RNDr.Radek Trojanec, Ph.D.

1. Chromozómy a jejich aberace RNDr.Radek Trojanec, Ph.D. Laboratoř experimentální medicíny (LEM) CYTOGENETICKÁ LABORATOŘ www.LEM-Olomouc.cz

2. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE ZÁKLADNÍ TYPY CYTOGENETICKÝCH ABERACÍ

3. Změny (aberace, mutace) LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Numerické:aneusomie, polysomie: Pataův syndrom (trisomie 13, viz obr.), Downův sy. (trisomie 21), Edwardsův sy. (trisomie 18), aneusomie gonosomů (Klinfelterův sy. 47,XXY; Turnerův sy. 45,X atd.), onkologická onemocnění apod. Strukturální:delece, translokace, amplifikace, inverze apod.: Cri du chat sy.(sy.kočičího křiku; 5p-), retinoblastom,onkologická onemocnění apod. http://www.rodina.cz Jiné poruchy:uniparentální disomie (Prader-Willi sy.), syndromy chromosomální instability (xeroderma pigmentosum, ataxia telangiectasia) apod.

4. Downův syndrom • incidence 1: 600-800 • Trizomie chromozómu 21 • při narození: hypotonie, šikmé oční štěrbiny, anomálie uší, ploché záhlaví, opičí rýha, epikantus (vnitřní koutek), srdeční vady, vady dalších orgánů • fenotyp starších jedinců: mentální retardace, hypogenitalismus ♂, porucha dentice, krátké, široké ruce, brachydaktylie, poruchy imunity, vyšší riziko nádorových onemocnění (leukémie) EPICANTUS www.vscht.cz/kot/resources/studijni-materialy/bc-p-004/prezentace.pdf http://www.rodina.cz/g/deti/postizeni/dite_down_syndrom.jpg

5. Klinefelterův syndrom 47, XXY • incidence: 1: 1000 vysoká postava, průměrná inteligence, psychosexuální orientace mužská, hypoplázie testes, kryptorchismus, sterilita – azoospermie, gynekomastie www.vscht.cz/kot/resources/studijni-materialy/bc-p-004/prezentace.pdf

6. Supermale 47, XYYY • mohutnější vzrůst, vysoká postava, průměrná inteligence, pohlavní vývoj normální, plodnost normální, neuvádí se vyšší riziko chromosomálních aberací pro potomstvo, neprokázán narušený psychosociální vývoj www.vscht.cz/kot/resources/studijni-materialy/bc-p-004/prezentace.pdf dvojčata, vyšší 47, XYY

7. Turnerův syndrom 45, X • incidence 1: 5000 – 10000 malý vzrůst – možnost hormonální terapie, gonadální dysgeneze, primární amenorea, normální inteligence, krátký, široký krk (pterygium colli), nízká vlasová hranice, štítovitý hrudník, edémy na HK i DK (novorozenci) www.vscht.cz/kot/resources/studijni-materialy/bc-p-004/prezentace.pdf

8. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Balancované změny: „obsah“ DNA v buňce se nezmění Nebalancované změny: v „obsahu“ DNA přebývají či chybí sekvence

9. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE • Delece: znamená ztrátu genetického materiálu. Může se jednat o deleci celých částí chromozomů, či například jen určitého genu

10. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE • Inzerce, duplikace : přidání genetického materiálu (párů bází) do DNA v chromozomu

11. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE • Amplifikace: specifický způsob přidání DNA sekvencí: Jedná se o zmnožení konkrétního genu v rámci chromozomu či určitého úseku v  chromozomu

12. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Inverze: vzniká po dvojnásobném zlomu v témž chromozomu. Příslušný úsek vymezený zlomy se z chromozomu odštěpí a připojí převrácený o 180°. Důsledkem je juxtapozice (přiblížení) určitého genu k jinému, což může způsobit tvorbu chimerického proteinu či kontrolu genu jiným promotorem.

13. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Translokace: vzniká výměnou úseků mezi různými chromozomy. Její důsledky jsou podobné, jako u inverze

14. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE • Ring chromozom: Je-li chromozom porušen 2 zlomy a následně spojen, vzniká kruhová struktura. Je-li v tomto útvaru zachována centromera, může být ring chromozom i mitoticky aktivní.

15. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Genomickýimprinting je proces, kdy je aktivita určitého genu regulována v závislosti na tom, od kterého rodiče byl gen zděděn. Ve většině případů to znamená, že pouze maternální nebo paternální alela je exprimována (je aktivní), kdežto druhá je utlumena. Uniparentální disomie - oba chromozómy v páru původem od jednoho rodiče) Angelmanův syndrom:absence mateřské kopie části chromosomu 15 Prader-Williho syndrom: Absence otcovské kopie části chromosomu 15

16. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Angelmanův syndrom: „Happy puppet“, „Syndrom šťastného dítěte“ Nejčastěji:neschopnost mluvit, pouze minimum slov, komunikují nonverbálně, nonverbální komunikace převyšuje verbální opoždění psychomotorického vývoje, těžký zpomalený  vývoj problémy s pohybem, koordinací chůze a stabilitou nonverbální komunikační schopnosti jsou mnohem lepší než verbální mávání a vyvažování horními končetinami, vibrující paže zvláštní chování, velmi často se usmívá, obvykle má šťastnou náladu, v excitaci mává a tleská rukama www.vscht.cz/kot/resources/studijni-materialy/bc-p-004/prezentace.pdf

17. Prader- Williho syndrom - NOVOROZENCI, KOJENCI: těžká hypotonie, neprospívání, opoždění vývoje, faciální dysmorfie POZDNĚJŠÍ VĚK: mentální retardace, polyfagie – těžká obezita, hypogenitalismus, poruchy chování www.vscht.cz/kot/resources/studijni-materialy/bc-p-004/prezentace.pdf

18. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE CYTOGENETICKÝ ZÁPIS

19. ISCN (2005): An International System for Human Cytogenetic Nomenclature, Shaffer LG., Tommerup N. (eds); Karger S., Basel 2005 LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE add = Addition material of unknown origindel = Deletionde novo = A chromosome abnormality which has not been inheritedder = Derivative Chromosomedic Dicentricdup = Duplicationfra = Fragile Siteidic = Isodicentric chromosomeins = Insertioninv = Inversioni or iso = Isochromosomemar = Marker chromosomemat = Maternal originMinus sign (-) = Lossmos = Mosaicp = Short arm of chromosomepat = Paternal origin Plus sign (+) = Gain q = Long arm of chromosomer = Ring chromosomercp = Reciprocalrea = Rearrangementrec Recombinant chromosomerob = Robertsonian translocationt = translocationtel = Telomere (end of chromosome arm)ter = Terminal end of chromosomeupd = Uniparental disomy

20. 46,XX - Normal Female Karyotype46,XY - Normal Male Karyotype These descriptions say there are 46 chromosomes and that it is a male or female. 46,XX,del(14)(q23) Female with 46 chromosomes with a deletion of chromosome 14 on the long arm (q) at band 23. 46,XY,dup(14)(q22q25) Male with 46 chromosomes with a duplication of chromosome 14 on the long arm (q) involving bands 22 to 25. 46,XX,r(7)(p22q36) Female with 46 chromosomes with a 7 chromosome ring. The end of the short arm (p22) has fused to the end of the long arm (q36) forming a circle or 'ring' 47,XY,+21 Male with 47 instead of 46 chromosomes and the extra chromosome is a 21. (Down Syndrome)

21. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE • VYŠETŘOVACÍ METODY • PŘÍKLADY VYŠETŘENÍ • ONKOGENETICKÝCH • MARKERŮ

22. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

24. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

25. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Význam v prenatální dg. i v onkologii: RFC gen (ReducedFolateCarrierGene)

26. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Fluorescenčníin situ hybridizace (FISH) Metodou  fluorescenční in situ hybridizace lze lokalizovat cílové nukleotidové sekvence přímo v buňkách (in situ). Metoda FISH je založena na schopnosti jednořetězcové DNA sondy vázat komplementární úsek cílové DNA fixované na mikroskopickém skle.

27. Fluorescenčníin situ hybridizace (FISH) LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

28. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

29. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE E.Kočárek et al.:Vybrané kapitoly z lékařské cytogenetiky a genetického poradenství; Ústav biologie a lékařské genetiky FN Motol a UK 2.LF (2004)

30. WCP –Whole Chromosome Painting (celochromozómové sondy) LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

31. LABORATOŘ EXPERIMENTÁLNÍ MEDICÍNY Jádro s normálním počtem kopií genu a chromozomu CEP 17 Her-2/neu Nepravá amplifikace (polyzomie) Amplifikace

32. LABORATOŘ EXPERIMENTÁLNÍ MEDICÍNY CEP 17 Her-2/neu

33. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE t(9;22)(q34;q11) Philadelphia (Ph) chromozom(Nowell,Hungerford,1962)BCR-ABL CML, ALL, AML, ST STI-571 (Glivec) t(15;17)(q22;q11-21) PML-RARA AML M3 (PML) ATRA

34. CGH(Kallioniemi, 1992) LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

35. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

36. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

38. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Mnohobarevná FISH (M-FISH)

39. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Mnohobarevná FISH (M-FISH)

40. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE Multicolor banding

41. Microarrays

42. LABORATOŘ EXPERIMENTÁLNÍ MEDICÍNY Her-2/neu (c-erbB-2) • Receptor EGF • Nejčastěji amplifikovaný onkogen u ca prsu (10-15%) • Protein p185HER-2 – souvisí s maligní transformací a agresivitou choroby • Pacientky s overexpresí proteinu a/nebo amplifikací genu indikovány k terapii monoklonální protilátkou trastuzumab (Herceptin) • Různé metody vyšetření

43. Vyšetření Her-2/neu (c-erbB-2): IHC x FISH IHC:0 FISH: normální Her-2/neu CEP 17 IHC: 1+ až 2+ FISH: normální nepravá amp. amplifikace IHC: 3+ FISH: amplifikace IHC fotografie byly získány ve spolupráci s Ústavem patologie LF UP

44. CEP 17 LSI Her-2/neu

45. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE • Her-/neu (c-erbB-2):amplifikované případy: • senzitivita na antracykliny • aplikace Herceptinu TOP2A: Topoizomeráza II  = cíl pro některé typy cytostatik: inhibitory topoizomeráz II tj. senzitivita na antracykliny

46. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE

47. LABORATORY OF EXPERIMENTAL MEDICINE • EGFR1 (Her-1) • ca.plic • FISH & sekvenace • aplikace inhibitorů: Cetuximab (Erbitux). Gefitinib (Iressa), • erlotinib (Tarceva)…

48. Common Approaches to Targeting HER1/EGFR P P P TK inhibitors Ligand– toxin conjugates Anti-ligand- blocking antibodies P Antibody– toxin conjugates Anti-HER1/EGFR-blocking antibodies Slamon DJ, Leyland-Jones B, Shak S, et al. N Engl J Med. 2001;344:783-792; Mendelsohn J, Baselga J. Oncogene. 2000;19:6550-6565; Noonberg SB, Benz CC. Drugs. 2000;59:753-767; Raymond E, Faivre S, Armann JP. Drugs. 2000;60(Suppl 1):15-23; Arteaga C. J Clin Oncol. 2001;19:32s-40s; Pedersen MW, Meltom M, Damstrup L, et al. Ann Oncol. 2001;12:745-760.

49. A T C C A C G G C T G ATC CACG GCTG Sekvenace DNA

50. Priklad praktickeho vystupu analyzy DNA - detekce bodovych mutaci v sekvenci