A klinikai genetika alkalmazása a belgyógyászatban

Átírás

1 A klinikai genetika alkalmazása a belgyógyászatban Lakatos Péter Semmelweis Egyetem I. sz. Belgyógyászati Klinika

2 Klinikai genetikai alapfogalmak Gén (a teljes genom <1%) PCR polymerase chain reaction Szekvenálás SNP single nucleotide polymorphism WES whole exome sequencing WGS whole genome sequencing NGS next generation sequencing ország 3 milliárd dollár 1 humán genom Frederick Sanger

3 NGS = robusztus szekvenálási lehetőség

4 A genetikai tesztek számának növekedése

5 Öröklődő betegségek

6 Neurofibromatosis NF1, 58 exon, 8661 bp NF2, 17 exon, 1824 bp Oncogene Jul 12;26(32): Epub 2007 Feb 12.

7 Neurofibromatosis NF AmpliSeq panel, 130 amplikon c.2693t>c, p.leu898pro

8 Sok öröklődő betegség egyidejű vizsgálata 328 gén teljes kódolószekvenciája, 1.5 Mb 740 örökletes betegség 3 darab PCR cső Összesen több, mint primer pár variáns / minta Komplex genetikai szűrés és tanácsadás Ismert fenotípusú betegségek hiányzó genetikai hátterének vizsgálata

9 WES Genetion Complete TargetSeq panel gén teljes kódoló szekvenciája, 50 Mb ezer variáns

10 Klinikai teljes exom szekvenálás (WES) A genom fehérje kódoló ~1,0% -a: exom (~30 ezer gén összes exonja, ~50 millió bp). Betegségekkel összefüggő ismert mutáció 85%- a az exomban található. NGS módszerrel, capture vagy PCR alapú könyvtárkészítéssel szekvenálható. Napjainkban a ritka genetikai betegségek hátterének meghatározásának alapmódszere, trió (érintett+szülők) szekvenálások esetén az eredményesség 50% feletti. Bioinformatikai kérdések: 75x lefedett exom akár 10 GB nyers szekvencia adat, ebben kell megtalálni az 1-2 kóroki mutációt. Esetbemutatás, saját példa: - 5 éves leánygyermek szívizom vastagodással (2011) - nincs biztos diagnózis a hagyományos vizsgáló eljárásokkal - 7 évesen ritmuszavar, hirtelen szívhalál sikeres reanimáció, ICD beültetés (2013) - laboratóriumunkban teljes exom szekvenálás és kiértékelés: HCM-mel kapcsolt kettős heterozigóta mutáció a MYBPC3 génben, p.r495q / p.s593fs*11 (2014) (Horvath et al, Cardiology, under review) - testvérek és szülők célzott genetikai vizsgálata - Testvérek és az apa ICD beültetése

11 Hematológia

12 Ismert genetikai eltérések lymphomákban Lymphoma Transzlokáció/mutáció Érintett gének Follicularis lymphoma t(14;18)(q21;q32) IgH/BCL2 Köpenysejtes lymphoma t(11;14)q13;q32) CCND1/IgH Burkitt lymphoma t(8;14)(q24;q32) cmyc/igh t(2;8)(p11;q24) IgK/cMYC t(8;22)(q24;q11) cmyc/igl Anaplasticus nagysejtes lymphoma t(2;5)(p23;q35) ALK1/NPM t(1;2)(q25;p23) TPM3/ALK1 inv(2)(p23;q35) ALK1/ATIC t(2;3)(p23;q21) ALK1/TFG t(2;17)(p23;q23) ALK1/CLTC t(2;x)(p23;q11) ALK1/MSN t(2;19)(p23;p13) ALK1TPM4 Gyomor MALT lymphoma t(11;18)(q21;q22) API2/MLT1 Diffúz nagy B-sejtes lymphoma t(14;18)(q21;q32) IgH/BCL2 t(8;14)(q24;q32) cmyc/igh 3q27 BCL6 Hajassejtes leukaemia 7q34 BRAF (V600G)

13 Döhner et al, N Engl J Med 2000, 343:1910 Genetika és a CLL prognózisa

14 Genetika és az AML prognózisa Chien-Yuan Chen, et al. BMC Cancer. 2013;13: Fiedler W et al, Br J Haematol Mar 29. doi: /bjh

15 Genetika és a CML prognózisa

16 Onkológia

17 Genetika és emlőrák

18 Az emlőrákok genomikai klasszifikációja Hierarchikus clustering 689 gén alapján HER2 Lum-B Lum-A Basal-like Rouzier R et al, Clin Cancer Res 2005;11:

19 Az emlőrákok kezelése és genetika HER2-onkoprotein

20 Az emlőrákok kezelése és genetika ER HER2 terápia Her2 +/- +++ anti-her2 Luminal-A - - kemoterápia Luminal-B + - anti-ösztrogén Basal-like - -?

21 BRCA 1 és 2. Az emlőrák kockázata Laboratóriumunk által összeállított panel ATM, BARD1, BRIP1, CDH1, CHEK2, DIRAS3, ERBB2, NBN, PALB2, RAD50, RAD51, STK11, TP53, KRAS. ~30%

22 Genetika és tüdőrák

23 A tüdőrák differenciáldiagnosztikai algoritmusa Neurogén marker+ (TTF1+) SCLC/LCNEC Primer tüdőrák Neurogén marker- (TTF1-) NSCLC, NOS TTF1+, p63-,ck7+, HMWCKp63+, TTF1-, HMWCK+ adenocarcinoma NSCLC NOS laphámrák Rossi et al. Int J Surg Pathol :206.

24 A tüdőrákok molekuláris klasszifikációja Sequist L V et al. Ann Oncol 2011;22:

25 A tüdő adenocarcinoma kezelése génhiba K-RAS, N-RAS mutáció EGFR mutáció ALK fúzió gyógyszer Tirozinkináz-gátló rezisztencia EGFR TK-gátló (gefitinib, erlotinib, afatinib) ALK-gátló (crizotinib)

26 Genetika és vastagbélrák

27 A vastagbélrák genomikai klasszifikációja The Cancer Genome Atlas Network Nature :

28 Colon cc és EGFR jelpálya 27% 23% 34% 8% 8% Tol et al. EJC :1997.

29 Colon cc kezelése génhiba K-RAS, N-RAS mutáns K-RAS, N-RAS vad típus B-RAF mutáns Microsatellita instabilitás kezelés bevacizumab cetuximab, panitumumab anti-egfr rezisztencia 5-FU rezisztencia

30 Colon cc és septin-9 A Septin9 teszt a korai vastagbélrák szűrőteszt vérből mutatja ki vérből Módszer: A Septin9 a vastagbéltumor sejtek által termelt metilált DNS, amely vérmintából könnyen kimutatható. A teszt egy 8000 főt magában foglaló klinikai vizsgálatot követően 2011-ben került bevezetésre nemzetközi szinten. Eredmény: Amennyiben a Septin9 teszt negatív eredményt ad, abban az esetben több, mint 99% eséllyel nincs vastagbélrák. Pozitív eredmény esetében a 67-86%-os specificitás (függően a korai tumor I. vagy II. stádiumától) pedig meghaladja az eddig rutinszerűen használt bármelyik (székletvér, CEA vagy enzimatikus tumormarker) laboratóriumi diagnosztika értékét! Ajánlott fokozott vastagbélrák rizikójú, családi halmozódású pácienseknek, akiknél évek óta gyulladásos bélbetegség áll fent. A teszt eredményét követően csak pozitív esetben javasolt a vastagbél-tükrözés.

31 Genetika és melanoma

32 A melanoma molekuláris genetikája

33 A melanoma kezelése génhiba B-RAF mutáció N-RAS mutáció KIT mutáció terápia vemurafenib TK-gátló rezisztencia imatinib

34 Genetika és pajzsmirigyrák

35 A pajzsmirigyrákok molekuláris genetikája

36 Genetikai eltérések pajzsmirigy tumorokban Halászlaki Cs és mtsai, LAM 2012;22(1):9 16.

37 A CYP24A1 gén expresszió változása a normál pm szövethez képest A CYP24A1 aktivitás a tumor agresszivitásával arányos! betegek

38 250 FNAB minta három éves utánkövetése citológiailag negatív hideg göbök esetén Genetikai eltérés Gyakoriság BRAF 4 NRAS 1 HRAS 7 KRAS 1 RET/PTC Specificitás: 96,2%, szenzitivitás 46%

39 PentaCore Thyreon Hodak SP, Rosenthal DS, Thyroid (2):131.

40 Célzott terápia a RAS jelátviteli útra TKI humán differenciált metastatikus pm cc-ben Sorafenib Sunitinib Pasopanib Vemurafenib Vandetanib Cabanillas ME et al, J Clin Endocrinol Metab, June 2010, 95(6): Brose MS et al, The Lancet. 2014; doi: /S (14)

41 Genetika és egyéb endokrin tumorok MEN szindrómák Mellékvese tumorok Phaeochromocytomák Mellékpajzsmirigy cc. Hypopyhsis tumorok Ovarium cc.

42 Prostatarák szűrése: PCA3 vizsgálat A PCA3 gén terméke kizárólag prosztata szövetben mutatható ki. Tumoros elfajulás esetén a prosztata sejtek x több PCA3 mrns-t termelnek, mint a normál vagy benignus sejtek. A klinikai gyakorlatban a PSA érték és prosztata tapintással történő vizsgálata alapján döntenek a prosztata biopsziák elvégzéséről. Az így indikált biopsziák közel 77%-a felesleges beavatkozás. A PCA3 vizsgálat RDV utáni első vizeletből elvégezhető, eredménye 80%-os biztonsággal jelzi előre a biopszia eredményét. A PCA3 vizsgálat ajánlása: Emelkedett, szürke zónás szérum PSA érték (4-10 ng/ml) Negatív, nem egyértelmű RDV eredmény. Negatív biopszia vagy a biopsziát megelőzően. Negatív ultrahang eredmény. Családi kórelőzmény. Utánkövetés. Szenzitivitás Specificitás AUC ROC curve PCA3 Score Cut-off 35 67% 83% 0.658

43 Kardiológia

44 Néhányan Kolonics György Zsiborás Gábor Fehér Miklós

45 A hirtelen szívhalál hátterében álló betegségek megoszlása TTN LMNA MYH7 MYH6 SCN5A MYBPC3 TNNT2 MYH7 MYBPC3 TNNT2 TNNI3 TPM1 RYR2 (AVRD2) AVRD3 DSP (AVRD8) PKP2 (AVRD9) DSG2 (AVRD10) DSC3 (AVRD11) ACE / rs AGTR1 / rs5186 CMA1 / rs AGT1 / rs699 CYP11B2 / rs Maron BJ et al.: Circulation 115(12):1643; 2007)

46 A hirtelen szívhalál hátterében álló betegségek megoszlása SCN5A (BS1) GPD1L (BS2) CACNA1 C (BS3) CACNB2 (BS4) SCN1B (BS5) KCNE3 (BS6) SCN3B (BS7) KCNQ1 (LQTS1) KCNH2 (LQTS2) SCN5A (LQTS3) ANK2 (LQTS4) KCNE1 (LQTS5) KCNE2 (LQTS6) KCNJ2 (LQTS7) CACNA1c (LQTS8) CAV3 (LQTS9) SCN4B (LQTS10) AKAP1 (LQTS11) SNTA1 (LQTS12) Maron BJ et al.: Circulation 115(12):1643; 2007)

47 A hirtelen szívhalál hátterében álló betegségek megoszlása 78%

48 A laboratóriumunk által összeállított panel MYBPC3 TNNI3 TNNT2 MYH7 TTN LMNA MYH6 SCN5A KCNQ1 KCNH2 SCN4B KCNE1 KCNE2 KCNJ2 CACNA1C CASQ2 hryr2 DSP PKP2 ACE / rs AGTR1 / rs5186 CMA1 / rs AGT1 / rs699 CYP11B2 / rs GPD1L CAV3 KCNE3 SCN3B SCN4B SNTA1 AKAP9 ANK2 CACNB2 SCN1B TPMI1 DSG2 DSC2 KCNJ5

49 Prenatalis vizsgálatok

50 Nem invazív prenatális tesztelés - NIPT Módszerek: MPS Random DNS-szekvenálás SNP alapú Kritikus: Magzati DNS mennyisége (fetal fraction) Mozaicizmus (SNP alapú módszerek tudják) Ikerterhesség Elsővonalbeli teszt? (van ahol már igen) Down-szindróma (21-es triszómia) Edwards-szindróma (18-as triszómia) Patau-szindróma (13-as triszómia) Bizonyos nemi kromoszóma eltérések: - Turner-szindróma (X-monoszómia) - Klinefelter-szindróma (XXY) - Jacob-szindróma (XYY) - Tripla X-szindróma Triploidia A magzat neme Mikrodeléciók

51 A klinikai genetika alkalmazásai a belgyógyászatban Sikerrel módosítottak humán embryo DNS-t! Liang P et al, Protein Cell DOI /s , April 23. Hasnyálmirigy-tumor sejtjeit "normális" sejtekké programozták vissza. Kim S et al, Pancreas doi: /MPA , April 18. Génmódosított salmonella baktériumokkal pusztíthatók el a daganatok. Frahm M et al, mbio 6(2):e doi: /mbio April 14.