A kalciumanyagcsere vizsgálata: Honnan hová vezet?

Átírás

1 A kalciumanyagcsere vizsgálata: Honnan hová vezet? Dr. Lakatos Péter Semmelweis Egyetem I. sz. Belgyógyászati Klinika

2 Kalcium nélkül nincs élet! Szűk határok között mozoghat csak a kalcium konc. Szárazföldi élet bizonytalan kalcium felvétel Bonyolult szabályozó mechanizmus alakult ki Csont: kalcium raktár A raktár tömegének csökkenő állapota: osteoporosis Megoldatlan: az elveszett csont visszatöltése.

3 A gímszarvas ciklikus fiziológiás osteoporosisa Gímszarvas (Cervus elaphus) Mintavétel: bordacsont Orosz László cdna microarray analízis mrna izolálás cdns könyvtárak készítése és szűrése Humán diagnosztika és terápia!? Data mining Validálás Tesztelés humán mintákon: csontritkult vs. egészséges Szignáltranszdukciós útvonalak térképezése

4 Eltérően expresszálódó gének Főkomponens analízis x GPDH_Összes107gen_PNPvsPP17pac Axis PP2 PNP11 PNP13 PP3 Eltérően expresszálódó gének gímszarvas gének esetén PNP8 PP7 PP4 PP10 Component scores from GPDH_SOTE_78gen_PNPvsPP17pac PNP7 PNP2 PNP1 PP1 PP5 PNP4 PNP3 PNP10 PNP12 Axis COL1A2 COL5A1 COL12A1 COL5A2 COL7A1 ACVR1 COL3A1 CKBCOL11A1 BMP2 COL14A1 ALOX15 BMP1 PNP7 BMPR1A ATP2A2 BMP8B ACVR2 BMPR2 MMP13 ANXA2 TWIST1 TNCCOL15A1 TNFSF11 ITGA2 COL1A1 COL10A1 COL9A1 APOE TGFBR1 BGLAP FN1 INHBA TIMP2 PNP1 IL-1RAP COL2A1 BGN TWIST2 SOX9 PNP4 TNFRSF11 SMAD2 POGFA APODTNFAIP6 MGP SPARC SPP1 RUNX2 ICAM1 IGF1 PP3 CTNNB1 DCN FGFR1 PP1 BMP3 TGFB2 EIF3S4 EGFR PP2 PNP3 FGF1 PNP2 ITGA1 COL4A4 TRIB2 NFKB1 IL-6 LPR4 IGSF4 IL-1B FABP3 TGFBR2 MMP9 ALPLSMAD4 SMAD1 SOST TGFB1 ANXA1 FKBP2 PNP12 VEGF BMP4TCF7L2 MSX2 PNP8 CD36 KLPNP10 PP7 PP4 SOX4 SP7 TMSB10 FGF2 VCAM1 PP5 INHA NLK PNP11 PP10 ESR1 SFRS7 SERF2 WIF1 PNP13 TMSB4X ENO1 ESR2 LRP5 SMAD3 IGF1R VDR FABP4 OSTF1 MMP2 CTSK TGFB3 MMP8 TNF Axis Axis Gyurjan J et al, Mol Genet Genomics : Borsy A et al, Mol Genet Genomics (3): Stéger V et al, Mol Genet Genomics, : Bana NA et al, Mol Genet Genomics Jan 2. doi: /s A porotikus (kék) és kontroll (piros) minták keveredése referencia gének esetén

5 Axis 2 1 COL1A2 COL5A1 COL12A1 COL5A2COL7A1 ACVR1 COL3A1 CKB COL11A1 BMP2 COL14A1 ALOX15 BMP1 ANXA2 TWIST1 BMP + Hedgehog signalling MMP2 Jelátviteli utak Főkomponens analízis y 0 BMPR1A ATP2A2 BMP8B ACVR2 BMPR2 MMP13 TNFSF11 ITGA2 COL1A1 COL10A1 COL9A1 APOE TGFBR1 BGLAP FN1 INHBA TIMP IL-1RAP COL2A1 BGN TWIST2 SOX9 TNFRSF11 SMAD2 POGFA APOD TNFAIP6 MGP SPARC SPP1 RUNX2 ICAM1 IGF1 CTNNB1 DCN FGFR1 BMP3 TGFB2 FGF1 IL-1A IL-6 ITGA1 LPR4 IGSF4 IL-1B COL4A4 FABP3 TRIB2 EIF3S4 EGFR NFKB1 TGFBR2 MMP9ALPL SMAD1 SMAD4 SOST TGFB1 ANXA1 FKBP2 VEGF BMP4 TCF7L2 MSX2 CD36 KL SOX4 MSX1 INHA SP7 TMSB10 FGF2VCAM1 NLK ESR1 SFRS7 SERF2 WIF1 TMSB4X ENO1 ESR2 LRP5 EGF SMAD3 IGF1R 0 TNCCOL15A1 VDR FABP OSTF1 CTSK Axis 1 TGFB3 MMP8 Estrogen- affected genes TNF TGF-B signalling Wnt signalling 1 Wnt génjeink: - LRP5 - LRP4 - NLK - CtnnB - TCF7L2 - SP7 - WIF1 Gyurjan J et al, Mol Genet Genomics : Borsy A et al, Mol Genet Genomics (3): Stéger V et al, Mol Genet Genomics, :

6 Humán vizsgálatok

7 A gének csoportosítása szignál útvonalak ill. funkció szerint Wnt signaling NLK LRP4 LRP5 Wif1 Extracelluláris mátrix komponensek, sejtadhéziós molekulák ITGA2 ITGA1 ICAM1 VCAM1 CD 36 Smad3 CTNNB1 COL2A1 COL3A1 COL4A4 COL5A1 COL5A2 DCN Fn1 DSPP MGP TGFβ / BMP signaling DCN Smad4 TCF7L2 COl1A2 COL1A1 COL15A1 COL7A1 COL9A1 BGN TNC SPARC BGLAP SPP1 COL14A1 COL12A1 COL10A1 COL11A1 TGFb1 TGFb2 TGFb3 BMP2 BMP4 BMP3 BMP8a BMP8b BMPR2 TNFa BMPR1A Smad1 TGFbR1 TGFbR2 Smad2 Smad3 INHA INHBA ACVR1 ACVR2 MMP10 TIMP2 MMP9 ECM bontó enzimek MMP13 MMP8 Smad4 MMP2 RUNX2 BMP1 EGF IGF1 FGF1 FGF2 CTSK Növekedési faktor signaling VEGF EGFR IGF1R FGFR1 PDGFA Génexpresszió növekedés osteporosisban NFKB1 Génexpresszió csökkenés osteoporosisban

8 Interakciós hálózatok Interaktomika szint Protein ill. RNS szintű regulációs kapcsolatok IL-6 IL-1B COL1A2 Enzim Szubsztrát kapcsolatok IGF1 BMP2 COL10A1 COL10 COL7 MMP9 MMP13 SOST MSX2 MMP9 MMP13 COL5 COL3 COL1 Gyurjan J et al, Mol Genet Genomics : Borsy A et al, Mol Genet Genomics (3): Stéger V et al, Mol Genet Genomics, : Bana NA et al, Mol Genet Genomics Jan 2. doi: /s COL9

9 Scores of patients on canonical variate Humán metabolikus Canonical variates csontállapotok analysis és ECM (p <= 0.05) Gene name Corr. with CV betegségek azonosítása Pre- és postmenopausa Postmenopausás osteoporosis Osteogenesis imperfecta Fibrodysplasia Osteoarthritis Combfej osteonecrosis Paget kór TGFB/BMP (p <= 0.05) Gene Corr. name with CV ER-alpha ER-beta Lipid metabolism Gyurjan J et al, Mol Genet Genomics : Borsy A et al, Mol Genet Genomics (3): Balla B et al, Clin Immunol : Kósa JP et al, Menopause (2): Kósa JP et al, J Clin Immunol : Balla B et al, Immunológiai Szemle : Kiss J et al, Am J Med Genet A A(9): Stéger V et al, Mol Genet Genomics, : Kiss j et al, Orv Hetil (40): Balla B et al, LAM (10): Balla B et al, Disease Markers (1): Bana NA et al, Mol Genet Genomics Jan 2. doi: /s Gene name Corr. with CV Gene name Corr. with CV Gene name Corr. with CV Growth factors/ MAPK Gene Corr. name with CV POST-NOP PRE-NOP TGFB/activin/nodal WNT pathway BMP pathway BGLAP TGFB MMP COL7A FABP IGF TGFB TCF7L SMAD MGP TGFB IGF VEGF APOD VEGF SMAD LRP BMPR1A COL15A SMAD VEGF BMP ALOX IGF1R TGFB NLK BMP FN TGFBR BMP TNF LRP FGF TGFBR WIF BMP COL2A BMPR1A TGFB TGFB FABP NFKB TGFBR CTNNB BMPR MMP CTNNB COL11A APOE EGFR INHBA LRP BMP COL12A BMP TWIST CD PDGFA ACVR SMAD COL5A OPG SPP FGF ACVR BMP8A COL3A MMP BMP FGFR SMAD BMP8B Gene name Corr. with CV COL5A PDGFA PDGFA TGFB COL9A TGFB SOX INHA BMP RUNX FGF SMAD TGFB TGFBR ALPL TGFB RUNX Gene name Corr. with CV Gene name Corr. with CV

10 Mire használhatjuk a szarvastól tanultakat? Új diagnosztikus markerek kijelölése Új terápiás célpontok kijelölése

11 CYP24A1 expresszió A CYP24A1 (24-hidroxiláz) a calcitriol-neutralizáló enzim Fokozott expresszió colon és máj cc-ben CYP24A1 gátlásnál megjelenik a D vitamin antitumor hatása! KD-35 Wölfling János Horáth P et al, Magyar Belorvosi Archívum, : Kosa JP et al, World J Gastroenterol (17): Horvath HC et al, J Histochem Cytochem (3): Horvath E et al, Anticancer Res (11):

12 CYP24A1 expresszió pm tumorokban A CYP24A1 fokozott expressziója differenciált pajzsmirigy tumorokban! Balla B et al, Thyroid (4): Balla B et al, J Endocrinol Invest (3):

13 A CYP24A1 gén expresszió változása 51 PTC-ben a normál pm szövethez képest Az expresszió foka a daganat aggresszívitásával áll szoros összefüggésben! Patients number Balla B et al, J Endocrinol Invest (3): Balla B et al, Thyroid (4):

14 A CYP 24 gátlása és/vagy D vitamin kezelés hatékony anti-neoplasticus kezelés lehet bizonyos daganatokban!

15 Genetikai eltérések DTC-ben Magyarországon n=177 Age (year) men (n=52) 52.9 ± 15.9 women (n=125) 50.3 ± 14.7 Number of DNA samples BRAF HRAS KRAS NRAS papillary cc (38,3%) 3 (1,95%) 1 (0.9%) 2 (1,3%) follicular cc (16.7%) 1 (8.3%) 0 4 (25.0%) other cc (14.3%) normal tissue total 340 Number of RNA samples RET/PTC1 RET/PTC3 papillari cc (7,2%) 2 (2,1%) follicular cc other cc normal tissue total 240 Tobias B et al, Pathol Oncol Res (1):27-33.

16 Daganat kockázat a molekuláris profil alapján Kockázat Molekuláris profil Magas Multiplex driver mutációk (pl. BRAF and PIK3CA) TP53 TERT Közepes ALK fúziók NTRK1 fúziók NTRK3 fúziók BRAF V600E Alacsony RET/PTC RAS PTEN BRAF K601E PAX8/PPARG

17 Pajzsmirigy hideg göbök követése 7 évig Genetikai variációk Frekvencia BRAF 39 NRAS 23 HRAS 9 KRAS 1 RET/PTC (9%) 779 citológiailag benignus FNAB minta gyűjtése Genetikai tesztelés 7 éves követés Genetikai eltérések és a malignitás incidenciájának követése Genetikai variációk megjósolják a malignus transzformációt? 57 tumor 27-ben genetikai eltérés (48%) Specificitás: 93.6%, szenzitivitás 47.4% negativ prediktiv érték: 95.8% pozitív prediktiv érték: 37.0% Halaszlaki Cs et al, Endocr Pract (9):

18 ThyroCan TM Target gene BRAF KRAS NRAS HRAS TERT RET TP53 AXIN1 APC IDH1 SMAD4 MET CTNNB1 PIK3CA DICER1 VHL PTEN LPAR4 EIF1AX GAS8-AS1 TSHR AKT1 GNAS TG PTH Analysis method control gene-expression control gene-expression NGS alapú módszer Jó prediktív érték Gyors leletátfordulási idő Relatíve olcsó ár 23 rák gén + 2 szöveti kontroll gén 540 mutáció + 2 expresszió Platform: Ion Torrent PGM. Lakatos P et al, 3rd World Congress on Thyroid Cancer, Boston, MA, USA, July 29.

19 Pm molekuláris tesztek

20 A kalciumanyagcsere vizsgálata: Honnan hová jutottunk? Új lehetőségek a csontanyagcsere betegségek diagnosztikájára és kezelésére. A kalciumanyagcserében résztvevő szereplők felhasználása a daganatos betegségek diagnosztikájában és gyógyításában. Erre alapozva komplett génpanelek kialakítása daganatkockázat megítélésére.

21 Köszönöm a figyelmet!