1 / 57

Genetska osnova epilepsije Valerija Dobričić

Genetska osnova epilepsije Valerija Dobričić. Mali rečnik genetike. Egzoni – kodirajući regioni DNK Egzom – svi egzoni nekog genoma Proteom – svi proteini koji u se u datom momentu eksprimiraju sa datog genoma

blaze-burris
Download Presentation

Genetska osnova epilepsije Valerija Dobričić

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Genetska osnova epilepsije Valerija Dobričić

  2. Mali rečnik genetike.... • Egzoni – kodirajući regioni DNK • Egzom – svi egzoni nekog genoma • Proteom – svi proteini koji u se u datom momentu eksprimiraju sa datog genoma • SNP (Single Nucleotide Polymorphism) – uobičajeno variranje sekvence DNK gde je na određenoj poziciji jedan nukleotid zamenjen drugim; u humanom genomu svaki 1000. nukleotid je polimorfan • OMIM - (OnlineMendelianInheritance in Man) baza podataka sa svim poznatim genetskim oboljenjima čoveka

  3. Mali rečnik genetike.... • Sekvenciranje – utvrđivanje tačnog redosleda nukleotida u nekoj sekvenci. • NGS (next generation sequencing) – nova, vrlo brza, tehnologija sekvenciranja. • MLPA(Multiplex ligation-dependent probe amplification) metod kojim se simultano amplifikuje nekoliko desetina fragmenata. Služi za detekciju delecija/duplikacija, tačkastih mutacija, analizu DNK metilacije. • Studijevezanosti (Linkage) – metod za otkrivanje novih gena koji se zasniva na činjenici da geni koji se nalaze fizički blizu jedni drugih imaju veliku šansu da se nasleđuju zajedno • GWAS (Genome-Wide Association Study) - studije asocijacijamere ko-segregaciju uobičajenih genetskih varijanti u genomu sa nekim fenotipom u populacijama

  4. Genetska osnova epilepsije • Do danas ... mali procenat slučajeva ... retki epileptični sindromi Smatra se da 40% slučajeva epilepsije ima genetsku etiologiju, ali u <2% slučajeva se radi o poznatim mutacijama i nasleđivanju po Mendelu. • Multifaktorijalna priroda epilepsije: nivo epileptogenosti • Nivo bazične epileptogenosti (svi pacijenti imaju genetski definisan sistem odbrane od pojave epileptičkih napada; mehanizmi ovog svojstva neutvrđen)

  5. Nivo bazične epileptogenosti Luders et al. Epilepsia; 2009

  6. Genetska osnova epilepsije • Do danas ... mali procenat slučajeva ... retki epileptični sindromi • Multifaktorijalna priroda epilepsije: nivo epileptogenosti • Nivo bazične epileptogenosti • Provocirajući faktori (faktori spoljašnje sredine)

  7. Nivo bazične epileptogenosti + provocirajući faktori Luders et al. Epilepsia; 2009

  8. Genetska osnova epilepsije • Do danas ... mali procenat slučajeva ... retki epileptični sindromi • Multifaktorijalna priroda epilepsije: nivo epileptogenosti • Nivo bazične epileptogenosti • Provocirajući faktori (faktori spoljašnje sredine) • Uzročni faktori • .......... • .... geni

  9. Uloga gena Monogenske bolesti Poligenske bolesti G4 G4 G5 G5 G3 G3 G6 G6 Fenotip Fenotip G2 G2 G7 G7 G1 G1 Sp. sredina Sp. sredina geni modifikatori geni podložnosti

  10. Uloga gena • Nekompletna penetrabilnost gena: • svi nosioci datog genotipa ne ispoljavaju odgovarajućuosobinu • Varijabilna ekspresivnost gena • promene u istom genu kod različitih individua dovode do različitih fenotipova • Lokusna heterogenost • promene u različitim genima dovode do istog fenotipa Fenotip 1 Gen 1 Fenotip 1 Fenotip 1 Gen 1 Gen 2 Fenotip Fenotip 1 Gen 1 Fenotip 2

  11. Epilepsije kod kojih je otkrivena genetička osnova mogu se podeliti prema mehanizmu nasleđivanja: • Epilepsije koje podležu Mendelovim pravilima nasleđivanja, • kod kojih je jedan gen odgovoran za pojavu napada • veoma retke bolesti, paradigma mehanizama epileptogeneze • Epilepsije sa kompleksnim mehanizmom nasleđivanja,kod • kojih postoji interakcija većeg broja lokusa i sredinskih faktora • česte bolesti, genetski mehanizmi neutvrđeni (apsansi) • Epilepsije u sklopu hromozomskih aberacija • retke bolesti, često sa karakterističnim pridruženim znacima • Epilepsije u sklopu sindroma u kojima je epilepsija jedan od simptoma i koji se nasleđuju po Mendelovim pravilima • retke bolesti sa veoma karakterističnim pridruženim znacima

  12. Epilepsije kod kojih je otkrivena genetička osnova mogu se podeliti prema mehanizmu nasleđivanja: • Epilepsije koje podležu Mendelovim pravilima nasleđivanja, • kod kojih je jedan gen odgovoran za pojavu napada • veoma retke bolesti, paradigma mehanizama epileptogeneze • Epilepsije sa kompleksnim mehanizmom nasleđivanja,kod • kojih postoji interakcija većeg broja lokusa i sredinskih faktora • česte bolesti, genetski mehanizmi neutvrđeni (apsansi) • Epilepsije u sklopu hromozomskih aberacija • retke bolesti, često sa karakterističnim pridruženim znacima • Epilepsije u sklopu sindroma u kojima je epilepsija jedan od simptoma i koji se nasleđuju po Mendelovim pravilima • retke bolesti sa veoma karakterističnim pridruženim znacima

  13. GENI KOJI KODIRAJU ZA SUBJEDINICEJONSKIH KANALA KAO UZROČNICI EPILEPSIJA Hildebrand et al. Neurogenetics; 2013

  14. GENI KOJI NE KODIRAJU ZA SUBJEDINICE JONSKIH KANALA KAO UZROČNICI EPILEPSIJA www.carpedb.ua.edu www.epigad.org Hildebrand et al. Neurogenetics; 2013

  15. Epilepsije koje podležu Mendelovim pravilima nasleđivanja • Autozomno dominantna noćna epilepsija frontalnog režnja (ADNFLE) • Benigne porodične neonatalne konvulzije (BFNC) • Autozomnodominantna epilepsija sa parcijalnim napadima sa auditivnim simptomima (ADPEAF) • Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Progresivne miokloničke epilepsije (PME)

  16. AD noćna epilepsija frontalnog režnja (ADNFLE) Steinlein et al. Nat Genet; 1995

  17. AD noćna epilepsija frontalnog režnja (ADNFLE) Steinlein et al. Nat Genet; 1995

  18. Prikaz AD noćna epilepsija frontalnog režnja (ADNFLE) • Česti kratki napadi sa početkom u detinjstvu, sa hiperkinetičkim ili toničkim manifestacijama • Tipično u klasterima noću • Parcijalni napadi potiču iz frontalnog režnja • Penetrabilnost 70-80% • Postoji više gena u kojima mutacije uzrokuju ADNFL

  19. AD noćna epilepsija frontalnog režnja (ADNFLE) tip 1 • Mutacija u CHRNA4 genu (Cholinergic Receptor, Nicotinic, Alpha 4) β2 α4 M2 M2 β2 M2 α4-subjedinicanAchR M2 M2 β2 α4 Sve mutacije pogađaju M2 transmem. segment koji formira poru.

  20. AD noćna epilepsija frontalnog režnja (ADNFLE) tip 3, 4 • CHRNB2 gen: β2 - subjedinicanAchR β2 • CHRNA2 gen: α2 - subjedinicanAchR α4 M2 M2 α2 M2 M2 M2 U većini pedigrea mutacije nisu otkrivene. Mutacije u CHRNA4, CHRNB2 iliCHRNA2 → ~20% familijarnih ADNFLE → <5% sporadičnih ADNFLE β2 α4

  21. Prikaz Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Autozomno dominantna sa početkom u detinjstvu • Penetrabilnost oko 60% • Raznovrstan spektar kliničkih epileptičnih fenotipova (FN, FN+, apsansni, mioklonički i atonički napadi) Sheffer & Berkovic Brain; 1997

  22. FN+ Afebrilni napadi: najčešće generalizovani Febrilni napadi (FN) Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Vremenska sekvenca kliničke ekspresije 6 godina odrasli detinjstvo adolescencija

  23. Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Postoji više gena u kojima mutacije uzrokuju GEFS+ • Mutacije u SCN1B genu (Sodium Channel,Type I, Beta Subunit) - 5 porodica β1 α1 – glavna subjedinica β1 i β2 – pomoćne subjedinice

  24. Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Mutacije u SCN1A genu (Sodium Channel,Type I, Alpha Subunit) - 10% GEFS+ porodica α1 4 homologa domena (6 trm. segmenata) S5, S6 – formiraju poru S4 – voltažni senzor α1 – glavna subjedinica β1 i β2 – pomoćne subjedinice

  25. Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Mutacije u SCN1A genu (Sodium Channel,Type I, Alpha Subunit) • 10% GEFS+ porodica • Epileptičke encefalopatije: • Rezistentnadečja epilepsija sa generalizovanim toničko-kloničkim napadima (ICE GTC) • (Teška) mioklonička epilepsija infaltilnog doba ((S)MEI/Dravet sy.) celoživotna bolest; izbegavati inhibitore Na kanala incidencija: 1:20000-40000; 7% svih ozbiljnih epilep. sa početkom pre 3. god. života 75% Japan; 35% Evropa i Australija

  26. Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Mutacije u SCN1A genu (Sodium Channel,Type I, Alpha Subunit) • 10% GEFS+ porodica • Epileptičke encefalopatije: oko 95% de novo! 48% neselektovanih pacijenata sa teškom epileptičkom encefalopatijom sa početkom bolesti tokom prve god. života ima mutaciju u SCN1A genu. Harkin et al. Brain; 2007

  27. Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Mutacije u SCN1A genu (Sodium Channel,Type I, Alpha Subunit) Zašto 50% dece sa SMEI ima pozitivnu porodičnu istoriju (GEFS+), a 80-95% slučajeva su de novo SCN1A mutacije? Hipoteza: Postoje dodatni GEFS+ geni koji doprinose SMEI fenotipu, tj. postoji nasleđeni gen koji nije dovoljan da bi pacijent razvio SMEI, nego tek u interakciji sa de novo SCN1A mutacijom daje težak SMEI fenotip. Sheffer, 2003

  28. Generalizovana epilepsija sa febrilnim napadima plus (GEFS+) • Mutacije u GABRG2genu (GABA(A) Receptor Subunit Gamma-2) GABAA receptor je ligand-zavisan hloridni kanal. Pentamer subjedinica klase: α, β i γ (2:2:1).

  29. Sindrom GLUT1 deficijencije • Mutacije u SLC2A1 genu (Solute Carrier Family 2 (Facilitated Glucose Transporter), Member 1) • Glukozni transporter 1 (GLUT1) • Redak sy, ~500 slučajeva opisano • 90% nosilaca mutacije od prvog meseca života počinju česti epileptični napadi • Celoživotna bolest, evoluira: dečiji uzrast-rana adolesc. → dominira epilep. kasna adolesc. – adult → dominiraju nevoljni pokreti • Lečenje ketogenom dijetom • Post festum analiza pac. koji reaguju na ketogenu dijetu →70% njih ima GLUT1 deficijenciju

  30. Progresivne miokloničke epilepsije (PME) • Unverricht-Lundborg-ovabolest AR, ekspanzijadodekamernogponovka u promotoru genazacistatin B (90%); celoživotna bolest • Laforina bolest AR, EPM2A (48%) ili EPM2B (40%) fatalna bolest • Neuronalneceroidnelipofuscinoze(NCL) AR, više gena, najčešće fatalne • Sialidoza, AR, gen za sialidazu, najčešće fatalna • MERRF - Mioklonična epil. sa ”ragged-red” vlaknima mtDNK

  31. Epilepsije kod kojih je otkrivena genetička osnova mogu se podeliti prema mehanizmu nasleđivanja: • Epilepsije koje podležu Mendelovim pravilima nasleđivanja, • kod kojih je jedan gen odgovoran za pojavu napada • veoma retke bolesti, paradigma mehanizama epileptogeneze • Epilepsije sa kompleksnim mehanizmom nasleđivanja,kod • kojih postoji interakcija većeg broja lokusa i sredinskih faktora • česte bolesti, genetski mehanizmi neutvrđeni (apsansi) • Epilepsije u sklopu hromozomskih aberacija • retke bolesti, često sa karakterističnim pridruženim znacima • Epilepsije u sklopu sindroma u kojima je epilepsija jedan od simptoma i koji se nasleđuju po Mendelovim pravilima • retke bolesti sa veoma karakterističnim pridruženim znacima

  32. Epilepsije sa kompleksnim mehanizmom nasleđivanja najčešći tipovi idiopatske generalizovane epilepsije • Dečja apsansna epilepsija (CAE) • Juvenilna apsansna epilepsija (JAE) • Juvenilna mioklonička epilepsija (JME) • Epilepsije sa GTK napadima buđenja(EGMA) najčešći tipovi idiopatske fokalne epilepsije • Benigna rolandičaka epilepsija (BRE) • Atipična rolandička epilepsija (ARE) • Dečja epilepsija sa okcipitalnim paroksizmima • Primarna epilepsija čitanja

  33. Epilepsije sa kompleksnim mehanizmom nasleđivanja Jasne implikacije da postoji genetska osnova: - konkordantnost monozigotni blizanci> dizigotni - po fenotipu napada je konkordantnost: MZ ~70%; DZ ~ 30%; vertikalno u porodici ~ 15% - konkordantnost po fenotipu EEGa još veća: MZ ~ 80%; DZ ~ 40%: vertikalno u porodici ~ 20% - više porodica sa više aficiranih članova - ali.......

  34. “Missing heritability” B. Maher, Nature; 2008

  35. Idiopatske generalizovane epilepsije • Kod većine pacijenata nema jasne porodične istorije → kompleksan obrazac nasleđivanja • nekoliko porodica sa monogenskim nasleđivanjem

  36. Idiopatske generalizovane epilepsije • Studije vezanosti (Linkage studije): GABRD, ME2, BRD2, NEDD4L Geni podložnosti za IGE ? • Studije asocijacije: mali broj gena podložnosti je otkriven - CACNA1H, subjedinica Ca kanala - dečja apsansna ep. - mikrodelecija 15q13.3 - idiopatska generalizovana ep. - mikrodelecija 16p13.11 - idiopatska generalizovana ep. Dok se ne ustanovi stvaran značaj ovih faktora rizika, kliničko testiranje se ne preporučuje!!!

  37. Efekat genske varijante na fenotip 0.1% 1% 10% veoma retki manje česti česti retki Učestalost alela

  38. Idiopatske generalizovane epilepsije • 237 gena za proteine različitih kanala • 152 pacijenta sa idiopatskom ili kriptogenom epilepsijom • 139 mečovanih kontrola • Next generation sequencing 3095 SNPs Svaka od 291 analizirane osobe je imala jedinstven komplement varijanti u proteinima kanala!

  39. Nivo bazične epileptogenosti Luders et al. Epilepsia; 2009

  40. Idiopatske generalizovane epilepsije • 237 gena za proteine različitih kanala • 152 pacijenta sa idiopatskom ili kriptogenom epilepsijom • 139 mečovanih kontrola • Next generation sequencing 3095 SNPs Svaka od 291 analizirane osobe je imala jedinstven komplement varijanti u proteinima kanala! Mutacije u genima već povezanim sa epilepsijom nalažene i kod pacijenata i kod kontrola

  41. Idiopatske generalizovane epilepsije Hildebrand et al.J Med Genet; 2013 • Next generation sequencing

  42. Benigna rolandička epilepsija • najčešći epileptični sindrom detinjstva • 80% svih idiopatskih fokalnih epilepsija • 16% svih epilepsija sa početkom <15god. života • karakteristični noćni orobrahialni epilept. napadi • dobra prognoza (većina dece je prevaziđe do kraja puberteta) • pokazano je da postoji jaka ali pretežno nepoznata genetska osnova • AD • Studije vezanosti →15q14(Neubauer et al. Neurology; 1998) • ELP4 gen (Elongation protein 4 homolog) (Strug et al. Eur. J. Hum. Genet; 2009) ?

  43. Epilepsije kod kojih je otkrivena genetička osnova mogu se podeliti prema mehanizmu nasleđivanja: • Epilepsije koje podležu Mendelovim pravilima nasleđivanja, • kod kojih je jedan gen odgovoran za pojavu napada • veoma retke bolesti, paradigma mehanizama epileptogeneze • Epilepsije sa kompleksnim mehanizmom nasleđivanja,kod • kojih postoji interakcija većeg broja lokusa i sredinskih faktora • česte bolesti, genetski mehanizmi neutvrđeni (apsansi) • Epilepsije u sklopu hromozomskih aberacija • retke bolesti, često sa karakterističnim pridruženim znacima • Epilepsije u sklopu sindroma u kojima je epilepsija jedan od simptoma i koji se nasleđuju po Mendelovim pravilima • retke bolesti sa veoma karakterističnim pridruženim znacima

  44. Prikaz Epilepsije u sklopu hromozomskih aberacija

  45. Epilepsije kod kojih je otkrivena genetička osnova mogu se podeliti prema mehanizmu nasleđivanja: • Epilepsije koje podležu Mendelovim pravilima nasleđivanja, • kod kojih je jedan gen odgovoran za pojavu napada • veoma retke bolesti, paradigma mehanizama epileptogeneze • Epilepsije sa kompleksnim mehanizmom nasleđivanja,kod • kojih postoji interakcija većeg broja lokusa i sredinskih faktora • česte bolesti, genetski mehanizmi neutvrđeni (apsansi) • Epilepsije u sklopu hromozomskih aberacija • retke bolesti, često sa karakterističnim pridruženim znacima • Epilepsije u sklopu sindroma u kojima je epilepsija jedan od simptoma i koji se nasleđuju po Mendelovim pravilima • retke bolesti sa veoma karakterističnim pridruženim znacima

  46. Prikaz Epilepsije u sklopu sindroma koji se nasleđuju po Mendelovim pravilima

  47. Dijagnostičke mogućnosti Zašto ? • odabir adekvatne terapije • jasnija prognoza • povratni rizik, prenatalna dijagnostika • doprinos razumevanju osnovnih molekularnih procesa u osnovi epilepsije

  48. Dijagnostičke mogućnosti Sekvenciranje - Standard - Next gen. Kariotip ArrayCGH MLPA

  49. Dijagnostičke mogućnosti Sekvenciranje - Standard - Next gen. Kariotip ArrayCGH MLPA

More Related