klinikte genetik terminoloji
advertisement
NEFROLOJİDE GENETİK TANI Dr. Ahmet Nayır İstanbul Tıp Fakültesi Çocuk Nefrolojisi İnsan Genom Projesi DNA Dizi analizi Genetik Test Mutasyon ve polimorfizm 46,XX IVS 33 +2T>A D2S1376 46,XY Glu39X (Q39X) Ekson-İntron Bağlantı Analizi Kromozom Gen Klonlanması Gen Çevre Kalıtımla geçen mutasyonlara ve de dış etkenlere (bakteri, virüs, toksik madeler) bağlı sonradan gelişen bütün hastalıkların bir genetik komponenti vardır. Trafik kazası dışında genetik nedenli olmayan hastalık yoktur! DNA Yaşam’ın Şifresidir Dört farklı kimyasal baz A denine T hymine C ytosine G uanine T P Baz--Şeker--Fosfat DNA nın yapısı P A T P P G C P P A T P P G C P Gen ve Yapısı Her kromozom üzerinde, kalıtımın fiziksel ve fonksiyonel ünitesini oluşturan yüzlerce gen bulunur. Genler - Protein yapılarının şifrelendiği özgün DNA dizilerini içerir. - Tüm genomun sadece % 2 sini kapsar. - Yapı bakımından birbirine benzer. GEN yapısı promotor intron ekson 1 2 3 DNA kırpılma noktası ATG donor site (verici) acceptor site (alıcı) TGA 1 2 3 DNA Genden Proteine 1 2 3 DNA transkripsiyon 1 2 3 hnRNA kırpılma 1 BAŞLAMA kodonu 2 3 mRNA DUR kodonu ATG translasyon protein Genetik testlerde kullanılan temel teknolojiler Polimeraz Zincir Reaksiyonu Seçilen bir DNA parçasını (PCR) birkaç saat içinde milyonlarca defa çoğaltır Dizi analizi DNA daki nükleik asit dizilimini belirler İnsan Genetik yapısı •İnsan genomunda yaklaşık 30,000 to 35,000 arasında gen bulunduğu düşünülüyor. •Hepsi birbirinden farklı olmakla beraber, bir gende ortalama 3000 nükleotid var. •Saptanan genlerin yaklaşık % 50 sinin henüz fonksiyonları bilinmiyor. •İki insan arasında nükleotid dizi benzerliği % 99.9 •Monogenik yaklaşık 2000 hastalık geni tanımlanmıştır. Hastalıklara neden olan genlerin saptanması Aday genin bölgesinin tanımlanması Bölgenin tüm DNA klonlarının elde edilmesi Bölgede tüm genlerin ayırt edilmesi Öncelik sırasına göre mutasyon taraması Aday genlerin hasta kişilerde mutasyon açısından incelenmesi Kalıtım Modelleri 1. Otozomal dominant 1 2. Otozomal resesif 7 2 3 4 5 8 9 10 11 12 13 6 14 15 1 3. X e bağlı 7 16 17 10 11 12 3 13 19 20 2 4 8 9 18 5 6 14 15 16 17 18 19 20 Diğer Kalıtım Modelleri Non Mendelien kalıtım: - Mitokondrial kalıtım,imprinting , gonadal mozaisizm - Markörler ve alleller 1. 2. allele 1 2 D9S100 2 4 D9S200 2 3 D0S300 Mutasyon ve Polimorfizm • Genetik hastalıklara yol açan DNA farklılıklarına MUTASYON, yol açmayanlara POLİMORFİZM denir. Ancak, araştırmalar polimorfizmlerin de bazı hastalıklar için yatkınlık faktörü olduğunu göstermektedir. Gen Mutasyon Tipleri Nokta mutasyonları Delesyonlar ve insersiyonlar Gen Mutasyon Tipleri Nokta mutasyonları, substitution DNA da bir bazın çıkarak yerine başka bir bazın girmesi. Nelere yol açar ? - Yanlış anlamlı mutasyonlar, missense - Anlamsız mutasyonlar, nonsense - RNA kırpılma mutasyonları, splicing - Düzenleyici mutasyonları, regulatory Gen Mutasyon Tipleri Yanlış anlamlı mutasyonlar, missense Fonksiyonun değişmesine neden our. SEN BİR ODA BUL• SEN BİR ADA BUL• Genetik hastalıklara neden olan mutasyonların > % 50 si bu mutasyonlardan kaynaklanır. Gen Mutasyon Tipleri Anlamsız mutasyonlar, nonsense • Translasyonda erken “dur” kodonu ve premature protein sentezi olur. Bu proteinler genellikle stabil değildir ve hücre içinde kısa sürede yıkıma uğrar. SEN SEN HEM KOŞ HEM HEM COŞ• Dur kodonu COŞ• Dur kodonu ? • Hastalıklara neden olan mutasyonların ~%12 si bu tip mutasyonlardan kaynaklanır. Gen Mutasyon Tipleri RNA kırpılma mutasyonları, splicing • mRNA nın maturasyonunda önemli olan kırpılma noktalarını değiştiren mutasyonlardır. ekson intron ekson A L İ ‘ N İ N ATI A L İ Ş ‘ İ N ATI • Hastalıklara neden olan mutasyonların ~%10 u bu tip mutasyonlardan kaynaklanır. Genetik Testler ne amaçlar ile yapılır? 1. Tanı presemptomatik semptomatik 2. Genetik riskin saptanması (prediktif) presemptomatik predispozisyonel 3. Taşıyıcıların saptanması Genetik Testler 1. Klinik testler Tanı, korunma ya da tedavi amaçlı 2. Çalışma testleri Hastalığın anlaşılması ya da klinik testin daha geliştirilmesi için 3. Araştırma testleri Henüz klinik uygulamaya hazır olmayan testler Genetik Testler 1. Direk DNA analizi 1. İndirek DNA analizi bağlantı analizi Mutasyon saptama ve tarama testleri • Bilinmeyen aday genin aranması: Tarama (scanning) • Bilinen bir genin olguda aranması: Arama (screening) Tarama testleri • Tüm gen dizileme (complete gene sequencing) • Mutasyon tanısı için altın standart • 10 kB2a kadar olan küçük genler için ideal • DHPLC (high-performance liquid chromatography) • 500 bp büyüklüğündeki PCR ürünlerinde saptama yapabilir • Protein-truncation metodu • Herediter kanser tanısında onkoloji merkezlerinde Nefrolojide Genetik Testler nerelerde kullanılıyor? • • • • • Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Polikistik böbrek hastalıkları • • • • ADPKD ARPKD Nefronoftizi MCKD ADPKD özellikleri • • • • • • Sıklık 1/1000 Otozomal dominant Semptomlar orta yaşlarda çıkar Büyük polikistik böbrekler >% 50 böbrek yetersizliği Multiple organ sistemini ilgilendirir • Genetik heterojenite APKD genetik heterojenite Gen Yer Oran PKD1 16p13.3 80-90% PKD2 4q21-23 10-15% PKD3 ? ender ADPKD genetik inceleme • Prenatal ve presemptomatik tanı • Fenotip ve genotip korelasyonu için • Kist formasyonunun mekanizmalarını moleküler düzeyde daha iyi anlamak için • Canlı donor olabilecek genç kişilerde ARPKD= PKHD1 • 1:2000 doğumda bir • 1994 (Gen lokus 6p12.1-p21) • 2002 (Ward ve ark) – PKHD1 klonlandı – 16kb boyutunda 4,074 a.a. reseptöre benzer protein : fibrocystin (polyductin) • PKHD1L1 polycystic kidney and hepatic disease 1 (autosomal recessive)-like 1 – 8 (q23.1-q23.2) Juvenil nefronoftizi Klinik presantasyon Gen Exons Protein Juvenil form NPHP1 (2q12-13) NPHP4 (1p36) 20 30 nephrocystin nephrocystin-4/ nephroretinin Adolesan form NPHP3 (3q21-q22) Senior-Løken sendromu NPHP5 (3q) IQCB1 27 nephrocystin-3 13 nephrocystin-5 16 inversin Infantil form NPHP2 (9q22-31) INVS İzole juvenil NPH’da ~% 50 büyük NPHP1 homozigot delesyonlar PCR ile kolayca saptanabilir Juvenil nefronoftizi 2 1 3 NPHP1 hom ya da het delesyon NPHP1 marker’ler ile PCR Mutasyon tarama: diğer NPHP genleri NPHP1 delesyon yok Renal biyopsi Medüller Kistik Böbrek (MCKD) • Otozomal dominant • 1q21ve 16q12 de yer alan iki farklı gen • MCKD2 ve familyal juvenil hiperürisemik nefropati uromodilini kodlayan UMOD gen mutasyonu ile gelişmektedir. • • • • • Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Ailevi Nefrotik Sendromlar/FSGS • Otozomal resesif kalıtım – Fin tipi konjenital NS (NPHS1- 19q13) – Steroid-resistan NS (NPHS2-1q25-31) – Pierson sd (LAMB2 - 3p14-p22) – (mikrokoria-konj NS) • Otozomal dominant kalıtım – – – – – FSGS-1 locus: krom 19q13 (ACTN4) FSGS-2 locus: krom 11q21-q22 (TRPC6) FSGS-3 locus : krom 6 (CD2-associated protein) WT1 Epstein sd : MYH9 (non muscle myosin heavy chain IIA) • Mitokondriyal sitopati ile birlikte (MELAS sendromu) – Genellikle sağırlık ve/veya diyabet ve/veya diğer eksrarenal hastalıklar ile, ancak proteinüri ilk semptom olabilir. En sık mutasyon: A324G • Knock-out fare modelleri – CD2AP - NEPH1 - FAT - ILK Herediter Nefrotik Sedromlar (NS) Cd2ap Neph1 Fat Farede NS TRPC6: OD - FSGS NPHS1: (nephrin) Konj NS NPHS2 (podocin) SRNS ACTN4, MYH9 LAMB2: Pierson send Normal glomerüler filtratyon bariyeri WT1 Frasier ve Drash sd LMX1B? NailPatella sendr. Smarcal 1 Schimke hastalığı Kerjaschki ve ark. 2001 Fin tipi Konjenital nefrotik sendrom • Otozomal resesif kalıtım • 1:10, 000 doğum (Finlandiya) • Doğumda yoğun proteinüri - büyük plasenta • Kötü prognoz • Nephrin proteinini kodlayan NPHS1 gen mutasyonu • Finlandiya’da iki sık mutasyon: – Fin-maj: 121delCT – Fin-min: R1109X C N * Ruotsalainen ve ark, (1999). * ekstraselüler domain • • • • • Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Alport sendromu Herediter nefropati - Sıklık = 1/5000 Hematüri +/- proteinüri Kronik böbrek yetersizliği Glomerüler bazal membran değişiklikleri Sensorinöral sağırlık Oküler lezyonlar - Anterior lentikonus - Makülopati Alport sendromu ve tip IV kollagen zincirlerinde mutasyona yol açan genler 3’ COL4A2 5’ 5’ COL4A1 3’ 13q34 COL4A4 COL4A3 2q35 Otozomal COL4A3 ya da COL4A4 Mutasyonları - her iki allelde = resesif otozomal AS - 1 allelde = otosomal dominant AS ya da familial benign hematüri ya da semptom yok COL4A6 COL4A5 X-bağlı AS Xq22 COL4A5 mutasyonu = AS COL4A5+COL4A6 delesyonları = AS ve difüz özofageal leiomyomatosis Dominant geçişli dev trombosit sendromları Dev trombosit sendromu (DTS) otozomal dominant geçişli ve hematolojik bulgular ile seyreden heterojen bir gruptur. Bu hastalıklarda: •makrotrombositopeni •minor kanama •granülosit inklüzyon cisimciği Dev trombosit sendromu Makro trombosito peni Inkluzyon cisimciği Yüksek-ton sağırlık Nefrit Katarakt May-Hegglin anomalisi + + - - - Sebastian trombosit sendromu + + - - - Fechtner sendromu + + + + + Epstein sendromu + - + + - Alport-benzer sendrom + - + + + Alport sendromu dev trombosit inkluzyon cismi - - + + + Hastalar genellikle kronik otoimmün trombositopeni hatalı tanısı ile immunosupresif tedavi (steroid vb.) ve splenektomi uygulamasına maruz kalırlar. AS Prenatal Tanı • X-bağlı resesif: COL4A5 de ya da komşuluğunda bağlantı analizi ile polimorfik marker aranması. • 10-12.haftada korion villus biyopsisi ya da 16-18.haftada amniosentez yapılır. • Otozomal resesif: COL4A3 and COL4A4 de ya da komşuluğunda bağlantı analizi ile polimorfik marker aranması • • • • • Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Glomerüloskleroz • WT1 – 11p13 de lokalize – tümör supresör gen – nefronogenezde önemli rol oynar • Denys-Drash sendromu • İnkomplet DenysDrash sendromu • İzole DMS (difüz mezangial skleroz) • Frasier sendromu Phospholipase C epsilon • • • • • • • İntrasellüler iletide görevli bir enzim Gen sembol: PLCE1 Kromozom bölge: 10q23.24 Kalıtım: Otozomal resesif Patoloji: DMS ve FSGS Proteinüri saptanması: 2 ay-9 yaş Klinik önemi:steroide ya da CyA’ya yanıt verebilir • • • • • Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Fabry hastalığı • Sistinoz • Hiperoksalüri Fabry hastalığı -galactosidase A eksikliğine bağlı Xbağlı geçişli Akroparestezi, angiokeratoma, hipohidrozis ya da korneal/lenticular lezyonlar Renal, kardiovasküler ve serebral hastalık Hasta gen Xq22.1 üzerinde yer alır İzole renal hastalık: Proteinüri ve yüksek kan basıncı Tanı renal biyopsi ile yapılır 200 üzerinde mutasyon Prenatal tanı + rekombinant -galactosidase A Sistinoz: otozomal resesif geçişli, CTNS geninde (17p13) de mutasyon sonucu lizozomlarda sistin birikimi İnsidans ~ 1 : 200,000 yenidoğanda Tüm dünyada ~ 2000 sistinozlu hasta Böbrek: 200 - 400 x normal Karaciğer:80 - 1000 x normal Kas: 40 Beyin: 70 x normal 5 - 20 x normal Sistinoz • İnfantil nefropatik, juvenil, adolesan tipler • ilk 9 eksonda 65 kb bir delesyon • Hızlı bir PCR yöntem gelişmiştir Primer hiperoksalüri • PH1 – AGXT gen defekti – Glyoxylate aminotransferase enzim eksikliği – Enzim analizi ile tanı konulan olguların ancak % 47’sinde mutasyon gösterilmiş. – Prenatal tanı ve taşıyıcılık açısından değerli – Kromozom bölge: 2q36-37 • PH2 – GRHPR gen defekti – Glyoxylate reductase/hydroxypyruvate reductase enzim eksikliği – Gen sembolü: GRHPR – Kromozom bölge: 9cen • • • • • Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar • • • • • • • • • • • Bartter sendromu Gitelman sendromu Liddle sendromu Pseudohypoaldosteronism tip 1 (PHA-1) Herediter Hipomagnezemiler Ca2+/Mg2+ sensing reseptör (CASR) mutasyonları Renal tubüler asidoz Dent hastalığı Nefrojenik diabetes insipidus Sistinüri X-bağlı dominant geçişli hipofosfatemik rahitis Herediter Hipomagnesemi • Renal hipomagnesemi ve oküler tutulum: – Gen Sembol: CLDN19, Kromozom bölge: 1p34.2 Protein adı: Claudin-19 • Hipomagnesemi ile sekonder hipokalsemi (HSH): – Gen Sembol: TRPM6, Kromozom bölge: 9q22 , Protein adı: Transient receptor potential cation channel subfamily M member 6 • Familial hipomagnesemi ile hiperkalsiüri ve nefrolalsinoz (FHHNC): – Gen sembol: CLDN16, Kromozom bölge: 3q27-29 Protein adı: Claudin 16 (paracellin-1) • Renal Hipomagnesemi 2: – Gen Sembol: FXYD2, Kromozom bölge: 11q23, Protein adı: Sodyum/potasyum-transporting ATPase gamma zincir Dominant geçişli Ca2+/Mg2+ sensing reseptör (CASR) mutasyonları • Aktivasyonu – Kromozom 3p13.3-q21 – Otozomal dominant hipokalsemi – Hipokalsemi, hiperkalsiüri, poliüri, hipomagnezemi • İnaktivasyonu – Ailevi hipokalsiürik hiperkalsemi – Neonatal ağır hiperparatiroidi Bartter sendromu • Antenatal Bartter Sendromu Tip 1 – Gen Sembol: SLC12A1, kromozom bölge: 15q15-q21.1 Protein adı: Solute carrier family 12 member 1 • Bartter Syndrome Tip 2 – Gen sembol ROMK, kromozom bölge: 11q24 • Bartter Syndrome Tip 3 – Gen Sembol: CLCNKB, kromozom bölge: 1p36, Protein adı: Chloride channel protein ClC-Kb • Bartter Sendrom Tip 4 – Gen Sembol: BSND, kromozom bölge: 1p31, Protein adı: Barttin Dent Disease • Düşük moleküler ağırlıklı proteinüri ve nefrokalsinoz • X-bağlı resesif hipofosfatemik rahitis +/-hiperkalsiüri • X-bağlı resesif nefrolitiaz • Gen sembol: CLCN5 • Kromozomal bölge: Xp11.22 • Protein adı: Chloride channel protein 5 • Gen sembol: OCRL • Kromozomal bölge: Xq26.1 • Protein adı: Inositol polyphosphate 5-phosphatase OCRL-1 Dent Disease with mutations in OCRL1. Am J Hum Genet (2005) 76: 260-7 • • • • • Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Hemolitik Üremik Sendrom (HUS) – C3 konvertaz aktivitesini kontrol eden faktör H fonksiyonunda azalma HUS ve MPGN II oluşumunda rol oynar. – Ailevi ve sporadik HUS vakalarında faktör H mutasyonları gösterilmiştir. • Trombotik Trombositopenik Purpura (TTP) – Von Willebrand-cleaving protease ADAMTS13 eksikliği TTP oluşturur. – Mutasyon 9q34 bölgesinde ADAMTS13 genindedir. • • • • • Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar • Von Hippel-Lindau (VHL) sendromu – Otozomal dominant geçişli – VHL gen tümör supresör etkilidir – 3q25 yerleşimindeki gende mutasyonlar saptanabilir • Tuberous Sclerosis Complex (TSC) – TSC1 9q34.3 protein: Hamartin – TSC 2 16q13.3 protein: Tuberin • Ailevi Renal Hücreli Karsinom – Ailevi renal hücreli karsinomlarda kromozom 3 translokasyonu saptanmıştır. – Translokasyon sonucu DIRC2 (disrupted in renal cancer) geni oluşmaktadır Congenital Anomalies of the Kidney and Urinary Tract CAKUT • Vezikoüreteral reflü: 13q33-34. Vats KR, Ishwad C, Frederick DR, Vats AN J Am Soc Nephrol 2006 Apr 17(4):1158-67 • Renal Hipoplazi: 10q24.3-25.1 PAX2 Multifaktöryal Hastalıklar Birden fazla genin bir arada ve çevre faktörlerinin etkisiyle ortaya çıkan hastalıklardır. (Hipertansiyon, taş hastalığı, kanser, metabolik sendrom, ateroskleroz, diyabet vb.) Canlı doğumların ~ % 5 sinde görülür. 25 yaş sınırına kadar prevalansı ~ % 5. Farmakogenetik test • İlaç yan etkisi • İlaç yanıtı • İlaç seçimi Etik ve kanuni sorunlar • • • • • Özel hayat Hastalık damgası İş kaybı Sağlık kurumlarının giderleri Herkesin yararlanamaması
