Monogenně dědičná onemocnění Renata Gaillyová LF 2011 Kopie - TOCIVA SROUBOVKA sekvenace Genetická onemocnění •Vrozené chromosomové aberace • •Monogenně podmíněné nemoci • •Polygenně a multifaktoriálně dědičná onemocnění • •Mitochondriální choroby • • Zastoupení genetických chorob a vývojových vad podle etiologie •0,6 % populace má vrozenou chromosomovou aberaci •incidence vážných monogenně podmíněných chorob odhadnuta na 0,36% u živě narozených novorozenců (studie na 1 000 000 dětí), méně než 10% se manisfestuje po pubertě •až 80 % populace onemocní do konce života multifaktoriálně podmíněnou chorobou • (genetická predispozice • + vliv zevního prostředí) Monogenně dědičná onemocnění chromosome1 DNA analýza Typy dědičnosti •Autosomálně recesivní - AR •X-recesivní – XR •Autosomálně dominantní - AD •X- dominantní - XD •Mitochondriální • Autosomálně recesivní dědičnost •Pokud se autosomálně recesivní fenotyp vyskytne u více než jednoho člena rodokmenu, je to obvykle pouze u sourozenců probanda, nikoli u rodičů, potomstva nebo jiných příbuzných. •U většiny autosomálně recesivních chorob jsou muži i ženy postiženi se stejnou pravděpodobností. Autosomálně recesivní dědičnost •Rodiče postiženého dítěte jsou asymptomatičtí přenašeči mutantních alel. •Rodiče postiženého jedince mohou být v některých případech konsanguinní, to je pravděpodobné zejména tehdy, je-li gen zodpovědný za postižení v populaci vzácný. •Riziko opakování pro každého sourozence probanda je 1:4 (25%). • Autosomálně Recesivní •Recesivní alela na autosomu •horizontální typ dědičnosti •riziko pro sourozence 25% •poměr pohlaví 1:1 •postižení se objeví pouze u homozygotů •častější u příbuzenských sňatku • •Cystická fibrosa, Fenylketonurie, Kongenitální adrenální hyperplasie,Spinální muskulární dystrofie… • Rodokmen - AR dědičnost • Riziko postižení dalšího dítěte dvou přenašečů 25% bez rozdílu pohlaví • 50% dětí dvou přenašečů jsou zdraví přenašeči přenašečka přenašeč zdravý nemocná přenašeči zdraví Choroby AR dědičné •Cystická fibrosa - CF •Fenylketourie – PKU – porucha metabolismu bílkovin •Kongenitální adrenální hyperplasie – CAH, Adrenogenitální syndrom –AGS, deficit 21-hydroxylázy steroidů •Spinální muskulární atrofie – SMA •Nejčastější příčina dědičné nesyndromové ztráty sluchu •Dědičné poruchy metabolismu některé Cystická fibrosa •Lokalizace 7q •Frekvence nemocných v ČR cca 1/2000 – 1/3000 •Frekvence přenašečů v ČR cca 1/25-1/29 •Gen zmapován v roce 1989 •Dnes známo ca 1600 mutací v CFTR genu dýchací trakt játra pankreas tenké střevo reprodukce potní žlázy Mutace v genu cystické fibrosy Mutace Frekvence v ČR v % F508del 70,7 CFTRdele2,3(21kb) 6,4 G551D 3,7 N1303K 2,8 G542X 2,1 1898+1 GtoA 2,0 2143delT 1,1 R347P 0,74 W1282X 0,6 Indikace k analýze CFTR genu na OLG FN Brno •Suspektní Cystická fibrosa •Cystická fibrosa v rodině - vyhledávání zdravých nosičů, vyšetření partnerů •Neprospívání + patol. potní test •Infertilita ženy ??? • (2x SA, opakovaně neúspěšný IVF cyklus) •Infertilita muži • (patologický SPG, azoospermie) •Zátěž v rodě ??? • (úmrtí v kojeneckém a dětském věku) •Příbuzenský vztah Klinické příznaky •Respirační trakt •GIT •Iontová dysbalance, zvýšená koncentrace chloridů v potu (slané dítě) •Poruchy reprodukce •Poruchy růstu, neprospívání Průběh onemocnění •Typické formy • •Atypické formy Přirozený průběh •V době stanovení diagnosy průměrný věk 6-8 měsíců, 66% do 1 roku •Závažnost limituje především postižení plic •Medián přežití v roce 1976 - 18 let, v roce 1995 - 30 let, od 1990 velmi malé zlepšení, dnes v Německu cca 36 let •Klinická heterogenita na základě mutací CFTR genu • • Genetické poradenství u CF •Retrospektivní - po porodu dítěte s cystickou fibrosou - riziko opakování pro dalšího sourozence 25% bez rozdílu pohlaví •Prospektivní - prevence prvního výskytu CF - steriliní a infertinlí páry, příbuzní partneři, vyhledávání dalších osob v riziku - přenašečů v CF rodinách , vyšetření partnerů zdravých nosičů mutace CFTR genu nebo nemocného CF Fenylketonurie •Dědičná porucha metabolismu – primární defekt je deficit enzymu fenylalaninhydroxylázy (PAH), který katalyzuje přeměnu fenylalaninu na tyrozin •Frekvence 1/4000-1/12000 novorozenců, přenašeči cca 1/40 •Novorozencký screening •Časná diagnostika •Bezbílkovinná dieta co nejdříve- restrikce Phe •Neléčená PKU – progresivní poškození vyvíjejícího se mozku, mentální retardace, epilepsie, spasticita, psychiatrické problémy •Maternální PKU Spinální Muskulární Atrofie •5q12.2-13.3 - gen SMN1 •typ I, II a III •Hypotonie, úmrtí v dětském věku •vyhledávání homozygotů - nemocných - časná postnatální diagnostika •prenatální diagnostika •vyhledování přenašečů X-recesivní dědičnost •Incidence znaku je mnohem vyšší u mužů než u žen. •Heterozygotní ženy jsou většinou nepostižené, ale některé mohou postižení exprimovat s různou závažností, kterou určuje i model X inaktivace. •Gen zodpovědný za postižení je přenášen z postiženého muže přes všechny jeho dcery. Každý ze synů jeho dcer má 50% pravděpodobnost, že postižení zdědí. X-recesivní dědičnost •Gen zpravidla nebývá nikdy transmitován z otce na syna, ale je přenášen postiženým mužem na všechny jeho dcery. • •Gen může být transmitován přes několik žen-přenašeček, po několik generací, pokud se tak stane, jsou postižení muži příbuzní přes ženy. X-recesivní dědičnost •Dcery ženy přenašečky mají riziko 50%, že budou opět přenašečkami, synové ženy přenašečky mají riziko 50%, že budou postižení. • •Významná část izolovaných případů je důsledkem nových mutací. • X- Recesivní •postižený je většinou muž, jeho synové jsou zdraví a dcery jsou přenašečky onemocnění •ženy-přenašečky mají 1/2 synů nemocných a 1/2 dcer přenašeček •vzácně výskyt u žen - dcera postiženého muže a ženy přenašečky, ženy s karyotypem 45,X, 46,XY, female…. X- recesivně vázaná onemocnění •Hemofilie A a B •Duchenneova / Beckerova svalová dystrofie •Daltonismus – barvoslepost •Některé dědičné poruchy metabolismu Rodokmen X- recesivní dědičnost • Žena přenašečka má 50% nemocných synů a 50% dcer přenašeček • Nemocný muž má všechny syny zdravé a všechny dcery přenašečky X XY XX X XY Duchenneova/Beckerova svalová dystrofie •XR, lokalizace Xp21 •incidence u chlapců asi 1/3-6 000 •dystrofinopathie - chybění proteinu dystrofin ve svalových buňkách •DMD -progresivní dystrofie, úmrtí kolem 20 roku věku •BMD - pomalá progrese DMD/BMD •molekulárně genetické vyšetření - 60% mutací jsou velké delece •vyhledávání žen přenašeček - nepřímá DNA diagnostika, neurologie, UZ, emg, biochemie ( JT, CK), svalová biopsie, RNA dg. imunohistochemické vyšetření, FISH • •prenatální dg. Duchnneova/Beckerova svalová dystrofie (Xp) •časná diagnostika • •vyhledávání přenašeček • •prenatální diagnostika • • Hemofílie •časná diagnostika •vyhledávání žen - přenašeček •prenatální diagnostika •specializovaná péče o gravidiní - přenašečku Hemofílie, perninatální péče na specializovaném pracovišti, informovaný ošetřovatelský tým Hemofílie •Hem A - Xq28, deficit f VIII •frekvence cca 1/5 000 chlapců • •Hem B - Xq27.1-27.2, deficit faktoru IX •frekvence cca 1/25-30 000 chlapců roylhema Kráľovná Viktória Ruský cár a hemofília Kopie - TOCIVA SROUBOVKA Proband - těžká Hem A, zemřel ve 14 letech, nepřímá DNA analýza bez probanda neinformativní ve 2. a 3. gravidtě AMC-jen karyotyp, 4. grav. genetická konzultace náhodně po 20.t.g., zajištěna perinatální péče, po porodu matka těžké krvácení, ARO, přenašečka, dcera dle hematol. přenašečka susp. proband přenašečka susp. přenašečka není přenašečka Kopie - TOCIVA SROUBOVKA X- vázaná mentální retardace syndrom fragilního X Tláškovci- fotografie detá a matky Čím je frekvencia recesívneho zanku v populácii nížšia , tým vačřší podiel má konsanguinita na vzniku AR ochorenia Izolátu Tay-Sachsova choroba u židov Aškenazy (GM2 gangliosidóza) riziko 100x vyššie jako v bežnej populácii file2591395_dzivnieks Autosomálně dominantní dědičnost •Fenotyp se obvykle objevuje v každé generaci, každý postižený jedinec má postiženého rodiče. •V klinické genetice se objevují tyto výjimky nebo zdánlivé výjimky z uvedeného pravidla: •a) případy vzniklé na základě nových mutací v gametě fenotypově normálního rodiče, •b) případy, kdy není postižení u rodiče exprimováno – nepenetruje, neprojevuje se nebo je u jedince, který zdědil příslušný gen, exprimováno jen mírně. Autosomálně Dominantní dědičniost • •Každé dítě postiženého rodiče má 50% riziko, že znak zdědí. Toto platí pro většinu rodin, v nichž je druhý rodič fenotypově normální. Statisticky je každý člen rodiny výsledkem „náhodné události“, a proto může dojít v jedné rodině k výraznému posunu od očekávaného poměru 1:1. Autosomálně Dominantní dědičnist •Fenotypově normální členové rodiny nepřenášejí patologický fenotyp na své děti. Selhání penetrance nebo velmi mírná exprese postižení může vést ke zdánlivé výjimce z tohoto pravidla. • •Muži a ženy mají stejnou pravděpodobnost, že předají fenotyp dětem obou pohlaví, riziko onemocnění je pro obě pohlaví stejné. • •Významnou část izolovaných případů mají na svědomí nové mutace. Autosomálně Dominantní •dominantní mutace na autosomu •vertikální typ dědičnosti •postižení většinou heterozygoti •riziko opakování pro potomky a sourozence 50% bez rozdílu pohlaví •často nové mutace, variabilní expresivita, neúplná penetrance • Rodokmen - AD dědičnost • 50% riziko pro děti nemocného bez rozdílu pohlaví • • Děti zdravého jsou většinou zdravé zdravý nemocný AD dědičná onemocnění •Myotonická dystrofie I a II •Neurofibromatosa •Huntingtonova choroba •Syndrom prodlouženého QT intervalu – dědičné arytmie srdeční •Leidenská mutace v genu pro f V – dědičné trombofilie Neurofibromatosa typ I •Frekvence onemocnění cca 1/3000 •Lokalizace 17q11.2 •Dědičnost - autosomálně dominanantní s téměř 100% penetrancí a velmi variabilní expresivitou •Cca 50% případů jsou nové mutace •Progredující onemocnění Neurofibromatosa typ II •Onemocnění mnohem vzácnější •Výskyt neurinomů akustiku, mnohočetných Schwanomů a meningeomů •Kožní projevy mírné •Lokalizace genu 22q11 •Dědičnost AD Neurofibromatosa I Klinické projevy •Skvrny café au lait - 6 a více o průměru nad 1cm •mnohonásobné pigmentové anomálie •četné fibromy nebo neurofibromy, jiné intra- či subkutánní dysplastické nádory , tu podél nervových kmenů, tu jiných orgánů (mutace v tumor - supresorovém genu) •časté neurologické nebo oční poruchy •často anomálie skeletu •PMR asi v 10% •makrokranie, neurofibrom víčka, zákal rohovky, Lishovy uzlíky na iris • • • Molekulárně genetická analýza •Gen NF I - 60 exonů •Nejsou známa místa s vyšší frekvencí mutací •50% onemocnění způsobeno de novo mutacemi •V rodinách s opakovaným výskytem je možná nepřímá DNA analýza •V současné době ukončujeme přímou DNA analýzu 8 exonů, které představují asi 13% genu a záchyt mutací byl rovněž 13% •Pokračujeme v zavedené RNA dg. celé kódující oblasti jako první krok mol. genetické analýzy •Rozvoj MLPA •Gen NF II - 17 exonů •DNA diagnostika - SSCP •RNA analýza – přímá sekvenace • • • •Achondroplasie (ACH) • •1964 Maroteaux-Lamy •Výskyt 1 : 15 000-40 000 •dědičnost autozomálně dominantní •90% jsou děti zdravých rodičů •Starší otcové •Identifikace genu FGFR3 •2 mutace vedoucí k záměne jedné AMK (98% c.1138G-A, 1-2% c.1138G-C) •Paternální původ mutací • •FGFR3 nukleotid mutovaný u ACH se jeví jako najvíce mutovaný nukleotid v lidském genomu Huntingtonova chorea •AD, lokalizace 4p •presenilní demence, atetoidní mimovolní pohyby •amplifikační mutace - expanze CAG 30-100x •nástup v dospělosti •asociované problémy Huntingtonova chorea •diagnostické testování •testování osob v riziku •genetické poradenství •prenatální diagnostika • • Preventivní vyšetření - LQT syndrom •10% nosičů mutace má během života klinické potíže, první projev onemocnění může být náhlá srdeční srmt • •diagnostika •vyhledávání nosičů mutace v rodinách •preventivní terapie positivně testovaných na kardiologii •prenatální diagnostika - málo využívaná Trombofilie •Preventivní vyšetření v rodinách s positivní anamnesou trombembolických příhod • a u pacientek s opakovanými fetálními ztrátami • •Preventivní vyšetření a dispenzarizace na hematologii, předoperační vyšetření apod., vyšetření příbuzných •Preventivní péče v graviditě Leidenská mutace G1691A f V •frekvence v bílé evropské populaci asi 5 - 9% •AD dědičnost •zvýšení rizika trombembolismu u homozygotů 50-100x, u heterozygotů 5-10x •asociace s rizikem časných fetálních ztrát není potvrzena •zvyšuje riziko fetálních ztrát od konce I. trimestru, ve II. a III. trimestru • G20210A f II Prothrombin •v heterozygotním stavu se mutace vyskytuje asi u 2-3% populace •zvýšení rizika trombembolismu •nosičství je spojeno se zvýšeným rizikem fetálních ztrát, abrupce, preeklampsie, IUGR •riziko časných SA není potvrzeno Vznik mutací u člověka Pohlavní rozdíly •Mutace genomové – aneuploidie – numerické chromosomové aberace •Mutace chromosomové – strukturální chromosomové aberace •Mutace genové – změny genů chromosome1 Vrozené mutace u člověka •Spermatogenese •Nepřetržitý sled buněčných dělení probíhající po celý život, jejichž výsledkem je asi miliarda spermií •„Copy errors“ – spermie je produktem •asi 200 dělení u 20ti letého muže •asi 430 dělení u 30ti letého muže •asi 770 dělení u 45ti letého muže Frekvence nových mutací •Např. u 27-letého muže je spermie produktem asi 300 buněčných dělení tedy – každá spermie ponese odhadem 3 x 102 x 6 x109 x 10-10 = 180 nových mutací jako důsledek chyb při replikaci • •Odhaduje se, že novou „škodlivou mutaci“ ponese asi jedna z 10 spermií Riziková onemocnění, která mohou souviset s vyšším věkem otce •Achondroplasie •Crouzonův syndrom •Apertův syndrom •Mentální retardace nejasné etiologie •Autismus •Schizofrenie •Mnohočetná endokrinní neoplasie •Neurofibromatosa I •Hemofilie B Molekulární biologie •Metodiky využívané stále častěji v laboratorní praxi mnoha oborů • •Využití v klinické genetice je jednou z možností využití metod molekulární biologie Diagnostika chorob na molekulární úrovni •Stále se rozšiřuje počet onemocnění s objasněnou molekulární podstatou • •Stále se zvyšuje počet onemocnění s možností DNA diagnostiky • •Stále se rozšiřuje spektrum metod využívaných v DNA diagnostice - při vyhledávání mutací způsobujících závažná dědičná onemocnění DNA analýza dědičných onemocnění •Přímá – detekce mutací – potvrzuje klinickou diagnosu • •Nepřímá – segregační – nepotvrzuje klinickou diagnosu DNA analýza dědičných onemocnění •Diagnostické testy – potvrzení klinické diagnosy na molekulární úrovni, případně potvrzení segregace patologické alely v rodině • •Prediktivní testování – onemocnění s pozdním nástupem klinických příznaků, onkologie •Vyhledávání zdravých nosičů patologické alely •Prenatální testy • Genetické poradenství a DNA analýza •Vyšetření na molekulární úrovni by vždy mělo doprovázet genetické poradenství • •Diagnostika na molekulární úrovni musí být vždy prováděna s informovaným souhlasem pacienta nebo jeho zákonného zástupce •Výsledek molekulárně genetického vyšetření by měl být vždy interpretován erudovaným lékařem – klinickým genetikem Molekulárně genetické vyšetření •Protokolární postupy – cílené vyšetření vysoce suspektního onemocnění •Pokud možno přesná klinická dg. •Informovaný souhlas •Interdisciplinární spolupráce klinika a klinického genetika a pacienta •Genetické poradenství před prováděným molekulárně genetickým vyšetřením a při předání – interpretaci výsledku vyšetření Genetická prevence u monogenních dědičných chorob •konfirmace klinického stavu na molekulární úrovni •časná diagnostika •vyhledávání heterozygotů (AR,XR) •prenatální diagnostika •presymptomatické testy •genetické poradenství, preventivní léčba, je-li možná DNA banka •Slouží k uchování biologického materiálu, který bude možno využít v případě zavedení nových metodik, postupů či vyšetření u různých dědičných onemocnění •Izolace a uložení DNA v DNA bance vždy se souhlasem pacienta nebo rodiny. •Umožňuje zachování vzácného materiálu, který v budoucnu může umožnit rodinám využít diagnostické, presymptomatické či prenatální vyšetření