Genetika és epigenetika: gének és környezet. Az ikerkutatások epigenetikai vonatkozásai



Hasonló dokumentumok
A NEMZETKÖZI ÉS HAZAI ( ) IKERREGISZTEREK.

Epigenetikai Szabályozás

Epigenetikai tényezők jelentősége az immunológiában

Mely humán génvariációk és környezeti faktorok járulnak hozzá az allergiás megbetegedések kialakulásához?

Az ikerkutatások jelene és jövője

Képalkotással kapcsolatos ikervizsgálatok jelene és jövője: genetika és epigenetika

A genomiális medicina szép új világa

Dr. Tárnoki Ádám Domonkos PhD Semmelweis Egyetem, Budapest Radiológiai és Onkoterápiás Klinika Magyar Ikerregiszter

TRANSZGENERÁCIÓS EPIGENEZIS Dr. Tóth Sára Semmelweis Egyetem Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet

Az ikerkutatások eredményeinek felhasználhatósága a prevencióban. Genetika és epigenetika a telomér kutatásban, immunoepigenetika.

Epigenetika kihívások az ökotoxikológiában

Az X kromoszóma inaktívációja. A kromatin szerkezet befolyásolja a génexpressziót

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

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

ADATBÁNYÁSZAT I. ÉS OMICS

A a normál allél (vad típus), a a mutáns allél A allél gyakorisága 50% a allél gyakorisága 50%

Epigenetikai plaszticitás és az immunválasz

Genetikai vizsgálatok

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

Korai stressz és sérülékenység. Tóth Máté, PhD MTA KOKI Magatartás Neurobiológia Osztály

Madarasi Anna Szent János Kórház és Észak-budai Egyesített Kórházai 2011

P60W T. P60 Fbln5-/- 1. Image: Le VP et al. Physiol Rep. 2014

Molekuláris genetikai vizsgáló. módszerek az immundefektusok. diagnosztikájában

PROGRAMFÜZET. "GENETIKAI MŰHELYEK MAGYARORSZÁGON" XIII. Minikonferencia SZEPTEMBER 12.

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

TRANSZGENERÁCIÓS EPIGENEZIS Dr. Tóth Sára Semmelweis Egyetem Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet

Szénhidrát-anyagcsere kontroll pajzsmirigy betegségekben

Human Genome Project, évvel a tervezett befezés előtt The race is over, victory for Craig Venter. The genome is mapped* - now what?

PAJZSMIRIGY HORMONOK ÉS A TESTSÚLY KONTROLL

TEMATIKA Biokémia és molekuláris biológia IB kurzus (bb5t1301)

Környezeti tényezők jelentősége az IBD patomechanizmusában újdonságok. Dr. Szűcs Dániel SZTE Gyermekklinika, Szeged)

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

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

A génterápia genetikai anyag bejuttatatása diszfunkcionálisan működő sejtekbe abból a célból, hogy a hibát kijavítsuk.

A sejtek lehetséges sorsa. A sejtek differenciálódása. Sejthalál. A differenciált sejtek tulajdonságai

Epigenetikaikutatások pszichiátriai vonatkozásai A modern biológia fejlődése február Falus András. populációk (Darwin)

Az arteria vertebralis átmérőjének és áramlásának meghatározói

Populációgenetikai vizsgálatok eredményei hangulatzavarokban. Képalkotó vizsgálatok alkalmazása a neuropszichofarmakológiában

Genetikai szótár. Tájékoztató a betegek és családtagjaik számára. Fordította: Dr. Komlósi Katalin Orvosi Genetikai Intézet, Pécsi Tudományegyetem

Prof. Dr. Szabad János Tantárgyfelelős beosztása

Human genome project

0. Kurzusok tudnivalók 1. Az anyag - csak az írott anyagban 2. Az élet molekulái - csak az írott anyagban 3. Mi az Élet? 4. A Világ keletkezése 5.

A genetikai vizsgálatok jelene, jövője a Ritka Betegségek vonatkozásában

ETK-EDUVITAL ELŐADÁSSOROZAT. Vas utcai délutánok. 2014/2015 II. félév és 2015/2016 I. félév

A domináns öröklődés. Tájékoztató a betegek és családtagjaik számára. Fordította: Dr. Komlósi Katalin Orvosi Genetikai Intézet, Pécsi Tudományegyetem

12. évfolyam esti, levelező

Diagnosztikai célú molekuláris biológiai vizsgálatok

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

Veleszületett rendellenességek etiológiai csoportjai

Recesszív öröklődés. Tájékoztató a betegek és családtagjaik számára. Fordította: Dr. Komlósi Katalin Orvosi Genetikai Intézet, Pécsi Tudományegyetem

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

A NEMZETKÖZI ÉS HAZAI

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

Transzgénikus állatok előállítása

A BIOLÓGIAI GYÓGY- SZEREK FEJLESZTÉSÉNEK FINANSZÍROZÁSA ÉS TERÁPIÁS CÉLTERÜLETEI

Környezeti epidemiológia II. Honnan tudjuk, hogy mikor ártalmas a környezet?

Epigenetikai mintázatok biomarkerként történő felhasználási lehetőségei a toxikológiában

Evolúció. Dr. Szemethy László egyetemi docens Szent István Egyetem VadVilág Megőrzési Intézet

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

Biológiai feladatbank 12. évfolyam

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

- Conrad Hal Waddington számára a gének fizikai háttere még ismeretlen volt (Watson-Crick-Franklin 1953), így próbálta leírni a sejt specializációt=>

TÁMOP /1/A Tantárgy címe: Transzdifferenciáció és regeneratív medicina Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann Péter

"Soha sem késő"! Megoldások a felnőttkori egészségnevelésből Falus András

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

Őssejtek és hemopoiézis 1/23

A genomikai oktatás helyzete a Debreceni Egyetemen

A genetikai lelet értelmezése monogénes betegségekben

11. évfolyam esti, levelező

2.sz. Klinikai Orvostudományok Doktori Iskola vezető: Dr. Tulassay Tivadar. 2 éves kurzusterv

Új utak az antipszichotikus gyógyszerek fejlesztésében

Molekuláris Medicina

Egészséggel kapcsolatos nézetek, hiedelmek, modellek, egészségvédő magatartásformák

A confounding problémája

A confounding problémája

A sertések lágyék- és heresérv tünetegyüttesének genetikai háttere


A confounding problémája

0. Kurzusok tudnivalók 1. Az anyag - csak az írott anyagban 2. Az élet molekulái - csak az írott anyagban 3. Mi az Élet? 4. A Világ keletkezése 5.

újra Az emberi viselkedés (heritabilitás) I: dok II. Testvérp Családvizsgálat Szülők Gének Nevelés gyerek CSAK közös környezet CSAK közös génállomány

Az omnipotens kutatónak, Dr. Apáti Ágotának ajánlva, egy hálás ex-őssejtje

Sokszínű egészségtudatosság

7. SOKFÉLESÉG. Sokféleség

TÁPLÁLKOZÁSI AKADÉMIA

Epigenetikai szabályozás

BIOLÓGIA OSZTÁLYOZÓ VIZSGA ÉS JAVÍTÓVIZSGA KÖVETELMÉNYEK (2016)

Dr. Masszi András PhD

Kalman-féle rendszer definíció

Miért kell foglalkoznunk a környezeti zajjal? A zaj élettani hatásai

Evolúció. Dr. Szemethy László egyetemi docens Szent István Egyetem VadVilág Megőrzési Intézet

Daganatok kialakulásában szerepet játszó molekuláris folyamatok

Adottság vagy nevelés?

INCZÉDY GYÖRGY SZAKKÖZÉPISKOLA, SZAKISKOLA ÉS KOLLÉGIUM

Válasz Prof. Dr. Szabó János opponensi bírálatára

Felkészülés: Berger Józsefné Az ember című tankönyvből és Dr. Lénárd Gábor Biologia II tankönyvből.

Az interdiszciplináris pszichogenetikai kutatócsoportunk: Szemléletmód. Miről szólnak az előadások?

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

Szakmai önéletrajz febr.16.

A fő egészségügyi kihívások

Szemléleti változások: a felépülés-modell Közösségi addiktológia. dr. Harangozó Judit Semmelweis Egyetem Közösségi Pszichiátriai Centrum

Átírás:

Genetika és epigenetika: gének és környezet. Az ikerkutatások epigenetikai vonatkozásai Melicher Dóra Ikerkutatás, epigenetika és radiogenomika PhD kurzus 2015/16 7-8. óra 2016.02.23.

Az emberi genom Az örökítő anyag a DNS Genom: egy sejt teljes örökítőanyag-mennyisége 2m/sejtmag ~ 10 13 sejt A szervezet egészére nézve a Hold-Föld távolság 651x-e!

Bázissorrend Két személy genomja 99,5%-ban azonos. Az ember genomja alig (1,6%-ban) különbözik a csimpánzétól

Applied Imaging Corporation and National Human Genome Research Institute Az emberi genom (22+1) pár kromoszóma/testi sejt

~ 3 milliárd bázispár/genom 20-23 ezer fehérje kódoló gén (genom 1,2 %-a)

Conrad Hal Waddington 1905-1975

Waddington, 1942 totipotens pluripotens multipotens unipotens Az egyedfejlődés irreverzibilis?

Ugyanaz a DNS tartalom, de > 200 sejttípus Michael S. Kobor et al. Centre for Molecular Medicine and Therapeutics and Mike Jones and Komórki HeLa wybariowne Hoechst 33258

Epigenetikai tájkép Kevin Mitchell, adapted from Conrad Weddington s Epigenetic landscape, www.wiringthebrain.com

Epigenetikai szabályozás ØA genom kovalens és reverzibilis módosítása, az örökölt DNS nukleotid sorrendjének változása nélkül ØA gének aktivitására hat (erősítés, csökkentés) ØÖröklődhet (mitózis, meiózis) Kelly Romeo, Salomé Adam & Zachary Gurard-Levin, InstitutCurie

Yan M S et al. J Appl Physiol 2010;109:916-926, American Physiological Society, NoberPrize.org A génszabályozás epigenetikai tényezői 4. Telomerase

DNS metiláció 3 humán DNS metil-transzferáz: DNMT1 - Fenntartó metiltranszferáz DNMT3A DNMT3B de novo metiltranszferázok fokozott expresszió az embrió beágyazódásakor, amikor egy de novo metilációs hullám éri a genomot

Transzkripcionálisan aktív kromatin (eukromatin), hozzáférhető Kondenzált kromatin (heterokromatin), zárt transzkripcionálisan

mirns-ek

A Szemét DNS cáfolata A gének száma C. elegansban: 20.060 (vs. Human: 20.364) Minél komplexebb egy élőlény, a genomjának annál nagyobb része nem-kódoló.

Randy Jirtle and Dana Dolinoy Agouti egerek azonos génállománnyal

Az anya táplálkozása és az epigenom http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/nutrition/

National Human Genome Research Institute

http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/nutrition/

Hugh D. Morgan Bundájuk színkódként jelzi a DNS metiláció mértékét

Anyai táplálkozás hatása a gének kifejeződésére Rima Chaddha

A genetikán túli elhízásra ható epigenetikai tényezők Mozgás Táplálkozás Szociális státusz Bél mikroflóra Vírusok Hormonok Orvosi ellátás Technológiai fejlődés Táplálék bőség Méhen belüli fejlődés Környezeti szennyezettség Társadalmi hatás Pszichológia doi:10.1371/journal.pgen.0020188.g002

Epigenetikai változások

http://www.nature.com/news/epigenetics-the-sins-of-the-father-1.14816 Epigenetikai változások

Epigenetikai változások és következményei SZOMATIKUS VÁLTOZÁSOK Epigenetikai jelek sztochasztikus kialakulása Környezet indukálta epimutáció Véletlenszerű, kor-függő epimutáció VÁLTOZÁSOK A CSÍRAVONALBAN Csírasejtek epimutációi A szülői mintázat (pl. metilációs) nem teljes kitörlődése Transzgenerációs epigenetikai öröklődés Epigenetikus variációk egy generáción belül Dr. Tóth Sára ábrája alapján

Többgenerációs hatás A dohányzás hatására kialakuló megnövekedett asztma-kockázat a második generációban is jelen van. Nagymama dohányzik várandósság idején unoka nagyobb asztma kockázat OR=1.8 (függetlenül attól hogy anyuka dohányzott e a terhessége alatt) Ha anyuka is dohányzott => OR=2.6 Li et al. Maternal and grandmaternal smoking patterns are associated with early childhood asthma. Chest 2005;127:1232-1241 Dr.Falus András ábrája alapján

Betegségek eredete Öröklődő betegségek u(mindig van környezeti komponense) Nem öröklődő betegségek u(mindig van öröklődő komponense) Fertőzés (?), Baleset, Rákkeltő anyagok(??)

Epigenetikai hatások ü ontogenesis-anyai hatás ü táplálkozás, hidratáció ü fizikai aktivitás ü gyógyszerek ü mérgek, dohányzás ü fertőzés, sugárzás ü fény ü zene ü stressz ü magatartási, lelki, meditatív hatások ü szociális környezet ü microbiota együttélő mikróbák Dr.Falus András ábrája alapján

IKREK górcső alatt

Science Prof. Ikervizsgálatok Egypetéjű ikrek egy megtermékenyített petesejt kettéosztódik, és két magzat fejlődik belőle génjeik 100%-a azonos Kétpetéjű ikrek két petesejt termékenyül meg, majd két embrió és két magzat fejlődik belőle génjeik 50%-a azonos

Ikervizsgálatok MENNYIRE HASONLÍTANAK? Egypetéjű ikrek? Kétpetéjű ikrek Ha MZ hasonlóság >> DZ hasonlóság a kérdéses vonás részleges genetikai kontroll alatt áll.

IKERVIZSGÁLATOK Konkordancia egypetéjű és kétpetéjű ikrek között %-ban egypetéjű Mennyire tér el a 100%-tól bőrléc 95 49 kétpetéjű Mennyire tér el az 50%-tól Konkordancia: az ikerpárok hány %-a azonos az adott tulajdonság tekintetében. Ajak-,szájpad hasadék 40 4 pylorus stenosus 22 2 skizofrénia Inzulin dep. diabetes mellitus 46 14 30 6 Mániás depresszió 70 15 csípőficam 41 3 Reumatoid artr. 30 5 IQ 90 60 testmagasság 95 52 Minél nagyobb a konkordancia érték, annál hangsúlyosabb a gének szerepe Dr.Falus András ábrája alapján

MZ és DZ különbségek

Konkordancia: az ikerpárok hány %-a azonos az adott tulajdonság tekintetében. van Dongen J. et al. (2012) The continuing value of twin studies in the omics era. Nature Reviews Genetics 13: 60 653 34

Identical but differentlow concordance rates for common disease in MZ twins Tim Spector, Professor of Genetic Epidemiology at Kings College, London 35

Epigenetikai eltérések lehetséges forrásai Ø Epimutációk Ø In utero hatások Chorionicity Twin-to-twin transfusion syndrome Ø Környezeti tényezők Ø Pontmutációk SNPs, CNVs

Three types of monozygotic placenta and membranes A=dichorionic diamniotic pregnancy. B=monochorionic pregnancy. C=monochorionic monoamniotic pregnancy. Massachusetts Medical Society 37

Ikrek és epigenetika Valóban 100%-ban azonosak az egypetéjűek? - Specifikus pontmutációk, uniparentalis diszómia, triplet ismétlődés vastagodás, kromoszomális mozaicizmus stb. - Kópiaszám és telomér hosszúságban lévő különbségek - Aszimmetrikus X-kromoszóma inaktiváció J Bell: The value of twins in epigenetic epidemiology. Int J Epidemol. 2011.

Figure 1. Types of movements. Castiello U, Becchio C, Zoia S, Nelini C, Sartori L, et al. (2010) Wired to Be Social: The Ontogeny of Human Interaction. PLoS ONE 5(10): e13199. doi:10.1371/journal.pone.0013199 http://journals.plos.org/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0013199

Az iker magzatok kialakulás A zigóta szétválásának lehetséges kiváltói Zwijnenburg, P.J., H. Meijers-Heijboer, and D.I. Boomsma, Identical but not the same: the value of discordant monozygotic twins in genetic research. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet, 2010. 153b(6): p. 1134-49

Az iker magzatok kialakulás Az MZ diszkordancia lehetséges okai hátterében álló (epi)genetikai mechanizmusok Zwijnenburg, P.J., H. Meijers-Heijboer, and D.I. Boomsma, Identical but not the same: the value of discordant monozygotic twins in genetic research. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet, 2010. 153b(6): p. 1134-49

Epigenetikai változások az idő előrehaladtával egyre kifejezettebbek Fraga, M. F. et al. Epigenetic differences arise during the lifetime of monozygotic twins. Proc. Natl Acad. Sci. 102, 10604 10609 (2005)

Fraga, M. F. et al. Epigenetic differences arise during the lifetime of monozygotic twins. Proc. Natl Acad. Sci. 102, 10604 10609 (2005)

Longitudinal analysis of epigenetic changes in a population cohort of monozygotic twins. Nature Reviews Genetics 14, 585 594 (2013)

Az egypetéjű iker diszkordancia epigenetikai modellje a komplex megbetegedésekben (pl. schizophrenia) Wong, C.C., et al., A longitudinal study of epigenetic variation in twins. Epigenetics, 2010. 5(6): p. 516-26

Summary of epigenetic studies using MZ twin pairs discordant for disease or trait. Qihua Tan et al. J Exp Biol 2015;218:134-139

Encyclopedia of DNA Elements RoadmapEpigenomics Project http://www.nature.com/encode/ While epigenetics refers to the study of single genes or sets of genes, epigenomics refers to more global analyses of epigenetic changes across the entire genome.

HONNAN TUDHATÓ, HOGY EGY BETEGSÉG ÖRÖKLŐDŐ VAGY SEM? Családi halmozódás PROBLÉMÁK A CSALÁDI HALMOZÓDÁS ÉRTÉKELÉSÉBEN Az emberek nemcsak génjeiket, hanem a környezetüket is átadják gyermekeiknek. Nehéz megkülönböztetni ezeket. Iker vizsgálatok Örökbefogadottak vizsgálata memetika Dr.Falus András ábrája alapján

Örökbefogadási vizsgálatok Kire hasonlít jobban betegségei tekintetében? Az örökbefogadó, vagy a biológiai szüleire? Ø Erős konkordancia az örökbefogadó szülőkkel a közös környezet a felelős Ø Erős konkordancia a biológai szülőkkel a betegség genetikailag meghatározott Külön nevelt ikrek Együtt nevelkedett, de genetikailag teljesen különböző emberek Teljesen azonos gének, eltérő családi környezet Különböző gének, megegyező családi környezet.

Öröklés vagy Környezet? Genetika SNP-k, mutációk mirns ncrns Fenotípus Epigenetika CpG metiláció Hiszton modifikáció Régebben: Patogének Toxinok Tápanyag Drogok Környezet Nature.com Kidney International 79, 23-32 (January (1) 2011) doi:10.1038/ki.2010.335

Magyar Ikerregiszter Dr. Tárnoki Ádám Semmelweis Egyetem Dr. Tárnoki Dávid Semmelweis Egyetem Dr. Littvay Levente Közép-Európai Egyetem Dr. Métneki Júlia Országos Szakfelügyeleti Módszertani Intézet Melicher Dóra Semmelweis Egyetem

Köszönöm szépen a figyelmet! Melicher Dóra ügyvezető EDUVITAL NET Nonprofit Egészségnevelési Társaság +36 (20) 421 7215 dora.melicher@eduvital.net Értsd, Csináld, Szeresd! PhD hallgató Molekuláris Orvostudományok Doktori Iskola SE Genetikai, Sejt-és Immunbiológiai Tanszék melicher.dora@med.semmelweis-univ.hu munkatárs, kutató Magyar Ikrerregiszter Hungarian Twin Registry www.ikrek.hu