1. ãRácz Oliver a Ništiar František
Zdravie a choroba z hľadiska genetiky a genomiky II. Klasika – monogénové choroby
ãRácz Oliver a Ništiar František
Ústav patologickej fyziológie, Lekárska fakulta Univerzita P.J. Šafárika, Košice
Školský rok 2012 – 2016
gens16b

2. Kosáčiková anémia – sickle cell disease
Klinický opis » 1910; abnormalita Hb » 1940
Pauling / Ingram 1948/ AK vymenená v b reťazci
Bodová mutácia GAG/GTG = Glu ® Val na 6. mieste
Znížená rozpustnosť Hb pri nízkom pO2
Rigidné, deformované červené krvinky vo venóznej krvi
Mikrotromby, skrátená životnosť Er, hemolýza, ikterus, anémia - HYPOXIA
Heterozygoti: 8 % černochov v USA; (5 – 20 % v niektorých častiach Afriky)
1:400 homozygoti v USA
gens16b

3. Kosáčiková anémia – sickle cell disease
Znížená rozpustnosť Hb pri nízkom pO2
Rigidné, deformované červené krvinky vo venóznej krvi
Mikrotromby, skrátená životnosť Er, hemolýza, ikterus, anémia – HYPOXIA
Mierne príznaky aj u heterozygotov pri hypoxii
Prenatálna diagnostika a identifikácia heterozygotov je možná
Liečba symptomatická, transplantácia kostnej drene, antisickling agents
gens16b

4. Normal and sickled red cells
gens16b

5. The pathogenesis of sickle cell disease
gens16b

6. The molecular structure of human Hb
gens16b

7. Liečba 2016 ? Symptomatická??? Antisickling agents (toxické)
Skoro „zdravé“ dieťa s HbS???
DVE MUTÁCIE: Hb S A PERSISTENCE OF FETAL Hb!
Cca 20% F Hb stačí na prevenciu zhlukovatenia
Umelá indukcia F Hb?
CRISPR reparácia v oplodnenom vajíčku?
gens16b

8. A ostatné hemoglobinopátie ?
Teoretický počet je astronomický
Známe » 600, väčšinou veľmi zriedkavé
Rôzne typy: labilné, nízka alebo vysoká kyslíková afinita, methemoglobíny, atď.
Prečo je kosáčiková anémia relatívne častá?
Hb S nie je dobrý substrát pre Plazmódia malárie
AA zomrie na maláriu, SS na kosáčikovú anémiu
AS majú relatívnu výhodu
gens16b

9.
gens16b

10. Occurrence of Hb S in the world
gens16b

11. Globinové gény - ontogenéza
z Yz Ya a a1
e Gg Ag Yb d b
Gower 1 z2e2
Portland z2g2
Gower 2 a2e2
Fetal a2g2
gens16b

12. Globinové gény – dospelí
z Yz Ya a a1
e Gg Ag Yb d b
A = a2b2 (95%)
A2 = a2d2 (1%)
3 exony a 2 introny
gens16b

13. Globinové gény – regulácia!
LCR = locus control region
promoter and 2 enhancers before the cluster
LCR delécia – žiadna gama/delta/beta reťazec – BEZ MUTÁCIE/DELÉCIE V GÉNOCH PRE REŤAZCE
e Gg Ag Yb d b
A = a2b2 (95%)
A2 = a2d2 (1%)
3 exons and 2 introns
gens16b

14. Talasémie Delécie a alebo b génov a ich okolia
b delécia – návrat k Hb F, ak je to možné
a delécia – 2*2 = 4 gény!
aaaa nič
aaaa mierna anémia
aaaa ťažká anémia (Hb Bart = 4 beta)
aaaa fetálny hydrops
gens16b

15. Talasémie Výskyt: Delécie a alebo b génov a ich okolia
Okolie Stredozemného mora (Grécko)
Vietnam, Kambodža, Thajsko...
Východné Slovensko ?!
Delécie a alebo b génov a ich okolia
b delécia – návrat k Hb F, ak je to možné
a delécia – 2*2 = 4 gény!
gens16b

16. Alfa thalasémie
z Yz Ya a a1
2-krát
e Gg Ag Yb d b
gens16b

17. Beta talasémia z Yz Ya a2 a1 e Gg Ag Yb d b
PERZISTENCIA TVORBY FETÁLNEHO HB
gens16b

18. Cystická fibróza
Woe to that child which when kissed on the forehead tastes salty. He is bewitched and soon must die
Andersová, 1938 – cystická fibróza pankreasu
Farber, mukoviscidóza
SR 3 centrá – BA, BB, KE (cca 60, 4 dospelí)
1/26 heterozygotov, 1/2736, (1/676 manželstiev)
matematika zo základnej školy: (1/26)*(1/26)*(1/4) = 1/2704
Porucha spätného transportu chloridu (nie len)
Spišák B, Feketeová A: Cystická fibróza Pediatria 1, 2006,,
gens16b

19. Klinicky (Spišák, Feketeová)
TYPICKÉ SPT
Progresívne bronchopulmonálne ochorenie
Nosové polypy
Poškodenie pankreasu
Mekóniový ileus
Mužská infertilita (azoospermia)
Malnutrícia
Neprospievanie
Prolaps rekta
ATYPICKÉ SPT
Ikterus
Distálna obštrukcia čriev
Poškodenie pečene a žlčových ciest
Pankreatitída
Chronické rinosinusitídy
Diabetes mellitus
gens16b

20. Cystická fibróza Veľký rozdiel oproti Hb S
Chybná bielkovina nebola známa
lokalizácia génu nebola známa
Genetická väzba s polymorfným enzýmom - chromozóm 7 (klasická genetika)
Ďalšie markery, zúženie hľadanej oblasti
4 klóny, 1 je komplementárny s cDNA* bielkoviny potnej žľazy
Lokalizácia a sekvenovanie génu
cDNA = zrkadlo RNA, t.j. je taká bielkovina v potných žľazách
gens16b

21. Cystická fibróza
Willamson a spol., London vedľa Lap-Chee Tsui a spol, Toronto, víťazi
CFTR (cystic fibrosis conductance regulator gene)
Veľký gén, 27 exónov
Veľká transmembránová bielkovina zo skupiny ABC transportérov
2 transmembránové domény (Cl transport)
2 nukleotid binding domény (pre ATP)
Regulačná doména R
gens16b

22. CFTR Odlišná funkcia v potných žľazách a inde!!!
2 transmembránové domény (Cl transport)
2 nukleotid binding domény (pre ATP)
Regulačná doména R
REGULUJE INÉ KANÁLY!!!
Odlišná funkcia v potných žľazách a inde!!!
gens16b

23. The structure of chloride transporter coded by CFTR gene
gens16b

24. The structure of chloride transporter coded by CFTR gene
gens16b

25. CFTR je chloridový kanál Nereguluje len transport chloridu Funkcie sú tkanivovo špecifické
gens16b

26. CFTR je chloridový kanál Potné žľazy – slaný pot
Reguluje a spolupracuje s ENaC, NaCl v pote nízky
Vypadne CFTR, slaný pot
gens16b

27. CFTR je chloridový kanál Ostatné exokrinné žľazy zahustený sekrét
Reguluje a spolupracuje s ENaC, opačne ako v potných žľazách a oplyvňuje aj transport vody
(a ešte aj bikarbonátu)
Vypadne CFTR, husté (kyslé) sekréty
gens16b

28. CFTR a cystická fibróza má to logiku, ale zložitú
Jeden z chloridových kanálov, veľká transmembránová bielkovina zo skupiny ABC transportérov, interakcia s transportom Na, vody a bikarbonátu
Klasické monogénové ochorenie (OGOD?)
ALE
Od genotypu k fenotypu je dlhá cesta
Príznaky nie je možné vysvetliť vypadnutím aktivity CFTR!
gens16b

29. CFTR a cystická fibróza Koľko cystických fibróz máme?
Klasické monogénové ochorenie (?)
Počet známych mutácií v géne pre CFTR je viac ako 1300
66 % chorých má deléciu tripletu v 10. exóne na obidvoch chromozómoch - chýbanie Phe na 508. mieste v bielkovine (ktorá je rozložená už v endoplazmatickom retikule) – klasická CF
20 iných mutácii (aj v intronoch) - ďalších 15 % chorých
Ostatné sú zriedkavé
6 tried mutácií – rôzne klinické prejavy alebo aj bez
Miešaní heterozygoti!!!
Príznaky sú priamo úmerné koncentrácie NaCl v pote
gens16b

30. Cystická fibróza
66 % chorých má deléciu tripletu v 10. exóne - chýbanie Phe na 508. mieste v bielkovine
ATC TTT = Ileu Phe
ATC TTT
ATT = Ileu, vypadol CTT ale chýba TTT
Prenatálna diagnostika – priama (veľa mutácií)
Nepriama SSCP – ukáže, že niekde niečo nie je v poriadku, ale lokalizáciu a mutáciu nie
NaCl v pote > 60 mmol/l
gens16b

31. Miešaní heterozygoti 508/508 508/iné Iné/iné No 151 117 25 % 52 40 8
Nedostatočnosť pankreasu
99%
72%
36%
Pankreas ok 1%
28%
64%
Vek manifestácie
1,8 y
4,4 y
8,4 y
gens16b

32. Cystická fibróza
Génová terapia – inzercia génu pomocou vírusových vektorov do epitelu dýchacích ciest zatiaľ nefunguje dosť dobre
Boj proti infekciám, zrieďovanie hlienu, zlepšenie trávenia (substitúcia enzýmov)
Fyzioterapia
Psychosociálna starostlivosť
Transplantácia pľúc
PREŽÍVANIE – 15 rokov, dnes nad 40
gens16b

33. Cystická fibróza a personalizovaná medicína?
Ivacaftor, N-(2,4-di-tert-butyl-5-hydroxyphenyl)-1,4-dihydro-4-oxoquinoline-3-carboxamide
The G551D-CFTR mutation results in defective channel opening, present in 4% of patients with CF, affecting approximately 1,200 people in the US. In vitro studies utilizing CF human bronchial epithelial cells positive for G551D have shown that ivacaftor increases stimulated chloride secretion and also reduces excessive sodium and fluid absorption
CENA??? OSTATNÍ ???
gens16b

34. Hemofília A???
Talmud, Victoria, rodina ruského cára (vnučka Alexandra - 4 dcéry a jeden syn)
1/10000 chlapcov, tretina sú nové mutácie u predchodcov*
Vysoký počet mutácii, najčastejšia je inverzia časti génu s 0 aktivitou faktora VIII
Ťažké, aj spontánne krvácania
*s najväčšou pravdepobnosťou v meióze
gens16b

35. Hemofília A
Talmud, Victoria, rodina ruského cára (vnučka Alexandra - 4 dcéry a jeden syn)
1/10000 chlapcov, tretina sú nové mutácie u predchodcov (aj u otca)*
Vysoký počet mutácii, najčastejšia je inverzia časti génu s 0 aktivitou faktora VIII
Ťažké, aj spontánne krvácania
S najväčšou pravdepobnosťou v meióze
gens16b

36. Hemofília Kráľovná Viktória (1837 - 1901)
9 detí, 1 chorý syn (nie neskorší kráľ, Eduard VII), dve dcéry nosičky
Alžbeta II. je pravnučkou Eduarda, Charles, Viliam, George - zdraví
gens16b

37. Lepold, syn Viktórie a cárevič Alexej
Z 4 synov Viktórie len Leopold bol chorý Dcéra Alice – nosička, jej dcéra Alexandra tiež Alexej – chorý Konec experimenta, rozkaz súdruha Lenina Exekúcia Tobolsk, (Blížila sa Československá légia?) Čudné – Leopold sa dožil 31 rokov a cárevič bol zavraždený vo veku 14. S hemofíliou A bez liečby? Exhumácia 1992, všetci mali Hemofíliu B Pre pochopenie genetiky je to jedno
gens16b

38. Liečba 1840 – prvé pokusy s tranzfúzióu 1923 – Liečba krvnou plazmou
Okolo 1960 – HIV INFEKCIÍ
1989 – Genetické inžinierstvo, výroba faktorov v kvasinkách a baktériách
2014 – Preparát s predlženým účinkom
Perspektíva: génová terápia (gén do trombocytov)
Aj psy majú hemofíliu – pomoc vo výskume
Lepšia liečba poškodenia kĺbov
gens16b

39. Structure of factor VIII and IX genes and proteins (with vWf)
F VIII
F IX
gens16b

40. Von Willebrand
gens16b

41. Iné koagulopátie (nie X linked)
Všetky ostatné faktory - zriedkavé
Von Willebrandova choroba - AD; mierna alebo asymptomatická, heterogénnna
1, 2A, B, C, 3
vW faktor je veľká bielkovina s mnohými funkciami - stabilizuje faktor VIII
Význam - spolu s inými faktormi, ktoré znižujú zrážanie (kys. acetylsalicylová)
gens16b

42. Hereditárna trombofília
Bodová mutácia v géne pre faktor V (Leiden)
Bielkovina je rezistentná na trombolytickú inaktiváciu
Súčasť spoločnej európskej dedičnosti (2-7; u Grékov na Cypre až 13%)
Zvýšené riziko venóznej trombózy:
VV = 1; vV = 7; vv = 80;
Kumulácia rizika (fajčenie, antikoncepcia a i.)
Dobrotová a Konečná (LF Martin): Trombofilné stavy. Med. Monitor 3/2007, 19 – 23
gens16b

43. Porucha farbocitu - daltonizmus
Francis Dalton, Manchester, fyzik ( )
Nevedel si vysvetliť svoje chybné videnie farieb, ale nechal zakonzervovať svoje oči pre vedcov budúcnosti
4 fotoreceptory (G-proteíny, svetoví rekordéri), vitamín A
Gény pre červené a zelené opsíny sú tesne vedľa seba na X, 98 % homológne, polymorfné
8 % bielych mužov (nie je selekčný tlak)
Analýza génov z Daltonovej retiny – 1992
gens16b

44. Porucha farbocitu
gens16b

45. Duchenne muscular dystrophy
Ťažké smrteľné ochorenie, doplníme na cvičeniach
gens16b

46. Dominantná dedičnosť ? Nič jednoduchšie? Takto sa dedí polydaktýlia
Gén matematik (5)
Slabý matematik (6)
gens16b

47. Dominantná dedičnosť ? Mačky námorníkov a Ernesta Hemigwaya
Sonic hedgehog – všeobecný gén pre riadenie evolúcie rôznych častí tela, nie len končatín.
(funguje aj u drozofily a rýb)
Kóduje malú signálnu molekulu
Malá bodová mutácia v regulačnej oblasti, gén a bielkovina fungujú, ale nie celkom dobre
Homozygoti – ťažké zmeny vývoja
Vypadnutie génu – netvoria sa končatiny vôbec
gens16b

48. No a teraz už tomu rozumiete???
Dominantná dedičnosť ?
Mačky námorníkov a Ernesta Hemigwaya
Sonic hedgehog – všeobecný gén pre riadenie evolúcie rôznych častí tela, nie len končatín.
(funguje aj u drozofily a rýb)
Kóduje malú signálnu molekulu
Malá bodová mutácia v regulačnej oblasti, gén a bielkovina fungujú, ale nie celkom dobre
Homozygoti – ťažké zmeny vývoja
Vypadnutie génu – netvoria sa končatiny vôbec
No a teraz už tomu rozumiete???
Pretože ja nie!!!
gens16b

49. Iné dominantné Bradydaktýlia Cystická choroba obličiek
Doplnené na cvičeniach
gens16b