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La Genetica Medica è basata sullo studio di malattiegenetiche rare, ereditate in modo “mendeliano”
La Medicina Genetica implica il fatto che la geneticapervade tutta la medicina, incluse le malattie comuni
come l’ipertensione, il cancro, le malattiecardiovascolari, etc.
(= malattie genetiche complesse)
Medicina Genetica versusGenetica Medica
1985 1985 -- ProposedProposed
1986 1986 -- 89 89 -- Discussed, Discussed, debated, and planneddebated, and planned
Oct. 1, 1990 Oct. 1, 1990 -- Official start Official start datedate
Sept. 30, 2005 Sept. 30, 2005 -- Projected Projected completion datecompletion date
The Human Genome ProjectThe Human Genome Project
DefinitionsDefinitionsGeneGene: Introduced by Johansson in : Introduced by Johansson in Copenhagen for MendelCopenhagen for Mendel’’s unit of inheritance s unit of inheritance (1909).(1909).
GeneticsGenetics: Introduced by : Introduced by BatesonBateson in England in England for the science of inheritance (1905).for the science of inheritance (1905).
GenomeGenome: First used by Winkler in Germany : First used by Winkler in Germany (1920) for (1920) for GENesGENes and and chromosOMEschromosOMEs, i.e. the , i.e. the complete set of chromosomes and the genes complete set of chromosomes and the genes they contain.they contain.
GenomicsGenomics: Structural and functional study : Structural and functional study of genomes (Roderick, Bar Harbor, Me. of genomes (Roderick, Bar Harbor, Me. 1986).1986).
Methods in Human Genetics1960 1970 1980 1990 2000
‘Chromosomology’
1956Somatic Cell Genetics
•Gene mapping
•Inborn errors of metabolism•Somatic mutations in cancer
Molecular Genetics
Transgenic, KO, etc, mice
Database searching‘In silico cloning’
“ DNA chips ”Microarray technology
2010
MENDELIAN INHERITANCE IN MANMENDELIAN INHERITANCE IN MAN( MIM )( MIM )
CATALOG OF AUTOSOMAL DOMINANT,CATALOG OF AUTOSOMAL DOMINANT,
AUTOSOMAL RECESSIVE, ANDAUTOSOMAL RECESSIVE, AND
XX--LINKED PHENOTYPESLINKED PHENOTYPES
1^ 1^ edizioneedizione 1966: 1500 1966: 1500 vocivoci –– oggioggi: >14000: >14000
DalDal 1998: solo in forma 1998: solo in forma elettronica:Onelettronica:On--lineMIMlineMIM
http://http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrezwww.ncbi.nlm.nih.gov/entrez//
Gene DensityGene DensityMicrobesMicrobes 1 gene / kb1 gene / kb 90% 90% CodingCoding
S. S. cerevisiaecerevisiae 1 gene / 2 kb1 gene / 2 kb 70%70%
C.elegansC.elegans 1 gene / 5 kb1 gene / 5 kb 40%40%
A. thalianaA. thaliana 1 gene / 5 kb1 gene / 5 kb 20%20%
D. D. melanogastermelanogaster 1 gene / 13 kb1 gene / 13 kb 20%20%
H. sapiensH. sapiens 1 gene / 40 kb1 gene / 40 kb 3%3%
Comparative Genomicsdisease models
biochemistry
crop yield
behavior
development
medicine
infectious disease
genetics
microbes
Arabidopsis
C. elegans
Drosophila
human
mouse
yeast
physiology
rat
Power of Comparative GenomicsPower of Comparative Genomics
•• Understanding the Understanding the human genome through human genome through comparative genomics comparative genomics
•• Evolution preserves Evolution preserves function between function between speciesspecies
•• Genome comparisons Genome comparisons increase the increase the interpretative capabilityinterpretative capability
Mutations in the Pax-6 gene of Drosophila cause an eyeless phenotype
Mutations in the Pax-6 gene of humanscauses Aniridia “no iris” phenotype
The The child is child is blindblind
The fly is blindThe fly is blind
Genetic Medicine ParadigmGenetic Medicine Paradigm
Information: Critical to Understanding Disease Mechanisms
Y
YRNA Proteins
Modified ProteinsDNA Biological
Function
Transcription Translation Post-TranslationModification
50,000 Genes > 1,000,000 Proteins
Cloned human genes Genes with mutations causing human disorders
Total ~ 35,000 genesSEA 3017
23Sep03
16773 1493
Caratteri Quantitativi o “continui”
Caratteri Semiquantitativi o “discontinui”
Caratteri Autosomici Dominanti
Caratteri Autosomici Recessivi
Caratteri legati al Cromosoma X
Caratteri Monofattoriali o “mendeliani”
Caratteri Multifattoriali
Sono causate dall’azione di due o più geni e dalla loro interazione con l’ambiente
Hanno frequenza superiore ad un’affetto ogni mille individui
MALATTIE POLIGENICHE
100% AMBIENTE 100% GENI
Paraparesi spastica
Fibrosi cistica
Distrofia Muscolare di Duchenne
Raffreddore
TBC
Traumi
Autismo Asma ObesitàDiabete Cancro
(malattie poligeniche o complesse)
Siamo entrati nellSiamo entrati nell’’era era postpost--genomicagenomica
• Finora le tecnologie disponibili permettevano l’analisi di singoli geni
• Oggi possiamo analizzare il funzionamento di migliaia di geni
Geni e malattie: una nuova dimensioneGeni e malattie: una nuova dimensione
normalenormale
Variazione 1:Variazione 1:MutazioneMutazione
Variazione 2: polimorfismoVariazione 2: polimorfismo
sanosano
Malattia Malattia monofattorialemonofattorialeSano, ma Sano, ma con una con una proteinaproteinache funziona di che funziona di pipiùù o di meno: o di meno: suscettibilitsuscettibilitàà