K perspektivám DNA diagnostiky u komplexních nemocí 20.5.2009.

Prezentace na téma: "K perspektivám DNA diagnostiky u komplexních nemocí 20.5.2009."— Transkript prezentace:

1 K perspektivám DNA diagnostiky u komplexních nemocí 20.5.2009

2 Genom ve zdraví a nemoci Genetická výbava jedince (souhrn všech genů=genom) je sice osudově zadána v okamžiku zplození, ale není pro další život konečná, protože v průběhu života se může měnit jak pod vlivem četných faktorů prostředí, tak pod vlivem dalších faktorů epigenetických i genetických.

3 Genomická stabilita vs. variabilita Stabilita genomu je trvale ohrožována mnoha mechanismy během replikace buněk Variabilita genomu zajišťuje optimální míru adaptace populace na rychleji se měnící okolní podmínky

4 Genové mutace jako příčina variability v genech Mutace v somatických buňkách Vznikají kdykoliv v průběhu života Jsou buněčně nebo orgánově specifické a obvykle se nepřenášejí na potomstvo Mutace v germinativních buňkách Jsou součástí genetické predispozice k nemocem Jsou přítomny ve všech buňkách jedince Přenášejí se na potomstvo

5 MR Stratton et al. Nature 458, 719-724 (2009) The lineage of mitotic cell divisions from the fertilized egg to a single cell within a cancer showing the timing of the somatic mutations acquired by the cancer cell and the processes that contribute to them. Mutace v somatických buňkách Sporadická rakovina kolorekta

6 MR Stratton et al. Nature 458, 719-724 (2009) Somatické mutace v jednom genomu pacienta s kolorektálním karcinomem

7 Genové mutace Mutací vzniklé alely jsou v populaci z různých důvodů vzácné (např. jsou výrazně patologické a tudíž jsou z populace odstraňovány selekcí, nebo vznikly nedávno a nestačily se v populaci rozšířit) a časté (polymorfismy).

8 Komplexní (multifaktoriální, multigenní) nemoci Za genetickou predispozici mnoha biologických procesů, evolučních adaptací a tedy také tzv. komplexních nemocí zřejmě odpovídají kombinace určitých genů a určitých faktorů zevního prostředí. Interakční efekty a vliv vnějších faktorů však nutně musíme očekávat i v případě mendelisticky děděných nemocí, což se koneckonců projevuje ve všeobecně známé lékařské zkušenosti se širším klinickým spektrem příznaků stejného onemocnění.

9 Komplexní (multifaktoriální, multigenní) nemoci musíme počítat s tím, že fakticky každá choroba má nějaké genetické pozadí, jehož podíl na manifestaci dané choroby je různý. Své genetické pozadí mají i tak relativně vzdálené proximální fenotypy, jako je např. kvalita života u nemocných s chronickým kardiovaskulárním onemocněním.

10 Genetické studie strategie výběru kandidátních genů. Tato otázka je podstatně jednodušší u mendelisticky děděných nemocí, kde se změněná funkce jednoho genu snádněji identifikuje. výběr typu studie (a příslušné statistické metodologie), která zhodnotí sílu asociace genů s chorobami. Možnosti jsou v zásadě dvě: linkage (vazebná) analýza asociační studie. K detekci specifických genetických oblastí a genů, které se účastní v transmisi nemoci, je v principu možné použít obě metody.

11 Asociační studie vyšetřují souvýskyt markeru a nemoci na populační úrovni, tj. u nepříbuzných jedinců, obvykle srovnáním frekvencí markerů u nepříbuzných nemocných a kontrolních subjektů (studie case-control). Statistickou sílu asociace je možno dále zvýšit obohacením o další kritéria, jako jsou klinické subtypy nemoci (studie case-case), závažnost nemoci, časný začátek nemoci, rizikové faktory pro nemoc včetně pohlaví a vhodné biologické znaky (např. plasmatické hladiny cytokinů při asociaci genetických polymorfismů v cytokinových genech; studie genotyp- fenotyp).

12 DNA markery U komplexních nemocí se ukazuje, že je možno asociovat alely mnohých polymorfismů s výskytem komplexní nemoci nebo některými intermediálními znaky onemocnění (hladiny proteinů, rodinná anamnéza aj.) statisticky asociovat, čili přinejmenším najít genetický marker, s touto nemocí asociovaný. Určitý genotyp nebo alela daného polymorfismu tak představuje vyšší (nižší) riziko pro nemoc.  Odds ratio (OR): Počet nemocných s riz. genotypem x počet zdravých bez riz. genotypu Počet nemocných bez riz. genotypu x počet zdravých s riz. genotypem  DNA marker nemusí mít kauzální vztah k nemoci. Pro klinicky užitečný markerje třeba, aby jeho asociace s nemocí nebo jeho příznakem byla statisticky co nejužší.

13 Asociační studie-příklad: I/D ACE RPR, renin/prorenin receptor; Mas, mas oncogene, receptor for Ang 1–7; AT2R, angiotensin type 2 receptor AT1R, angiotensin type 1 receptor, IRAP, insulin-regulated aminopeptidase; Ang IV receptor AMPA, aminopeptidase A; AMPM, aminopeptidase M; ACE, angiotensin-converting enzyme; ACE2, angiotensin- converting enzyme 2; NEP, neutral endopeptidase. Fyhrquist F and Saijonmaa O, Journal of Internal Medicine 264: 224-236, 2008

14 I/D ACE - genotyping ID II DD Dvě formy Testikulární ACE (ancestral) je exprimován během terminální diferenciace lidských spermatocytů Somatická ACE (duplikovaná u Chordat) se exprimuje v oblastech vysokého průtoku tekutin D alela asociovaná s mnoha diagnózami všetně psychiatrických a většiny rakovin. Výsledky kardiovaskulárníc h studií mnohdy kontraverzní Moskowitz DW et al., Current Topics in Medicinal Chemistry 4: 1431-1452, 2004 ACE

15 I/D ACE polymorphism a akutní srdeční selhání Pávková-Goldbergová et al., not published

16 I/D ACE a akutní srdeční selhání Pávková-Goldbergová et al., not published

17 I/D ACE, CAD a diabetes Blahák J et al., not published

18 I/D ACE, CAD a diabetes Blahák J et al., not published

19 I/D ACE, CAD a diabetes Blahák J et al., not published

20 I/D ACE a CHSS Farmakogenetické aspekty dávkování betablokátorů Pg=0.005, Pa=0.002 Vasku A et al., Cas Lek Ces 2006

21 I/D ACE a CHSS Farmakogenetické aspekty dávkování betablokátorů a ACEI Pg=0.006, Pa=0.009 OR for II in patients with BB and/ or ACEI lower than 50% dose of recommended dose of is 2.84; P=0.002 Vasku A et al., Cas Lek Ces 2006

22 I/D ACE a pacienti s kožním T-lymfomem Patients with phototherapy have more frequently genotype ID OR= 2.92, 95% CI 1.12-7.57, P=0.02 Vasku V et al., not published

23 I/D ACE a pacienti s psoriázou Patients with psoriasis and diabetes have more frequently DD variant of I/D ACE polymorphism OR= 4.01, 95% CI 1.37-11.73, P=0.01 Pg=0.03 Pa=0.04 Vasku V et al., not published

24 I/D ACE a pacienti s psoriázou Patients with psoriasis and repeated tonsillitis/tonsillectomy history have more frequently DD variant of I/D ACE polymorphism OR= 1.98, 95% CI 0.94 – 4.18, P=0.05

25 I/D ACE a (TAP1* 0101) (6p21.3) u pacientů s psoriázou Patients with psoriasis and genotype TAP1* 0101 have more frequently DD+ID variants of I/D ACE polymorphism OR= 2.97, 95% CI 1.17-7.50, P=0.01 Pg=0.03 Pa=0.04

26 I/D ACE a TNFbeta NcoI (6p21.3) u pacientů s psoriázou Patients with psoriasis and genotype B1B1 have more frequently DD variant of I/D ACE polymorphism OR= 2.87, 95% CI 0.92-9.00, P=0.07 Pg=0.03 Pa=0.04

27 I/D ACE a RAGE 6 (6p21.3) u pacientů s psoriázou Patients with psoriasis and genotype AA have more frequently DD+ID variants of I/D ACE polymorphism OR= 2.04, 95% CI 0.96 - 4.33, P=0.05 Pg=0.03 Pa=0.04

28 Až 50% genetické vnímavosti pro psoriázu je asociováno s PSORS1 1 1. Trembath RC, et al. Hum Mol Genet. 1997;6(5):813-20. Illustration adapted from: Bowcock AM, Krueger JG. Nat Rev Immunol. 2005;5(9):699-711. RAGE

29 Doporučení pro úspěch ve studiu genetiky komplexních nemocí Pečlivá příprava návrhu studie se statistickou rozvahou (prospektivní, multicentrická s ohledem na genetické gradienty) Výběr optimální molekulárně biologické metodologie Zajištění adekvátního statistického zpracování (statistické balíky) Věcně správná interpretace výsledků Úzká spolupráce s kliniky Široká spolupráce s odborníky na různé obory genetiky (klinická genetika, epidemiologická genetika, odborníci na molekulární evoluce) Stálé sebevzdělávání!

30 Děkuji vám za pozornost Děkuji vám za pozornost „I just need a closer look...“