Neinvazivní prenatální diagnostika na základě fetálních nukleových kyselin přítomných v mateřské cirkulaci Určení pohlaví u plodu neinvazivně Prof. Ilona Hromadníková, PhD. Oddělení molekulární biologie a patologie buňky, 3. LF UK

Určení pohlaví plodu neinvazivně (ČR) Od 10. týdne U gravidit v riziku výskytu X-vázaných chorob nebo CAH (od 6. týdne, kvůli zahájení terapie)

X-vázaná dědičnost X chromozóm – asi 500 genů Např.: hemofilie A: X-vázaný gen pro koagulační faktor VIII Normální alela: XH Mutantní alela: Xh Genotypy Fenotypy Muži XH Y nepostižený Xh Y postižený Ženy XH/XH homozygotní, nepostižená XH/Xh heterozygotní Xh/Xh homozygotní, postižená

X-vázaná recesivní dědičnost X-vázaná mutace je v typickém případě fenotypově exprimována U všech mužů, kteří ji zdědili U žen, které jsou pro mutaci homozygotní Heterozygotní ženy – obvykle méně postiženy (v závislosti na asymetrické inaktivaci chromozómu X) Postižený muž x normální žena Xh/Y x XH/XH všechny dcery přenašečky, synové všichni nepostižení Normální muž x přenašečka XH/Y x XH/Xh 25% normální syn, 25% normální dcera, 25% přenašečka, 25% postižený syn

X-vázaná recesivní dědičnost Koagulopatie Hemofilie typu A Mutace v genu F8C – deficit nebo dysfunkce srážlivého faktoru VIII Incidence 1/5 000 – 10 000 novoroz. ♂ Hemofilie typu B Mutace v genu F9 – deficit nebo dysfunkce srážlivého faktoru IX Incidence 1/100 000 novoroz. ♂ Krvácení do měkkých tkání, svalů a nosných kloubů po traumatu (dny až týdny) Péče: intravenózní podání chybějícího faktoru, transplantace jater http://www.pathguy.com/

X-vázaná recesivní dědičnost Hemofilie A - „choroba králů“ Dědičná povaha choroby známa od pradávna, výskyt v potomstvu britské královny Viktorie - přenašečka

X-vázaná recesivní dědičnost Myopatie Duchenneova muskulární dystrofie Incidence 1/3300 naroz. ♂ Mutace DMD genu - dystrofin velké delece (50-70%) Muži: obvykle od 3-5 let svalová degenerace a slabost, srdeční problémy, až 1/3 z nich mentální retardace, respirační nebo srdeční selhání do 20. roku života Ženy: závisí na poměru X inaktivace, často bez projevů, kardiální abnormality Dystrofin: Udržuje integritu svalové membrány – váže aktinový cytoskelet k extracelulární matrix Nezbytný pro uspořádání synaptického spojení Péče: zpomalení progrese onemocnění - glukokortikoidy Gowersův manévr

X-vázaná recesivní dědičnost Myopatie Beckerova muskulární dystrofie Incidence 3-6/100 000 narozených ♂ Mutace v DMD genu, mutované alely – produkce dystrofinu – změněný/v omezeném množství Mnohem mírnější forma BMD – pokud jsou pacienti v 16 letech schopni chůze

X-vázaná recesivní dědičnost Lysozomové střádavé choroby Mukopolysacharidóza typu II. (Hunterův syndrom) Incidence 1/70 000 Deficience idurinátsulfázy - enzymu pro degradaci glykosaminoglykanů v lysozomech → progresivní ukládání heparansulfátu a dermatansulfátu v buňkách → buněčné městnání, organomegálie, poškození tkání a dysfunkce orgánových systémů Gargoylismus – hrubost obličejových rysů, psychomotorická retardace, nanismus, abnormality skeletu Léčba: substituční léčba (Elaprase), transplantace kostní dřeně Buňky jsou schopny z extracelulární tekutiny odebírat lysozomální enzym, který postrádají http://www.hunterpatients.com

X-vázaná recesivní dědičnost Imunodeficity Brutonova agamaglobulinémie Primární imunodeficience, incidence 1/150 000 Defekt Brutonovy tyrozinkinázy (BTK), přenos signálu v preB lymfocytech → nedochází k diferenciaci B lymfocytů → žádné zralé B lymfocyty, žádné Ig Výrazná vnímavost vůči opouzdřeným bakteriím a enterovirům Terapie: substituční léčba intravenózními imunoglobuliny

X-vázaná recesivní dědičnost Imunodeficity Lymfoproliferativní syndrom (XLS, Duncanův syndrom) Frekvence <1/100 000 Mutace cytoplazmatického adaptorového proteinu SAP (T a NK buňky) - asociace s adhezivními a aktivačními lymfocytárními receptory (CD150, CD244, CD229) → tlumí jejich aktivitu Maligní lymfoproliferace, hemofagocytóza, rozvoj hypogamaglobulinémie, projevy imunodeficience Fatální infekce EBV (nekontrolovaná proliferace lymfocytů B), fatální infekční mononukleóza

X-vázaná recesivní dědičnost Imunodeficity Wiskott-Aldrichův syndrom (komb. defekt hum. a bun.) Frekvence <1/100 000 Mutace v genu WASP – cytopl. protein v hematop. buňkách, přenos signálu z povrchu b. na buněčný cytoskelet, abnormity v migraci, fagocytóze, aktivaci T a B lymfocytů ↓trombocytů, ↓ T lymf., ↓ IgM, ↑ IgA, IgE a IgD, ekzém, zvýšená vnímavost k pyogenním bakteriím, známky autoimunity – hemolytickou anemii, vaskulitidy, polyartritidy, nespecifické střevní záněty Trombocytopenie, imunodeficience, ekzém Terapie: imunoglobuliny, antibiotika, splenektomie, transplantace kostní dřeně

X-vázaná recesivní dědičnost Imunodeficity Chronická granulomatóza (defekt fagocytózy) Frekvence <1/100 000 Mutace v genech kódujících složky NADPH oxidázového komplexu (reakce NADPH s kyslíkem – vznik reaktivních kyslíkových intermediátů, “respirační vzplanutí“ – baktericidní účinek Kožní abscesy, často až granulomy, rekurentní infekce epitelových povrchů Ohrožení především bakteriemi, které produkují katalázu (rozkládá H2O2 – malé množství vždy produkováno) – stafylokoky, Salmonella, Klebsiella Fungální infekce (Aspergillus fumigatus, Candida) NADP nikotinamidadenindinukleotidfosfát ROI – superoxidový radikál O2-, singletový kyslík, H2O2, hydroxylový radikál Terapie: komplexní, antibiotika, transplantace k.d.

X-vázaná recesivní dědičnost Imunodeficity Receptorová rodina – společná signalizační podjednotka SCID vázaný na X-chromozóm (SCID-X1) Téměř ½ těžkých kombinovaných defektů imunity Defekt v genu kódující γC (CD 132) řetězce receptoru pro IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21 → defekt v cytokinových signálních cestách Nefunkční T i B lymfocytární systém – 0 T a NK b., B lymfocyty přítomny – ale 0 produkce protilátek Hořejší, Bartůňková (2001)

X-vázaná recesivní dědičnost Hypohydrotická ektodermální dysplázie Incidence 1/100 000 Mutace v EDA genu – ektodysplazin A, protein signální kaskády, kritický pro interakci ektodermu a mezodermu během embryonálního vývoje Hypotrychóza: řídký vlas, hypohydróza: snížená tvorba potu, hypodoncie: chybění zubů, hypertermie Terapie: léčba projevů (v létě zůstat v chladu, dostatek tekutin, paruky, zubní implantáty)

X-vázaná recesivní dědičnost Barthův syndrom (kardioskeletální myopatie) Frekvence <1/100 000 Mutace v BTHS genu pro tafazzin (TAZ, acetyltransferáza), účast v mitochondriálním lipidovém metabolizmu – v biosyntéze kardiolipinu Kardiolipin – vnitřní mit. membrána, srdeční a svalová tkáň, vysoká elektrická izolace Abnormální mitochondrie, nedostatečná produkce ATP Myopatie, kardiomyopatie, neutropenie, růstová retardace, smrt může nastat již v kojeneckém věku, a to na kardiální selhání či na sepsi při agranulocytóze Terapie: pantothenová kyselina?

X-vázaná recesivní dědičnost Hydrocephalus, X-vázaný (nejčastější ze zděděných) Frekvence <1/100 000 Mutace v L1CAM (L1 cell adhesion molecule), především v nervovém systému Edém mozku, mozkomíšní mok se hromadí v komorovém systém → mentální retardace

Gonozomálně dominantní onemocnění Rettův syndrom Mutace v MECP2 genu (protein vážící se na methyl-CpG, funkční v inaktivaci X chromozómu) Neurologické onemocnění, mentální retardace, autismus, skolióza, epilepsie až u 75% dětí Postiženy výhradně ženy, pro muže je letální in utero

Autozomálně recesivní onemocnění Kongenitální adrenální hyperplázie Deficience 21-hydroxylázy, neschopnost biosyntézy kortizolu → kompenzační kongenitální adrenální hyperplázie a zvýšená produkce androgenů – maskulinizace vnějšího genitálu u ♀ „Ženský pseudohermafroditismus“ – normální ovariální tkáň, ale obojetný nebo dokonce vnější mužský genitál U 25% - jednoduchá virilizace, 75% těžší forma vedoucí k nadměrným ztrátám soli až k úmrtí novorozenců Dexamethason - zabraňuje virilizaci zevního ženského genitálu, nutné podávat od 5.-9. týdne

Určení pohlaví plodu neinvazivně (ČR) Amplifikace paternálních alel pomocí real-time PCR SRY gen (sex determining region) -1 kopie DYS 14 gen (TSPY1- testis specific protein) – variabilní počet kopií Od 10. týdne 99% senzitivita a 100% specificita u detekce SRY genu, opakování V 6. týdnu může být výsledek falešně neg.

SRY – sex determining region Y SRY kóduje TF (patří do rodiny high mobility group (HMG)-box family of DNA-binding proteins) - testis-determining factor (TDF) – určení pohlaví Vývoj gonád 3. týden vznik genitální lišty 3. – 6. týden migrace prvopohlavních buněk ze stěny žloutkového vaku podél dors. mesenteria Indukce proliferace coelomového epitelu a primárních pohlavních provazců Od 7. týdne – exprese TDF – působí proliferaci prim. provazců do hloubky → medulární provazce - základ tubuli seminiferi a rete testis

SRY – sex determining region Y Vývoj testes Spermatogonie Podpůrné Sertoliho buňky Odděleny mezenchymem → intersticiální Leydigovy buňky, od 8. týdne vylučují testosteron http://anatomy.iupui.edu

DYS-14 sekvence Pseudogen genu pJA923, který kóduje TSPY (testis-specific protein, Y encoded) Interindividuální variace min. 50 – 200 kopií/Y chr. TSPY exprese v spermatogoniích a spermatocytech, přesná funkce není známa Aberantní exprese TSPY u karcinomu varlat, prostaty

Určení pohlaví plodu neinvazivně (ČR) X–vázaná onemocnění – ženské plody jsou pouze přenašečky, není nutná CVS a/nebo AMC, pozdější konfirmace UZ Indikace k neinvazivnímu vyšetření v 10. – 12. týdnu, dále dle potřeby Mužské plody – 50% riziko přítomnosti mutace a tedy 50% riziko onemocnění – indikace k CVS nebo AMC k potvrzení nebo vyloučení mutace

Určení pohlaví plodu neinvazivně (ČR) CAH – léčba dexametazonem co nejdříve u gravidit s plodem ženského pohlaví - zabránění malformaci zevního ženského genitálu Vyšetření pohlaví plodu od 6. týdne neinvazivně CAH – plody mužského pohlaví, možnost vysadit terapii (dexamethason)