Techniki biologii molekularnej przydatne w diagnostyce onkologicznej. Prof. Barbara Pieńkowska-Grela



Podobne dokumenty
Polska Koalicja Medycyny Personalizowanej. Grupa finansowa

prof. Joanna Chorostowska-Wynimko Zakład Genetyki i Immunologii Klinicznej Instytut Gruźlicy i Chorób Płuc w Warszawie

Diagnostyka molekularna umożliwia terapie spersonalizowane. Janusz A. Siedlecki

Metody badania polimorfizmu/mutacji DNA. Aleksandra Sałagacka Pracownia Diagnostyki Molekularnej i Farmakogenomiki Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Warunki udzielania świadczeń w rodzaju: świadczenia zdrowotne kontraktowane odrębnie 8. BADANIA GENETYCZNE

Paweł Krawczyk. Finansowanie diagnostyki molekularnej w programach lekowych w Polsce problemy i możliwe rozwiązania

Analiza genetyczna w niepowodzeniach ciąży i badaniach prenatalnych

Analiza mutacji genów EGFR, PIKCA i PTEN w nerwiaku zarodkowym

Metody: PCR, MLPA, Sekwencjonowanie, PCR-RLFP, PCR-Multiplex, PCR-ASO

INNOWACJE W LECZENIU CHORYCH NA RAKA PŁUCA Standaryzacja metod patomorfologicznych w diagnostyce raka płuca w Polsce i na świecie

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

czyli o medycynie personalizowanej praktyczny poradnik

mikrosatelitarne, minisatelitarne i polimorfizm liczby kopii

Dane mikromacierzowe. Mateusz Markowicz Marta Stańska

Podłoże molekularne NF1 i RASopatii. Możliwości diagnostyczne.

Nowotwór złośliwy oskrzela i płuca

Płynna biopsja Liquid biopsy. Rafał Dziadziuszko Klinika Onkologii i Radioterapii Gdański Uniwersytet Medyczny

Warto wiedzieć więcej o swojej chorobie, aby z nią walczyć

SYLABUS MODUŁU (PRZEDMIOTU) Informacje ogólne

leczenia personalizowanego

RAK PŁUCA 2016 ROK. Maciej Krzakowski

dr hab. Beata Krawczyk Katedra Mikrobiologii PG Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Molekularne markery nowotworowe

CELE PRACY: MATERIAŁY I METODY:

Bariery w dostępie do terapii refundowanych w Polsce na przykładzie raka płuca

S YLABUS MODUŁU (PRZEDMIOTU) I nformacje ogólne. Stacjonarne (s)

DHPLC. Denaturing high performance liquid chromatography. Wiktoria Stańczyk Zofia Kołeczko

S YL AB US MODUŁ U ( PRZEDMIOTU) I nforma c j e ogólne. Biologia molekularna

Czym jest medycyna personalizowana w kontekście wyzwań nowoczesnej onkologii?

Agencja Oceny Technologii Medycznych

PCR. Aleksandra Sałagacka

Analizy wielkoskalowe w badaniach chromatyny

Terapeutyczne Programy Zdrowotne 2009 Leczenie nowotworów podścieliska przewodu pokarmowego (GIST) Załącznik nr 9

L E G E N D A SESJE EDUKACYJNE SESJE PATRONACKIE SESJE SPONSOROWANE, SESJE LUNCHOWE, WARSZTATY SESJA PROGRAMU EDUKACJI ONKOLOGICZNEJ

Medgenetix sp. z o.o.

Terapeutyczne Programy Zdrowotne 2012 Leczenie nowotworów podścieliska przewodu pokarmowego (GIST) Załącznik nr 8

Co to jest transkryptom? A. Świercz ANALIZA DANYCH WYSOKOPRZEPUSTOWYCH 2

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

CHOROBY NOWOTWOROWE. Twór składający się z patologicznych komórek

GENOMIKA. MAPOWANIE GENOMÓW MAPY GENOMICZNE

Hybrydyzacja kwasów nukleinowych

Miejsce patomorfologa w diagnostyce molekularnej nowotworów litych. Anna Nasierowska-Guttmejer Zakład Patomorfologii CSK MSW w Warszawie

Ćwiczenie 3 Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6 metodą PCR w czasie rzeczywistym (rtpcr) przy użyciu sond typu TaqMan

TECHNIKI WYKORZYSTYWANE W DIAGNOSTYCE MOLEKULARNEJ CHORÓB JEDNOGENOWYCH TECHNIQUES USED IN MOLECULAR DIAGNOSTICS OF MONOGENIC DISORDERS

SYLABUS DOTYCZY CYKLU KSZTAŁCENIA (skrajne daty)

Biologia molekularna

PROGRAM KONFERENCJI. Perspektywy w onkologii molekularnej II zjazd Centrum Onkologii- Instytutu im. Marii Skłodowskiej-Curie

Tematyka zajęć z biologii

prof. dr hab. Krystyna M. Charon Warszawa Recenzja

Sylabus Biologia molekularna

ScienceDirect. journal homepage:

Laboratoria.net Innowacje Nauka Technologie

PATOMORFOLOGICZNA SELEKCJA CHORYCH

Sylabus Biologia molekularna

Techniki biologii molekularnej Kod przedmiotu

WIEDZA. wskazuje lokalizacje przebiegu procesów komórkowych

Bioinformatyczna analiza danych. Wykład 1 Dr Wioleta Drobik-Czwarno Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt

LECZENIE NIEDROBNOKOMÓRKOWEGO RAKA PŁUCA (ICD-10 C 34)

CENTRUM ONKOLOGII. im. prof. Franciszka Łukaszczyka w Bydgoszczy

Ocena ekspresji genu ABCG2 i białka oporności raka piersi (BCRP) jako potencjalnych czynników prognostycznych w raku jelita grubego

CENTRUM ONKOLOGII. im. prof. Franciszka Łukaszczyka w Bydgoszczy

Rozmnażanie i wzrost komórek sąściśle kontrolowane. Genetyczne podłoże nowotworzenia

Wydłużenie życia chorych z rakiem płuca - nowe możliwości

SYLABUS DOTYCZY CYKLU KSZTAŁCENIA

Laboratorium Genetyki Klinicznej

KARTA PRZEDMIOTU. 1. Nazwa przedmiotu BIOLOGIA MOLEKULARNA. 2. Numer kodowy BIO04c. 3. Język, w którym prowadzone są zajęcia polski

Inżynieria Genetyczna ćw. 3

Rozliczanie genetycznych badań diagnostycznych w chorobach nowotworowych. Polska Koalicja Medycyny Personalizowanej Stowarzyszenie

VII. ŚWIADCZENIA MEDYCYNY NUKLEARNEJ. LP. Nazwa świadczenia gwarantowanego Warunki realizacji świadczeń

MUTACJE GENOMOWE- EUPLOIDIE MUTACJE GENOMOWE- ANEUPLOIDIE. MUTACJE spontaniczne indukowane. germinalne somatyczne

Postępy w diagnostyce molekularnej GIST. Barbara Pieńkowska-Grela

Hybrydyzacja kwasów nukleinowych

OFERTA BADAŃ GENETYCZNYCH

GRADIENT TEMPERATUR TOUCH DOWN PCR. Standardowy PCR RAPD- PCR. RealTime- PCR. Nested- PCR. Digital- PCR.

LECZENIE NIEDROBNOKOMÓRKOWEGO RAKA PŁUCA (ICD-10 C 34)

Specjalność (studia II stopnia) Oczyszczanie i analiza produktów biotechnologicznych

NOWE ZWIĄZKI PRZECIWNOWOTWOROWE Z GRUPY INHIBITORÓW KINAZY TYROZYNOWEJ EGFR STOSOWANE W TERAPII CELOWANEJ. Joanna Rozegnał

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: EIB BN-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Bionanotechnologie

Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów:

CENNIK DIAGNOSTYKA NIEPŁODNOŚCI MĘSKIEJ

Badania genetyczne. Prof. dr hab. Maria M. Sąsiadek Katedra i Zakład Genetyki Konsultant krajowy ds. genetyki klinicznej

Podstawy diagnostyki onkologicznej. Podstawy diagnostyki onkologicznej. Marcin Stępie. pień

Metody odczytu kolejności nukleotydów - sekwencjonowania DNA

Rak płuc. Gen Choroba/objawy Sposób dziedziczenia. CDKN2A Czerniak, Rak trzustki, Rak płuca, Zespół predyspozycji do nowotworów AD 26

Białaczka limfatyczna

Niepełnosprawność intelektualna

LECZENIE CHORYCH NA PRZEWLEKŁĄ BIAŁACZKĘ SZPIKOWĄ (ICD-10 C 92.1)

Hybrydyzacja jest jedną z pierwszych

DIAGNOSTYKA HEMATOLOGICZNA

Proteasomy w terapii onkologicznej - rozmowa z prof. dr hab. Jakubem Gołębiem oraz dr Tomaszem Stokłosą

Czy warto wykonywać badania cytogenetyczne i molekularne w szpiczaku mnogim?

PLAN RZECZOWO FINANSOWY NA ROK 2007.

Praktyczne stosowanie terapii celowanej w hematologii aktualne problemy

Trendy w terapii lekami ukierunkowanymi molekularnie

Metody genetyczne w diagnostyce hematoonkologicznej Genetic methods in diagnosis of hematooncological disorders

Agencja Oceny Technologii Medycznych

Leczenie zaawansowanych (nieresekcyjnych i/lub przerzutowych) GIST Nieoperacyjny lub rozsiany GIST jest oporny na konwencjonalną chemioterapię.

Paweł Krawczyk. Najważniejsze wyzwania w zakresie diagnostyki histopatologicznej i molekularnej w onkologii AD 2014

Część A Programy lekowe

Transkrypt:

Techniki biologii molekularnej przydatne w diagnostyce onkologicznej Prof. Barbara Pieńkowska-Grela Warszawa, 9 czerwca 2015

Badanie genetyczne w nowotworach polega na stwierdzeniu obecności i określeniu rodzaju zaburzeń genetycznych (mutacji, aberracji, itp)

Zmienność międzyosobnicza

Materiał genetyczny odziedziczony Prawidłowy kariotyp Męski 46,XY Żeński 46,XX Wszystkie komórki somatyczne zawierają po dwie kopie (allele) każdego genu: matczyną i ojcowską

GENY FENOTYP

GENETYCZNE ZMIANY NABYTE W KOMÓRKACH SOMATYCZNYCH

Błędy podziału komórki warunkowane są przez zaburzenia genetyczne Podział komórki Synteza DNA Mutacje/zaburzenia struktury DNA DNA* komórka o zmienionej fizjologii * RNA* Białko*

Tempo podziałów Komórka prawidłowa Komórka nowotworowa

Diagnostyczne badanie genetyczne w nowotworach polega detekcji zaburzeń genomowych, kluczowych dla określonego nowotworu, w komórkach nowotworowo zmienionej tkanki

Materiał do badania genetycznego: rola patologa Diagnostyka his-pat Ocena odsetka utkania nowotworowego w tkance (wycinek guza) Wskazanie obszaru analizy

Pełna DIAGNOSTYKA choroby nowotworowej

Poziom detekcji zmian genetycznych

Cytogenetyka klasyczna http://gslc.genetics.utah.edu/units/disorders/karyotype/karyotype.cfm

Cytogenetyka klasyczna Badanie ujawnia zaburzenia liczby i struktury chromosomów 45,XY,t(9;22)(q34;q11),-18

Brest ca. Kariotypy w guzach litych

Cytogenetyka molekularna FISH fluorescencyjna hybrydyzacja in situ Wykrywanie zmian ILOŚCI KOPII i STRUKTURY GENÓW (materiału genetycznego w określonym fragmencie genomu - sonda DNA) Norma brak fuzji BCR/ABL t(9;22) fuzja BCR/ABL

Zaburzenia statusu genów STRUKTURA badanych genów LICZBA kopii bad. genów Delecja jednej kopii genu Obecność rearanżacji badanego genu Powielenie genu/amplifikacja

Cytogenetyka molekularna aplikacje techniki FISH CGH /array CGH Porównawcza hybrydyzacja genomowa Wykrywanie zmian ILOŚCI materiału genetycznego w całym genomie

GEP (Gene Expression Profiling) Profil ekspresji genów Monitorowanie ekspresji poziomu tysięcy genów w równoległym oznaczeniu. Badanie ekspresji genów z wykorzystaniem mikromacierzy pozwala ocenić stopień aktywacji genów: podwyższoną lub obniżoną Mozaika kolorowych punktów jest punktem wyjścia do oceny aktywności genów w badanym materiale.

Biologia molekularna Wykrywanie fuzji genowych Wykrywanie/określanie mutacji Detekcja zmutowanych alleli genu

Techniki badań molekularnych pozwalają na: detekcja znanych zaburzeń (fuzji, mutacji) w genie typowym dla danego nowotworu rutynowa diagnostyka wykrywanie i określanie nieznanych mutacji

Wykrywanie znanych mutacji np. BRAF V600 w czerniaku czy EGFR w niedrobnokomórkowym raku płuca PCR w czasie rzeczywistym ( Real Time PCR) Oznaczenia jakościowe Obecność konkretnej mutacji w badanym fragmencie / fragmentach genu Sonda fluorescencyjna komplementarna do analizowanego odcinka DNA (fragment genu ze spodziewana mutacją) Odczyt: jest mutacja przyłączenie sondy -> fluoresencja+ brak mutacji brak przyłączenia > fluorescencja -

Sekwencjonowanie i analiza sekwencji Ustalenie kolejności nukleotydów w kwasach nukleinowych Najbardziej czuła techniką wykrywania zmian w materiale genetycznym umożliwia pełną charakterystykę zmian oceniane są sekwencje produktów PCR Analizy dokonuje się przy użyciu metod bioinformatycznych ( krzemobiologia, in silico )

Cele badania genetycznego w nowotworach Ocena stanu obecnego pacjenta = diagnoza Ocena przyszłości pacjenta = prognoza Planowanie leczenia = terapia celowana Monitorowanie leczenia = reakcja na terapię

Diagnostyka genetyczna w białaczkach CEL: Diagnoza / czynniki prognostyczne -> Kariotyp, FISH Planowanie terapii -> Kariotyp, FISH

Analiza kariotypu i FISH przewlekła białaczka szpikowa Zmiana chromosomowa: t(9;22)(q34;q11) Gen fuzyjny BCR/ABL -> białko fuzyjne BCR/ABL 1960 1998-2001 wykrycie chromosomu Ph w PBSz zastosowanie Imatinibu

Terapia celowana w PBSz: Imatinib, Dasatinib, Nilotinib - inhibitory kinazy tyrozynowej BCR/ABL Bcr-Abl Substrat ADP P P P ATP P P SIGNALING Efektor Bcr-Abl P ATP P P P IKT SIGNALING Skutek działania ITK blokuje miejsce odłączania aktywnego fosforu od cząsteczki ATP indukuje apoptozę komórek białaczkowych

Diagnostyka genetyczna w guzach litych CEL: 1. Diagnoza (uściślenie diagnozy / diagnoza różnicowa) FISH 2. Planowanie terapii (leczenie celowane molekularnie) molekularne, FISH

BADANIE FISH Mięsak Ewinga różnicowanie z innymi mięsakami drobnokomórkowymi Rearanżacja EWSR1 t(11;22)(q24;q11) EWSR1 Obecność rearanżacji w badaniu FISH potwierdza diagnozę Genomic structure of the EWS gene and its relationship to EWSR1, a site of tumor-associated chromosome translocation. Plougastel B, Zucman J, Peter M, Thomas G, Delattre O. Genomics. 1993 Dec;18(3):609-15 Is the EWS/FLI-1 fusion transcript specific for Ewing sarcoma and peripheral primitive neuroectodermal tumor? A report of four cases showing this transcript in a wider range of tumor types. Thorner P, Squire J, Chilton-MacNeil S, Marrano P, Bayani J, Malkin D, Greenberg M, Lorenzana A, Zielenska M. Am J Pathol. 1996 Apr;148(4):1125-38 Ewing sarcoma/primitive neuroectodermal tumour (PNET). Chapter XIV: Pathology and Genetics of Tumours of Soft Tissue and Bone In World Health Organization Classification of Tumors. Ushigome S, Machinami R, Sorensen PH:. Edited by CDM Fletcher, KK Unni, F Mertens. Lyon, IARC Press, 2002, pp 298-300

Obecność amplifikacji - agresywny przebieg choroby większe prawdopodobieństwo nawrotu, krótszy czas przeżycia Leczenie celowane blokuje szlaki sygnałowe związane z receptorami naskórkowego czynnika wzrostu onkogen HER2/NEU i zlokalizowanego na chromosomie 17 BADANIE FISH Amplifikacja HER-2 w raku piersi Herceptyna w przypadkach z nadekspresją (u 20% chorych, po niepowodzeniu leczenia antracyklinami) Dual-color FISH w raku piersi HER-2 gene (SpectrumOrange ) chromosome 17 centromer ( SpectrumGreen ). Varella-Garcia M The Oncologist 2003;8:45-58 Obecność amplifikacji genu HER2 w komórkach guza, stwierdzona w badaniu FISH, upoważnia do zastosowania leczenia anty-her2

Badanie molekularne w onkologii Wykrywanie ZNANYCH mutacji w badanej sekwencji DNA (genie/ezgonie) Przebieg oznaczenia obecności mutacji Metody oparte na PCR * jakościowe -> wynik: poszukiwana sekwencja obecna/nieobecna * Multiplex PCR - użycie dodatkowych starterów wykrywanie 2 lub więcej regionów DNA w jednej reakcji * ilościowe -> wynik: liczba kopii poszukiwanej sekwencji na mililitr materiału *sekwencjonowanie

Badania molekularne cd. Southern blotting oraz PCR-Multiplex (delecje) czy ilościowe oznaczenie metodą PCR (duplikacje) Metody służące wyznaczeniu dużych rearanżacji genowych RFLP Analiza polimorfizmu długości miejsc restrykcyjnych (ang. restriction fragment length polymorphism ), stosowana w przypadku mutacji punktowych usytuowanych w obrębie miejsca restrykcyjnego (krótkiej sekwencji rozpoznawanej przez specyficzne enzymy restrykcyjne). ASO Metoda tworzenia sond w oparciu o oligonukleotydy allelo-specyficzne (ang. allele specific oligonucleotides -) oraz amplifikacja allelo-specyficzna (ang. allelespecific amplification ASA) umożliwiają znalezienie zmian znajdujących się poza miejscem restrykcyjnym poprzez tworzenie odpowiednich sond oraz starterów odpowiadających allelowi zdrowemu i zmutowanemu. SSCP - badanie zmian konformacji jednoniciowego DNA (single stranded conformational polymorphism) HET - analiza heterodupleksów (heteroduplex analysis) CMC - chemiczne rozszczepianie niesparowań heterodupleksów (chemical mismatch cleavage) DHPLC -wysokosprawna denaturująca chromatografia cieczowa (Denaturing High- Performance Liquid Chromatography) DGGE - elektroforeza na żelach z gradientem czynnika denaturującego (denaturing gradient gel electrophoresis)

NGS sekwencjonowanie nowej generacji (Next-Generation Sequencing) Nowoczesna technologia sekwencjonowania szeroki wgląd w informację genetyczną (genom - DNA, transkryptom RNA, epigenom regulacja struktury i funkcji genomu) Główna zasada technologii NGS przypomina sekwencjonowanie technologią Sangera badanie sygnałów poszczególnych zasady podczas resyntezy DNA matrycowego przygotowanie biblioteki DNA

Zaburzenia genowe w niedrobnokomórkowym raku płuca Zaburzenia molekularne o udowodnionym znaczeniu terapeutycznym w NDRP Gen Typ zmiany Częstość występowania (%) Inhibitor EGFR Mutacje w eksonach 18-21 10-20% raków gruczołowych Gefitynib, erlotynib ALK Rearanżacja 3-5% raków gruczołowych Kryzotynib LECZENIE CELOWANE MOLEKULARNIE Gefitynib i erlotynib - inhibitory kinazy tyrozynowej EGFR Kwalifikacja chorych na niedrobnokomórkowego raka płuca EGFR+ do leczenia inhibitorami Konieczne oznaczenie mutacji EGFR przy kwalifikacji do leczenia którymkolwiek z inhibitorów Potwierdzenie obecności mutacji aktywującej w genie EGFR nie tylko w eksonie 19 i 21 (tzw. common mutations), ale również w rzadszych lokalizacjach (ekson 18, 20)

Rak jelita grubego Badanie IHC (nie molekularne) dla wykazania ekspresji receptora nabłonkowego czynnika wzrostu (EGFR) Badanie molekularne Przed rozpoczęciem leczenia wymagane jest potwierdzenie statusu genów RAS,tj. wykluczenie mutacji w genach KRAS i NRAS (eksony 2,3,4) Leki dostępne: CETUXYMAB PANITUMUMAB przeciwciała monoklonalne, powoduje zahamowanie czynności receptora i może prowadzić do zmniejszenia ekspresji EGFR Geny RAS (KRAS i NRAS) typu dzikiego tj. BEZ MUTACJI

Nowotwory podścieliska przewodu pokarmowego GIST MUTACJE PIERWOTNE aktywują geny KIT lub PDGFRA Każda z tych mutacji prowadzi do niekontrolowanego wzrostu komórek

Złożona analiza molekularna KIT exon 11 TAK ~60% koniec analizy NIE KIT exon 9 PDGFR exon 18 D842V TAK ~20% koniec analizy NIE KIT exon 13 i 17 D816V PDGFR exon 12 i 14 TAK ~10% koniec analizy NIE - koniec analizy wilde type

Ku pamięci Rutynowe badanie genetyczne w nowotworach polega na wykryciu (lub wykluczeniu) obecności oczekiwanych (zgodnie z diagnozą) zaburzeń genetycznych Materiałem do badania jest tkanka zmieniona nowotworowo (guz, biopsja zajętego szpiku)

Ku pamięci (cd.) Stosowane techniki to: Badanie molekularne (MUTACJE GENU) guzy lite > planowanie terapii Badanie FISH (LICZBA KOPII, STRUKTURA GENU) białaczki, chłoniaki, guzy lite > diagnostyka, planowanie terapii badanie kariotypu (CHROMOSOMY) cytogenetyka klasyczna białaczki, chłoniaki -> diagnostyka

Ku pamięci (cd.) Skuteczna diagnostyka choroby nowotworowej wymaga współdziałania specjalistów z wielu dziedzin, badanie genetyczne (molekularne) stało się istotnym narzędziem niezbędnym we współczesnym podejściu do leczenia Badanie genetyczne użyteczne klinicznie powinno zostać wykonane przez doświadczone laboratorium za pomocą zwalidowanych metod testowych