dna-analytik iv - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/vorles_dnaanalytik4.pdf ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/1.jpg)
Sequenzanalysedes Humangenoms
DNA-Analytik IV
![Page 2: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/2.jpg)
Hochauflösende Kartierung des Genoms
Vollständige Sequenzierung aller Chromosomen
Identifikation aller Gene
Technologie-Entwicklung
Analyse von Modellorganismen
Untersuchung der ethisch & sozialen Konsequenzen
Human-Genom-ProjektZiele 1985-90
![Page 3: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/3.jpg)
Größe25x größer als bisher größtes sequenziertes Genom 2000
8x größer als alles bisher Sequenzierte
Gehalt an sich wiederholenden Sequenzen erstes wiederholungsreiches Genom, ca.40% erwartet
Ackerschmalwand 11%, Fadenwurm 7%, Fruchtfliege 3%
Medizinische Relevanzgesellschaftliche und persönliche Konsequenzen, ethische Brisanz
Internationales Konsortium 20 Zentren aus 6 Ländern
privatwirtschaftliche Konkurrenz 1998-2001 von 15% auf 90% in 15 Monaten (Februar 99 - Juni 2000)
Sequenzierung des Human-GenomsHerausforderungen
![Page 4: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/4.jpg)
Oktober 199015-Jahresplan NIH/DOE
Dezember 1999/ Mai 2000Veröffentlichungen der ersten ChromosomenChr 22: GB/Japan/USA; Chr 21: Japan/ Deutschland
Februar 1995Sulston/Waterson Plan bis 2001
3 Zentren á 85,000 Sequenzen/Woche; 5 Jahre; 99,9% Genauigkeit
April 1998 Venter/Hunkapiller genomweite "shotgun"-bis 2001
200 ABI3700 á 1000 Seq/Tag 1. Jahr: Drosophila, 2./3. Jahr: Mensch
Mai 1996 Venter/Smith/Hood BAC-End-Sequenzierung
300.000 BACs, 600.000 Sequenzen, ein STC/5kb bis 1999
Februar 1996Selbstverpflichtung zur unverzüglichen
Datenfreigabe "Bermuda" Regeln
April 200350 Jahre Doppel-Helix
Watson & Crick
Februar 2001 Publikationen der Rohfassung
Nature/IHGSC & Science/Celera
Juni 2000IHGSC/Celera Abschluß der Rohdatensammlung
Pressekonferenz Clinton & Blair
April 1999NIH/Welcome: Rohfassung bis Frühjahr 2000
G5-Initiative
Oktober 1998 NIH/DOE: 5-Jahresplan zur Fertigstellung bis 2003
Rohfassung zum Ende 2001, vollständig fertig bis 2003
Oktober 2004 abschließende Genom-Publikation
Nature
Sequenzierung des Human-GenomsMeilensteine
![Page 5: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/5.jpg)
Phasen:Pilot-Phase
Pressekonferenzen:
Fertigstellung
12. Februar 2001Veröffentlichung der ersten Analyse
Sequenzierung des Human-GenomsPhasen
14. April 2003Abschluss der Sequenzierung
Produktion
26. Juni 2000Abschluß der
Produktionsphase
0
1000
2000
3000
4000
5000
Jan
96
Jul 9
6
Jan
97
Jul 9
7
Jan
98
Jul
98
Jan
99
Jul 9
9
Jan
00
Jul 0
0
Jan
01
Jul
01
Jan
02
Jul 0
2
Jan
03
Jul 0
3
Jan
04
Jul 0
4
Seq
uenz
(M
b)
finale Sequenzen
Rohfassungssequenzen
21. Oktobr 2004Veröffentlichung zum Fertigstellen
Selbstverpflichtung zur Datenfreigabe
Privatwirtschaftliche Konkurrenz
![Page 6: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/6.jpg)
Hum
an S
eque
nce
%
8
21X
IHGSC (2001), Nature 409: 860
May 2000
March 2005
Sequenzierung des Human-Genoms Beiträge der Teilnehmer
January 2006
![Page 7: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/7.jpg)
62,3%
25,1%
5,5% 2,7% 2,5% 1,0%
USA GB Japan Frankreich Deutschl China
Fertigstellen des Human-GenomsBeiträge der nationalen Genomprojekte
![Page 8: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/8.jpg)
Internationales akademisches Konsortium
Privates UnternehmenCelera
Sequenzierung des Human-GenomsPublikationen der Rohfassung 2001
![Page 9: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/9.jpg)
2.500 Teile 60.000.000 TeilePuzzle
Schrotschuß-Strategienhierarchisch vs. gesamt-genomisch
![Page 10: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/10.jpg)
overall coverage: 94% quality of unfinished data : < 1 error/10kb in 91%
human population heterogeneity: 1 SNP/kbvariation between two individuals: 1 SNP/10kb
Private
2.72 Gb Sequenced Bases 2.65 Gb
1,000 Clone gaps 54,000
146,000 Sequence gaps 116,000
147.000 Gaps 170,000
Academic
Initial Sequencing & Analysis… The Sequence of …
Human GenomeWorking Draft versions February 2001
![Page 11: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/11.jpg)
30.000 -35.000 Geneerwartet 28.000 - 140.000
Ackerschmalwand 25.700, Fadenwurm 18.300, Fruchtfliege 13.300
komplexere Transkription60% aller Gene;
mRNAs/Gen: Chr22=2,6, Chr19=3,2 Fadenwurm: 22% aller Gene; 1,3 mRNAs/Gen
komplexere Proteinarchitektur keine Neuen Domänen,
"Auflaufen" (accretion) zusätzlicher Domänen an den Gen-Enden
Gentransfer von Prokaryonten 233 Gene mit Ähnlichkeit nur zu Prokaryonten
davon 133 bei Prokaryoten weit verbreitet
ungleichmäßige Genverteilung 25% des Genoms sind "genlose Wüste"
Gegensatz zu Ackerschmalwand, Fadenwurm, Fruchtfliege
50% repetitive SequenzenAckerschmalwand 11%, Fadenwurm 7%, Fruchtfliege 3%
"fossiles Archiv" der genomischen Evolution dramatische Reduktion der Akkumulation
in den letzten 50 MioJ SINEs als Symbionten von Genen (Chr19=57%)
Mutationsraten Frau:Mann 1:2Vergleich X und Y Chr
ungleichmäßige SNP-Verteilung 63% aller 5kb-Fragmente enthalten SNP(s)
interindividueller Unterschied 0.01%
Analyse der Human-Genom-RohfassungBesonderheiten
IHSC (2001), Nature 409: 860
![Page 12: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/12.jpg)
Fertigstellen des Human-GenomsNature, 21. Oktober 2004
![Page 13: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/13.jpg)
Private
2.72 Gb 2.85 Gb Sequenced Bases 2.65 Gb
1,000 283 Clone gaps 54,000
146,000 58 Sequence gaps 116,000
147.000 341 Gaps 170,000
Initial Seq…
Academic
Finishing the euchromatic sequence… The Sequence of …
near-complete sequence: 99% of euchromatinextremely high quality: < 1 error/100kb
Human GenomeFinal version October 2004
![Page 14: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/14.jpg)
fast vollständige Sequenz 2,85 Mb, 99% des Euchromatins
genreich, fast alle Lebensprozesse
nur noch 341 Lücken33 heterochromatisch (Centromere)
308 euchromatisch (28 Mb), 50% mit segmentalen Duplikationen
extrem hohe Genauigkeit 99.999%
ein Fehler auf 100.000 Bausteine
20.000 -25.000 Geneerwartet 28.000 - 140.000
Pflanze 25.700, Wurm 18.300,Fliege 13.300
verbesserte Gen-Vorhersagen 58% aller Gene der Rohfassung waren
fehlerbehaftet
neue & verlässliche Analysen Pseudogene
1.183 neue entstandene GeneGeruchsrezeptoren, Immunität, Schwangerschaft
37 ‘kürzlich gestorbene’ Gene 10 Geruchsrezeptoren
Analyse des fast vollständigen Human-GenomsBesonderheiten
![Page 15: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/15.jpg)
~50%
of the
273 interior euchromatic gaps
located in
segmentally duplicated regions
Segmental DuplicationsProblems of the human reference sequence
![Page 16: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/16.jpg)
Human genome
5.3% segmentally duplicated
87% of all segmental duplications >50 kb
genomic regions >1kb
with nt identity >90%
Segmental DuplicationDefinition
![Page 17: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/17.jpg)
locus A locus B
id. 99%
allele 1
locus Aalignment
locus A locus B
id. 99%
allele 2
Segmental Tandem DuplicationsAssembly problems
![Page 18: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/18.jpg)
locus A locus Ballele 2
id. 99%
locus A locus Balignment
locus A locus B
id. 99%
allele 1
Segmental Tandem DuplicationsAssembly problems
![Page 19: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/19.jpg)
locus A locus Ballele 2
id. 99%
locus Aalignment
locus B
locus A locus B
id. 99%
allele 1
gap
Segmental Tandem DuplicationsAssembly problems
![Page 20: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/20.jpg)
B107
B105
B108
B109p
B106B10
4B10
3B4
B109p
B108
B105B10
7
B4B10
3B10
4B10
6B1 A6 A4 A1 T1 A3 A5
nn = 2-4
Repeat clusters
Taudien et al., BMC Genomics 5:92 (2004)
chr 8
gapDEF b2DEF b1DEF a
gap360 kb
DEF b3gap
gap
additional copies
DEF b4
DEF b6
DEF b5
DEF cluster at 8p23.1hg16: 6.3-8.3 Mb
![Page 21: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/21.jpg)
Taudien et al., BMC Genomics 5:92 (2004)
Genomic variability of 8p23.1 DEF locusHypothetical organisation
![Page 22: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/22.jpg)
Yang et al., 2001. Cell. Mol. Life Sci. 58, 978-989
Immunität & Krebs
Defensine (DEF)Multiple Funktionen
genetische Assoziation mit CED 2007, Psoriasis 2008, Prostata-Karzinom 2008
![Page 23: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/23.jpg)
Complex phenotypes / diseases Structural variations
CCL3L1 copy number & AIDS susceptibility in humans
Science 307:1434 (2005)
FCGR3 copy number & glomerulonephritis in humans and rats
Nature 439:851 (2006)
Chr 17 900 kb inversion polymorphism & female fertility and recombination rates in humans
Nat Genet 37:129 (2005)
![Page 24: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/24.jpg)
Chromosom A Chromosom B
Inversion
InDel
Allel-Variation
Kombination
Humangenom-DynamikZusammenfassung
![Page 25: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/25.jpg)
News Feature, Nature 437:1084 (2005)
Humangenom-DynamikPatchwork people ?
![Page 26: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/26.jpg)
Genomes of any two individuals in the human population differ more at the structural level
than at the nucleotide sequence level.
Sebat, Nat Gen Suppl 39:s3 2007
Differences between individuals
•CNV: >4 Mb >1/800 bp > 0.12 %
•SNP: 2.5 Mb 1/1,200 bp 0.08 %
Genetische VariationZusammenfassung
![Page 27: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/27.jpg)
Gene und Krankheitmonogene - polygene - multifaktorielle Erkrankungen
We used to think our fate was in our stars.
Now we know,in large measure,
our fate is in our genes
James Watson, 1989
Relatives Erkrankungsrisiko für Geschwister (λs) 750
20
10
5
40
2,5
Mukoviszidose
chronisch-entzündliche Darmerkrankungen multiple Sklerose
Schizophrenie Psoriasis Diabetes Typ I
Asthma
Bluthochdruck
![Page 28: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/28.jpg)
Identifikation aller Gene
Kopplungsanalyse in betroffenen Familien
Mutationsanalyse vonKandidatengenen
in Betroffenen und Kontrollen
WWW.WWW.
Krankheitsgeneklassische Positionsklonierung
Physische Kartierungder Region
![Page 29: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/29.jpg)
Polygene ErkrankungenCED: Chromosom 10, DLG5
2. Feinkartierung mit weiteren Mikrosatelliten
4. Assoziation mit SNPs im DLG5
3. Feinstkartierung mit SNPs
5. Identifizierung von 2 proteinverändernden SNPs
1. initiale Kopplungsanalyse mit Mikrosatelliten
![Page 30: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/30.jpg)
KrankheitsgeneAufklärungsrate
Anzahl identifizierter Krankheitsgene
105
1112
1677
0
500
1000
1500
2000
1990 2000 2005
![Page 31: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/31.jpg)
GenomWeite AssoziationsStudienGWAS
Mathew. Nat Rev Genet 9:9 2008
![Page 32: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/32.jpg)
WTCCC Wellcome Trust Case Control Consortium (GB)
17,000 samples2,000 from each of seven diseases type 1 diabetes, type 2 diabetes, coronary heart disease, hypertension, bipolar disorder, rheumatoid arthritis, Crohn's disease 3,000 controls also from England, Scotland and Wales
GWAS prerequisitesLarge, well-phenotyped study groups
KORA Kooperative Gesundheitsforschung in der Region Augsburg
20,000 samples since 1985 coronary heart disease
POPGEN Schleswig-Holstein Biobank für eine Medizin der Zukunft
since 2003 aiming at 30,000 controls + study groups for:aging 3,000 centenarians
diseases inflammation, heart, cancer, nervous system
![Page 33: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/33.jpg)
GWASSchema
Mathew. Nat Rev Genet 9:9 2008
![Page 34: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/34.jpg)
GWASAlternative designs
Kruglyak. Nat Rev Genet 9:314 2008
![Page 35: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/35.jpg)
Kronenberg. Exp Geront 43:39 2008
GWASStatistical design & follow-up
![Page 36: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/36.jpg)
GWASCurrent stage 06/2009
carried-out GWAS: 180within last 12 month: 100
Identified many novel genes involved in complex diseases.
Some genes are associated with several phenotypes.
![Page 37: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/37.jpg)
DNA-Microarray-(Chip)TechnologieGenotypisierung & Expressionsanalyse
cDNA-Synthesereverse TranskriptionVervielfältigung
(PCR)Markierung
Genomische DNA
Vervielfältigung(PCR)Markierung
Fragmente
Fragmente
Hybridisierung
Analyse
mRNA
cDNA
![Page 38: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/38.jpg)
Patientenprobesonde
01sonde
02sonde
03sonde
04sonde
05sonde
06
sonde
21sonde
22sonde
23sonde
24sonde
25sonde
26sonde
31sonde
32sonde
33sonde
34sonde
35sonde
36sonde
41sonde
42sonde
43sonde
44sonde
45sonde
46
sonde
11sonde
12sonde
13sonde
14sonde
15sonde
16
sonde
51sonde
52sonde
53sonde
54sonde
55sonde
56
Patientenmuster
MustervergleichKrankheit CKrankheit Bgesund Krankheit A
DNA-Microarray-(Chip)Technologie Genexpression in Diagnostik & Therapie
Diagnose• Identifizierung von Zielgenen für Therapie,
Verlaufskontrolle
![Page 39: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/39.jpg)
PharmakogenetikProblem
Therapieerfolg
Therapie, ohne Erfolg keine TherapieNebenwirkungen oder andere Form
![Page 40: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/40.jpg)
PharmakogenetikMechanismen variabler Arzneimittelwirkungen
spricht an spricht nicht an spricht nicht anoder toxische
Nebenwirkungen
Gen imArzneimittelmetabolismus
Gen im Wirkmechanismusdes Arzneimittels• Transport• Rezeptor
![Page 41: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/41.jpg)
PharmakogenetikZytochrom P450
Berechnung derindividuellen
optimalenArzneimitteldosis
Bestimmung der Allele von2 Zytochrom P450 Genen
AmpliChip von Roche
CYP2D6
erforderliche Dosis Nortriptylin (mg/Tag)
MR Debrisoquine/4-Hydroxydebrisoquine
![Page 42: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/42.jpg)
Individualisierte MedizinNutzen & Risiken
Pharmaka für Subpopulationen (Genotypen)optimale Dosis - geringe Nebenwirkungen
Einengung der PharmamärkteBenachteiligung von Trägern seltener Genotypen
![Page 43: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/43.jpg)
Vergleichende [Epi-]Genomikzwischen Spezies
Sequenzierung von weiteren Modell-Genomen
zwischen Populationen Variabilität - Internationales Projekt HGDiversityP
zwischen Individuen Variabilität - Internationales Projekt HapMap
zwischen Zellen/Geweben Bedeutung der 5. Base mC für Differenzierung & Krankheiten-Human Epigenom Project
Funktionsanalyse aller Gene Identifizierung von Krankheitsgenen
TechnologieentwicklungSequenzierung & Typisierung
HGP: Was bleibt zu tun?Grundlagenforschung
![Page 44: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/44.jpg)
Testentwicklung & Validierung genbezogen
krankheitsbezogengenomweit
TechnologietransferSequenzierung & Typisierung
in der ärztlichen & klinischen Routine
HGP: Was bleibt zu tun?Anwendungsforschung
![Page 45: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/45.jpg)
Recht auf Nichtwissen
Recht auf Nichtinformiertheit
Recht auf Wissen, dessen Datenschutz und Finanzierung
Verhinderung genetischer Fremdbestimmung
HGP: Was bleibt zu tun?Gesellschaftlicher Rahmen & Konsens
![Page 46: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/46.jpg)
![Page 47: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/47.jpg)
Gediagnostikgesetz GenDG
![Page 48: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/48.jpg)
Gediagnostikgesetz GenDG
![Page 49: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/49.jpg)
Gediagnostikgesetz GenDG
![Page 50: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/50.jpg)
Gediagnostikgesetz GenDG
![Page 51: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/51.jpg)
Gediagnostikgesetz GenDG
![Page 52: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/52.jpg)
1000-Genome-Projekt http://www.1000genomes.org
![Page 53: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/53.jpg)
Persönliche-Genome-Projekt http://www.personalgenomes.org
![Page 54: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/54.jpg)
Complete Genomics http://www.completegenomicsinc.com
2009: 1.000 … 2010: 20.000 Genome
![Page 55: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/55.jpg)
Richard Powers: "Das größere Glück", 432 Seiten, Fischer
http://www.spiegel.de/kultur/literatur/0,1518,654627,00.html
14.10.2009
Wissen kann unfrei machenFür seinen neuen Roman ließ Richard Powers sein Erbgut entschlüsseln
…Powers: Nein, derzeit bringt uns die Gen-Diagnostik nicht weiter auf dem Weg zur Selbsterkenntnis. Einige Ergebnisse mögen ähnlich nützlich sein wie ein Cholesterin-Test. Sie könnten als Impuls dienen, ein wenig gesünder zu leben. Aber die Vielzahl von Informationen, die wir gewinnen, verwirren eher als dass sie uns nützen. Die meisten Menschen würden dadurch ängstlicher werden.…
![Page 56: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/56.jpg)
23andMe Genetics just got personal
www.23andme.com
![Page 57: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/57.jpg)
23andMe Genetics just got personal
www.23andme.com
![Page 58: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/58.jpg)
AusblickNature 21. Oktober 2004
![Page 59: DNA-Analytik IV - genome.imb-jena.degenome.imb-jena.de/lectures/download/Vorles_dnaAnalytik4.pdf · DNA-Analytik IV. Hochauflösende Kartierung des Genoms Vollständige Sequenzierung](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040700/5d528aa488c9939c1b8b78c6/html5/thumbnails/59.jpg)
genome.fli-leibniz.deTeaching