Berger W. Genetik, - medmolgen.uzh.chffffffff-cc0f-535f-0000-00003e25a29a/...2 Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) Gentest: Screening auf die 36 häufigsten

1

Ratjen & Döring (2003), Lancet, 361:681-689

Zystische Fibrose (Mukoviszidose)

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r

[email protected] www.medmolgen.uzh.ch

2

Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR)

Gentest:

Screening auf die 36 häufigsten Mutationen (PCR & Hybridisierung)

ca. 90-95% der Mutationen sind damit nachweisbar(starke Schwankungen in verschiedenen Populationen)

wenn negativ: direkte Sequenzierung des gesamten Gens (bis zu 3´000,-CHF)

Zystische Fibrose (Mukoviszidose)

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


3

DNA

Zyklus 1

Zyklus 3

Zyklus 2

Zyklus 4

Zyklus 35

22 =4 Kopien

23 =8 Kopien 16 Kopien 32 Kopien

236 = 68 Milliarden Kopien

DNA zu amplifizieren Schema der PCR

usw.

Häufigkeit:

1:3000 bis 1:6000

Genetik:

- X-chromosomal rezessiv

- Dystrophin-Gen: 2400 kb, 85 Exons, 3685 Aminosäuren

- Deletionen bei 2/3 der Betroffenen

- In-Frame Mutationen: Muskeldystrophie Typ Becker

Muskeldystrophie Typ Duchenne

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


4

Häufigkeit:

1 : 10 000

Klinik:

- Blutungen der Schleimhäute und innere Blutungen

- in 25% der Fälle mildere klinische Formen (bis zu 20% Faktor VIII Aktivität)

Hämophilie A (Faktor VIII-Defizienz)

Inversion of exons 1-22 of the factor VIII gene

Hämophilie A (Faktor VIII-Defizienz)

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


5

Häufigkeit:

1 : 4000 (Männer) – 1 : 6000 (Frauen)

Klinik:

- Entwicklungsverzögerungen (Lernschwierigkeiten bis hin zur schweren geistigen Behinderung)

- Krampfanfälle bei etwa 25% der betroffenen

- Makroorchidie, auffallendes Gesicht

- Verhaltensauffälligkeiten (autistoides Verhalten, ADHS: Aufmerksamkeitsdefizit/Hyperaktivitäts-syndrom)

Fragiles X Syndrom

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


6

CGG expansion in FMR1

normal allele: n = 6-52

premutation: n = 48-200

full mutation: n = 200 bis >1000

test: PCR, Southern-Blot

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


7

Häufigkeit:

1 : 10´000

Klinik:

- häufigste autosomal-dominante neuromuskuläreErkrankung

- erste Symptome im jungen Erwachsenenalter, aber auch kongenitale Formen

- progredienter Verlauf

- Begleitsymptome: Katarakt, geistige Behinderung

Myotone Dystrophie (Curschmann-Steinert)

Genetik:

- autosomal dominanter Vererbungsmodus

- DMPK-Gen, Chromosom 19q13.3

- Triplett-Expansion im 3´-UTR des DMPK-Gens

Myotone Dystrophie (Curschmann-Steinert)

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


8

Stammbaum einer Familie mit myotoner Dystrophie (Curschmann/Steinert)

Häufigkeit:

~ 1 : 30´000

Klinik:

- Erkrankungsmanifestation im 35.-45. Lebensjahr

- Bewegungsstörungen

- Wesensänderung (psychiatrische Auffälligkeiten)

- kognitive Leistungseinbussen

Chorea Huntington (Veitstanz)

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


9

Genetik:

- autosomal dominanter Vererbungsmodus

- IT15-Gen (Huntingtin), Chromosom 4p16.3

- Triplett-Expansion (CAG) im translatierten Bereich

-> Polyglutaminerkrankung

- Antizipation (früheres Erkrankungsalter und Zunahme des Schweregrades in nachfolgenden Generationen)


Gentest:

- genetisches Beratungsgespräch

- Problematik der präsymptomatischen/pränatalen molekulargenetischen Testung

- Richtlinien zur Durchführung einer molekulargenetischen Diagnostik


Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


10


Genetische Ursachen der Retinopathia pigmentosa

~ 40 Gene identifiziert

• PhototransduktionRhodopsinPhosphodiesterase,

und -UECNCG1 & 2

ADAR

AR

3q21-245q31.24p16.34p12-cen6q13-21

• Photorezeptor-StrukturproteinePeripherin AD 6p21.1

• Retinol-MetabolismusABCRRLBP1RPE65 AR

ARAR

1p21-1315q261p31

• TranskriptionsfaktorenCRXNRL

ADAD

19q13.314q11.1-12.1

• SpleißfaktorenPRPC8PRP31HPRP3

ADADAD

17p13.319q13.41q21.1

• Unbekannte FunktionCRB1RP2RPGR X

XAR 1q31-32.1

Xp11.4-11.23Xp21.1

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


11

Relevanz für die Diagnostik:

Heterogenität erschwert die molekulare Diagnostik(Nachweis von mehreren Hundert DNA-Varianten in zahlreichen Genen)

-> erfordert neue, hocheffiziente Technologien

Mutationserkennung mittels DNA-Sequenzierung:

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


12

Gendiagnostik bei einem Patienten mitNetzhautablösung

CTG CGG CTG CGA TGC TCA GGGLEU ARG LEU ARG CYS SER GLY

Kontroll-DNAProtein:

Patienten-DNA CTG CGG CTG CGA AGC TCA GGGLEU ARG LEU ARG SER SER GLYProtein:

Mutationsanalyse mit Gen-Chips

DNA Mikroraster (Genchip)enthält > 1000 Genvarianten in Form von kurzen, synthetischen Genabschnitten

CTG CGG CTG CGA TGC TCA GGG

CTG CGG CTG CGA AGC TCA GGG

Kontrolle

Patient

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


13

ROM1: rod outer membrane protein 1RDS: retinal degeneration slow / peripherin

Digenic retinitis pigmentosa (RP)

Triallelic inheritance in Bardet-Biedl syndrome (BBS)obesity, retinopathy, polydactyly, renal malformations, mental retardation, hypogenitalism

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


14

1. Entwicklung neuer Hochdurchsatzverfahrenin der Gendiagnostik

2. Zunahme der Diagnostik bei Prädispositionen

3. Aufklärung der Ursachen multifaktoriellerErkrankungen (Herz-Kreislauf, Allergien,Diabetes, Asthma, Krebs, altersbedingteErkrankungen)

4. Verstärkte funktionelle Analyse von Genenund Genvarianten

5. Aufklärung von Krankheitsmechanismen alsGrundlage für die Therapie

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


15

Identifizierung krankheitsassoziierter Mutationen

- grosse Familienstammbäume- umfangreiche Patientenkollektive- strukturelle Chromosomenveränderungen

- Auswahl von Kandidatengenen- Suche nach Mutationen- Untersuchung der Genfunktion

(Biochemie, Zellbiologie, Tiermodelle)

(biochemischer Defekt unbekannt!!!)

1. Kartierung im Genom

2. Identifizierung der Mutation(en)

cen

50-500 kbp

Physical Map

Xp

Xq

> 2000 kbp

Genetic Map

Southern-Blot-Analysis

cont

rol

patients1 2 3 4 5 6

Deletions

Identification of disease-causing mutations

Human X chromosome(160 Mbp, 2000-3000 genes)

1-200 kbp

Gene Map

cont

rol

patients

Mutation-Analysis

SSCP

DNA-Sequencing

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


16

Retrieval of gene information from databases

rhodopsinsearch term:

http://genome.ucsc.edu/

Deletion of PMP22 Gene

22 23

Nor

mal

ized

flu

ores

cenc

e

Threshold cycle (CT)

Normal Genome

22 22

Nor

mal

ized

fluo

resc

ence


Duplication of PMP22 Gene

2221.5

Nor

mal

ized

fluo

resc

ence


Allele 1 Allele 2Chromosome 17p11.2-12

PMP22Reference Gene



Cytogenetic DiseasesDuplications / Deletions (dup/del)

HNPP CMT

Klas

sisch

e Gen

etik,

W. B

erge

r


Documents

Berger W. Genetik, - medmolgen.uzh.chffffffff-cc0f-535f-0000-00003e25a29a/...2 Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) Gentest: Screening auf die 36 häufigsten