny (samouszkodzenia, hyperacusis, stereotypie ruchowe) - postępowanie: cytogenetyka, FISH, ew. badanie rodziców (translokacja zrównowaŝona) - diagnostyka prenatalna, np. amniopunkcja zespół Pradera Willego (PWS) hipotonia, słabe przybieranie na wadze, brak ssania, prenatalnie połoŝenie pośladkowe i obniŝona ruchliwość płodu, migdałowate oczy, hipogonadyzm, micropenis, hiperfagia, zaburzenia zachowania, bezdech nocny, niski wzrost, hipopigmentacja, skubanie skóry - przyczyny: 70% mikrodelecja fragmentu ojcowskiego 46,XX,del(15)(q11-13) 20-25% disomia uniparentalna matczyna 5% zaburzenia metylacji i translokacje zrównowazone - postępowanie: badanie cytogenetyczne, FISH, badanie metylacji DNA (test metylacji) - porada: sporadyczne i disomia ryzyko populacyjne, translokacja ryzyko podwyŝszone zespół Angelmana napady niepohamowanego śmiechu, nadmierna wesołość, fascynacja wodą i hałasem, wady kręgosłupa, wiotkość mięśni grzbietu, upośledzone raczkowanie i chodzenie - przyczyny: mikrodelecja fragmentu matczynego bądź disomia uniparentalna ojcowska zespół Wolfa Hirschhorna monosomia 4; microcefalia, hiperteloryzm, dysgnathia, twarz jak hełm wojownika greckiego zespół Wiliamsa monosomia 7; elastyna zwęŝenie nadzastawkowe aorty (SVAS); uszy elfa; fenotyp behawioralny gaduły opowiadające niestworzone historie, nadwraŝliwość na muzykę CATCH22 = zespół digeorga = zespół podniebienno sercowo twarzowy (VCFSS) (del22q11.2) wrodzone wady serca (FT, IAA, VSD, PTA), zaburzenia podniebienia, hipokalcemia przykurcze, głuchota, dysmorfia twarzy i uszu, niedobory odporności i zaburzenia autoagresyjne (spadek limfocytów T) zespół Millera Diekera (MDS; 17p13.3) mikrocefalia, mikrognathia, hiperteloryzm, dystonia, lisencefalia i agyria z moŝliwymi miejscowymi ścieńczeniami kory, wady serca, wnętrostwo, upośledzenie wzrostu, mowy, ruchów oraz umysłowe Badania cytogenetyczne hodowla fibroblastów (tkanek) - 2 hodowle dla kaŝdego pacjenta; czas około 1 2 tygodnie; temp. 37 oc ; przepływ CO 2 - roztwór tkanki w kolagenazie (2,5 mg / ml, temp. pok.) - skład hodowli: 7 ml podłoŝa do tkanek z antybiotykiem (np. gentamycyna) + 3 ml tkanki - podłoŝe Eagl a: 10% surowicy + 1% r-r L-gluaminy, 80u / 0,5 l gentamycyny - 3 -
- 4 - hodowla limfocytów krwi obwodowej - 2 hodowle dla kaŝdego pacjenta; czas 72 h; temp 37 oc - skład hodowli: 4 ml podłoŝa z antybiotykiem (np. gentamycyna) + 1 ml surowucy + 1 ml LF (czynnika wzrostu) + 1 ml krwi pacjenta hodowla komórek szpiku kostnego - 4 hodowle dla jednego pacjenta: czas 24 i 48 h; temp 37 oc ; przepływ CO 2 - skład hodowli: 5(4) ml podłoŝa z antybiotykiem np. Marrowmax + (1 ml surowicy) + 1 ml szpiku pacjenta hodowla komórek z płynu owodniowego (badanie prenatalne) - 2 hodowle dla jednej pacjentki; czas 2 3 tygodnie; temp 37 oc ; przepływ CO 2 - dwie cieplarki - skład hodowli: 6 ml podłoŝa z antybiotykiem np. Amniomax + 1 ml surowicy + 7 ml płynu owodniowego - co około 7 dni wymiana podłoŝa czas badania (górna granica): - płyn owodniowy:21 dni (zalecane 17 dni) - kosmówka: 20 dni - krew badanie zwykłe oraz inne tkanki nie nowotworowe: 28 dni (zalecane 14 dni) - krew, badanie pilne: 10 dni IZOLACJA CHROMOSOMÓW krew szpik płyn owodniowy tkanki kolcemid 2 krople 30 40 min 2 krople 1 1,5 h 7 8 kropli 3 h zwir. podłoŝa 1500 g / 8 min (osad) szok osmotyczny KCl 8 min 30 min 20 min zwir. 1500 g / 8 min (osad) utrwalacz (metanol : kwas octowy 3:1) 30 min 3 x zwir. 1500 g / 8 min (osad) przechowywanie -20 oc METODY BARWIENIA CHROMOSOMÓW symbol technika odczynniki zastosowanie prąŝków barwienia G GTG trypsyna, odczynnik Giemzy podstawowa, wszystkie chromosomy C CBG Ba(OH) 2, odczynnik Giemzy centromery, heterochrmatyna chromosomów 1, 9, 16, Y Ag-NOR AgNO 3 organizatory jąderkotwórcze 13, 14, 15, 21, 22 Q QFQ, QFH fluorochrom wszystkie chromosomy, satelity i centromery akrocentryków, wariant chromosomu Y, fluorescencyjna R RBG BrdU, odczynnik Giemzy wszystkie chromosomy, aberracja w regionach dystalnych DAPI DAPI wszystkie chromosomy fluorescencyjna RBA BrdU, odczynnik Giemzy nieaktywny chromosom X Rozdzielczość prąŝkowa liczba prąŝków w haploidalnym zestawie chromosomów (zwiększenie rozdzielczości zatrzymanie podziału w prometafazie) Najmniejsza rozpoznawalna aberracja: 7 10 x 10 6 pz przy rozdzielczości 400 prąŝków 2 5 x 10 6 pz przy rozdzielczości 850 prąŝków liczba rozdziel omówienie punktów -czość 0 brak nie jest moŝliwa jednoznaczna identyfikacja chromosomów 2 ~150 moŝliwa identyfikacja chromosomów, moŝna odróŝnić 8 od 9 i 4 od 5 4 ~400 2 ciemne prąŝki na 8p i 9p, 3 ciemne prąŝki w środkowej części 5q 6 ~550 4 ciemne prąŝki na 18q i 3 na 11p; rozdzielone są 7q33 i 7q35; widoczny prąŝek 22q13.2 8 ~850 widoczne są 6q24, 6q25.2 i 6q26; moŝna odróŝnić11p14.1 i 14.3; na 20p 3ciemne prąŝki Autosomalne recesywne heteozygota złoŝona osobnik posiadający dwa zmutowane allele (rózne mutacje) - 4 -
- 5 - heterozygota podwójna zmutowane allele w dwóch loci heterogenność alleliczna (róŝne mutacje tego samego genu) i nie alleliczna (mutacje w róŝnych genach) mukowiscydoza - tzw. test potowy jontoforeza pilokarpinowa (noworodki nie pocą się; niemowlęta 40mM Cl - ; dzieci starsze 60 mm Cl - ) - dawniej: śmierć z powodu niedoŝywienia i niewydolności wielo-narządowej (tzw. choroba krwi, łez i potu) - CFTR rodzin ABP, kanał K + - zaleŝny, przepuszcza drobne cząsteczki - nabłonki: oddechowy, pokarmowy, naskórek, płciowy, Ŝółciowy - upośledzenie transportu Cl - upośledzenie transportu zewnątrzkomórkowego H 2 O gęsta wydzielina bezpłodność / niedroŝność smółkowa / zwęŝenie oskrzeli / upośledzenie funkcjonowania rzęsek w układzie oddechowym nawracające infekcje oddechowe (Pseudomonas) nieodwracalne uszkodzenie płuc niewydolność oddechowa / niedroŝność przewodów trzustkowych niedobór enzymów cukrzyca - mutacje: najczęściej F508 co 25 osoba jest nosicielem; rozkład: 49% /, 21% /częsta, 21% /rzadka, 4,5% częsta / rzadka, 2,25% częsta / częsta, 2,25 % rzadka / rzadka - badanie: na F508, dalej badanie rozszerzone dziecka i rodziców - epidemiologia w Europie: 1:2500 - badanie przesiewowe: trypsyna i immunoreaktywny trysynogen (ITR) - terapia genowa wystarczyłoby skorygować 10% komórek; formy: metody niewirusowe (liposomy kationowe) i wirusowe (adenowirusy, postać aerozolu) Autosomalne recesywne NF1 bardzo zmienna ekspresja choroby, plamy kawowe, sinawe guzki podskórne (nerwiakowłókniaki), nerwiaki padaczka, niedowłady, moŝliwe zezłośliwienie łagodnych nowotworów, zaburznia widzenia, guzki Lischa (badanie okulistyczne), deformacje w układzie kostnym (kręgosłup), nadcisnienie tętnicze, problemy z uczeniem się - kryteria: 6 plam >5 mm lub >15mm zaleŝnie od wieku, 2 nerwiakowłówniaki lub 1 nerwiakowłókniak splotowany, objaw Creve (piegi w pachach i pachwinach), guz nerwu wzrokowego, 2 guzki Lischa, zmiany kostne, chory krewny I o - ekspresja róŝne osoby z taką samą chorobą genetyczna mogą być nią dotknięte w bardzo róŝnym stopniu pląsawica Huntingtona (HD) = taniec św. Wita nie jest spowodowana konkretną mutacją genową, lecz nadmierną liczba powtórzeń trójki nukleotydów; mutacja dynamiczna im wcześniej się ujawni, tym szybciej postępuje; choroba trwa 10 30 lat; 36 powtórzeń CAG w genie IT15 (4p16.3); pełna penetracja, choć nie u wszystkich; ekspresja proporcjonalna do liczby powtórzeń CAG; antycypacja pogorszenie fenotypu w kolejnych pokoleniach plejotropizm jeden gen wpływa na kilka cech jednocześnie (początkowo przyjmowano, Ŝe liczba genów wynosi ok. 100 tys., lecz obecnie wiadomo Ŝe mamy 30 tys., z czego wiele plejotropowych) mozaikowatość (mieszanina komórek): konstytucyjna w całym ciele / somatyczna w pojedynczym miejscu / germinalna wyłącznie w komórkach płciowych FISH i CGH FISH = Fluorescent In Situ Hybridization technika kolorowania chromosomów barwnikami fluorescencyjnymi; liczne zastosowania: - oznaczanie punktów złamań chromosomów, - badanie fuzji genowych, - badanie pochodzenia chromosomów markerowych, - badanie mikrodelcji, - badanie pochodzenia centromerów, - obecność telomerów, - amplifikacja genów, - mozaicyzm, - kariotypowanie sonda dwuniciowy odcinak DNA lub cdna komplementarny do badanego obszaru, wyznakowany pośrednio (przeciwciało znakowane fluorescencyjnie) lub bezpośrednio (znacznik wbudowany w co któryś nukleotyd) - malująca na metazfazy; barwi całe chromosomy lub jedno z ramion; translokacje, aneuploidie, markery - centromerowa na jądra interfazalne i metafazy; barwi centromery; dicentryki, aneuploidia - specyficzna na jądra interfazalne; barwi okreslony fragment; translokacje, mikrodelecje, telomery - 5 -
- 6 - mikroskop fluorescencyjny; preparat na szkiełku przemycie 2 x SSC odwodnienie we wzrastających stęŝeniach alkoholu nałoŝenie sondy denaturacja hybrydyzacja sondy z homoloicznym fragmentem odpłukanie tła barwienie DAPI analiza obrazu nuc jądra interfazalne przykład prawidłowego FISH: ish 22q11.2(TUPLE1x2),22qter(N85A3x2) [100] problemy z identyfikacją: oktachrom (8 szkiełek x 3 sondy) wybarwienie wszystkich chromosomów SKY = multicolor FISH = M-FISH kolorowe fragmenty chromosomów (zamiast kariotypu o wysokiej rozdzielczości prąŝkowej) CGH = Comparative Genome Hybridization - pobieranie, izolowanie i znakowane DNA nowotworowego (zielone) oraz prawidłowego (czerwone) - fragmentacja i mieszanie - nałoŝenie na firmowe podłoŝe z metafazami, denaturacja i hybrydyzacja - identyfikacja amplifikacji (zielone) oraz delecji (czerwone) Choroby sprzęŝone z płcią X jest duŝym chromosomem, zawierającym wiele genów; utrata Y powoduje bezpłodność i upośledzenie umysłowe losowa inaktywacja chromosomu X tzw. lyonizacja (metylacja powoduje zmianę struktury chromatyny i ekspresji genów), w chorobach sprzęŝonych z płcią występuje tzw. ruch konia szachowego chorują synowie kobiety oraz jej brat (ich wujek) męŝczyzna jest hemizygotą pod względem genów znajdujących się na chromosomie X, dlatego kaŝde mutacje w ich obrębie zawsze się ujawnią u męŝczyzny (recesywne) na zaburzenia dominujące chorują obie płcie; męŝczyzna nie przekazuje choroby synom; częściej występują u kobiet, u męŝczyzn są letalne dystrofia mięśniowa typu Duchenne a (DMD) - CPK podwyŝszone zarówno u chorych, jak i matki nosicielki - róŝny okres choroby, najczęściej nie przeŝywa się 20 30 lat; infekcje kończą się sztuczną wentylacją - zaburzenia w EKG i EMG, USG serca (84% kardiomiopatie), CPK, biopsja mięśni - Xp21.2-21.3 największy gen, stanowiący 1% genomu, 2.3 Mbp, 79 egzonów - dystrofina występuje we wszystkich miocytach i w niektórych neurocytach - mutacje: w 60% róŝnej wielkości delecje, w 10% częściowa duplikacja; 2/3 dziedziczone jest od matki, a 1/3 powstaje de novo - hot-spot: PCR, Southern-blotting, pośrednio RFLP dystrofia Beckera podobna do DMD, choć o łagodniejszym przebiegu Zaburzenia determinacji i róŝnicowania płci etapy: - 1 4 tyg. formowanie niezróŝnicowanej gonady pierwotnej oraz przewodów Wolffa i Müllera; geny SF1(9q33), WT1 (11p13), SOX9, DAX1 (Xp21) - 4 6 tyg. proces determinacji płci role genu SRY białko SRY kaskada genów gonada męska (moŝliwość zaburzeń w obie strony) 1 komórki Sertollego AMH regresja przewodów Müllera; 2 komórki Leyiga testosteron (wewnętrzne narządy płciowe: nasieniowody, najądrza, pęcherzyki nasienne) 5α-reduktaza dihydrotestosteron (zewnętrzna narządy płciowe: prącie, moszna, gruczoł krokowy, cewka moczowa) - róŝnicowanie płci rodzaje płci: gonadalna, chromosomowa, genitalna dwie kopie DAX1 hamują nawet prawidłowy gen SRY; zrodzony przerost nadnerczy = zespół nadnerczowo płciowy zespół Turnera (1:2500) jedno z częstszych zaburzeń; kobiety nie posiadające chromosomu Y nondusjunkcja w czasie mejozy całkowita monosmia X lub mozaicyzm przyczyny: i(x)(q10), del(x)(q21), del(x)(p11), r(x), t(x,5), mar objawy: obrzęki limfatyczne stóp i fałdu karkowego, układ krwionośny koarktacja, niski wzrost (100%), zaburzenia nerek, skóry, słuchu, dysplastyczne łącznotkankowe jajniki hypogonadyzm hypergonadotropowy (w przeciwieństwie do zespołu Pradera Willego), płetwiastość szyi, niska linia - 6 -
- 7 - owłosienia karku, hydroma, skrócenie IV i V kości śródręcza, w 98% niepłodność, pierwotny brak miesiączki (95%), hypoplastyczna macica i pochwa diagnostyka: cytogenetyka, ciałka Barra, amniocenteza, CVS, kordocenteza w 2 6 % wykrywa się u pacjentek z zespołem Turnera sekwencje chromosomu Y, co potęguje naraŝenie na choroby nowotworowe (gonadoblastoma, dysgerminoma) zespół Klinefeltera (1:1000) - męŝczyźni z większą ilością X; od 47,XXY do 49,XXXXY - nie do rozpoznania przed okresem dojrzewania (chyba Ŝe przypadkowo w badaniu prenatalnym) - objawy: ginekomastia, eunuchoidale proporcje ciała, zaburzenia psycho socjalne, skąpe owłosienie, obniŝenie masy ciała, niski wzrost, zmiana dystrybucji tkanki tłuszczowej, hypogonadyzm hypergonadotropowy), upośledzenie inteligencji o 15 o na kaŝdy dodatkowy chromosom X 47,XXX ogólnie prawidłowy fenotyp, zespół wczesnego wygasania czynności jajnika, upośledzenie umysłowe w przypadku tetra- i pentasomii X 47,XYY męŝczyźni agresywni i bezpłodni czysta dysgenezja gonad kariotyp 46,XX lub 46,XY; macica hypoplastyczna, źle wykształcone wargi; badania cytogenetyczne (GTG + CBG) FISH badania molekularne SRY badania hormonalne mieszana dysgenezja gonad szczątkowe gonady / lewy jajnik + prawe jądro / gonada dwupłciowa; fenotyp Ŝeński z cechami maskulinizacji niedobór 5α-reduktazy AR; w okresie noworodkowym: spodziectwo / obojnactwo / przerost łechtaczki, brak macicy i jajowodów, wnętrostwo, ślepo zakończona pochwa; okres dojrzewania: prawidłowy rozwój, ew. atroficzna pochwa / opóźnienie miesiączkowania; leczeni operacyjne i hormonalne wrodzony przerost nadnerczy (DAX1) AR - chłopcy mają prawidłowe narządy, krótsze i szybsze dojrzewanie oraz niski wzrost - dziewczynki z objawami maskulinizacji lub obojnactwa - aldoteronu i kortyzolu / testosteronu i 17-KS CAIS (zespół całkowitej niewraŝliwości na androgeny) = zespół feminizujących jąder: Ŝeńskie narządy płciowe zewnętrzne, brak macicy i jajników, brak owłosienia płciowego, brak miesiączki - badanie fizykalne + wywiad FISH DNA(SRY) mutacja receptora badanie cytogenetyczne z tkanki gonadalnej PAIS (zespół częściowej niewraŝliwości na androgeny) maskulinizacja w okresie dojrzewania zespół niepełnej wraŝliwości na androgeny = zespół Reifensteina zespół przetrwałych przewodów Müllera (PMDS) mutacje AMH / MIS 19p13.3, rec. AMH typu II 12q13 Wady wrodzone i badania prenatalne czynniki zewnętrzne: - prenatalne: TORCH, HIV, FAS, FTS, RTG, anoreksja Toxoplazmoza Other grypa, odra, TBC, kiła, listeroza Rubeola - triada Gregga w róŝyczce: zaćma, głuchota, wady serca CMV Herpes / HIV - perinatalne: wcześniactwo, ciąŝ mnoga - postnatalne urazy itd podział 1. - malformacje tkanka kształtuje się od początku źle zmiany morfologiczne - deformacje = zmiekształcenia nieprawidłowy ucisk przyczyny płodowe i matczyne - dysplazje zmiana funkcji - dysrupcje = przerwanie ciągłości rozwijającej się tkanki podział 2 - sekwencje, np. Pierre Robina (zahamowanie rozwoju Ŝuchwy przed 9 tygodniem Ŝycia płodowego, czego konsekwencją jest rozszczep podniebienia i małoŝuchwie), Pottera = BRA (agenezja nerek małowodzie agenezja płuc, starcza twarz, deformacje kończyn dolnych) - kompleksy jeden czas rozwoju - zespoły wiele pierwotnych malformacji, np. zespół Sotosa (duŝe dzieci), zespół Smith Lemii Opitz (zaburzenie syntezy cholesterolu wrodzone wady OUN) - asocjacje nielosowe połączenia, np. VATER, CHARGE cechy dysmorficzne obiektywne i symetryczne dziedzicznie wieloczynnikowe = geny + środkowisko; model progowy - 7 -
- 8 - - wieloczynnikowe: ryzyko populacyjne 1-1,3%, ryzyko powtórnego urodzenia chorego dziecka 3-4%, np. zwęŝenie odźwiernika, wady cewy nerwowej, wrodzone wady serca diagnostyka prenatalna: AFP, USG-4D - rozszczep wargi i podniebienia, - wrodzone wady serca, - choroba Hirchprunga, - przerostowe zwęŝenie odźwiernika (pylorostenoza) jeśli dane zaburzenie występuje ogólnie u danej płci, to pojawienie się go u płci przeciwnej świadczy o cięŝkim piętnie teratologia - etap uszkodzenia: genopatia (do 14 dnia), embriopatia (14 60 dzień), feopatia (po 60 dniu; OUN) - czynniki: zespół Gregga, róŝyczka, CMV, Toxoplasma gongii, cukrzyca matki ( 3x), fenyloketonuria matki badania prenatalne - nieinwazyjne przesiewowe USG wady OUN, układu kostnego, serca, nerek, przewodu pokarmowego, twarzczaszki PAPP-A (przy NT > 3mm PAPP-A + βhcg) zorientowane na zaburzenia chromosomowe test potrójny: AFP (cięŝkie wady OUN), βhcg, ue3 (zaburzenia chromosomowe, śmierć płodu) test poczwórny = test potrójny + INH-A test zintegrowany = PAPP-A + test potrójny AChE przy otwartych wadach cewy nerwowej pojawia się NAcAChE - inwazyjne badanie kosmówki, analiza komórek trofoblastu (chorion vilii sampling = CVS) amniocenteza = amniopunkcja kordocenteza pobranie krwi z Ŝyły pępowinowej (precutaneous umbilical blood sampling = PUBS) - wskazania do badań inwazyjnych nieprawidłowy wynik badań nieinwazyjnych zaawansowany wiek matki (>35) urodzenie poprzednio chorego dziecka nosicielstwo aberracji chromosomowych lub mutacji monogenowych - cel w 98% uspokojenie rodziców (wyniki prawidłowe) w 2% wyniki nieprawidłowe informacja rodziców o chorobie / nastawienie psychiczne rodziców / zaplanowanie opieki nad dzieckiem / ew. decyzja o aborcji Niepłodność małŝeńska niepłodność to niemoŝność zajścia w ciąŝę w czasie 1 roku przy braku środków antykoncepcyjnych i regularnej aktywności seksualnej badania: - nosicielstwo translokacji np. 46,XY,t(2;24)(p24;q32) zrównowaŝony kariotyp, ale niezrównowaŝone gamety (częściowa trisomia) wczesne poronienie (2,5-10%) / martwica płodu / wady wrodzone dziecka (12-30%) - dziecko moŝliwa jest dodatkowa nondysjunkcja przyczyny poronień ze strony jaja płodowego - nieprawidłowość w rozwoju zarodka naturalne selekcja płodów przyczyny poronień ze strony matki - zmiany miejscowe w obrębie narządów płciowych, - zaśniad groniasty = nieprawidłowy rozwój łoŝyska, - zaawansowany wiek i choroby matki, - pęknięcie pęcherza płodowego i zakaŝenia wewnątrzmaciczne, - przedwczesne odklejenie łoŝyska, - czynniki emocjonalne przyczyny niemoŝności zajścia w ciąŝę: - kobieta: wady budowy macicy, aberracja chromosomowe, choroby monogenowe, zaburzenia immunologiczne, zaburzenia hormonalne, - męŝczyzna: azoospermia, oligospermia, mikrodelecje chromosomu Y, mutacje CFTR (CBAVD/CUAVD), mutacje genu receptora androgenowego, zaburzenia determinacji płci, zespół Kallmana (całkowita lub częściowa utrata węchu anosomia lub hiposomia; moŝe być autosomalny dominujący, autosomalny recesywny lub sprzęŝony z chromosomem X) - moŝliwy mozaicyzm germinalny mutacja obejmuje wyłącznie jajnik lub jądro - 8 -
- 9 - Nowotwory dziedziczne cechy róŝne nowotwory pierwotne, młody wiek, podobne przypadki u innych członków rodziny badanie molekularne potwierdzenie typowanie u innych członków rodziny wykluczenie ryzyko maksymalnie 80% dla piersi oraz 50% dla jajnika nowotwory dziedziczne (mendlowskie) / rodzinne (wieloczynnikowe) / sporadyczne cech charakterystycznych dla dziedziczenia AD nie stwierdza się w przypadkach: mutacji germinalnych, mozaikowych, o niskiej penetracji, skutkujących zachorowaniem u tylko jednej płci, przy efekcie załoŝyciela (wzrost częstości występowania nosicieli w kolejnych pokoleniach) fenokopie przypadkowe mutacje, nie związane z nosicielstwem rodzinnym, spowodowane czynnikami środowiskowymi krewny II o przez męŝczyznę to jak krewny I o przez kobietę, gdy męŝczyzna nie choruje (np. rak piersi) zespół Li-Fraumni (p53), choroba Cowdena (PTEN), HNPCC (MSH1/2), zespół Peutza Jeghersa (STK), ataxia-teleangiectasia (ATM), zespół Klinefeltera (wzrost ryzyka raka piersi) profilaktyka odstawienie doustnej antykoncepcji hormonalnej, ostroŝna hormonalna terapia zastępcza, długotrwałe karmienie piersią, wczesne urodzenie dziecka, chemoprewencje (Tamoxifen, selen), profilaktyczna adnexectomia i mastektomia zaangaŝowane geny: - onkogeny (fizjologicznie protoonkogeny czynniki wzrostu i receptory dla nich) - geny supresorowe (antyonkogeny), - geny mutatorowe (geny naprawy DNA) badania - chromoomy metody genetyki klasycznej (prąŝkowanie) cytogenetyka molekularna (FISH, MC-FISH, CGH) - badania molekularne poszukiwanie mutacji: PCR, SSCP sekwencjonowanie genu lub jego fragmentacja - badania szczegółowych zdarzeń w genomie MSI zmiana ilości mikrosatelit (tandemowe) (CA) n LOH utrata heterozygotyczności - SNP (single nucleotide polymorphysm) - mikrochipy DNA białkowe geny: - BRCA1/2 rak piersi i jajnika, prostaty, jelita grubego - p53 rak piersi, krwi - MSH2, MLH1, MSH6 rak jelit grubego, trzonu macicy, Ŝołądka, pęcherzyka Ŝółciowego, jajnika - APC jelito grube - RB siatkówczak - PTEN pierś, tarczyca, mózg HBOC - BRCA1 17q21 aktywator transkrypcji, naprawa pęknięć w DNA - BRCA2 13q12-13 aktywator transkrypcji, acetylotransferaza histonów - mutacje w Polsce: 5382insC, 185delAG, C61G, 4153delA, 6174delA, 9630delC - metody: ACRS-PRC, ASA-PRC, SSCP LOH utrata jednego z dwóch róŝnych alleli tego samego genu (heterozygota) hemizygoyczność delecja jest jednym z głównych mechanizmów odpowiedzialnych za utratę funkcji genów supresorowych i mutatorowych - polimorfizm długości markerów mikrosatelitarnych w ocenie LOH: amplifikacja DNA guza ze starterami swoistymi dla wybranych markerów mikrosatelitarnych Ŝel / sekwentator porównanie markerów mikrosatelitarnych pomiędzy DNA guza a DNA z krwi obwodowej LOH jest widoczny jako utrata prąŝka lub zmiana pola pod krzywą MSI zmiana długości alleli na skutek zmian liczby powtórzeń nukleotydowych - polimorfizm długości markerów mikrosatelitarnych w ocenie MSI 5 markerów (2x1+3x2); rozpoznawana na podstawie kaŝdej zmiany długości allelu, będącej wyrazem zmiany liczby jednostek powtarzalnych w mikrosatelitach w guzie w porównaniu do tkanek; nieswoista LOH <20% - MSI - 9 -
- 10 - Aspekty etyczne badań genetycznych GENETYKA WYKŁADY nagroda Nobla 2006 wyciszenie genów m. in. przez dwuniciowe RNA Genetyka rozwija się bardzo szybko i w związku z tym pojawiają się problemy etyczne na róŝnych płaszczyznach. Przełom w etiologii i diagnostyce, moŝliwości terapeutyczne. - prowadzenie badań konflikt swobody badań z bezpieczeństwem człowieka wiedza nt. genów, powstanie człowieka róŝnica w wykorzystaniu tego samego DNA - zastosowania medyczne - wykorzystania komercyjne - problem klonowania terapeutyczne (rozwiązanie innych problemów) oraz reprodukcyjne; klon nie jest do końca kopią rodzica (na fenotyp oprócz genotypu wpływają dodatkowo czynniki środowiskowe) - choroby genetyczne stanowią 25 38 % ogólnej zachorowalności, są powodem 26 42 % śmiertelności niemowląt; poniewaŝ inne problemy terapeutyczne stopniowo się zmniejszają, toteŝ zagadnienia genetyczne stają się coraz bardziej istotny - metody badawcze: choroby uwarunkowane chromosomowo metody cytogenetyczne choroby uwarunkowane monogenowo metody analizy genów choroby uwarunkowane wieloczynnikowo obecnie brak badań, pole do popisu - diagnostyka postnatalna u pacjentów z podejrzeniem choroby lub zdrowych (diagnostyka przedobjawowa / predykcyjna): pląsawica, nowotwory (dziedziczne 5%, rodzinne 15%, sporadyczne 70%); określenie ryzyka wystąpienia choroby przy określonych czynnikach środowiskowych; ryzyko dyskryminacji przez pracodawców oraz przez firmy ubezpieczeniowe - badania prenetalne dyskusja nad przerwaniem ciąŝy po informacji nt. wad genetycznych obecne prawo zostawia pod tym względem duŝe pole do interpretacji; wątpliwości etyczne nie są bezzasadne - poradnictwo genetyczne nie powinno być diagnostyką dyrektywną, a raczej zawierać informacje dla pacjentów - Konwencja o Prawach Człowieka i Biomedycynie nie jest jeszcze ratyfikowana w Polsce; w Polsce istnieje ośrodek diagnostyki preimplantacyjnej prowadzony przez ginekologa i 2 bioinformatyków (brak regulacji prawnych oraz norm ISO) Genetyczne podstawy transformacji nowotworowej genetyczny dziedziczny wrodzony podział nowotworów: - dziedziczne: 5 10 % - rodzinne: 15% (na bazie tła genetycznego + środowiskowego + sporadycznego) - sporadyczne 75% transformacja nowotworowa proces wieloetapowy (inicjacja promocja progresja) i długotrwały (7 40 lat) po 1 etapie apoptoza / naprawa / zmiana latentna = milcząca tendencja do zmian genetycznych typu mutacji lub bodziec do proliferacji rozwój zmiany nowotworowej, np. łagodna dysplazja niestabilność genetyczna nagromadzenie błędów powaŝna dysplazja rozwój guza litego progresja nowotworowa rak geny krytyczne (ang. major genes) - onkogeny stymulacja podziału komórki - geny supresorowe policjanci genomu kierujący do naprawy lub apoptozy - geny mutatorowe = geny naprawy DNA korekcja źle sparowanych zasad onkogeny - znanych jest ok. 200 onkogenów - występują one we wszystkich komórkach w postaci protoonkogenów, które mogą aktywować się do onkogenów, a te z powrotem deaktywować do protoonkogenów - kodują one: czynniki wzrostowe, receptory dla nich, białka szlaku przekaźnikowego efektor jądro, czynniki transkrypcyjne - zmiany w genach mogą polegać na: amplifikacji genu (np. NF1) translokacji genu fuzja genu powstanie genu fuzyjnego synteza białka fuzyjnego (np. CML) przeniesienie genu w obszar silnego promotora (np. chłoniak Burkitta) - bardzo istotna w onkogenetyce jest translokacja zrównowaŝona - na poziomie komórkowym onkogeny działają jako geny dominujące - 10 -
- 11 - geny supresorowe i mutatorowe wpływ na funkcję genu RB oraz na cykliny (hamowanie protoonkogenu); problem pojawia się przy utracie funkcji genu (delecja na róŝną skalę, mutacja punktowa, epigenetyczna kontrola aktywności genu głównie metylacja, mutacja promotora, błąd w obróbce posttranslacyjnej białka; geny te działają jako recesywne efekt ujawnia się dopiero, gdy utraci aktywność drugi allel, inaczej mówiąc gen przestaje pełnić swoją funkcję gdy zajdą dwa zdarzenia mutacji (np. retinoblastoma), czym tłumaczy się późny wiek występowania nowotworów sporadycznych geny mutatorowe = geny naprawy DNA mutacje ślizganie się polimerazy DNA mutacje dynamiczne aberracje chromosomowe w nowotworach: pierwotne / wtórne / szum genetyczny; pierwotne sa typowe dla danego typu nowotworu: zespoły mielodysplastyczne, AML, CML, chłoniak Burkitta, meningioma, rak nerki, rhabdomyosarcoma, ALL, seminoma moŝliwości diagnostyczne FISH, CGH (lokalizacja genów, naddatki amplifikacje protoonkogenów, ubytki delecje genów supresorowych) Zespoły niestabilności chromosomowej Są to zespoły zwiększonego ryzyka nowotworowego dziedziczące się autosomalnie dominująco (rzadko recesywnie); choroby autosomalne recesywne ze zwiększonym naraŝeniem na nowotworzenie. Xeroderma pigmentosum nadwraŝliwość na promienie UV z powodu zaburzeń naprawy DNA (ścieŝka NER). Opisano 7 grup komplementacyjnych: XPA XPG. Diagnostyka molekularna moŝe być prowadzona w wyspecjalizowanym laboratorium wykonuje się badania pod kątem: nadwraŝliwości na UV, łamliwości chromosomów, badanie komplementacyjne oraz sekwencjonowanie genów. MoŜliwa jest diagnostyka prenetalna: test kometkowy (komórka, stanowiąca głowę komety, ciągnie za sobą uszkodzone DNA, stanowiące jej ogon). Poszczególne postaci XP róŝnią się od siebie: częstością (często XPA, rzadko XPE), przebiegiem i cięŝkością. Niekiedy typy B, D, G warunkują zespół Cockayene. W XP zgon nastepuje w młodym wieku w wyniku rozwoju nowotworów (pierwsze trądziki w 1 2 r. Ŝ., rak skóry w 8 r. Ŝ.). Zespół Cockayene zespół wielosystemowy (karłowatość, retinopatia, ptasia twarz, nadwraŝliwość na światło). Zmiany pojawiają się w młodym wieku, dołączają się szybkie zaburzenia neurologiczne. Zgon następuje najczęściej w 2 3 dekadzie Ŝycia (na cięŝką postać zespołu umiera się w wieku 6 7 lat). Zespół nie jest związany ze zwiększeniem ryzyka nowotworów. Ataxia teleangiectasia zaburzenie wielosystemowe; grupy A D; gen 11q22-23. Obecne są zaburzenia neurologiczne (ataksja móŝdŝkowa), zaburzenia odporności, nadwraŝliwość na promieniowanie jonizujące, poszerzenie obwodowych naczyń krwionośnych (teleangiectasia) oraz predyspozycje nowotworowe. Klasyfikacji dokonuje się na podstawie dominujących cech klinicznych: neurologicznych, skórnych lub odpornościowych. Czasami dołącza się zespół przedwczesnego starzenia. Złamania chromosomu 7 i 14. Rol genu ATM jest kluczowa w mechanizmie naprawy DNA. Zespół Nijmegen mutacje genu NBS (8q21) kodującego nibrynę. Objawy: małogłowie, dysmorfia twarzy (dziwny profil twarzy utrzymujący się z wiekiem), niski wzrost, niedobory immunologiczne, nadwraŝliwość na promieniowanie, nowotwory układu limfatycznego. Zespół Blooma zaburzenia w genie w 15q26.1 kodującego proteinę aktywności helikazy; bardzo częste wymian chromatyd siostrzanych (SCE). Objawy: niski wzrost, zmiany skóry w kształcie motyla, ochrypły głos, infekcje i schorzenia górnych dróg oddechowych,, dysmorfia twarzy, upośledzenie umysłowe, podwyŝszone ryzyko guzów litych i białaczek. Anemia Fanconiego grupy A, B, C (75 80%), D; loci FANCA 16q24.3, FANCC 9q22.3. Objawy i konsekwencje: deformacje szkieletu (60%), opóźnienie wzrastania (70%), brak zaburzeń immunologicznych, postępująca niewydolność szpiku kostnego, predyspozycja do rozwoju białaczek (ostra anemia aplastyczna w 8 9 r. Ŝ.); charakterystyczna niestabilność chromosomowa. Autosomalnie dominująco dziedziczone skłonności do nowotworów klasyczne kryteria amsterdamskie wypływają z zasad dziedziczenia, ocena dziedziczności nowotworów: - 3 członków rodziny ma raka, z czego 2 jest krewnymi I o, - badane są 2 pokolenia, - 1 pacjent jest ma nowotwór zdiagnozowany przed 50 r. Ŝ. choroby i geny: retinoblastoma (RB1, 13q14), Li-Fraumeni (p53, 17p13), familiar adenomatous polyposis (APC, 5q21), guz Wilmsa (WT1, 11p13), nerwiakowłókniakowatość (NF1, 17q11 / NF2, 22q12), von Hippel Lindau (VHL, 3p25), familiar melanoma (p16, 9p21), HBOC siatkówczak (RB hamowanie cyklu komórkowego) hipoteza dwóch strzał Kundson a: komórka z jedną mutacją ma wysokie ryzyko, a z dwoma staje się nowotworowa. Losowe zdarzenie w 1. przypadku jest prawdopodobne i grozi rakiem. Dziedziczne nowotwory występują z tego powodu w młodszym wieku niŝ sporadyczne oraz często są wieloogniskowe (multifokalne) i obustronne (bilateralne). Mechanizmy: delecje, mikrodelecje, mutacja, hipermetylacja regionu promotora, dalsze wpływ na cytoplazmatyczna RNA lub - 11 -
- 12 - obróbkę posttranslacyjną. PrzeŜycie w 86 92 %, ale spada z wiekiem pacjanta; zazwyczaj wysoka penetracja. Guz Wilmsa (WT, nephroblastoma) mutacja genu supresorowego. Zwiększone ryzyko WT w zespołach: WAGR (Wilm s tumor, Airidia, Genitalia, mental Retardation), Beckwith Wieldemann, Denys Drash, Perlman. Zespół Li-Fraumeni (LFS) predyspozycja do nowotworów, zwiększone ryzyko wielu nowotworów pierwotnych, wzrastające dodatkowo z wiekiem; mięsaki tkanek miękkich, rak piersi, białaczki, kostniakomięsak, czerniak złośliwy, rak kory nadnerczy (adenocortical carcinoma = ACC) - kryteria rozpoznania podobne do amsterdamskich (proband + 2 krewnych), - odpowiedzialny gen Tp53 (17p13.1) dziedziczy się autosomalnie dominująco w ponad 50% przypadków - testy presymptomatyczne do oceny ryzyka - białko p53 czynnik transkrypcyjny, kontroler proliferacji, zatrzymanie cyklu komórkowego (areszt lub apoptoza), - rodzina p53, p63, p73 kontroluje łącznia aktywność ok. 30 genów - moŝliwie podobny CHEK2 upodobnia się objawowo Nerwiakowłókniakowatość = neurofibromatosis = choroba Reclinghausena (NF1, 17q11.2) 100% penetracja ale zmienna ekspresja (chorują wszystkie osoby, ale w róŝnym stopniu). Nerwiakowłókniaki mogą pojawiać się wszędzie, ogólnie w liczbie nawet kilku tysięcy; ciąŝa moŝe je nasilać i zazłośliwiać. Typ II (NF2) nowotwory synchroniczne i metachroniczne: schwannoma na gałęzi przedsionkowej nerwu VIII, zmiany skórne guzowate lub o kolorze kawy, zmiany oczne barwnikowe, harmatoma siatkówki. Zespoły wielogruczołowe: - MEN1, 11q13, gen supresorowy (zespół Wermera) gastrinoma, insulinoma, nowotwory przysadki i kory nadnarczy - MEN2, onkogen guz rdzeniasty tarczycy, pheochromocytoma; typy a i b, typowy wygląd twarzy, cechy marfanoidalne fenokopie dodatkowe nowotwory sporadyczne antycypacja choroby występują w kolejnych pokoleniach w coraz większym wieku i w coraz bardziej nasilone Dziedziczne nowotwory piersi i jajnika (ang. hereditary breast and ovarian cancer = HBOC) częstość w Polsce: 11 tys. rocznie; najczęstsza przyczyna zgonu kobiet po 55 r. Ŝ. rak piersi - przedinwazyjny - przewodowy - zrazikowy - inwazyjny naciekający rak jajnika nabłonkowy, ze sznurów płciowych, germinalny ryzyko: - wzrost: estrogeny, alkohol, otyłość, HTZ - spadek: wczesna i donoszona pierwsza ciąŝa, długa laktacja, uprawianie sportu typowość cech dziedzicznych nowotworów: pionowość w rodowodzie, wczesny wek wystepowania, obustronność i wieloogniskowość, 1 u jednej osoby fenokopia rak piersi nie związany z mutacją konstytucyjną w rodzinie z mutacją BRCA1 BRCA1, 17q21 homologia z innymi genami przez wpływ palców cynkowych RING; ok. 1200 odkrytych mutacji, z czego w Polsce zaledwie 4 stanowią 95% (nie powstały one de novo, lecz wskutek efektu załoŝyciela) BRCA2, 13q12 interakcja białka z DNA; 1400 rozrzuconych mutacji; brak efektu załoŝyciela Mutacje konstytucyjne BRCA1/2 zwiększają ryzyko wielu nowotworów, w tym aŝ do 85% dla raka piersi oraz do 63% dla raka jajnika; prostata do 25%, trzustka, jelito grube, Ŝołądek, głowa i szyja. test genetycznej predyspozycji nosicielstwa zmian w BRCA1/2 badania kontrolne w podejrzanych rodzinach - pierś samokontrola: od 20 r. Ŝ. co 6 m-cy badanie palpacyjne: od 25 r. Ŝ. co 6 m-cy USG: od 25 r. Ŝ. co 12 m-cy mammografia: od 35 r. Ŝ. co 12 m-cy (na zmianę z USG) - narząd rodny USG dopochwowe: od 30-35 r. Ŝ. co 12 m-cy marker CA125: od 30-35 r. Ŝ. co 12 m-cy nowotwór występuje najczęściej w 4 5 dekadzie Ŝycia, najczęściej diagnozuje się w III o zaawansowania; histopatologicznie są to raki: rdzeniaste, atypowe, przewodowe; brak receptorów estrogenowych (ER-) Doustna antykoncepcja hormonalna przeciwwskazanie przy stwierdzonych mutacjach w genach BRCA, gdyŝ zwiększa ryzyko raka piersi o 35%, natomiast zmniejsza o 50% ryzyko wystąpienia raka jajnika. - 12 -
- 13 - Czynnikami hamującymi częstość nowotworu są: długie karmienie piersią, wczesna pierwsza ciąŝa, późne dojrzewanie, wczesna menopauza; ponadto: - chemoprewencja: Tamoxifen (spadek 50% ER+) - adnexektomia profilaktyczna spadek OC o 5% i BC o 30 40% - skojarzenie w przypadku mutacji spadek do 10% - mastektomia obecnie odstapienie (popularne w latach 90.) etiologia: BRCA1 20%, BRCA2 20%, CHK2 5%, TP53 1%, nieznane geny 54% inne geny: - NOD2 rak piersi i płuc, jelita grubego - CHEK2 rak piersi, tarczycy, prostaty - NBS1 rak piersi, prostaty, non-hodgkin s lymphoma Nowotwory jelita grubego dziedziczny polipowaty rak jelita grubego (ang. familiar adenomatous polyposis = FAP) nowotwór rozwija się na podłoŝu polipów (w liczbie od kilkuset do kilku tysięcy); stanowi 1% wszystkich nowotworów; mutacja genu supresorowego APC, 5q21 (zahamowanie apoptozy w 1. etapie formowania polipów); objawy towarzyszące wrodzona hipertrofia siatkówki, osteomata, cysty Ŝuchwy schemat Vogelsteina rozwój nowotworu począwszy od polipu średni wiek występowania: polipów: 16 r. Ŝ. (36 w postaci łagodnej) nowotworu: 35 40 r. Ŝ. (54 w postaci łagodnej) usunięcie jelita grubego nie chroni przed: guzami desmoidalnymi w jamie brzusznej, adenocarcinoma dwunastnicy i brodawki Vatera, medulloblastoma (zespół Turcata), zespół Gardnera, AAPC (łagodna postać FAP) rokowania fatalne średnia wieku wynosi 42 lata diagnostyka sekwenconowanie genu, skanowanie mutacji, sama PTP, diagnostyka prenatalna dziedziczny niepolipowaty rak jelita grubego (ang. hereditary non-polyposous colorectal cancer = HNPCC) - mutacja w obrębie tzw. genów opiekujących się genomem (ang. caretakers), podobnych do genów supresorowych, a odpowiedzialnego za naprawę źle sparowanych zasad (ang. mismatch repait = MMR); prowadzi to do niestabilność mikrosatelitrnej (MI) (badanie krwi i guza czy doszło do MI) - nosiciele mają prawie 100% ryzyka wystąpienia nowotworu - kryteria amsterdamskie obserwacja ciągu przekazywania genu: u 3 osób w rodzinie, z których jedna jest krewnym I o dla dwóch pozostałych, choroba w dwóch generacjach 1 osoba miała nowotwór przed 50 r. Ŝ. - poszerzenie kryteriów: zaostrzenie / rozszerzenie (całe spektrum nowotworów, np. jajnik, endometrium, górny odcinek przewodu pokarmowego) - choroba autosomalna dominująca; niepełna penetracja; stanowi 2,8 wszystkich nowotworów I postać: Lynch I miejscowo specyficzny rak jelita grubego II postać: Lynch II dodatkowe nowotwory: endometrium, jajniki, jelito cienkie, Ŝołądek, wątroba i pęcherzyk Ŝółciowy III postać: zespół Muir Torre: jak Lynch II oraz gruczoły łojowe, keratocanthromas, inne nowotwory skóry - niestabilność mikrosatelitarna (MI): - 90% HNPCC - 20% nowotworów sporadycznych jelita grubego i odbytnicy - 30% nowotworów sporadycznych macicy - prewencja: - kolonoskopia, gastroskopia, USG i biopsja macicy - kolektomia, histerektomia, oophrorectomia zaburzenia chromosomowe w nowotworach - niestabilność genetyczne chromosomowa bądź mikrosatelitarna przyczyna lub efekt nowotworzenia inicjacja na poziomie przedinwazyjnym kumulacja zmian o zmiennej dynamice najczęściej transformacje powodujące powstanie genów fuzyjnych (teoria Mittelmana 2000r.) mutacje znane są dla niewielkiej liczby nowotworów, m. in. dla większości białaczek (CML: wymiana bcr z 22 na abl z 9 chromosom 22 Filadelfia; chłoniak Burkitta: przeniesienie genu myc z 8 na 2, 33, 14 (IgH) meningioma, rak nerki) - 13 -
- 14 - Genetyczne podstawy procesu starzenia a ryzyko rozwoju otępienia. Choroby prionowe otępienie czołowo skroniowe (ang. frontotemporal dementia = FTD) w 20 30 % dziedziczne, reszta sporadyczna; heterogenność kliniczna parkinsonizm i objawy psychiatryczne; patologia τ: 30 60 % rodzinnych przypadków FTD, 20 40 % nie ma ani mutacji genu τ ani nieprawidłowego białka τ; odkrycie nowych loci sprzęŝonych z dziedziczoną postacią FTD: 9p13.2-p12, 9q21-22, chromosom 3 otępienie z ciałami Lewego (Lewi bodies dementia = LBD) złoŝona i nie w pełni poznana etiologia, rozpoznanie LBD ma wartość rozpoznawczą w 30%; nie wiadomo jak zróŝnicować LBD z chorobą Alzheimera (AD), ani teŝ czym są ciała Lewego i czy są one przyczyną czy efektem patologii: postulowany jest udział w rozwoju następujących czynników: Apoε4 (29% w chorych / 10 15 % w próbie kontrolnej), CYP2D6B tranzycja G>A (SD 0,307 / 0,163), mutacje P R P otępienie naczynioruchowe (VD) geny modulujące ryzyko zaburzeń naczyń mózgowych, geney determinujące rekcje tkanki mózgowej na uszkodzenia naczyniopochodne, zaburzenia w utrzymaniu długości polimerów choroba Parkinsona nie naleŝy do grupy otępień wieku starszego; postać autosomalna dominująca (4 geny) i recesywna (3 geny); diagnostyka molekularna dla PARK2, 6, 7, 8 choroby prionowe GSSD, CJD, LFI, kuru - występowanie sporadyczne, dziedziczne, zakaźne - P R P (= prion-related protein) (20 pter p12) białko (α>β); polimorfizm, mutacje, powtórzenia trójnukleotydowe; krytyczny polimorfizm pozycja 129: Met / Met 37%, Met / Val 51%, Val / Val 15% Zespół Retta wystepuje u dziewczynek; odpowiednikiem u chłopców jest encefalopatia noworodkowa po 1 r. Ŝ. ma miejsce utrata nabytych umiejętności (mówienie, chodzenie) występuja: lekooporna padaczka, drgawki, ruchy rąk przypominające mycie, wkładanie do buzi, stukanie po głowie, skrzywienie kręgosłupa, zaburzenia snu z tendencją do hiperwentylacji, zaburzenia snu, normocefalia przechodząca w mikrocefalię podobieństwo do zespołu Angelmana 4 stadia: stagnacji (½ 1 r. Ŝ.), regresji (1 4 r. Ŝ.), III (zaburzenia snu i oddychania), IV (spadek ruchliwości, komunikacja wzrokowa) gen MECP2 (Xq) epigenetyczna regulacja transkrypcji innych genów (1999 r.) badania genetyczne potwierdzają diagnozę kliniczną w Polsce brak postaci rodzinnej rodzinna hipercholesterolemia heterozygoty 1 : 500, homozygoty 1 : 1 000 000 mutacje dynamiczne: frax (FMR1), HD (IT15), dystrofia miotoniczna Ekspresja genów HOX następuje w ściśle określonym porządku czasowym i przestrzennym, zwanym przednio - tylnym, podczas embriogenezy OUN i zawiązków kończyn. Kolejność ta jest taka jak kolejność genów od 3' do 5'. Geny HOX kodują domenę wiąŝącą DNA, która ma działać jako czynnik transkrypcyjny. Są to geny ewolucyjnie konserwatywne. Zespół wielotorbielowatych nerek (chr. 16) torbiele uciskają na tętniczki doprowadzające, co prowadzi do aktywacji układu RAA, wzrostu ciśnienia tętniczego i objawów: krwiomoczu, tętniaków mózgu, rozdymania miedniczek nerkowych, bólów lędźwiowych, wypadania zastawki dwudzielnej. Splicing alternatywny proces wyboru, które fragmenty pre-mrna staną się egzonami, a które intronami; w procesie tym biorą udział białka SR. - 14 -