1 / 76

Genomika klinikai alkalmazásai 2.

Genomika klinikai alkalmazásai 2. TUMOR CARDIOVASC/OBESITÁS. ASTHMA NEUROPSYCHIATRIA. Falus András. Asztma (Asthma bronchiale).

kyna
Download Presentation

Genomika klinikai alkalmazásai 2.

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. Genomika klinikai alkalmazásai2. TUMOR CARDIOVASC/OBESITÁS ASTHMA NEUROPSYCHIATRIA Falus András

  2. Asztma(Asthma bronchiale) • Asztma: krónikus légúti betegség. Jellemző a kis légutak epizódokban jelentkező gyulladása és szűkülete különböző triggerelő tényezőkre. Az asztma rohamok lehetnek enyhék és életveszélyesen súlyosak. Tünetei:légszomj, köhögés, zihálás, mellkasi fájdalom, és feszülés, valamint ezek kombinációi. A kiváltó okok lehetnek: allergének, fertőzés, fizikai munka, hirtelen éghajlatváltozás, légszennyezések, mint pl. cigarettafüst. • Két fázis: korai tünetek: 15-30 perccel, késői: 4-6 órával a provokáció (pl. antigén belélegzés) után. • USA: 11 milliárd $/év

  3. Elhunyt asztmás tinédzser tüdőszövettani vizsgálata. Fő jellemzők: I = gyulladás (gyulladási sejtek beáramlása), MP = mucus plugging: légutakat a nyák eldugaszolja, Légúti remodelling: SF= subepitéliális fibrózis: kollagén lerakódás, MH= miociták hipertrófiája és hiperpláziája: a simaizmok térfogatának és számának növekedése, N= neovasculáció: új erek képződése; ezek irreverzibilis változások

  4. Az allergiás/atópiás betegségek előfordulása • > 160 millió asztmás van a világon, a leggyakoribb krónikus betegség gyermekkorban. • Leggyakoribb allergiás betegségek: Nagy-Britannia: 30,6% (asztma: 13,1%-19,6%) • Magyarországon az asztma előfordulása: 4,9% serdülő kor előtt, felnőtteknél hasonló nagyságrend • Alacsony pl.: Indonézia: 1,6%

  5. Az öröklődés vizsgálataEredmények • Egypetéjű ikreknél az asztma konkordanciája: 26-75% • Egyik szülő sem atópiás: 11-13%-a; mindkét szülő: 50-70% gyermekeknek igen • Magyarország: Az asztmások gyerekeinek 26,7% atópiás (leggyakrabban asztmás) • Asztma λs=2,0, bár egyes populációkban magasabb: >7 • Imprinting jelenség: Az atópiára való hajlam kockázata azokban a gyermekekben sokszor nagyobb, akiknek az anyja atópiás.

  6. Allergia kialakulása ALLERGÉN ALLERGÉN hizósejt antigén bemutató sejt (pl. dendritikus sejt) IgE keresztkötés MEDIÁTOROk (pl. hisztamin) B lymphocyta IgE FELSZABADULASA IL-4 IL-13 T helper (Th2) lymphocyta értágulat vascularis permeabilitás ELÖZMÉNY simaizom konstrikció gyomorsav AZONNALI ALLERGIAS JELENSÉGEK

  7. Th0 sejt Th1 Th2

  8. Példa az asztma gyakoriságának emelkedésére • A XX. század elején Budapesten évente egy-két új asztmás gyereket diagnosztizáltak, 2002-ben 17.912-t.

  9. Miért emelkednek az allergiás betegségek prevalencái? • Legelfogadottabb a tisztasághipotézis (Th1 trigger hipotézis) : a nyugati típusú társadalmakban nem engedjük, hogy a Th1 felé eltolódott immunválasz kialakuljon. • Th1 érés (maturation) hipotézis: A Th1 érés defektussal született gyerekek régebben meghaltak, manapság a jobb egészségügyi ellátás miatt életben maradnak, de allergiások, asztmásak lesznek.

  10. Miért emelkednek az allergiás betegségek prevalencái? (II) • Antibiotikumok használata • A levegőben levő szennyeződések reagálnak az allergénekkel és agresszívabbá teszik őket. • D vitamin adása kisgyerekeknek

  11. 29 0 14 28 30 32 I.p. OVA (hasba) I.p. OVA OVA inhaláció + Al(OH)3 + Al(OH)3 1 % 5 % • Tüdő-szövettani vizsgálat • BAL (bronchoalveoláris lavage ) sejtösszetétel vizsgálata • BAL FACS analízis • Szérum IgE mérés • Génexpressziós vizsgálatok Légúti túlérzékenység mérése Provokáció EGÉR Asthma modell Szenzitizálás I Szenzitizálás II

  12. Kemokinek

  13. Kemokinek szerepe • Eotaxinok • Receptoruk: CCR3; Vonzzák: eosinofil, Th2 • Eosinofilek degranulációja • Eotaxin -/-: OVA szenzitizálás és provokáció után: hasonló AHR és eozinofilia mint a WT-ban: más kemokinek átveszik szerepét. • MCP-1 (Monocyte Chemotactic Protein-1) • Receptora: CCR2; Vonzza: monocita, (aktivált eozinofil), Bazofil degranuláció, Th2 polarizáció • RANTES • Receptor: CCR1,3,5; Vonzza: eozinofil • Bazofil degranuláció, IgE termelés fokozása • MIP-1a, MCP-3,4, MDC, IP-10 stb.

  14. CC kemokin receptor 3: CCR3 és az asztma • CCR3: eozinofilek, hízósejtek, bazofilek, Th2 sejtek felszínén kemokin receptor: eotaxinok, RANTES, MCP-2,3,4, MIP-1a receptora • Fontos szerep az eozinofilek kemotaxisában és a Th2 sejtek toborzásában • OVA kezelt CCR3 KO: csökkent légúti eozinofília, de AHR volt

  15. Eozinofilszám a tüdőben vad (üres hasáb) és CCR3 KO egér tüdejében és BAL-jában placebo (sham) és OVA kezelés után CCR3 KO

  16. Transzkripciós faktorok szerepeT-bet:Th1; GATA-3: Th2 irányú differenciálódás kulcs faktorai

  17. Humán eredmény: Asztmások tüdejében alacsonyabb a T-bet expresszió, mint nem-asztmásokban. • Előállítottak T-bet hiányosegereket. Az egereken spontán, a humán krónikus asztmához hasonló állapot alakult ki. • AHR metakolinra, eozinofilek és limfociták perivaszkuláris és peribronchiális infiltrációja, kollagén lerakódás a légutak körül, simaizomsejtek hiperpláziája (remodelling)

  18. Human asthma disease pathway http://www.snps3d.org/

  19. QTL • QT: quantitative trait: valamilyen számmal definiálható jellemző. Pl.: LDL-C, vérnyomás, IgE szint, • Discontinuous (dichotomous) jellemzők (pl.: ajakhasadék) is lehetnek QT-k: betegség megléte/hiánya. • QT-kat is lehet dichotomizálni: pl. 130 feletti szisztolés vérnyomás a kóros. • QTL: quantitative trait locus: olyan locus amelyik az adott jellemzővel együtt szegregál.

  20. LOD = logarithm of odds, annak az esélynek a 10-es alapú logaritmusa, hogy két lókusz genetikailag kapcsolt,összehasonlítva annak az esélyével, hogy nem kapcsolt. Pl. LOD = 3 azt jelenti, hogy 1000x-es (103x) a valószínűsége annak, hogy két lókusz együtt öröklődik, mint annak, hogy nem (0 hipotézis). (A LOD score =3 felel meg a p=0,05-ös valószínűségnek.)

  21. 3 LOD csúcsot detektáltak összesen:1:D2Mit359–D2Mit416 neve: Abhr1, LOD: 4,2; humán homológok: 10p11-13, 2q12-q14,9q22-q34: GATA-3, IL-1R antagonista2: D2Mit238–D2Mit298 neve: Abhr2 LOD: 3.7, humán homológok: 9q33-q34, 2q14-q24: prostaglandin synthase 13:D7Mit21–D7Mit56 , LOD: 1,9, humán homológ: 19q13: IL-11

  22. Jelölt gének -GATA-3, IL-1R antagonista-ProstaglandinE2: asztmások tüdejében emelkedett a szintje, simaizom proliferációt (remodelling) és eozinofilek túlélését fokozza. PGD2: hízósejt termeli, lipid mediátor, macrophage-derived chemokine (MDC)-t indukálja, ami kemoattraktánsa a Th2 sejteknek.-IL-11: B sejtek Ig termelését stimulálja, túlexpressziója megnövekedett légúti ellenállást okoz

  23. Humán vizsgálatokTeljes genomszűrés • Eddig: 16 szűrés 12 populáción • 20 régióval találtak kapcsolatot

  24. Asztma genomszűrések eredményei

  25. Példa genomszűrésre MARIE-HÉLÈNE DIZIER, et al. Genome Screen for Asthma and Related Phenotypes in the French EGEA StudyAm J Respir Crit Care Med Vol 162. pp 1812–1818, 2000 • Epidemiological Study on the Genetics and Environment of Asthma, Bronchial Hyperresponsiveness, and Atopy (EGEA): francia genomszűrés • 107 „nukleáris” családot vizsgáltak, ahol legalább 2 testvérnek volt asztmája (493 résztvevő): sib pair analízis • 254 mikroszatellita marker, 13 cM felbontás • 2 lépcsős stratégia: 46 család először, 70% markerrel 61 család másodszor • IBD (identical by descent) teszt lehetséges volt • QT: bőrallergia teszt (skin prick teszt), IgE, eozinofilszám, bronchial responsiveness

  26. Jelölt gének Asszociációs vizsgálatok

  27. 5q31-q33 • IL-4, IL-13: Az IL-4 gén közelében elhelyezkedő mikroszatellita marker és a nem-specifikus (össz) IgE szint között szoros összefüggést találtak. • Egyes tanulmányokban az IL-4-589*T homozigótaságot asztmával, rhinitissel és atópiával hozták összefüggésbe. • Újabb eredmények alapján az IL-13 promoter régiójában a –1111 pozícióban található polimorfizmus szignifikáns kapcsoltságot mutatott asztmával, légúti hiperreaktivitással és pozitív bőrpróbával. • IL-13 Arg110Gln: erősebben kötődik receptorához, emelkedett IL-13 és IgE szint, asztma.

  28. IL-13 Arg110Gln polimorfizmus szignifikánsan gyakrabban (P=0,007) fordul elő asztmában (Th2-es betegség), mint juvenilis arthritisben (JIA, Th1-es betegség)

  29. LPS szerkezete • CD14:. Szerepet játszik a T1/Th2 egyensúly kialakulásában. Bakteriális LPS kötő receptor. -159 C/T polimorfizmus: A CC homozigóta: Csökkent sCD14 szint (s= solubilis), csökkent CD14 sűrűség monocitákon, Emelkedett IgE szint, több pozitív bőrpróba (vs TT). Magyarázat: CD14 kötés IL-12 termelést vált ki, segít az élet korai szakaszában a Th1 válasz kialakulásában.Alacsonyabb CD14-gyel Th2 válasz felé billenhet az egyensúly. A CD14-LPS kapcsolat magyarázhatja a gyermekkori fertőzés és az atópia közötti inverz kapcsolatot.

  30. 6p21.3 • Az MHC tartomány: MHC II (HLA-D) allergénpeptidek prezentációja a “jobb” vagy “rosszabb” bemutatás más citokineket termelő Th sejtek aktivációját, tehát erősebb vagy gyengébb allergiás immunválaszt eredményez. Parlagfű Amb5 allergénjére reagáló fehérek 97,5%-a: DR2.2; nem reagáló: 22% DR2.2; Amb6, Der1 (poratka allergénje) és a Der2-vel kapcsolatban is találtak hasonlókat. • TNFa: Gyulladási választ közvetítése Asztma TNFa -308 G/A promóter polimorfizmus: az A allél magasabb expressziót és TNFa szinttel jár.

  31. 16p21 • IL-4R: IL-4-nek (és az a alegység az IL-13-nak is) receptora Atópia, asztma • Ile50Val (I75V, ha a szignálpeptidet beleszámolják) az extracelluláris doménben helyezkedik el, valin esetén a receptor erősebben köti az IL-4-t. A Glu576Arg polimorfizmus a jelátviteli intermedierekhez való kötődést változtatja meg. Mindkét esetben a receptor felerősödött jelátvitelét tapasztalták. A vizsgálatok alapján úgy tűnik, hogy az 576-os arginin atópiára hajlamosító hatása domináns, míg az 50-es valin autoszomális recesszív öröklődést mutat. Az egyik vizsgálatban a Glu576Arg polimorfizmus nemcsak asztmára hajlamosított, de a polimorfizmust mutató asztmásokban a betegség tünetei súlyosabbak voltak, így ennek a génváltozatnak betegség-módosító hatása is feltételezhető.

  32. 17q11.2 • RANTES, MCP-1, eotaxin: Leukociták gyulladáshoz vonzása (kemokinek) Asztma • Rantes -403 C/G AEDS, asztma, -28 G/A súlyos asztma (Japán és kínai populációk) • MCP-1 -2518 A/G: magasabb MCP-1 expresszió a G alléllel.

  33. MCP-1 -2518 A/G vizsgálata asztmában és allergiában. A -2518 allél szignifikánsan gyakrabban fordult elő asztmásokban, mint nem-asztmásokban (34,4% vs 21.1%) Szalai C, Kozma GT, Nagy A, Bojszkó Á, Krikovszky D, Szabó T, Falus A. Polymorphism in the gene regulatory region of MCP-1 is associated with asthma susceptibility and severity. J Allergy Clin Immunol 2001 Sep;108(3):375-381.

  34. “Asztma-gének” azonosítása pozícionális klónozással • A leszűkített, asszociáló területen gének keresése adatbankokban • Gének expressziójának vizsgálata egér tüdőben (pl. asztmás vs egészséges) • Kiválasztott gén(ek) funkcionális vizsgálata

  35. FcεRIβ (MS4A2): CRTH2 (PTGDR): G1651A (3’UTR) (kínai pop.) GSTP1: Val105Ile (é-európai pop.) CC16 (secretoglobin): A38G (ausztrál pop.)

  36. Chr11q13:59,500,000- 60,500,000 kb. 1400 SNP kb. 4400 SNP MS4A2 (FcεRIβ) GPR44 (CRTH2) http://www.hapmap.org/cgi-perl/gbrowse/hapmap_B35/

  37. Chr11q13: 61,850,000-62,050,000 kb.320 SNP kb. 1000 SNP =cc16 http://www.hapmap.org/cgi-perl/gbrowse/hapmap_B35/

  38. pyknonok • 127,998 egyedi szekvencia motívum • min. 16 nt. hossz. • min. 40-szer fordul elő, min. 1-szer CR-ban (exon, UTR) • mozaikos elhelyezkedés • 1% csak repeat-ekben fordul elő, a többi bárhol • egymástól mért táv.: 18-31 nt. preferált (18-22 nt) miRNS? • piknonok rev. komplementereinek NCR előfordulásaiban: RNS másodlagos-szerkezet predikció: 298.000 intergenikus ter.-en 80.000 intronban átíródik, sense- antisense viszonyban 21.000 piknonnal miRNS? Rigotsus et al. PNAS, April.25, 2006 60-80 nt. hair-pin struktúra

  39. FractoSet-ek hierarchikus felépülése szekvencia-eltérésekkel és fraktál-szekvencián belüli és közötti pyknon-szekvenciákkal A pyknonok is meghatározott sorrendben, nagyobb egységekben rendeződnek? http://www.fractogene.com/

  40. Asztma 11q13: 61,850,000-62,050,000 régió fraktál-szerkezete (FractoGem) 22 db, fraktál-mintázatot kialakító FractoSet

  41. Gén - környezet kölcsönhatás példái • PKU és phenylalanine fogyasztás • Sarló sejtes anaemia gén - malária • CCR5 receptor variáns HIV fertőzés és West Nile virus • CYP2D6 gén mutáció – gyógyszer metabolizmus

  42. A környzeti expositiok hatását befolyásoló genetikai tényezők Resistens Genotípus Rizikó szint (alacsony) Nincs Expositio Sensitive Genotípus Resistens Genotípus 2X Rizikó Expositio Sensitive Genotípus 4X Rizikó

  43. Genetikai betegségeket vizsgálunk … Örökletesség:a betegség genetikai faktorok által meghatározott része Huntington Gének Schizophrenia Környezet RheumatoidArthritis Epilepsia 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100 %

  44. Ha önmagában vizsgáljuk: az egyes rizikófaktorok hatása egyenként mérsékelt ApoE4: Alzheimer Factor Vleiden: DVT HLA: autoimmunity InsulinVNTR: T1DM HFE: Hemachromatosis CCR5: HIV infection CTLA4: Graves disease PPARg: T2DM NOD2 and 5q31: IBD ApoA5: triglycerides

  45. gén A gén B Génhálózatok? gén C gén D Sejtek Expresszió A E B D C microarray Génhálózat modell Génexpressziós adatok és a génhálózatok „reverz” modellezése microarray adatokból

  46. Apolymorphvariánsok jelentősége • Egyes nagy penetranciájú allélikus variánsokközvetlen okai a betegségnek • Huntington kór, cystás fibrosis, Duchenne typusú izomdystrophia • Ugyanazon SNP diverz phenotypusban nyilvánulhat meg • mtDNS mutatiok • Ugyanazon betegség hátterében különböző gének alterációi állhatnak • Leigh syndroma • Legtöbb kórkép multigénes - egy adott gén csak korlátozott ‘penetranciával’ befolyásolja a betegség tüneteit • A legtöbb betegség multifaktoriális, ahol a környezet is fontos szerepet játszik • ALS • Schizophrenia • Autismus

  47. Huntington kór poliglutamin betegség CAG repeat-ek

  48. APOE genotypus és Alzheimer Kór: az egyes nucleotid cserék aminosav cserét okoznak: – APOE2 ( C—158—R); APOE4 (C –112– R) Ezek az egyes nucleotid változások signifikánsan befolyásolják a betegség rizikóját: APOE4 negative betegnek 9% a rizikója az AD-ra APOE4 positive betegnek 29% rizikója (RR 4 - 5) Két APOE4 allele még nagyobb rizikót eredményez (50% 80 évesen), RR: 10 APOE2 positive beteg RR: 0.5

More Related