funkcionÁlis genomika 2
DESCRIPTION
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
FUNKCIONÁLIS GENOMIKA 2.
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Scholtz BeátaMolekuláris Terápiák – 2. előadás
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
1.1 DEFINÍCIÓK
1.2 A BETEGSÉGEKRŐL
1.3 A BETEGSÉGMECHANIZMUSOK FELTÁRÁSÁNAK MÓDSZEREI1.3.1 A génexpresszió szabályozásának alapesetei1.3.2 Microarray-k: Funkcionális genomika a rákterápia fejlesztéséért1.3.3 Genetikai aberrációk és betegségek1.3.4 Genom microarray-k
1.3.4.1. Array összehasonlító genom hibridizáció (aCGH)
A fejezet célja, hogy ismertesse a funkcionális genomika célkitűzéseit és legfontosabb módszereit. Konkrét példákon kereszül bemutatjuk, hogyan járulhat hozzá ez a tudományág az orvostudomány fejlődéséhez.
FUNKCIONÁLIS GENOMIKA 2.
4
Microarray-k: Funkcionális genomika a rákterápia fejlesztéséért
• Ki tartozik a magasabb kockázatú csoportba (Prognózis)
• Kinél várható jó (vagy gyenge) terápiás válasz
• Alternatívák a kemorezisztens rákok kezelésére
• Létező és új gyógyszerek hatékonyabb alkalmazása
• Gyógyszerek egyedi kombinációinak kidolgozása
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
5
Herceptin: a páciensek kiválasztásának fontossága
Összes emlőtumorospáciens
Her2+ emlőtumorospáciensek
Herceptin
10% válasz
Herceptin
35-50% válasz
Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007
Alkalmazható-e ugyanez az általános kemoterápiáskezeléseknél is?
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
6
Előrehaladott stádiumú petefészekrákJelenlegi protokoll
Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007
Műtét
70% teljes válasz30% részleges válasz
Primer kemoterápiaPlatina/taxán
Kiújuló betegség
Másodlagos kemoterápia10-20% válasz80-90% nincs válasz
Inaktív ágensek - szükségtelen toxicitásSok pácienst kezelnek eredmény nélkül
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
7
14 sejtvonal
több mint 50 gén
NCI-60 sejtvonal panel
rezisztens és érzékeny sejtvonalak azonosításaexpressziós prediktor a válasz előrejelzésére
- Kemoterápiás válasz adatai - Affymetrix expressziós adatok
Kemoterápiás válaszprediktív profil
rezisztens érzékeny
Kemorezisztens tumorok kezelésének újabb lehetőségei
Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
8Potti et al. Nat Med 2006
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
9
Expressziós mintázategyéb kemoterápiáságensekre -ugyanaz az alapelv
Potti et al. Nat Med 2006
Génlista NCI-60 sejtekre
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
10
Páciensadatok (petefészekrák)Már meglévő génexpressziós adatok a GEO adatbázisból
Valószínűségi szám, Potti et al. által hozzárendelveKemoterápiás válasz adata ua. kísérletből
Potti et al. Nat Med 2006
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
11
Korreláció onkogénszignál útvonalakaktivációja éskemorezisztenciákközött:
Kombinációs terápiaaz útvonalakatcélzó gyógyszerekkel?
src: SU6656PI3K: LY-294002
Potti et al. Nat Med 2006
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
12
• A sejtbéli információ alapvető tárhelye
• Ugyanazok a DNS aberrációk ismétlődnek a tumorokban - nem hagyható figyelmen kívül!
• Bizonyos fajta DNS aberrációkra nagyon hatékony, általános vizsgálómódszerek léteznek
• A DNS meglehetősen stabil, és sokféleképpen kezelt mintákban is analizálható, pl. kórházi laborokból
származó archív szövetmintákban.
Miért tanulmányozzuk a tumorok DNS-ét?TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
13
Pontmutáció - egy vagy néhány bázis megváltozása - megváltozik a protein vagy azexpressziós szintje
Gén egyik kópiája elvész - expressziós szint csökkenése (tumorszuppresszor elvesztése)
Extra génkópia - expressziós szint nő
(onkogén aktiváció) Génpromoter metilációja/demetilációja - expressziós szint csökken/nő
(tumorszuppresszor elvesztése/ onkogén aktiváció)
A DNS törése és a végek aberráns újracsatlakozása új géneket eredményezhet.
Sokféle genetikai aberráció okozhat fejlődési rendellenességet vagy betegséget
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
14
Genetikai aberrációk térképezése
Aberráció térképezése
Pozíció finomítása Gén azonosítása
Prognózis, diagnózis, progresszió, stádiumok,terápia választás genetikai háttere
Valószínűsíthető gén/útvonalteljes biológiai analízise
Génspecifikusterápia
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
15
Genom microarray-k
Definíció: Olyan microarray technológia, mely a kromoszóma aberrációkat detektálja
Felhasználás: Klinikai laboratórium: fluroeszcens in situ hibridizációval (FISH)komplementer technológia Kutatólaboratórium: azonosíthatja a betegségek genetikai hátterét
Jelentőség: Sok betegséget mikrodeléciók és olyan egyéb kromoszómaaberrációk okozhatnak, melyeket a FISH technika nem detektál.SNP array-k még jobb felbontást biztosítanak, és a genotípusról és kópiaszámról is adnak információt.
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
16
Sokféle microarray, különböző célkitűzésekhezTÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
17
Array összehasonlító genom hibridizáció(comparative genomic hybridization, CGH)
Microarray alapú összehasonlító genom hibridizációNem az RNS, hanem a DNS mennyiségét mériKét mintát hasonlít össze:
Teszt mintaReferencia minta
Nagy felbontás1-3 Mb (teljes genom array CGH), vagy 10-25 kb (oligó
aCGH) vs 5-10 Mb (kariotipizálás)Időigény : 3-4 nap (array CGH) vs 2-4 hét (kariotipizálás)
Egyszerű DNS preparálás az aCGH-hoz, szemben a metafázisos kromoszómák analízisével
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
18
Array CGH
Tumorokban előforduló genetikai átrendeződések detektálása (tumorgenom és normál genom összehasonlítása)
Genom kópiaszám variációk analíziseszegregálódó variánsok léteznek a populációbanBizonyos patogén variánsok betegségekkel asszociálódnak
Beteg és egészséges egyének genomjának összehasonlítása
Genetikai markerekkel kapcsolt, ismert próbák használata a betegségek jobb megértésehez vezethet
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
19
Array CGH: azonosítja a DNS kópiaszám változásokat, és pozíciójukat a genomban
pozíció a szekvenciában
Ará
ny
Teszt genom DNS Referencia genom DNS
Extra DNS kópiák a tumorban
DNS vesztés a tumorban
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
20
Egy tumorgenom array CGH analízise
Extra Vesztett
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
21
• Olyan génexpressziós változások szelekciója, melyek a tumorkialakulásának kedveznek. Bizonyos genetikai aberrációk együttesénekmegtartása szelektív előnyt jelent.
• A genetikaiminstabilitás többféle mechanizmus révén indukál változásokat a genomban. (Iniciáló onkogén események egérmodellekbenés metotrexát rezisztencia MMR deficiens és proficiens sejtvonalakban)
A tumorok kópiaszám profilja két folyamatot tükrözTÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
22
• Az eredmények alapján jobb tesztek alakíthatók ki, melyek az onkogénekés tumor szuppresszor gének kópiaszámát detektálják
• Tumorprogresszió monitorozása, korai és metasztatikus léziókmegkülönböztetése FISH próbákkal, melyek a több tumortípusbanmegfigyelhető kópiaszámváltozások régióit detektálják.
• További kópiaszám markerek azonosítása, melyek tumor predikcióra alkalmasak
• A tumorok kialakulásában közreműködő gének azonosítása és analízisesegíthet olyan új gyógyszerek tervezésében, melyek a diszfunkcionálisgéneket/útvonalakat veszik célba, és/vagy nem okoznak terápia rezisztenciát.
aCGH hasznosítása a rákkutatásbanTÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
23
Elváltozások egy tumorsejtvonal genomban:Kromoszomális és microarray alapú CGH megfeleltetése
Amplifikációk: aktivált onkogénekDeléciók: Inaktivált gének (tumorszuppresszorok)
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
24
A SNP array-k ereje: „loss-of-heterozygosity” detektálása, kópiaszám változás hiányában is
Tan DSP et al. Laboratory Investigation 2007. 87:737
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
25
SNP adatbázisok
dbSNP az NCBI honlaponhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP
Humán SNP adatbázis (Whitehead Institute)http://www.broad.mit.edu/tools/data/genvar.html
A SNP Konzorcium (TSC)http://snp.cshl.org
J Pevsner: Bioinformatics and functional genomics
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
26
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
27
Új terápiás célpontokazonosítása:a „felülről lefelé”módszer
Tan DSP et al. Pathobiology 2008. 75:63
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
28
Tan DSP et al. Pathobiology 2008. 75:63
Új terápiás célpontokazonosítása:a „lentről felfelé”módszer
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
29
Myeloma multiplex aCGH analízise
Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9:313
55 MM sejtvonal, 73 páciens minta
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
30
nem-hiperdiploid: k3,k4
hiperdiploid: k1, k2
Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9:313
Konklúzió:
ch11 extra : jobb prognózisch1q extra: rosszabbch13 vesztés: rosszabb
Myeloma multiplex aCGH analízise:prognosztikus besorolás
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
31
Myeloma multiplex kombinált génexpressziós és aCGH analízise
Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9:313
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
32
Laphámsejtes tüdőrák aCGH analízise
Boelens MC et al. Lung Cancer 2009. 66:372PIK3CA3q26.2-q27.3
A: Összes minta
B: Magas kópiaszám változások
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
33
Laphámsejtes tüdőrák aCGH analízise:PIK3CA expressziós szintek és amplifikáció korrelációja
Boelens MC et al. Lung Cancer 2009. 66:372
Új terápiás célpont?
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
34
A PIK3/Akt/mTOR szignál transzdukciós útvonalTÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011
35
Klinikai kipróbáláson levő PI3K inhibitorok jellemzői
Ihle N T , Powis G Mol Cancer Ther 2009;8:1-9
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011