Title: Nincs diac
1Genomika klinikai alkalmazásai2.
TUMOR CARDIOVASC/OBESITÁS
ASTHMA NEUROPSYCHIATRIA
Falus András
2Asztma(Asthma bronchiale)
- Asztma krónikus légúti betegség. Jellemzo a kis
légutak epizódokban jelentkezo gyulladása és
szukülete különbözo triggerelo tényezokre. Az
asztma rohamok lehetnek enyhék és életveszélyesen
súlyosak. Tüneteilégszomj, köhögés, zihálás,
mellkasi fájdalom, és feszülés, valamint ezek
kombinációi. A kiváltó okok lehetnek allergének,
fertozés, fizikai munka, hirtelen
éghajlatváltozás, légszennyezések, mint pl.
cigarettafüst. - Két fázis korai tünetek 15-30 perccel, késoi
4-6 órával a provokáció (pl. antigén belélegzés)
után. - USA 11 milliárd /év
3Elhunyt asztmás tinédzser tüdoszövettani
vizsgálata. Fo jellemzok 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
képzodése ezek irreverzibilis változások
4Az allergiás/atópiás betegségek elofordulása
- gt 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 elofordulása 4,9
serdülo kor elott, felnotteknél hasonló
nagyságrend - Alacsony pl. Indonézia 1,6
5Az öröklodés vizsgálataEredmények
- Egypetéju ikreknél az asztma konkordanciája
26-75 - Egyik szülo sem atópiás 11-13-a mindkét szülo
50-70 gyermekeknek igen - Magyarország Az asztmások gyerekeinek 26,7
atópiás (leggyakrabban asztmás) - Asztma ?s2,0, bár egyes populációkban magasabb
gt7 - Imprinting jelenség Az atópiára való hajlam
kockázata azokban a gyermekekben sokszor nagyobb,
akiknek az anyja atópiás.
6Allergia 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
7Th0 sejt
Th1
Th2
8Példa az asztma gyakoriságának emelkedésére
- A XX. század elején Budapesten évente egy-két új
asztmás gyereket diagnosztizáltak, 2002-ben
17.912-t.
9Miért 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.
10Miért emelkednek az allergiás betegségek
prevalencái? (II)
- Antibiotikumok használata
- A levegoben levo szennyezodések reagálnak az
allergénekkel és agresszívabbá teszik oket. - D vitamin adása kisgyerekeknek
11EGÉR Asthma modell
Provokáció
Szenzitizálás I
Szenzitizálás II
12Kemokinek
13Kemokinek 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.
14CC 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
15Eozinofilszám a tüdoben vad (üres hasáb) és CCR3
KO egér tüdejében és BAL-jában placebo (sham) és
OVA kezelés után
CCR3 KO
16Transzkripciós faktorok szerepeT-betTh1
GATA-3 Th2 irányú differenciálódás kulcs faktorai
17- Humán eredmény Asztmások tüdejében alacsonyabb a
T-bet expresszió, mint nem-asztmásokban. - Eloállítottak T-bet hiányos egereket. 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)
18Human asthma disease pathway
http//www.snps3d.org/
19QTL
- QT quantitative trait valamilyen számmal
definiálható jellemzo. Pl. LDL-C, vérnyomás, IgE
szint, - Discontinuous (dichotomous) jellemzok (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 jellemzovel 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 valószínusége
annak, hogy két lókusz együtt öröklodik, mint
annak, hogy nem (0 hipotézis). (A LOD score 3
felel meg a p0,05-ös valószínuségnek.)
213 LOD csúcsot detektáltak összesen1
D2Mit359D2Mit416 neve Abhr1, LOD 4,2 humán
homológok 10p11-13, 2q12-q14,9q22-q34 GATA-3,
IL-1R antagonista 2 D2Mit238D2Mit298 neve
Abhr2 LOD 3.7, humán homológok 9q33-q34,
2q14-q24 prostaglandin synthase 1 3
D7Mit21D7Mit56 , LOD 1,9, humán homológ 19q13
IL-11
22-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
Jelölt gének
23Humán vizsgálatokTeljes genomszurés
- Eddig 16 szurés 12 populáción
- 20 régióval találtak kapcsolatot
24Asztma genomszurések eredményei
25Példa genomszurésre 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 18121818, 2000
- Epidemiological Study on the Genetics and
Environment of Asthma, Bronchial
Hyperresponsiveness, and Atopy (EGEA) francia
genomszurés - 107 nukleáris családot vizsgáltak, ahol
legalább 2 testvérnek volt asztmája (493
résztvevo) sib pair analízis - 254 mikroszatellita marker, 13 cM felbontás
- 2 lépcsos stratégia 46 család eloször, 70
markerrel 61 család másodszor - IBD (identical by descent) teszt lehetséges volt
- QT borallergia teszt (skin prick teszt), IgE,
eozinofilszám, bronchial responsiveness
26Jelölt gének Asszociációs vizsgálatok
27(No Transcript)
285q31-q33
- IL-4, IL-13 ? Az IL-4 gén közelében
elhelyezkedo mikroszatellita marker és a
nem-specifikus (össz) IgE szint között szoros
összefüggést találtak. - Egyes tanulmányokban az IL-4-589T
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
borpróbával. - IL-13 Arg110Gln erosebben kötodik receptorához,
emelkedett IL-13 és IgE szint, asztma.
29IL-13 Arg110Gln polimorfizmus szignifikánsan
gyakrabban (P0,007) fordul elo asztmában (Th2-es
betegség), mint juvenilis arthritisben (JIA,
Th1-es betegség)
30- CD14. Szerepet játszik a T1/Th2 egyensúly
kialakulásában. Bakteriális LPS köto receptor.
-159 C/T polimorfizmus A CC homozigóta Csökkent
sCD14 szint (s solubilis), csökkent CD14 suruség
monocitákon, Emelkedett IgE szint, több pozitív
borpróba (vs TT). Magyarázat CD14 kötés IL-12
termelést vált ki, segít az élet korai
szakaszában a Th1 válasz kialakulásában.Alacsonyab
b CD14-gyel Th2 válasz felé billenhet az
egyensúly. A CD14-LPS kapcsolat magyarázhatja a
gyermekkori fertozés és az atópia közötti inverz
kapcsolatot.
LPS szerkezete
316p21.3
- Az MHC tartomány MHC II (HLA-D) allergénpeptidek
prezentációja a jobb vagy rosszabb bemutatás
más citokineket termelo Th sejtek aktivációját,
tehát erosebb vagy gyengébb allergiás
immunválaszt eredményez. - Parlagfu 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.
32(No Transcript)
3316p21
- 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 erosebben
köti az IL-4-t. A Glu576Arg polimorfizmus a
jelátviteli intermedierekhez való kötodést
változtatja meg. Mindkét esetben a receptor
felerosödött jelátvitelét tapasztalták. A
vizsgálatok alapján úgy tunik, hogy az 576-os
arginin atópiára hajlamosító hatása domináns, míg
az 50-es valin autoszomális recesszív öröklodést
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
feltételezheto.
3417q11.2
- 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.
35MCP-1 -2518 A/G vizsgálata asztmában és
allergiában. A -2518 allél szignifikánsan
gyakrabban fordult elo 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 Sep108(3)375-381.
36Asztma-gének azonosítása pozícionális
klónozással
- A leszukített, asszociáló területen gének
keresése adatbankokban - Gének expressziójának vizsgálata egér tüdoben
(pl. asztmás vs egészséges) - Kiválasztott gén(ek) funkcionális vizsgálata
37FceRIß (MS4A2) CRTH2 (PTGDR) G1651A
(3UTR) (kínai pop.) GSTP1 Val105Ile
(é-európai pop.) CC16 (secretoglobin) A38G
(ausztrál pop.)
38Chr11q1359,500,000- 60,500,000
kb. 1400 SNP
kb. 4400 SNP
MS4A2 (FceRIß)
GPR44 (CRTH2)
http//www.hapmap.org/cgi-perl/gbrowse/hapmap_B35/
39Chr11q13 61,850,000-62,050,000
kb.320 SNP
kb. 1000 SNP
cc16
http//www.hapmap.org/cgi-perl/gbrowse/hapmap_B35/
40pyknonok
- 127,998 egyedi szekvencia motívum
- min. 16 nt. hossz.
- min. 40-szer fordul elo, min. 1-szer CR-ban
- (exon, UTR)
- mozaikos elhelyezkedés
- 1 csak repeat-ekben fordul elo, a többi bárhol
- egymástól mért táv. 18-31 nt. preferált (18-22
nt) -
miRNS? - piknonok rev. komplementereinek NCR
elofordulásaiban - 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
41FractoSet-ek hierarchikus felépülése
szekvencia-eltérésekkel és fraktál-szekvencián
belüli és közötti pyknon-szekvenciákkal
A pyknonok is meghatározott sorrendben, nagyobb
egységekben rendezodnek?
http//www.fractogene.com/
42Asztma 11q13 61,850,000-62,050,000 régió
fraktál-szerkezete (FractoGem)
22 db, fraktál-mintázatot kialakító FractoSet
43Gén - környezet kölcsönhatás példái
- PKU és phenylalanine fogyasztás
- Sarló sejtes anaemia gén - malária
- CCR5 receptor variáns HIV fertozés és West Nile
virus - CYP2D6 gén mutáció gyógyszer metabolizmus
44A környzeti expositiok hatását befolyásoló
genetikai tényezok
Resistens Genotípus
Rizikó szint (alacsony)
Nincs Expositio
Sensitive Genotípus
Resistens Genotípus
2X Rizikó
Expositio
Sensitive Genotípus
4X Rizikó
45Genetikai betegségeket vizsgálunk
Örökletesség a betegség genetikai faktorok
által meghatározott része
Huntington
Gének
Schizophrenia
Környezet
Rheumatoid Arthritis
Epilepsia
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
46Ha 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
47Génexpressziós adatok és a génhálózatok reverz
modellezése microarray adatokból
48A polymorph variánsok jelentosége
- Egyes nagy penetranciájú allélikus variánsok
közvetlen okai a betegségnek - Huntington kór, cystás fibrosis, Duchenne typusú
izomdystrophia - Ugyanazon SNP diverz phenotypusban nyilvánulhat
meg - mtDNS mutatiok
- Ugyanazon betegség hátterében különbözo 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
49Huntington kór
poliglutamin betegség CAG repeat-ek
50- APOE genotypus és Alzheimer Kór az egyes
nucleotid cserék aminosav cserét okoznak - APOE2 ( C158R) 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 -
51A polymorph variánsok jelentosége
- Egyes nagy penetranciájú allélikus variánsok
közvetlen okai a betegségnek - Huntington kór, cystás fibrosis, Duchenne typusú
izomdystrophia - Ugyanazon SNP diverz phenotypusban nyilvánulhat
meg - mtDNS mutatiok
- Ugyanazon betegség hátterében különbözo 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
52A polymorph variánsok jelentosége
- Egyes nagy penetranciájú allélikus variánsok
közvetlen okai a betegségnek - Huntington kór, cystás fibrosis, Duchenne typusú
izomdystrophia - Ugyanazon SNP diverz phenotypusban nyilvánulhat
meg - mtDNS mutatiok
- Ugyanazon betegség hátterében különbözo 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
53A dystrophin génben 2836-2838GAG (a 22. exonban)
deletióval rendelkezo családban calpain
deficiencia. A phenotypus extrem enyhe
Pt. 2
Pt. 1.
54 A dystrophin génben 2836-2838GAG (a 22. exonban)
deletió A calpain cDNS-ben nincs mutatio, de
hiányzik ill. csökkent mértékben expressálódik a
protein
55A polymorph variánsok jelentosége
- Egyes nagy penetranciájú allélikus variánsok
közvetlen okai a betegségnek - Huntington kór, cystás fibrosis, Duchenne typusú
izomdystrophia - Ugyanazon SNP diverz phenotypusban nyilvánulhat
meg - mtDNS mutatiok
- Ugyanazon betegség hátterében különbözo 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
5680-90 - sporadikus (SALS)10-20 - familiaris
(FALS)20-a a FALS eseteknek SOD1 mutatioFALS -
általában autosomalis dominans Juvenilis formák
gyakrabban recessívek
ALS (amyotropiás lateralsclerosis)
57Amit tudunk?
Typus Öröklés Gén Locus
ALS1 AD 21q22
ALS2 AR 2q33-35
ALS3 AD 18q21
ALS4 AD 9q34
ALS5 AR, XD 15q15.1-21.1
ALS6 16
ALS7 20
- A betegség kezdete 45 év
- Több férfi érintett, mint no
- Nem ismerünk hajlamosító környezeti tényezot
- Nincs etnikai ill. földrajzi predispozíció
58SOD1
- 88 mutatio
- 77 substitutio
- 3 insertio
- 2 deletio
59Amit gondolunk
- Esetlegesen szerepet játszó gének
- APEX (apurinic/apyrimidine endonuclease)
- APOE4
- NEFH (Neurofilament Heavy Subunit)
- NAIP (neuronal apoptosis inhibitory polypeptide)
- EAAT2 (excitatory amino acid transporter)
KEGG Kyoto Encyclopedia of Genes and
Genomes NSDP Nervous System Disease Pathway
60NAGY KIHÍVÁS
Perifériás vér lymphocyták vizsgálata
neuropsychiátriai genomikai következtetés
61SCHIZOPHRENIA
- 1 az incidencia a populációban
- A schizophren betegekkel kapcsolatban álló
egyének között az incidencia magasabb
62Genotipizálás teljes genom linkage 322 gén az
érintett 2 Mb-on
Expressziós vizsgálat 2545 eltéroen kifejezodo
gén
15 gén (néhány ismert, pl GAD2)
Pathway z value Galactose
metabolism 2.01 Purine metabolism
2.67 Huntington disease 4.77 Regulation
of p27 phosphorylation during cell cycle progr.
3.01
63450.000 abstract (neuropsychimmune-inflammation)
bibliomics
39,000 bio-molecular kapcsolat 5,400 gén
Cytoscape www.cytoscape.org
64(No Transcript)
65- Minden génnél SNP LOD score és gén expresszió
kombináció - Z-score.
- Minden gén Z érték és a szomszédos Z értékek
kapcsolása - a hálózat összes csomópontja, ami gtZ küszöb
66Hét gén
67(No Transcript)
68Minden potenciális csomópont gyógyszertarget
molekula
69A komplex öröklodés rejtélye Autismus
- Az autismus az alábbi 3 tünetcsoporttal
jellemzett neuropsychiatriai syndroma - Kommunikációs/Nyelvi Zavarok
- Kóros szocialis interactiok
- Restrictive, repetitive viselkedés
- Kezdet 3 év alatt
- Az egyik leggyakoribb genetikus
neurodevelopmentalis - rendellenesség
- Relative Risk testvérekben 50
- Általánosan magas genetikai kockázat, de sok gén
érintett -
70Az autismus coexistenciája egyébneurodevelopmenta
lis betegségekkel
Autismus nemcsak egyetlen tünet A
viselkedészavarok széles spektruma A phenotypus
pontosítása, endophenotypus mgh. dönto (pl. az
érzelmek megfigyelésének hiánya az autizmus
egyik endophenotypusának)
OCD
AUTISM
Epilepsy 30
Rare disorder 10
Social behavior
Language
71Autism genomics
72- Strong correlation with AUTISM
- Isodicentric chromosome 15 (Idic15)
- (duplications of the multi-disorder
critical region of 15q1114) - Maternal inheritence
- 1. Lymphoblast cell lines derived from
individuals with both autism and Idic15.
array-based comparative genomic hybridization - 2. Whole-genome expression profiling 112
transcripts significantly dysregulated - UPREGULATION ubiquitin protein ligase E3A (UBE3A
15q11q13), HERC2 - DOWNREGULATION APP and SUMO1
- NEURONAL APOPTOSIS dysregulation of
ubiquitination genotoxicity
73Baron et al Human Molecular Genetics, 2006,
151-17
CGH
Centroid hierarchia clustering
74UBE3A upregulation at both mRNA and
protein level
75Contribution to understanding mechanism of
autism based on these data
dysregulated ubiquitination
neuronalis apoptosis (ko csökkent
motorikus aktivitás)
ubiquitin-like
inappropriate reduction in apoptosis ?
76A komplex genetika feltételei
- Nagy mintaszám
- Kollaboráció
- Homogén populáció
- A phenotypusok, endophenotypusok precízebb
újra definiálása (tünetek kezdete, képalkotó
eljárások) - Új analitikai módszerek, több tízezer SNP
- Teljes genom vizsgálatok (CGH, expresszió)
- Candidate pathway analysis