MOLEKULÁRIS GENETIKA. Klinikai Biokémia 2018.

Hasonló dokumentumok
MOLEKULÁRIS GENETIKA A LABORATÓRIUMI MEDICINÁBAN. Laboratóriumi Medicina Intézet 2017.

HAPMAP Nemzetközi HapMap Projekt. SNP GWA Haplotípus: egy kromoszóma szegmensen lévő SNP mintázat

ADATBÁNYÁSZAT I. ÉS OMICS

In Situ Hibridizáció a pathologiai diagnosztikában és ami mögötte van.

Engedélyszám: /2011-EAHUF Verziószám: Humángenetikai vizsgálatok követelménymodul szóbeli vizsgafeladatai

Többgénes jellegek. 1. Klasszikus (poligénes) mennyiségi jellegek. 2.Szinte minden jelleg több gén irányítása alatt áll

A genetikai lelet értelmezése monogénes betegségekben

Molekuláris genetikai vizsgáló. módszerek az immundefektusok. diagnosztikájában

Humán genom variációk single nucleotide polymorphism (SNP)

Diagnosztikai célú molekuláris biológiai vizsgálatok

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

GENOMIKA TÖBBFÉLE MAKROMOLEKULA VIZSGÁLATA EGYIDŐBEN

Norvég Finanszírozási Mechanizmus által támogatott projekt HU-0115/NA/2008-3/ÖP-9 ÚJ TERÁPIÁS CÉLPONTOK AZONOSÍTÁSA GENOMIKAI MÓDSZEREKKEL

Prenatalis diagnosztika lehetőségei mikor, hogyan, miért? Dr. Almássy Zsuzsanna Heim Pál Kórház, Budapest Toxikológia és Anyagcsere Osztály

Genetikai vizsgálat. Intergenomialis kommunikációs zavarok (mtdns depléció/deléció jelenléte esetén javasolt) Alpers syndroma (POLG1 gén analízis)

Veleszületett rendellenességek etiológiai csoportjai

DNS-szekvencia meghatározás

Mutáció detektáló módszerek

Molekuláris biológiai eljárások alkalmazása a GMO analitikában és az élelmiszerbiztonság területén

Genomika. Mutációk (SNP-k) és vizsgálatuk egyszerű módszerekkel. DNS szekvenálási eljárások. DNS ujjlenyomat (VNTR)

10. Genomika 2. Microarrayek és típusaik

Biológiai módszerek alkalmazása környezeti hatások okozta terhelések kimutatására

Közös stratégia kifejlesztése molekuláris módszerek alkalmazásával a rák kezelésére Magyarországon és Norvégiában

Antiszenz hatás és RNS interferencia (a génexpresszió befolyásolásának régi és legújabb lehetőségei)

Dr. Máthéné Dr. Szigeti Zsuzsanna és munkatársai

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

SZEMÉLYRE SZABOTT ORVOSLÁS II.

Epigenetikai Szabályozás

A metabolikus szindróma genetikai háttere. Kappelmayer János, Balogh István (

Hátterükben egyetlen gén áll, melynek általában számottevő a viselkedésre gyakorolt hatása, öröklési mintázata jellegzetes.

Mangalica specifikus DNS alapú módszer kifejlesztés és validálása a MANGFOOD projekt keretében

A HUMÁNGENETIKA LEGÚJABB EREDMÉNYEI Péterfy Miklós

2. SZ. SZAKMAI ÖSSZEFOGLALÓ PIR 2

Molekuláris biológiai módszerek m. hibridizációs s technikák

Fehérje expressziós rendszerek. Gyógyszerészi Biotechnológia

A BIOTECHNOLÓGIA ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEI A GYÓGYSZERKUTATÁSBAN

Epigenetikai mintázatok biomarkerként történő felhasználási lehetőségei a toxikológiában

Opponensi Vélemény Dr. Nagy Bálint A valósidejű PCR alkalmazása a klinikai genetikai gyakorlatban ' című értekezéséről

Genomikai Medicina és Ritka Betegségek Intézete Semmelweis Egyetem

Orvosi Genomika. 1. Trendek a modern orvostudományban. 2. Genomika és modern orvostudomány

Lujber László és a szerző engedélyé

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

5. Molekuláris biológiai technikák

Bioinformatika előadás

A PKU azért nem hal ki, mert gyógyítják, és ezzel növelik a mutáns allél gyakoriságát a Huntington kór pedig azért marad fenn, mert csak későn derül

Tesztkérdések. 1 A nem fertőző betegségek halálozási aránya az európai régióban: a) 77% b) 68% c) 86%

Molekuláris terápiák

Daganatok kialakulásában szerepet játszó molekuláris folyamatok

TEMATIKA Biokémia és molekuláris biológia IB kurzus (bb5t1301)

A humán mitokondriális genom: Evolúció, mutációk, polimorfizmusok, populációs vonatkozások. Egyed Balázs ELTE Genetikai Tanszék

I./1. fejezet: Jelátviteli utak szerepe a daganatok kialakulásában A daganatkeletkezés molekuláris háttere

Roche Personalised Healthcare Megfelelő kezelést az egyénnek 2009 szeptember 9

A genetikai vizsgálatok jelene, jövője a Ritka Betegségek vonatkozásában

CYP2C19 polimorfizmusok szerepe a clopidogrel rezisztencia vizsgálatában iszkémiás stroke-on átesett betegekben

Példák a független öröklődésre

Az X kromoszóma inaktívációja. A kromatin szerkezet befolyásolja a génexpressziót

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

11. Dr. House. Biokémiai és sejtbiológiai módszerek alkalmazása az orvoslásban

genetikai variációk, szerepük k a mindennapi transzfúziológiai ziológiai gyakorlatban

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Orvosi Genomtudomány 2014 Medical Genomics Április 8 Május 22 8th April 22nd May

Gyógyszerrezisztenciát okozó fehérjék vizsgálata

Az egészségügyi miniszter 8013/2007. (EüK. 19.) EüM. tájékoztatója

A FISH technika alkalmazása az előnemesítésben

XV. DOWN SZIMPÓZIUM Korszakváltás a klinikai genetikában

A Multi Locus Sequence Typing (MLST) alkalmazhatósága az élelmiszermikrobiológiában

PrenaTest Újgenerációs szekvenálást és z-score

Biológiai biztonság: Veszély: - közvetlen - közvetett

Evolúcióbiológia. Biológus B.Sc tavaszi félév

A genomiális medicina szép új világa

DNS replikáció. DNS RNS Polipeptid Amino terminus. Karboxi terminus. Templát szál

Kromoszómák, Gének centromer

Bioinformatika 2 10.el

PETEFÉSZEK ELÉGTELENSÉG

Populációgenetikai. alapok

A bioinformatika gyökerei

TÉMAKÖRÖK. Ősi RNS világ BEVEZETÉS. RNS-ek tradicionális szerepben

The nontrivial extraction of implicit, previously unknown, and potentially useful information from data.

Genetika 3 ea. Bevezetés

Biobank Hálózat kialakításának minőségügyi kérdései a Semmelweis Egyetemen

A DNS szerkezete. Genom kromoszóma gén DNS genotípus - allél. Pontos méretek Watson genomja. J. D. Watson F. H. C. Crick. 2 nm C G.

Molekuláris neurológia

Tudománytörténeti visszatekintés

Genomadatbázisok Ld. Entrez Genome: Összes ismert genom, hierarchikus szervezésben (kromoszóma, térképek, gének, stb.)

Bakteriális identifikáció 16S rrns gén szekvencia alapján

Mikroszatellita instabilitás immunhisztokémiai kimutatása colorectális carcinomában: antitestek, módszerek, standardizálás

ORVOSI LABORATÓRIUMI DIAGNOSZTIKA

I. A sejttől a génekig

Mit tud a genetika. Génterápiás lehetőségek MPS-ben. Dr. Varga Norbert

A PET szerepe a gyógyszerfejlesztésben. Berecz Roland DE KK Pszichiátriai Tanszék

Az ABCG2 multidrog transzporter fehérje szerkezetének és működésének vizsgálata

Az emberi erőforrás értéke

A laboratóriumi medicina fejlődése az elmúlt 35 évben

10. CSI. A molekuláris biológiai technikák alkalmazásai

Génkifejeződési vizsgálatok. Kocsy Gábor

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Terhesség és emlőrák genetikai szempontok. Kosztolányi György PTE Orvosi Genetikai Intézet

Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A projekt

Sugárbiológiai ismeretek: LNT modell. Sztochasztikus hatások. Daganat epidemiológia. Dr. Sáfrány Géza OKK - OSSKI

Átírás:

MOLEKULÁRIS GENETIKA Klinikai Biokémia 2018. 1

Történeti áttekintés

Humán genom projekt 20-25 000 gén azonosítása 1,800 betegséghez köthető gén 1000 genetikai teszt 350 biotechnológiai eszköz Egyéni tulajdonságok meghatározása; populációs haplotípus meghatározás: HapMaps (haplotype map) Etikai és törvényi szabályozás (ELSI) 3

Humán genom projekt Célok: a humán genom génszintű azonosítása Az emberi DNS lánc szekvencia-meghatározása adatbázisok létrehozása az adatelemzéshez szükséges eszközök fejlesztése a transzferrendszerhez kapcsolódó technológia kifejlesztése a köz és magánszféra felé etikai, jogi és társadalmi következmények (ELSI) meghatározása Mérföldkövek: 1990: A Projekt kezdete (U.S. Department of Energy and the National Institutes of Health) 2000: A teljes emberi genom nyers szekvenálása 2001: A nyers adatok elemzése megjelent nyomtatott formában 2003: HGP szekvencia analízis befejeződött, a projektet 2 évvel a tervezett befejezés előtt sikeresen lezárták

A jelenleg folyó kutatások: genetika - genomika Gének pontos lokalizációja és funkciómeghatározása DNS szekvencia elrendeződése Kromoszómális struktúra és elrendeződés Nemkódoló DNS szakaszok típusa, mérete, megoszlása, információtartalma és funkciója A génkifejeződés szabályozása, fehérjeszintézis és poszt transzlációs események SNP összefüggése különböző betegségekkel (egyéni érzékenység) Multigénes alacsony penetranciájú megbetegedések Összetett rendszerbiológia mikrobiális konzorciumok környezeti célokra Fejlődésgenetika,-genomika

Genomika Strukturális genomika Komparatív genomika Funkcionális genomika

A genomika vizsgálómódszerei DNS Szekvenciaanalízis: Southern blot Restrikciós térképezés Sanger-féle lánctermináció DNS microarray NGS újgenerációs szekvenálás Amplifikálás In vivo: DNS-klónozás In vitro: PCR, real time-pcr RNS Minőségi meghatározás: Elektroforézis Northern blot Dot blot in situ hibridizáció Expressziós microarray mrns, mirns, lnc-rns Amplifikálás: Egy ill. kétlépcsős reverz transzkripciós real time PCR

Southern blot 1. A nagyobb (akár genomi méretű) DNS-t kisebb szakaszokra hasítják restrikciós endonukleázok segítségével. 2. A DNS-t ezután denaturálják NaOH segítségével, melynek következtében a DNS két szála elválik egymástól. A DNS denaturálása fontos a későbbi membránhoz való kötődés és a próbákhoz való kapcsolódás miatt. 3. Nitrocellulóz membránt helyeznek a gél tetejére, a kapillárishatás miatt a minták felfelé mozdulnak el, kikötődnek a membránra, megőrizve a gélbeli egymáshoz viszonyított helyzetüket. 4. Száraz hőkezelés (60-100 C) során megtörténik meg a DNS-membrán kovalens keresztkötése. 5. Hibridizációs próbával kezelik jelölve van (radioaktív, fluoreszcens, kromogenikus festékkel). 6. A nem hibridizált próbákat lemossák a felületről, és a hibridizációs mintázatot Röntgenfilmen autoradiográfiával vagy fluorescens jelölés esetén fluorométerrel, esetleg a kromogén szubsztát alkalmazásával enzimatikus színreakcióval teszik láthatóvá.

Southern blot

Molekuláris hibridizációs technikák: Linear Array HPV genotipizáló teszt 1. HPV target DNS és humán genomiális DNS kinyerése: AmpliLute Liquid Media Extraction kit 2. Target szekvencia amplifikáció (PCR): szelektív amplifikálás 37 HPV genotípusból származó DNS-hez és a humán β-globin génhez alkalmazott biotinilált primerekkel (a HPV genom polimorf L1 szakaszán levő 450bp hosszú nukleotidszekvencia meghatározásához) 3. Hibridizáció: Linear Array HPV genotipizáló csík a HPV és β-globin próbákkal és egy keresztreaktív oligonukleotid próbával fedve (HPV 33,35,52,58). 4. Kimutatási reakció: sztreptavidintormaperoxidáz konjugátum és tetrametilbenzidin szubsztrátoldat 37 anogenitális HPV genotípus azonosítására alkalmas: 6, 11, 16, 18, 26, 31, 33, 35, 39, 40, 42, 45, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 58, 59, 61, 62, 64, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73 (MM9), 81, 82 (MM4), 83 (MM7), 84 (MM8), IS39, CP6108

DNS microarray Egy kisméretű (1-2 cm 2 ) szilárd hordozó (pl. szilikon, üveg) felületére szabályos elrendezésben több 10000, eltérő szekvenciájú DNS próbát rögzítenek. A próbák 20-5000 nukleotid hosszúságúak, génekre vagy cdns-ekre specifikus oligonukleotidok vagy in vitro szintetizált DNSfragmentumok. Az eljárás lényege, hogy mikroszkóp segítségével detektálják azokat a próbákat a chipen, amelyekkel komplementer DNS vagy RNS jelen van a mintában. Ennél a módszernél a mintát kell fluoreszcens módon jelölni. A klasszikus hibridizációs módszerekhez képest a chip technológiánál megfordult a próba és a minta viszonya: itt a próbát, míg az előző módszereknél a mintát immobilizálják.

In vitro DNS amplifikálás valós idejű detekció: PCR A PCR-t a DNS-szál egy rövid, jól definiált szakaszának amplifikálására használják: egyetlen gén, génrészlet Az élő szervezetekkel ellentétben a PCR-folyamat csak kis DNS-szakaszok másolására képes, ezek hossza általában legfeljebb 10 kbp=1000 bázispár. A PCR reakció komponensei: 1.DNS-templát ez tartalmazza a DNS-szakasz amplifikálandó régióját 2.Primerpár amely meghatározza az amplifikálandó szakasz elejét és végét (forward, reverse primer) 3. 4.DNS-polimeráz amely lemásolja az amplifikálandó szakaszt 5.Nukleotidok amelyekből a DNS-polimeráz felépíti az új DNS-t 6.Puffer amely biztosítja a DNS-polimeráz számára megfelelő kémiai környezetet

In vitro DNS amplifikálás valós idejű detekció: PCR A Real-Time PCR során a DNS mennyiségének mérése fluoreszcens detektáláson alapul, amihez kettős szálú DNS-hez kötődő fluoreszcens festékeket vagy fluoreszcensen jelölt szekvenciaspecifikus próbákat használnak. A Q-PCR mérés alapvető feltétele, hogy a fluoreszcens jel erőssége egyenesen arányos legyen az amplikon mennyiségével.

Kvantitatív valós idejű PCR: kvantitatív HBV DNS kimutatás HBV GeneProof HBV kvantitatív in vitro diagnosztikai teszt Kiindulási minta: serum Metodika 1. A minta előkészítése (dekontaminálás, DNS izolálás) 2. A kiválasztott target DNS amplifikálása PCR reakció során 3. Az amplifikációs termékek hibridizációja target specifikus oligonukleotid próbákhoz LightCycler 2.0 4. A hibridizált termékek detektálása kolorimetriás módszerrel

Restrikciós fragmenthossz polimorfizmus (RFLP) A DNS molekula restrikciós endonukleázokkal történő emésztést követően jól jellemezhető a DNS-fragmentumok hosszában meglévő különbségekkel. Ez az úgynevezett hasítási fragmentumhossz polimorfizmus (RFLP) Az RFLP-technikával nem csak a restrikciós endonukleázokkal végzett emésztés után kapott DNS-fragmentumok hosszának különbségeit lehet kimutatni, hanem az inszerciót, a deléciót és a bázisváltozást is. A deléció és az inszerció megváltoztatja az érintett fragmentumok elektroforetikus mobilitását. Felhasználási terület: Mutáció analízis, genetikai térképezés, DNS fingerprint

A molekuláris klónozás (in vivo amplifikáció)

A betegségek genetikai és genomikai szerepének vizsgálata szegregációs analízis: Az adott genetikai eltérés öröklődésének (monogénes: autoszomális domináns, recesszív, X kromoszómához kötött, mitokondriális DNS-hez kapcsolt illetve poligénes), penetranciájának és kifejeződésének (kisfokú, enyhe, erős) vizsgálata. linkage analízis (kapcsoltsági vizsgálat): A betegség kialakításában résztvevő gén vagy gének egymással illetve más génekkel történő együttes öröklődésének meghatározása. asszociációs vizsgálatok (társulás elemzés): Azonosítja, milyen allélvariánsok szerepelnek hajlamosító tényezőként az egyes betegségekben. A család alapú asszociációs vizsgálatok a transzmissziós diszequilibrium tesztek. A populációs alapon szervezett vizsgálatok pedig allélcsoportok illetve haplocsoportok vizsgálata alapján történik. A legújabb kutatási irányvonal a teljes genom asszociációs vizsgálat (genome-wide association studies, GWAS).

Géntérképezés A linkage analízis során a gének egymástól való távolságát, a genomban való viszonylagos elhelyezkedésüket határozzuk meg anélkül, hogy valóban megszekvenálnánk a DNS-t. Képesek vagyunk egy ismert gén vagy marker (ismert DNS szekvencia) alapján megmondani egy másik gén helyét a genomban. Ezt oly módon érik el, hogy az együtt öröklődő tulajdonságok gyakoriságát figyelik és ebből következtetnek a megfelelő gének egymástól való távolságára a kromoszómán. A fizikai térképezés az egyes határjelzők (gének, markerek) közötti távolságot jelzi a DNS molekula teljes hosszához viszonyítva. Míg az előbbi módszer viszonylagos, a fizikai térképezés valós távolságokat határoz meg. Ilyen térképeket a DNS ujjlenyomatoknál (fingerprinting) használnak. 18

Az 1. humán kromoszóma térképe 19

Monogénes megbetegedések csírasejtes mutáció autoszómális mutáció lehetőség nyílik a diagnosztikára, magas penetranciájuk és a hozzájuk kapcsolt rendellenességek magas élethossz prevalenciája miatt lehetőség nyílik szűrésre vagy korai tesztelésre legtöbb esetben a klinikai genetika feladata a genetikai tanácsadás és kezelés

Mi a különbség mutáció és polimorfizmus között? Egy nukleotidot érintő polimorfizmus (SNP) vs. mutáció Több generáción keresztül történő szekvenciát érintő változás Time A mutáció véletlenszerű esemény csupán néhánynak van hatása a következő generációkban A szekvenciák összehasonlítása az evolúciógenetika alapja Összehasonlítás s 1 és s 2 s 1 : s 2 : A C A G A G T A A C A C A TA T A GA C szubsztitúció deléció inzerció

Hutchinson-Gilford Progeria Szindróma A laminin A gén domináns mutációja, ami aberráns lamin A fehérje (progerin) létrejöttéhez vezet. A nukleáris lamina alapvető sejtmag funkciót meghatározó folyamatokban játszik szerepet, ilyen a DNS replikáció és a sejtciklus szabályozás. A progerin a magmembránt instabillá teszi. Nukleáris morfológiai eltérések Kromatin dezintegráció DNA repair defektusai Megnövekedett genom instabilitás A halálozás fiatalkorban fordul elő, oka progresszív szív és agyi ereket érintő arterioszklerózis Sporadikus autoszomális domináns mutáció az LMNA génben 1 Kromoszóma

Werner Szindróma (felnőttkori progeria) Autoszomális recesszívöröklődést mutató rendellenesség, korai öregedés arterioszklerózis, 2-ex típusú cukorbetegség, oszteoporózis, lágyszövet szarkóma megjelenése jellemzi WRN gén mutációja (mindkét allélt érintő mutáció szükséges) 8. kromoszóma Autoszomális recesszív mutáció a WRN génben WRN gén genetikai instabilitás, DNS száltörések, kromoszómális transzlokáció, extenzív genetikai állomány vesztés

Monogénes öröklődésű megbetegedések Leggyakrabban mendeli öröklésmenet Alacsony prevalencia 1:2000 Magas penetrancia A környezeti és életmódbeli hatások szerepe a betegség megjelenésére kisfokú A Genomikai Medicina és Ritka Betegségek Intézete (GRI) diagnosztizálja azokat a betegségeket, melyek kialakulásában az egyes gének rendellenességei szerepet játszanak, illetve a humán genom bizonyos variációi ismeretében becsli a gyakori, komplex betegségek kialakulásának valószínűségét genetikai tanácsadás, családtervezést, bizonyos betegségek és gyógyszer mellékhatások megelőzését

OMIM adatbázis

Genetikai tesztek Prevenciós tesztek: preimplantációs tesztek Prediktív tesztek: preszimptómás tesztek Diagnosztikus tesztek: prenatális és újszülöttkori diagnosztikus tesztek A teszteknek analitikai és klinikai validitáson kell átesniük széles körű felhasználásuk előtt! Genetikai tesztelés Genetikai szűrés

Prediktív genetikai tesztek Gén HFE APOE 4 CYP2D6 BRCA 1 BRCA 2 Factor V APC Betegség Öröklött hemochromatosis Alzheimer kór Citokróm P452 aktivitás Emlő daganat Emlő daganat Leiden mélyvénás thrombózis Familiáris adenomatózus polipózis

Kiválasztott gének célzott vizsgálata SNP fókuszált vizsgálata LD (linkage disequilibrium) vizsgálat Génkifejeződés mennyiségi vizsgálata Hipotézis indukálta célzott genetikai vizsgálatok nagy gén nagy hatás APC, RET, BRCA, BRAF, p53 Jelátviteli útvonal vizsgálata EGFR, VEGF, TLR (receptoriális) MAPK, JNK, RTK (kináz gátlás) NfKB, Wnt (transzkripciós faktor)

Új generációs szekvenálás (NGS) Az új generációs szekvenálási technikák segítségével, különböző módszerekkel gyorsan, nagy mennyiségű szekvencia adathoz juthatunk bármilyen eredetű nukleinsav mintából Az új generációs szekvenálás felhasználási területei: a genom, a célzott (pl. EXOM) és az RNS szekvenálás A új generációs szekvenálás alkalmas transzkripciós faktor kötőhelyek karakterizálására személyre szabható diagnosztika és terápia http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/gen technologia/ch05s02.html

Genome wide analysis studies (GWAS) A humán genom teljes hosszában azonosítják az SNP-ket Előnyös ha ismerjük a populáció specifikus LD haplotípus blokkokat, így haplotípusonkét kevesebb, gyakran 2 SNP is elég lehet. Jelenleg folyamatban van a HapMap projekt, mely az emberi genom 3.1 millió SNP-re vonatkozó térképét tartalmazza rekombinációs forrópontokra, LD blokkokra és az SNP előfordulás alapvető összefüggéseire vonatkozóan. A HapMap négy, földrajzilag és etnikailag eltérő népcsoportból származó 270 egyén teljes genom szekvenálásából származik. Eddig a vizsgált során az azonos népcsoportba tartozó személyeknél körülbelül 25-30%-os SNP átfedést azonosítottak. Kimutatták, hogy a rekombinációs arány szisztematikusan különbözik az egyes gének vonatkozásában illetve eltérő funkciójú gének között, valamint azonosítottak a populációs természetes szelekcióban szerepet játszó allél polimorfizmusokat.

Genome wide association studies Manhattan plot: minden pont egy SNP-t jelöl, az x-tengelyen a lokalizáció az y-tengelyen az asszociáció szorossága látható. Jelen vizsgálat egy mikrocirkulációs rendellenességeket vizsgáló tanulmány része, melyben a kisérszűkülettel összefüggő SNP variánsok ábrázolódnak Ikram MK et al (2010) Four Novel Loci (19q13, 6q24, 12q24, and 5q14) Influence the Microcirculation In Vivo. PLoS Genet. 2010 6(10):e1001184

Poligénes és multifaktoriális betegségek Több gén, génkomplexumok és környezeti hatások interferenciája befolyásolja a kialakulást Populációs szinten magas prevalenciájú betegségek Gének penetranciája változó, széles skálán mozog Családi halmozódást mutathat a betegség és a génkomplexumok mutathatnak hasonlóságokat a családon belül, de többnyire nem figyelhető meg a családi öröklődési mintázat Csupán a genetikai vizsgálattal nehéz egy személy lehetséges érintettségét pontosan meghatározni!!! Hypertonia Stroke Sporadikus daganatok Diabetes mellitus Asthma Epilepszia Ritkán néhány veleszületett rendellenesség: Szájpadhasadék Velőcső defektusok

Genom-környezet interferencia Gének Magas vagy alacsony penetranciájú Környezet Külső fizikai kémyiai biológiai társadalmi

Vizsgálati módszerek az egyéni érzékenység meghatározására Perifériás vérből lymphocyta izolálást követően DNA repair kapacitás A reporter gének sérülésének mennyiségi meghatározása (pcmvcat, pcmvluc) Az alacsony DRC fenotípus önálló kockázati tényezőként szerepel epitheliális daganatokban (fiatal, nő, enyhe dohányos, családi anamnézisben daganatos betegség) Mutagén szenzitivitás Mutagén expozíciót követően a DNS károsodás mennyiségi meghatározása, egyszálú, kettős szál károsodás, adduktképződés Comet assay DNs károsodás mérése sejtszinten Micronucleus assay Könnyű kvantifikáció Telomer hossz meghatározás TL eltérések általánosan előfordulnak az epiteliális daganatok korai és bevezető stádiumában

A farmakokinetikát befolyásoló gének Multidrog-rezisztencia-1 (MDR-1), ABCB1. A vesetubulusokban és a hepatocyták canalicularis membránjában levők a drogok szervezetből való kiürítését végzik. Az ABCB1 gén C3435T polimorfizmusában a T allél a gén csökkent expresszióját okozza. Ezért a TT genotípusúakban, pl. metotrexát kezelésnél akut limfoblasztos leukémiában (ALL) emelkedik a mellékhatások gyakorisága. Multidrog-rezisztencia-asszociált protein (MRP1), ABCC1 Az antraciklinek egyik legfontosabb, kifelé irányuló transzportere a szívben. Az antraciklinek a daganatkemoterápia egyik leghatékonyabb szerei (pl. doxorubicin). Egyik legfontosabb mellékhatása a kardiotoxicitás, melynek hatása sokszor évtizedekkel a kezelés után jelentkezik. Az ABCC1 polimorfizmusai befolyásolják működését és az antraciklinek korai és késői mellékhatásait.

A farmakokinetikát befolyásoló gének Cytochrom P-450 (CYP) család A májban termelődik, összesen 57 gén tartozik ide, és fő hatása az idegen anyagok oxidálása. A géncsalád néhány tagja igen polimorf, és becslések szerint a génekben található variációk a súlyos gyógyszermellékhatások 80%-áért felelősek. Néhány ismertebb, polimorf CYP gén: CYP3A4, CYP3A5 : a gyógyszerek 50%-nak a metabolizmusáért felelősek. CYP2D6 : a gyógyszerek negyedének metabolizmusáért felelős. CYP2C9 : 5%-ért felelős. CYP2C19 : sok fontos gyógyszer metabolizmusáért felelős (pl. Clopidogrel).

Epigenetika Örökölhető sejtfenotípus és génkifejeződés eltérések, melyek a DNS szekvenciától függetlenek: Kromoszomális remodelling Hiszton módosulás DNS metilációs mintázat Fehérjét nem kódoló RNS szakaszok: mirns

Epigenetikai tényezők módosítása Beltenyésztett egértörzseken végzett kísérletekben a metildonorként szereplő tápanyagok (B12, folsav) bevitelének arányai az agouti gén metiláltságát befolyásolták az embrionális fejlődés során, ami befolyásolja az utód szőrzetének színét. Epidemiológiai vizsgálatokban kimutatták, hogy a prenatális és korai posztnatális diéta befolyásolja a felnőttkori táplálkozással összefüggésben álló nem fertőző betegségre való hajlamot ( cardiovascularis betegség, 2-es típusú diabetes mellitus obezitás és daganatos betegségek). A Folsav, zink, betain és a B12 fontos szerepet játszanak az egy szénatomos transzfer rendszerek (Folsav-Tetrahidrofolsav és S adenozil-metionin rendszer) kulcsszerepet játszanak a SAM szintézisében, meghatározva ezzel annak mennyiségét és a promoter metilációt. (Hypo és Hypermetiláció szerepe) A folsav hiány számos betegség kockázatát emeli: anaemia, idegrendszeri defektusok daganatok pl: colorectalis daganat. Metilén-tetrahidrofolát- reduktáz (MTHFR) csökkent szintje összefügg a csökkent folsav, metionin és SAM szintekkel. Alternatív beviteli forrás lehet a betain, ami metildonorként funkcionál a homocysztein remetilációhoz. L-karnitin hiszton acetiláció egyik fontos faktora. CoQ10 esszenciális kofaktorként szerepel az elektrontranszportban szerepet játszó enzimekben, ill. a pirimidin bioszintézisben.

A genomika hatásai Molekuláris medicina diagnosztika, prevenció betegségek genetikai pedispozíciójának meghatározása molekuláris alapú egyénre szabott gyógyszerelés molekuláris célzott terápia Mikrobiológia patogének gyors azonosítása és célzott kezelése új energiatermelési eljárások (bioüzemanyag) környezeti szennyezők monitorozása a toxikus anyagok biztonságos lebontása, megsemmisítése U.S. Department of Energy Genome Programs, Genomics and Its Impact on Science and Society, 2003

A genomika hatásai Kockázatbecslés az egészségügyi kockázat meghatározása fizikai és kémiai környezeti expozíció során, daganatkockázat Bioarchaeológia, Antropológia, Evolúció- és Migrációkutatás a csírasejtes mutációk tanulmányozása mitokondriális DNS, Y kromoszóma meghatározás

A genomika hatásai DNS azonosítás (Igazságügyi orvostan) áldozatok és elkövetők azonosítása apasági és családi eredet meghatározás veszélyeztetett és védett fajok azonosítása a vadvédelmi szervek felé biológiai szennyezők azonosítása donor-recipiens egyezőség meghatározása transzplantációs programban Növénytermesztés, állattenyésztés betegség és kártevő rezisztens fajok létrehozása magasabb hozamtermelés növény és állatfajoknál biopeszticidek kifejlesztése

Elsi: etikai, jogi, és társadalmi következmények A genomikai információ személyes és megbízható kezelése biztosító társaságok, alkalmazók, törvényhozók, oktatási intézmények, katonai intézmények és egyéb szerveket érintően. Pszichoszociális hatás, stigmatizáció, diszkrimináció az egyéni genomikai különbözőségből fakadóan. Reproduktív következmények becslése és szabályozása a reproduktivitást érintő döntéshozatalban. Klinikai vonatkozások beleértve az orvosképzés, genetikai információ szolgáltatása az egészségügyi ellátó személyzet felé, a genetikailag elemzett személy ill. a népesség tájékoztatása a lehetőségekről és korlátokról, szociális kockázat, standard protokoll és minőségbiztosítás alkalmazása.

Hgp-n túl: mi a következő lépés? HapMap Genetikai változékonyság meghatározása a humán genomban Systems Biology Mikrobiális genom lehetőségei energiatermelés és környezeti célok felhasználására

PTE KK LMI Molekuláris genetikai laboratórium

Diagnosztikai vizsgálatok HPV Linear array HPV genotipizáló teszt cervicalis sejtek, FFPE szövetek HBV serum GeneProof HBV kvantitatív in vitro diagnosztikai teszt MTB LightMix Mycobacterium spp/m. tuberculosis kvalitatív in vitro diagnosztikai teszt köpet,bronchusmosó folyadék, pleurapunctatum, genny, gyomormosó folyadék, liquor, vizelet CT LightMix Chlamydia trachomatis kvalitatív IVD teszt NG LightMix Neisseria gonorrhoea kvalitatív IVD teszt vizelet, urethralis ill. endocervicalis swab, conjunctiva váladék Metodika 1. A minta előkészítése (dekontaminálás, DNS izolálás) 2. A kiválasztott target DNS amplifikálása PCR reakció során 3.Az amplifikációs termékek hibridizációja target specifikus oligonukleotid próbákhoz LightCycler 2.0 4. A hibridizált termékek detektálása kolorimetriás módszerrel qrt PCR

Diagnosztikai vizsgálatok HCV -GeneProof HCV kvalitatív in vitro diagnosztikai teszt -Genotípus meghatározás 1a/b, 2 a/c, 4, 2b, 3a genotípusoknak megfelelően serum Prothrombin G20210A és Factor V Leiden G1691A mutáció detekció Fluoreszcensen jelölt hibridizációs próbákkal és DNA Master HybProbe kittel teljes vér MDR-1 C3435T mutáció detektáló teszt Fluoreszcensen jelölt hibridizációs próbákkal és DNA Master HybProbe kittel teljes vér PB19 LightMix Parvovírus B19 kvalitatív IVD teszt serum HSV EBV CMV LightMix Herpes simplex vírus 1/2 kvalitatív IVD teszt serum, liquor LightMix Eppstein-Barr vírus kvalitatív IVD teszt serum LightMix humán Cytomegalovírus kvalitatív IVD teszt serum