Curs 1

Transmiterea mendelian a caracterelor

Transmiterea dominant autozomal a unui caracter patologic

Pe baza datelor discutate mai sus se pot formula urmtoarele criterii privind transmiterea AD:

- fiecare bolnav are de obicei un printe afectat;

- orice bolnav transmite boala la jumtate din copiii si; riscul de 50 % este valabil la fiecare sarcin.

- fenotipul anormal apare n fiecare generaie (continuitate n succesiunea generaiilor), iar n arborele

genealogic se observ o transmitere vertical;

- indivizii sntoi nu transmit boala.

Excepie de la aceste reguli sunt determinate de:

- penetrana redus

- mutaii noi sau mozaicuri germinale,

- debut tardiv de manifestare,

- non- paternitate i mai rar, heterogenitate genetic i fenocopii:

- boala se manifest ( o frecven i o severitate relativ egale) att la brbai, ct i la femei, iar gena

mutant poate fi motenit i transmis cu o probabilitate egal de ctre ambele sexe ( deci independent

de sex; excepia o constituie bolile care predomin sau sunt limitate la un sex);

- transmiterea tat fiu este posibil i caracteristic ereditii AD;

- doi bolnavi (cu o afeciune compatibil cu supravieuirea i reproducerea ) pot avea descendeni

sntoi, fete i biei, iar dintre copiii afectai pot fi homozigoi, cu o form mai grav de boal.

Transmiterea recesiv autozomal a unui caracter patologic

n concluzie, criteriile majore pentru diagnosticul ereditii recesive autozomale la om sunt urmtoarele:

- marea majoritate a persoanelor afectate sunt urmai ai prinilor aparent sntoi, dar heterozigoi, riscul

lor de a avea un copil bolnav este de , indiferent de sex;

- dac bolnavii se cstoresc cu persoane normale i homozigote, toi copiii vor fi sntoi; se

nregistreaz astfel aspectul de discontinuitate a bolii n succesiunea generaiilor sau de cazuri izolate;

- dac un bolnav se cstorete cu o persoan sntoas i heterozigot, riscul de a avea descendeni

bolnavi, fete i biei este de 50 % ( pseudodominan); n acest caz, transmiterea mam-fiic este

posibil;

- doi prini bolnavi (homozigoi pentru aceleai gene) nu vor avea copii sntoi;

- prinii copilului afectat sunt mai frecvent rude, comparativ cu prinii copiilor sntoi (deci frecvena

crescut a consanguinitii).

Coeficientul de nrudire (r) i consanguinitate (F) n diferite tipuri de ncruciri ntre rude

Transmiterea recesiv legat de X a unui caracter patologic; Sntoi (XNY,XNXN,XNXa) i

(XaY,x

Ax

A)

Criteriile majore pentru transmiterea RLX sunt urmtoarele:

- bolnavii sunt exclusiv brbai, ei nu transmit niciodat boala;

- femeile heterozigote sunt, de obicei, neafectate i pot avea biei bolnavi, indiferent de tipul de

cstorie;

- gena mutant se transmite de la brbaii afectai la femei sntoase i purttoare, i de la acestea la

dintre biei; deci exist o discontinuitate n succesiunea generaiilor, doi prini sntoi (mama

heterozigot) putnd avea copii bolnavi, dar numai biei;

- nu este posibil niciodat transmiterea tat-fiu, deoarece tatl i d fiului cromozomul Y(cnd se observ

o astfel de situaie, va trebui s ne gndim la o boal AD limitat la sexul masculin; de exemplu, scleroza

glomerular focal).

Transmiterea dominant legat de X a unui caracter patologic

Sntoi (XnY,XnXn) i bolnavi (XAY,XAXn,XAXA)

Prinii sntoi vor avea copii sntoi (combinaia 6).

Ceea ce este ns caracteristic transmiterii DLX este faptul c:

- brbaii bolnavi (XAY) vor avea toate fetele afectate i toi bieii sntoi (combinaia 2; transmiterea

tat-fiu este imposibil);

- doi bolnavi (femeia heterozigot) (combinaia 3) pot rezulta copii sntoi, dar numai biei.

Exist ns situaii rare n care expresia unei gene mutante i deci a bolii este diferit n funcie de origine

ei, matern sau patern.

Aceast diferen de expresie ntre alela motenit de la tat i alela motenit de la mam este produs

prin amprentare parental sau genomic.

Amprentarea este o form de inactivare a genei ce produce o expresie monoalelic, dar nu este o mutaie,

deoarece este reversibil.

Amprentarea se produce n gametogenez, nainte de fecundare, marcnd originea matern sau patern a

anumitor gene. Dup concepie, expresia genei amprentate este suprimat n anumite esuturi i se

menine ca atare toat viaa; excepie fac celulele germinale n care se produce o conversie a amprentrii

n funcie de sex: la brbat, altele motenite de la mam, cu amprentare matern, vor fi convertite n

gametogenez i vor fi trecute descendenilor cu amprentare patern.

Curs 2

Curs 3

BOLILE MONOGENICE

Bolile monogenice:

- sunt afeciuni produse de mutaii ale unei singure gene;

- OMIM cuprinde circa 14000 de fenotipuri i gene, dintre care aproximativ 10000 de intrri corespund

unor boli monogenice;

- majoritatea bolilor monogenice devin manifeste clinic n perioada neonatal sau n copilrie.

- frecvena global a bolilor monogenice la copii este de circa 2 3 %, iar ponderea lor printre cauzele de

spitalizare este de circa 6 8 %.

Se pot deosebi 4 categorii de efecte ale mutaiilor asupra fuciilor proteinelor codificate:

- mutaii cu pierderea funciei

- mutaii cu ctig de funcie

- mutaii cu dobndirea unei funcii noi

- mutaii care conduc la expresia anormal temporal sau spaial.

Mutaii cu pierderea funciei

- deleii sau inserii ce produc schimbarea cadrului de lectur (frameshift);

- mutaii nonsens care determin sinteza unei proteine trunchiate;

- mutaii cu sens greit (missens) ce substituie un aminoacid esenial pentru activitatea

proteinei;

- mutaii cu pierderea funciei - tind s se asocieze, n general, cu o transmitere recesiv.

Exist ns unele mutaii genice, relativ puine la numr, pentru care o reducere cu 50 % a nivelului

de activitate determin apariia unui fenotip anormal haploinsuficien

ex: gena pentru elastin

Mutaiile asociate cu un fenomen de haploinsuficien tind s se transmit dominant i prezint un

grad crescut de expresivitate variabil.

Statusul de heterozigoi compui;

Statusul de heterozigoi cu recesivitate gradual:

Mutaii care afecteaz gena pentru hipoxantin guanin-fosforibozil-transferaza (HPRT) sunt:

- Mutaii care permit o meninere a nivelului activitii enzimatice la peste 60 %, nu determin nici o

simptomatologie clinic;

- Mutaii ce reduc nivelul nivelul activitii enzimatice la 1.6 8 % determin gut;

- Reducerea la 1,4 -1,6 % asociaz coreoatetoza;

- Reducerea sub 1,4 % determin manifestri clinice de sindrom Lesch-Nyhan clasic.

Mutaii cu ctig de funcie

Mutaiile pot altera fenotipul clinic nu numai prin reducerea sau pierderea funciei, dar i prin

accentuarea funciei unor proteine.

Mutaiile care cresc nivelul de expresie transmiterea este dominant; duplicaia unor gene, precum

gena DAX de pe cr X duce la inversiune sexuala sau duplicaia genei pentru mielina periferic

produce boala Charcot-Marie-Tooth

Trisomii cromozomice -duc la amplificare genic.

Tratamentul acestora difer n mod esenial de cel al bolilor produse prin mutaii cu pierderea

funciei.

Mutaii cu dobndirea unei funcii noi

Modificarea unui singur aminoacid din structura unei proteine poate determina dobndirea unei

caliti noi, fra ca funcia proteinei s fie n mod obligatoriu modificat.

- alela Pittsburg a alfa 1- antitripsinei

- siclemia

Mutaii asociate cu expresia heterocronic sau ectopic

Expresia multor gene este astfel controlat nc s aib loc ntr-un moment bine determinat al

dezvoltrii ontogenetice i n anumite esuturi;

Determin expreseia anormal din punct de vedere temporal sau spaial a unor gene: persistenta HbF

BOLI MOLECULARE

Bolile monogenice pentru care sunt descifrate mecanismele moleculare i biochimice sunt denumite

i boli moleculare.

1. Boli enzimatice (erori nnscute de metabolism)

- 350 de boli enzimatice

- majoritatea bolilor enzimatice sunt determinate de mutaii cu pierderea funciei sunt transmise recesiv,

autozomal sau legat de X

- deficiena enzimatic produce un bloc metabolic

acumularea (stocarea) substratului - molecul mic uor difuzabil

- o macromolecul

- devierea cii metabolice i sinteza unor produi toxici;

- deficitul unui produs de reacie (final sau intermediar) sau o combinaie deficit i acumulare;

- lipsa controlului prin feedback datorit absenei produsului final.

Toate cile metabolice pot fi afectate prin deficiene enzimatice.

GALACTOZEMIA

Definiie: boal autozomal recesiv determinat de mutaii ale genei care codific galactozo - 1- fosfat

uridil transferaza.

Afecteaz 1:48000 de nou nscui.

Un nivel enzimatic de circa 10 % afecteaz capacitatea de conversie a galactozei n glucoz.

Patogenie:

- Acumularea galactozo-1-fosfatului (toxic pentru ficat, creier, rinichi) i galactiolului (se depune n

cristalin).

- Screeningul neonatal msurarea activitii plasmatice a galactozo-1-fosfat-uridil-transferazei ntr-o

pictur uscat de snge.

FENILCETONURIA

Definiie: boal autozomal recesiv a metabolismului fenilalaninei, determinat de mutaii ale genei PAH,

care codific fenilalanin hidroxilaza, transform fenilalanina n tirozin.

- incidena este de 1 : 15000

Manifestri clinice:

- apare dup primul trimestru de via

- asociata cu pr blond i ochi albatri

- tulburri neurologice

- retard somatic i retard mintal

- miros particular al urinei de oarece sau de hambar

- s-au evidentiat peste 400 de mutaii, cei mai muli indivizi afectati sunt heterozigoi compui.

O treime din copiii cu hiperfenilalaninemie prezint defecte ale unor enzime implicate n metabolismul

tetrahidrobiopterinei (BH4)!!! La tratament !!!

Diagnosticul pozitiv:

- fenilalanina plasmatic mai mare de 20 mg/dl.

- testul Guthrie (bazat pe inhibiia creterii coloniilor de Bacillus subtilis de ctre fenilalanina din

snge) = metoda de screening neonatal

BOLILE LIZOZOMALE

Bolile lizozomale sunt cauzate de deficitul unor enzime (hidrolaze) sau a altor proteine lizozomale

funcionale, care determin acumularea substratului nemetabolizat n lizozomi, la nivelul sistemului

nervos central, al viscerelor sau miocardului.

Frecvena este de 1 : 5000 1 : 10000.

A. Sfingolipidozele:

- acumularea sfingolipidelor neutre i a gangliozidelor, predominant la nivelul substanei albe

(leucodistrofiile) sau al substanei cenuii (gangliozidozele) din SNC determin suferin neurologic.

Boala Gaucher prin deficit de -glucozidaz;

Boala Fabry - prin deficit de alfa galactozidaz

Boala Tay Sachs - prin deficit de hexozaminidaza

Boala Niemann-Pick prin deficit de sfingomielinaz

Boala Gaucher

Incidena este de 1 : 50000

Sunt 3 tipuri de boal Gaucher:

- tipul I (forma cronic, adult,non-neuronopatic)

- tipul II (infantil,neuronopatic acut)

- tipul III (juvenil, neuronopatic subacut)

B. Mucopolizaharidozele

Cauzate de acumularea intralizozomal n exces a mucopolizaharidelor acide.

- tipul I (sindromul Hurler)

- tipul II (sindromul Hunter)

- tipul III (sindromul Sanfilippo)

- tipul IV (sindromul Morquio)

Simptomele i semnele ntlnite n MZP pot fi cauzate de:

- acumularea tisular de glicozaminoglicani;

- trsturi infiltrate ale feei;

- tegumente ngroate;

- opacifierea corneei;

- hepato spleno- cardiomegalie

- retard mental si in crestere

Bolile peroxizomale

Peroxizomii sunt organite subcelulare delimitate de o membran lipidic trilaminar, prezeni n toate

celulele, dar abundeni n ficat i rinichi.

- matricea lor contine peste 40 de enzime implicate n reaciile de oxidare a acizilor grai i

biosinteza colesterolului.

Sindromul Zellweger boal letal transmis autozomal recesiv (dismorfie cr-faciala, disfunctie

neurologica grava,retard psihomotor, convulsii,hepatosplenomegalie,chisturi renale).

Adrenoleucodistrofia mutaia unei gene localizate pe cr. X (Xq28) determin sinteza unei proteine

peroxizimale ALDP (metabolismul ac. grasi saturati cu lant foarte lung).

- tulburri de comportament, convulsii i insuficien corticosuprarenal, apoi pierderea vederii, vorbirii si

dementa(prin demielinizare)

Boli produse prin anomalii ale proteinelor de transport

Fibroza chistic transmitere autozomal recesiv, prevalena sa fiind estimat aproximativ la 1 :2500;

- Incidena purttorilor sntoi (Na) : 1/25.

Boli prin anomalii ale proteinelor structurale

Distrofia muscular Duchenne

- incidena este de 1 : 3300 de nou nscui de sex masculin.

- hipotrofie (distrofie) muscular, manifestat predominant prin:

- hipotonie muscular;

- retard mintal moderat.

Osteogeneza imperfect

- mutaii ale colagenului tip I ce determin predispoziie la deformaii scheletice i fracturi osoase n urma

unor traumatism minime.

Sindromul Ehlers Danlos

- boli genetice ale esutului conjunctiv, caracterizate prin:

- hipermobilitate articular,

- extensibilitate tegumentar

- fragilitate tisular.

Boli prin anomalii ale proteinelor implicate n comunicarea intercelular i controlul

dezvoltrii

Hipercolesterolemia familial:

- determinat de mutaii ale receptorului membranar pentru LDL.

Forma homozigot de boal este rar;

- incidena este de 1 : 1000000

Forma heterozigot reprezint una dintre cele mai frecvente boli monogenice;

- incidena este de cel puin 1 la 500.

Neurofibromatozele

- predispoziia pentru dezvoltarea unor tumori benigne i maligne, cu origine n celule ale sistemului

nervos.

Boala polichistic renal autozomal dominant

- boal multisitemic ereditar, produs de mutaii dominante ale unor gene autozomale;

- manifestat de obicei la adult;

- caracterizat prin chisturi renale multiple, bilaterale;

- anomalii extrarenale, ndeosebi hepatice i cardio-vasculare.

Boli ale proteinelor implicate n controlul homeostaziei extracelulare

Hemofilia A:

- Este o tulburare a coagulrii transmis legat de X, determinat de o deficien a factorului VIII

plasmatic al coagulrii.

Boli genetice produse prin mutaii dinamice (expansiunea repetiiilor trinucleotidice)

Mutaiile complete ce produc boala sunt rezultatul unei modificri (de regul, o cretere peste un anumit

prag) a numrului repetiiilor fa de numrul iniial;

Mecanismul de producere al mutaiilor dinamice, prin glisare sau derapare replicativ.

Boala Huntington:

- Boala ( sau coreea ) Huntington este o boal:

- neurologic degenerativ,

- progresiv

- caracterizat printr-un sindrom extrapiramidal.

Distrofia miotonic:

- este o afeciune neuromuscular transmis autozomal dominant;

- incidena este de 1 : 8000 de nou nscui;

- caracterizat prin penetran incomplet i expresivitate variabil.

Curs 4

Structura secundara a ADN-ului

Fracis Crick i James Watson au descris structura helicoidal a ADN lui n 1953. nainte de acetia se

cunoteau urmtoarele:

1. Structura chimic a ADN- ului a fost descris de Phoebus Levene:

- ADN- ul este format din nucelotide alctuite fiecare din 3 structuri:

- gruparea fosfat (P) care este legat de

- dezoxiriboz (dR) care la rndul ei este completat de

- una dintre cele 4 baze azotate:

adenin (A)

citozin (C)

guanin (G)

timin (T)

Nucleotidele sunt legate ntr-o caten, un lan polinucleotidic n care gruprile fosfat i dexoriboz

alterneaz.

- n toate celulele catena de ADN conine un numr egal de baze azotate, adenin i timin i un numr

egal de baze azotate precum citozin i guanin (Erwin Chargaff, 1949)

- difracia cu raze X a artat o simetrie nalt i o stabilitate crescut a catenei i a dat informaii

importante despre dimensiunile sale (Rosalind Franklin i Maurice Wilkens).

- Waston i Crick au realizat modelul ADN cu urmtoarele proprieti importante

- gruparea fosfat i zahrul formeaz un lan glucidofosforic, matricea fiecrei catene a helixului,

prin legturi C3 C5

- bazele azotate se leag de la C1 al fiecrei catene.

- bazele azotate se leag ntre ele prin legturi de H i complementeaz totdeauna A cu T i C cu G.

- cele 2 catene ale dublului helix sunt antiparalele, legturile chimice sunt direcionate n sensuri opuse.

Au primit premiul Nobel pentru Medicin 1962.

BOLI MITOCONDRIALE

Se manifest prin deteriorarea funciilor sistemului nervos i ale celui muscular, a cror activitate este

dependent de energia rezultat prin fosforilare oxidativ (OXPHOS).

GENOMUL MITOCONDRIAL

Celulele umane conin ntre 500 i 2000 mitocondrii;

Fiecare mitocondrie conine 2 10 molecule de ADN;

Molecula de ADN este dublu catenar, circular i este format din peste 16500 de pb ( eritrocitele nu au

mitocondrii iar trombocitele i ovulele au o singur molecul de ADN);

Particularitile ADN-mt sunt:

ereditate metern

22 de gene = ARN t

2 gene = ARN -r

13 gene = polipeptide

Nu posed mecanisme eficiente de reparare a erorilor de replicare, de aceea, acestea se acumuleaz n

genom sub form de mutaii. Nu formeaz comlexe cu Histonele de aceea, este mai vurnelabil la aciunea

factorilor mutageni (radicalii liberi de oxigen) n ADN- mt mutaiile se produc cu o frecven de 10

20 ori mai mare dect n ADN nuclear.

HETEROPLASMIE coexistena n aceeai celul a mitocondrilor cu ADN mutant i a celor cu ADN-

normal

Segregare replicativ = procesul prin care se realizeaz n succesiunea generaiilor trecerea de la

heteroplasmie la homoplasmie.

FUNCIILE MITOCONDRIILOR

Centrala energetic celular (sistemul OXPHOS);

Construcia i funcionarea moleculei de ADN;

Controlul biosintezei pirimidinelor;

Sinteza hemului;

Detoxifierea amoniacului n ciclul ureei;

Metabolizarea colesterolului i sinteza sexosteroizilor;

Metabolizarea neurotransmitorilor;

Producerea i detoxificarea radicalilor liberi;

Oxidarea grsimilor, proteinelor i zaharurilor;

Iniierea apoptozei.

MUTAIILE ADN mt

- mutaii punctiforme prin substituii, deleii i inserii.

- Duplicaii i rearanjri de sute sau mii de nucleotide

- Mutaii spontane erori de replicare

- Mutaii induse mediu intern i extern

Mutaiile heteroplasmice

efectul fenotipic apare atunci cnd eficiena fosforilrii oxidative scade sub un nivel = prag energetic (

acesta variaz de la un esut la altul SNC, muchi scheletici, inim, rinichi, glande endocrine, ficat).

depleia mitocondrial = reducerea drastic (pn la 98 % ) a cantitii de ADN mt, de obicei ntr-un

singur organ, cruia i deterioreaz profund capacitatea funcional (muchi, rinichi, ficat, creier).

se transmite autosomal recesiv.

MANIFESTRILE CLINICE ALE BOLILOR MITOCONDRIALE

- Caracterul necoerent al asocierii semnelor i simptomelor

- Debut precoce i evoluie progresiv, rapid

- Afectarea concomitent a cel puin 3 organe

- Modificri recurente ( ameliorri, agravri)

- Combinaii de trsturi atipice

- Instalarea bolii se face atunci cnd proporia de ADN mt mutant atinge 85 %

Debut:

- n orice moment ontogenetic

- spectrul de manifestri foarte larg

- Diversitatea simptomelor bolilor mitocondriale

SINDROAME CLINICE

Boli mitocondriale mai frecvent ntlnite

Exist 5 categorii majore de afeciuni: (pp)

Tratamentul bolilor mitocondriale

duce la ameliorarea temporar a simptomatologiei clinice:

- ageni antioxidani ( ascorbat, alfa-tocoferol, metadion, glutation, seleniu)

- cofactori ai enzimelor lanului respirator (riboflavine)

- vitaminele complexului B (B1,B2,B6,B12)

- L- carnitina

- Coenzima Q10

terapia genic

- nlocuirea genelor mitocondriale mutante cu gene normale inserate n genomul nuclear (prin vectori) =>

polipeptid sintetizat n citoplasm cuplat cu o secven de sortare care l introduce n mitocondria

defectiv

- Introducerea n mitocondrii a unei proteine cuplate cu ADN-mt ataate de secvena de sortare (0,3 3

kb)

- Eliminarea ADN-mt mutant prin blocarea replicrii acestuia cu oligonucleotide antisens.

Mutaiile ADN-mt i senescena

capacitatea generrii ATP prin fosforilare oxidativ scade cu naintarea n vrst, proces normal n

cazul senescenei dar i datorit acumulrilor de alterri mutaionale ale ADN- mt.

apar deleii de ADN mt la indivizii vrstnici: SNC (5 kb), muchi scheletici (8 kb), miocard (3,6 kb)

sub aciunea speciilor reactive de oxigen ( radicali liberi)

Mutaiile ADN-mt i bolile degenerative

- Boala Parkinson (deficiente in neuronii dopaminergici din regiunea nigrostriat si din muschii scheletici)

- Scleroza bilaterala amiotrofica(degenerarea motoneuronilor somatici din trunchiul cerebral si maduva

spinarii)

- Boala Alzheimer

- Cardiomiopatia dilatativ

- Diabetul zaharat insulino independent

Mutaiile ADN mt i tumorigeneza

- speciile reactive de oxigen au rol n iniierea i promovarea cancerului, n reducerea produciei de ATP

mitocondrial

- apar aberaii mitocondriale n majoritatea tumorilor maligne:

-cancer de vezic urinar, cancer de sn, colon, rinichi, ficat, plmn, stomac, cap i gt,

limfoame, leucemii

BOLI MULTIFACTORIALE

determinate de interaciunea complex dintre factorii genetici i factori de mediu.

Boli comune = intereseaz mai mult de 5 % din populaie

Heritabiltatea = exprim proporia factorilor genetici n etiologia bolii.

- factorii genetici realizeaz predispoziia genetic care se transform n boal numai

n prezena anumitor factori de mediu.

Tehnicili de analiz molecular a polimorfismelor genetice combinate cu strategii de epidemiologie

genetic va permite n viitor identificarea variantelor alelice implicate n inducerea bolilor multifactoriale.

Polimorfism genic cnd o variant alelic a unei gene depete o frecven populaional de 1 %.

Ex. - Polimorfismele mononucleotidice (SNPs)

- anumite alele se coreleaz cu risc crescut pentru o boal.

Bolile multifactoriale

A) boli comune ale adultului

B) malformaii congenitale

A. Boli comune ale adultului

1. Boala coronarian

- prin leziuni aterosclerotice la nivelul arterelor coronare;

- factori de mediu: - alimentaie cu grsimi, fumat, alcool, sedentarism

- HTA, diabet zaharta, hiperlipemie

- predispoziia genetic: - rudele de gradul I al bolnavilor au un risc de 5 -7 ori mai mare

s fac boala coronarian (riscul crete i mai mult pentru femei bolnave)

- sunt implicate genele care codific:

a. polipeptide implicate n transportul i metabolismul lipidelor (APOE, varianta B2/B2 a CETP)

b. sistemul renin angiotensin: alela D a ACE

c. sistemul de coagulare i fibrinoliz

- alela E4 a genei APOE i alela D9N a genei pentru lipoproteinlipaz

- augmenteaz efectul fumului de igar asupra endoteliului vascular; la fel pentru activitatea fizic.

- genotipurile E2/E3 pentru APOE i B2/B2 pentru CETP nu rspund la modificarea dietei (reducerea

grsimilor).

- individualizarea tratamentelor !!!

- polimorfismul MFHR (metilen-tetrahidrofolat-reductaz) asociat cu ingestia redus de acid folic crete

nivelul sangvin al homocisteinei care are un risc crescut pentru boala coronarian.

- aceste polimorfisme influeneaz i tratamentul:

Statinele au efecte:

- mai bune la genotipurile APOE i CETP

- defavorabile la alela E4 pentru APOE i B1 pentru CETP

Beta blocantele sunt mai utile la genotipuri DD ale ACE dect la genotipurile 1/I sau I/D

2. Hipertensiune arterial esenial

- exist i forme monogenice (mai rare)

- heritabilitate 30 60 % ; rudele de gradul I a bolnavilor au risc de 3 4 ori mai mare s fac boala

- intervin mai multe gene polimorfice, fiecare cu o contribuie de 2 5% la variaia genetic

- efectul unor hipotensoare noi ( inhibitori de ACE, blocani de receptori AP) poate fi influenat de

polimorfismul genelor.

3. Diabetul zaharat

- tip I: - boal autoimun

- asociere cu alele HLA II (DR3, DR4,DQ)

- heritabilitate 35 50%

- tip II: - heritabilitate peste 90 %

- modificrile receptorilor la insulin (rezistena la insulin), n muchi, adipocite i celulele beta ale

pancreasului.

gena NIDDM1 cr 2q, cr 15 (mexicani)

gena NIDDM2 cr 2 (n Europa)

gena NIDDM3 cr 20 (n Europa)

gena MODY debut la tnr (transmiterea autosomal dominant)

diabet mitocondrial

4. Astmul bronic

heritabilitate 30 70 %

atopia (IgE crescute), cel mai frecvent factor predispozant

gene de pe cromozomul 5q 6p, 11q, 12q, 14q, 16p

5. Boli neurodegenerative (pierderea progresiv a neuronilor)

a) Boala Parkinson transmitere autosomal - dominant (sinuclein)

- recesiv (parkin)

- sistem extrapiramidal

b) Boala Alzheimer gena presenilinei 1 de pe cromozomul 14

- gena presenilinei 2 de pe cromozomul 1

- gena APP de pe cromozomul 21

- transmitere autozomal dominant

6. Psihoze:

a) Schizofrenia heritabilitate de 17 %

- polimorfismul receptorului dopaminergic 3 i receptorului serotoninergic tip 2 A;

b) Psihoza afectiv bipolar:

- heritabilitate 70 %

- gene de pe cromozomul 11 p i Xp (transmitere autozomal dominant)

7. Cancerul: - de sn

- colorectal

- de prostat

(vezi oncogenetica)

8. Obezitatea:

- exces ponderal peste 20 % n raport cu valorile normale (vrst, sex)

- heritabilitate 60 -80 %

Factori : - exogeni (supraalimentaie, sedentarism)

- endogeni (tulburri metabolice, endocrine)

- genetici - gena pentru leptin (hormon secretat de adipocite care se fixeaz pe receptori

hipotalamici i regleaz apetitul, da senzatia de satietate)

- gena PCSK1 ( prohormon convertaz), transmitere autozomal dominant

- gena pentru grelin (ligant al receptorului pentru STH) crete susceptibilitatea pentru

obezitate n copilrie

- genele de pe cromozomul 10 p i 20 q care intereacioneaz ntre ei

- gena GAD 2 (2003), controleaz sinteza neurotransmitorului GABA care acioneaz cu

neuropeptidul Y n nucleul paraventricular al hipotalamusului stimulnd apetitul.

- exist variante alelice care produc o cantitate crescut de GABA

9. Alcoolismul:

Tip I (2/3 din cazuri)

- debut peste 25 ani

- profil psihologic introvertit

- heritabilitate de 21%

Tip II (1/3 din cazuri)

- debut sub 25 ani

- heritabilitate de 60 -80 %

- indivizi agresivi

=> factorul de mediu obligator pe susceptibilitatea genetic

Curs 5

Curs 6

Genetica bolii canceroase

Definiie: Alterarea proceselor de cretere i proliferare celular. (a doua cauza de deces)

Tumorigeneza = procesul de formare al tumorii.

Tumori maligne invadeaz esuturile vecine i la distan = metastazare

Tumori benigne localizate

Clasificare:

- carcinoame (din esutul epitelial)

- sarcoame ( esut conjunctiv)

- limfoame (esut limfatic)

- leucemiile (organe hematopoetice)

- o celula precursoare clon de celule care acumuleaz modificri genetice i epigenetice modific

activitatea unor gene => fenotipul morbid

- o populaie a celulelor clonale acumuleaz un numr mare de modificri fenotipice => cancerul.

Cauze: - factor de mediu (75% din cazuri)

- predispoziie genetic - evenimente genetice i epigenetice

- vrsta

Cancerul este o boal genetic (mutaiile altor gene care controleaz proliferarea celulelor:

mitoze, repararea ADN-ului etc.)

Cancerul mutaii somatice dobndite ce apar pe parcursul vieii (nu se motenete);

- cancer ereditar se transmite de la o generaie la alta;

Genele implicate:

- protooncogene controleaz creterea i diferenierea celular

mutaie ctig de funcie => proces cariokinetic = oncogene(efect fenotipic dominant)

- Se cunosc peste 100 de oncogene:

- g. care codific factori de cretere (PDGFB)

- g. care codific receptori ai funciei de cretere (RET)

- g. care codific comonente ale cilor de semnalizare intracelulare (RAS)

- care codific factorii de transcripie (MYC)

- g. care codific proteine care controleaz ciclul celular (MDM2)

- majoritatea sunt gene dominante

- majoritatea sunt mutaii somatice,

- excepie (mutatii germinale) neoplaziile endocrine multiple tipII -oncogena RET

- cancerul renal papilar ereditar (oncogena MET)

- activarea oncogenelor prin:

- mutaii punctiforme

- translocaii cromozomiale peste 40

- n leucemii

- limfoame

- sarcoame

ex: Leucemia mieloid cronic t(9;22); cromozomul Philadelphiagena BCR-ABL

- amplificarea genic

- inserie viral (retrovirusul oncogenic HTLV 1, este un vector care transport oncogene activate

de la un organism la altul).

Genele supresoare tumorale

- au efect fenotipic celular recesiv

- mutaie cu pierderea funciei a unei alele din perechea de gene supresoare tumorale prin:

- deleii;

- recombinri somatice;

- pierderea unui cromozom;

- pierderea unui cromozom asociat cu duplicaia cromozomului restant;

- =pierderea heterozigozitii = inactivarea funcional a celei de-a doua alele a unei gene

supresoare tumorale, la nivel somatic.

Anomalii citogenetice:

1. Anomalii cromozomiale numerice:

- aneuploidii pierderea unui cromozom 10 n glioblastom

- hipoploidie;

- poliploidie

- pseudodiploidie

- gena TP53 - instabilitate cromozomial prin mutaia genelor care controleaz aparatul mitotic.

2. Anomalii cromozomiale structurale:

- translocaii;

- rearanjri complexe (evideniate prin FISH)

- cromozomi markeri(in tm. solide)

3. Amplificare genica: = realizarea a zeci i sute de copii ale unei gene (protooncogene)

- frecvent n: cancerul colorectal, sn, neuroblastoame, cancerul capului i gtului.

Evoluia multistadial:

- imortalizarea celulei tumorale (n 90% din procesele cariokinetice telomeraza este reactivat de ctre

oncogena MYC)

- modificarea epigenetic: - metilarea regiunii promotor (5CG3) modificarea conformaiei structurale

a cromatinei inactivarea expresiei genice.

- mutaiile ADN-mt: - stres oxidativ mutaii cancer de vezic urinar, sn, colon, cap i gt, rinichi,

ficat, stomac, leucemii, limfoame.

Predispoziia genetic

istoricul familial pozitiv

cancerele ereditare ( se cunosc peste 50) majoritatea cu transmitere Dominant

testarea genetic:- se impune pentru - neoplaziile endocrine multiple;

- retinoblastom;

- polipoza adenomatoas.

- benefic pentru cancerele de sn, ovar, colorectal

nonpolipozic.

- n altele nu e disponibil sau nu se justific: s. Li Fraumeni

Neoplazii endocrine multiple tip 2:

- cancerul tiroidian + feocromocitom + hamartoame bucale, linguale

- retinoblastom ocular + osteosarcoame

Neoplazii endocrine multiple tip 1:

Tumorile pancreatice i paratiroidiene

S. Li-Fraumeni sarcoame, cancerul de sn,cerebrale, leucemii, limfoame cu db

- nlocuirea proteinei defective cu varianta normal ar fi strategia ideal (n < 1% din bolile

genetice este utilizat cu succes);

- terapia ar fi util cnd spaiul int este cel extracelular (tract g-intestinal pentru mucoviscidoz,

plasm pentru hemofilie)etc

Ex: Spaiu extracelular deficitul de 1- antitripsin...,adm i.v.

pentru deficienele unor proteine intracelulare sunt necesare modaliti de

direcionare (inte de administrare).

Boala Gaucher (glucocerebrozidaz ataat la manoz- Genzyme);

pentru deficiena de ADA adenozin dezaminaza (SCID) se administreaz i.m./sptmnal, AD

bovin modificat ataat la un polimer inert (PEG).

Dezavantaje:

- costul mare al acestor proteine care au un ritm de njumtire scurt, deci sunt necesare cantiti

crescute/ tehnologia ADN recombinant permite obinerea de proteine recombinante la preuri mici, n

cantiti mari i nu dau reacii imunologice.

Ex. proteine recombinante (factorii VIII, IX antihemofilici, eritropoetina, insulina, STH, interferon;

vaccinuri modificate genetic;

anticorpi monoclonali.

4. Terapia celular

- transplantul de - organe

- de celule - difereniate

- stem

transplantele alogenice de organe cea mai important modalitate de mbuntire a

tratamentului bolilor genetice din ultimii 15 ani;

Ex. Transplantul renal, hepatic, medular, esut nervos porcin (boala Parkinson), insule Langerhans (diabet

zaharat).

imunosupresoare eficiente = ciclosporina

transplantul de organ are ca scop:

nlocuirea unui organ alterat

asigurarea unei surse de protein funcional care trebuie s ajung la nivelul tuturor

esuturilor implicate n mecanismul fiziopatologic.

Risc crescut de neoplazie (limfoame) de imunosupresoare

- de insuficien renal

- numr limitat de organe.

O soluie: transplant de celule stem

Celulele stem ale pacientului, cultivate in vitro, transfectate cu gena de interes vor fi reintroduse n

organismul gazd pentru a repopula cu celule funcionale esutul afectat.

Terapia genic = modificarea genetic a celulelor prin transfer de material genetic ADN sau ARN cu

ajutorul unui vector.

Condiii: - identificarea locusului genei mutante;

- clonarea genei respective;

- cunoaterea mecanismelor moleculare ale bolii;

- raportul risc beneficiu !!!

Terapia genic somatic

= procedee capabile s elibereze gena normal ctre celule int somatice

terapie ex vivo ( manipularea celulelor proprii n afara organismului);

terapie in vivo (tratarea celulelor fr ndeprtarea din organism);

celulele de transfer cele mai indicate, sunt celule stem ale mduvei osoase din punct de

vedere a duratei lungi de via i capacitii proliferative mai mari/dar sunt greu de manipulat i de izolat

din mduv;

alte celule de transfer: fibroblati din piele, celule musculare endoteliale, hepatocite, limfocite/

dar au timp de via limitat.

Dup scop:

1.1.Terapie genic de nlocuire (transferul n celule somatice al unei gene normale n locul celei

mutante).

indicat n boli genetice recesive cu pierderea funciei;

implic gena + celula int + vector

a) gena transferat

- minigen artificial (ADN c), care se poate integra n cromozomii celulei int sau rmne

extracromozomial (epizom)

Dezavantajele integrrii ntmpltoare (uneori)

- lipsa exprimrii genei

- declanarea apoptozei

- declanarea unei neoplazii.

b) celula int = la nivelul esutului afectat cel mai frecvent dar i n cele neafectate (sistem imun cu

activitate citotoxic), n tumori, sau agenii infecioi.

c) vectorii de transfer:

VIRALI

NON-VIRALI

lipozomii = particule delimitate de un strat lipidic bilamelar care inconjoar un mediu apos;

conjugate ADN proteine (cc)

cromozomii artificiali umani.

1.2.Terapia genic de blocare (n boli cu ctig de funcie)

a) oligonucleotide antisens (OGN)

se pot lega de ADN (triplu helix)

- de ARN m (dublu helix).

b) ribozime molecule de ARN dotate cu capacitate enzimatic intrinsec

pot fi modificate s recunoasc i s degradeze ARN-m specific ce conine o mutaie.

c) ARN interferent (ARNi).

ARN bicatenar cu 21-23 nc, care inhib expresia genic la nivel posttranscripional prin

INTERFEREN (n cancer i boli infecioase)

Terapia genic germinal

- ! Interzis la om.

la oarece n 1983 - n embrion prin microinjecie s-au introdus copii pentru gena STH uman.

Boli ereditar candidate la terapie genic

1. Deficiena adenozin dezaminazei

- ADN-C inserat n retrovirus transferat n limfocitele T cultivate ale pacientului.

- durata efectului scurt i limitat;

- 2 din 10 au dezvoltat leucemie.

2. Hemofilia B:

- Injectarea i.m. a unui vector adenoviral ce conine gene pentru factorul IX

nivel foarte sczut al proteinei i pe perioade scurte

3. Distrofia muscular Duchene (gena este prea mare).

4. Fibroza chistic:

- Prin inhalaii (aerosoli) un adenovirus sau epizom cu minigene CFTR reultate modeste; rezultat imun

crescut.

5. Hipercolesterolemia familial:

- hepatocitele cultivate in vitro transfectate cu adenovirus ce conine gena LDLR inserat.

Terapia cu celule stem

Distrofia muscular Duchene

Terapia genetic

Diagnosticul i tratamentul cancerelor

Metode de depistare:

markeri moleculari PSA (cancerul de prostat)

CA (Ag carbohidrat)

CA 125 (cancerul ovarian, cervical, endometrial)

CA 27.29, CA 15-3 (cancer mamar)

CA 19-9 ( cancer de colon, ducte biliare)

CA 19 (cancer pancreatic).

translocaii cromozomiale ( hemopatii maligne)

Tratament:

anticorpi monoclonali

n boli limfoproliferative: limfoame nonHodgkin, leucemia mieloid cronic (Glevec), cancer

de sn

inhibitori direci ai angiogenezei ( anticorpi monoclonali mpotriva factorului de cretere vascular din

celulele endoteliale Avastin).

Principii de terapie genic n cancere

a. uciderea intit a celulelor cancerigene prin inseria unei gene care codific o toxin sau a unei gene

care confer sensibilitate la aciunea unui medicament (ex: gena pentru timidinkinaz de la Herpes

simplex, care induce sensibilitate la aciunea ganciclovirului).

b. Inactivarea unor oncogene:

-OGN antisens, ribozime, anticorpi monoclonali.

c. inseria unor gene supresoare a creterii tumorale (varianta normal TP 53 n tumora ovarian).

- alte aplicaii : n boli infecioase

n boli cardio vasculare.