BOLEZNI: kromosomske, monogenske (mendelske), poligenske, somatskih celic (ne dedne)

MITOZA IN MEJOZA: Celični cikel: najprej imamo celico z dvojnim setom kromosomov 2N (46kromosomov, 46 kromatid) –diploidni, G1 - rast, S - podvojevanje kromosomov 4N (46 koromosomov, 92 kromatid) - diploidni, G2 – sinteza beljakovin za M, M- Mitoza: (delitev jedra – mitoza + delitev celice – citokeneza) Mejoza: iz faze 4N (46 koromosomov, 92 kromatid) – diploidni v mejozi 1 v 2N (23 kromosomov, 46 kromatid) haploidni in po mejozi 2 v 1N (23 kromosomov, 23 kromatid) CROSSOVER: v mejozi 1 lahko pride do zamenjave homolognih delov kromatid. (ženske ostanejo do ovulacije v mejozi 1, pri moških pa poteka proces nepretrgoma)

SPREMEMBE ŠTEVILA IN STRUKTRE KROMOSOMOV: normalno 22 parov avtosomnih + par spolnih 6x109BP – diploidno stanje; Številčne mutacije so: triploidije 3n (oploditev z 2 spermijema, diploidno jajčece ali semenčica) 15 ob oploditvi;1/10.000ob rojstvu; aneuploidije(nondisjunction): trisomije 47 kromosomov, monosomije 45, lahko pride do mozaicizma – nepravilnost v le enem deležu celic. SE NE DEDUJEJO. Največkrat se splavijo. Strukturne mutacije: delecije, duplikacije, inverzije (del se obrne) delecije in združitve v krožni kromosom ali translokacije ki je lahko uravnotežena ali pa ne!. Strukturne mutacije so SE DEDUJEJO ali pa nastanejo na NOVO. Najpogosteje so recipročne (izmenjata se dela) translokacije ali pa Robertsonove (majhni delčki se izgubijo nastane le 1 kromosom) Rekombinacije so izmenjave genetskega materiala med homolognimi kromosomi – napake so translokacije.
Triploidije: 21 – Downov sindrom (zaostajanje v tel. in duš. razvoju, zmanjšan mišični tonus) višja starost matere, XXY – Klinefelter – ginekomastija, mali testisi, XYY – večja rast, nasilnost Monosomija 45 (X0) ali inaktivacija enega X – Turner – ženska z nerazvitimi spolnimi znaki, nizke rasti in kratkega vratu

POGOSTOST: na 1 mio: 15 abortus ½ od tega kromosomske mutacije; 1,7 prezgodnja smrt; 83otrok živih-0,6 kromosomskih mutacij (36 aneuplodije spolnih, 23 aneuploidije avtosomov (88 21Down, 9 18, 3 13), 15 uravnotežene translok. 2 inverzije, 10 neuravnitežene) kromosomske 0,6, monogenske 5 multifaktorske 40

INDIKACIJE ZA KROMOSOMSKE ANALIZE - kariotipizacijo: 1. znane ali sumljive kromosomske nepravilnosti, 2.multiple prirojene nepravilnosti ali napake v razvoju, 3. napaka v spolnem razvoju, 4. družinska zaostalost pri moških, 5. hematološki malignomi, 6 ponavljajoči splavi (uravnotežene translokacije)

INDIKACIJE ZA GENETSKO SVETOVANJE: 1. znana ali sum na dedno bolezen pri pacientu ali družini. 2. več članov družine je zbolelo za rakom 3. prirojene razvojne nepravilnosti pri otroku, 4. nepravilnosti v razvoju spolnh organov, spontane prek. nosečnosti, neplodnost 5.pozitiven presejalni test v nosečnosti ali UZ, 6.izpostavljenost teratogenim dejavnikom, 7. je že bilo ali pa še bo opravljeno genetsko testiranje 8.konsangvinost (sorodniki)

GENETSKO SVETOVANJE: cilji – informiranje, poučevanje, komunikacija, nedirektivnost –razumeti dejstva o bolezni, o dedovanju, možnosti, omogočiti prilagoditev

FISH – delecije manjše od 4x106 bp, DNK sonda: interfazni FISH (na spec. kromosome npr.21,X) – monosomije, trisomije, lokusno specif. metaf. FISH (mikrodelecije in duplikacije) kromosomsko barvanje (strukturne preureditve – translokacije)

POJMI: lokus – mesto na krom., alel – različne oblikegena na spec.lokusu,genotip – genetska zgradba (note), fenotip – rezultat genotipa in okolja (glasba), ekson – kodirajoči del gena, intron – nekodirajoči del gena, promotor – začetek prepisovanja; malformacija: morfološka sprememba, ki se pojavi zaradi endogenih ovir pri razvoju organa; disrupcija: morfološka sprememba organa, ki nastane zaradi zunanjih vplivov, po končanem razvoju organa; deformacija: morfološka napaka, ki nastane kot posledica mehanske sile displazija: anomalija, ki nastane kot posledica spremenjene genetske zasnove; sidrom: skupina anomalij, ki se pojavljajo skupaj in imajo isti vzrok; sekvenca: skupina anomalij ki nastanejo kot posledica malformacije ali deformacije. penetranca – pomeni, koliko ljudi bo zbolelo za boleznijo (fenotip), če so nosilci genskega zapisa zanjo (genotip) ekspresija – kakšna bo klinična slika (fenotip), pri različnih ljudeh z enakim genskeim zapisa zanjo (genotip)

MENDELSKO DEDOVANJE: Avtosomno Dominantno – problem je ekspresija – ni nujno, da se bolezen pri vseh izrazi. Vzorec: VERTIKALEN; oba spola sta ENAKO; ½ otrok bolna, potomci zdravih so zdravi (razen …) Bolezni: družinska hiperholesterolemija, FAP – družinska polipoza kolona, policistične ledvice, Huntingtonova bolezen, Nevrofibromatoza 1 (von Recklinghausen), ahondroplazija (pritlikavost), Marfanov sindrom, osteogenesis imperfecta Avtosomno Recesivno: - problem je, če nista oba gena ista/alelna imata lahko 2 homozigota – prenašalca – lokusna heterogenost – Vzorec:HORIZONTALEN, oba spola ENAKO; ½ prenašalcev; ¼ bolnih –pri konsangvinih(sorodnikih)- verjetnost homozigota večja; Bolezni: cistična fibroza, Tay-Sachsova bolezan; prirojena gluhost, spinalna mišična atrofija; X vezano Dominantno: - več žensk je prizadetih (pri mamah je verjetnost ½ pri očetih so pa hčere bolne, sinovi zdravi) – bolezen je hujša pri sinovih – Bolezni: Rahitis, inkontinenca pigmneta X vezano Recesivno: - večinoma moški, ženske predvsem nosilke – verjetnost ½. Večinoma bolezen preskakuje generacije. Lionizacija – izklop 1 X kromosoma – zbolevajo ženske. Tudi bolni oče + prenašalka. (pazi na spol vezano AD – plešavost, bolnik + prenašalka, Turner X0, delecija na X) Bolezni: Hemofilija A (VIII), Duchennova mišična distr., nefrogeni diab.insip., insuficienca G-6-Pdehidrog., mitohondrijsko: - prenos le preko mame – Bolezni: napake pri respiratornih encimih, mišičnih boleznih in Leberjeva optična distorfija

MUTACIJE:- vsaka nova sprememba v DNK zaporedju – v medicini so le tiste spremembe, ki so na mestu zapisa za beljakovine; pogostost: 10-4 – 10-7 ; odvisno od: sevanje, UV, kemikalije, starost (20(150repl)->40(610repl) 5x Marfan), velikost gena in občutljivost (določene sekvence)- mutacijska vroča mesta glede na posledice: pridobitev (hipermorfne - povečan, neomorfne - nov, antimorfne – nasproten učinek) - dominantne ali izguba funkcije gena ( hipomorfne- zmanjšan, amorfne – ni učinka) – recesivne. Glede na tip: zamenjava nukl. para (točkovna) – lahko sprem. AK – sprem. pomen MISSENSE; lahko stop kodon – okrnjena ali nefunk. – nesmiselna NONSENSE; lahko spremeba, a ima isti pomen v AK .- tiha , delecija ali insercija nukl.para (sprememba bral.okvir. FRAMESHIFT) – če ni večkratnik št.3 dinamične mutacije – pride do povečanega št. 3nukle.zaporedij (CAG,CGG,GAA), ker pride do preskoka(zdrsa) DNK med replikacijo – nastajajo zanke (lasnice), ki nosijo višek zaporedij. Mutacije se ne prenašajo stabilno – lahko se kopičijo – ANTICIPACIJA – potrebno je, da dosežejo mejo, da pride do bolezni, nato pa z vsako generacijo dosežejo to mejo prej – bolezen pa je hujša – primeri: AD: spinalna cerebelarna atrofija CAG (cca40/40)- nevrodeg.-ataksija, Huntingtonova bolezen CAG (34/40 1:20000) – nevrodegen.-horea,upad kog.funk., miotonična distrofija CTG (37/80) miotonija in oslabelost prox. miš; AR: Friedreichova ataksija GAA (29/200;pog.1:50000)nevrodeg.ob.-mišice,čutila ; X-dominantno z zmanjšano penetranco - sindrom lomljivega X – CGG (55/230;M:Ž 1:2000/1:259 )-duš.manjraz.;

POLIMORFIZMI – polimorfni geni - to so geni, ki imajo več različnih različic. Na 300-500 bp razlika – 10 mio. polimor. Večina jih je zunaj eksonov, včasih pa znotraj in je lahko nepomemben, lahko pa nosi povečano tveganje za bolezen – tvegani p. Uporabljamo jih za identifikacijo ljudi in posredno diagnostiko gen. bol. Pomembno je da so čimbolj razporejeni po celotnem genomu. Ločimo mikrosatelitne – 2-4bp – visoko informativni. – verjetnost enakega rez. pri 2 osebah je majhna - PCR in SNP- polimorfizmi enega BP – omejeno informaitvni – prepoznamo jih s tarčnimi restrikcijskimi endonukleazami.
PCR – 1. določimo začetne oligonukleotide za začetek mesta pomnoževanja na obeh straneh, 2. razklenemo (denaturiramo) 93-95°C 3. pripnemo začetne oligon. (T50-70°C za CG-bp 4°C in za AT 2°C), 4. polimeraza (T stab.)+dXTP(deoknukleozid3P) se tvori kompl. veriga, nato ponovno točka 2 – nato elektroforeza DNK fragmenti – proti + anodi – manjši hitreje – fluorescentno obarvamo in ugotovimo dolžine – UPORABA: delecije, mutacije in negativna identifikacija
RESTRIKCIJSKE ENDONUKLEAZE – encimi, ki režejo na točno določenih mestih – UPORABA točkaste mutacije in polimorfizmi 1 bp (če je sekvenca na tem mestu spremenjena, encim ne prereže – daljši fragment – na elektroforezi vidimo drugo črto
SOUTHERN BLOT (prenos – obstaja tudi Northern, le da tu gre za RNA) UPORABA: segmenti večji od 1000 bp, delecije, duplikacije, dinamične mutacije –pomnožitev tandemskih ponovitev- 1. razrez z restrikcijskimi encimi 2. elektroforeza – ločitev po molekulski teži, 3. denaturacija – razklenitev verig z NaOH, 4. odtis na nitrocelulozo 5. izbira nekaj kb dolge sonde, ki je označena 6. spiranje sonde in izpostavitev filma – na mestu, kjer se je vezala imamo odtis – progo –proge so genotip

DNK testiranje: Občutljivost za točkovne mutacije je 80; odkritje mutacije - potrditev klinične slike. Pa obratno penetranca ni 100 - vsi nosilci gena ne zbolijo.
NEPOSREDNI DNK test: s PCR pomnožimo odsek gena, kjer je delecija. Nato z elektroforezo ločimo in vidimo krajši alel z delecijo – omejitve: poznati moramo gen, odkrivanje točkovnih mutacij, veliki geni
POSREDNI DNK test: -s pomočjo polimorfnih genskih označevalcev – izkoristimo dejstvo, da se lokusi, ki so blizu na kromosomu prenašajo skupaj – vezano -označevalne sonde, ki se vežejo na genski lokus ali blizu njega označijo, ali je preiskovanec podedoval gen, ki je odgovoren za bolezen ali ne – rabimo bolnika, očeta in mater –omejitve: rabimo več članov družine, rekombinacija

MULTIFAKTORSKO DEDOVANJE: verjetnost (narišeš matriko za vsakega je p2 =bolan, 2pq =nosilec q2 = zdrav pogostost gena je p ali g p+q=1) Če pa te zanima dedovanje moraš naredit še eno matriko v kateri kombiniraš vse! Klasični + genski dejavniki tveganja. Tveganje določeno izkustveno (statistika). Dvojčki – AD enojaj. stopnja konkordance 1, 2jajč. ½, multifaktorsko bistveno nižja!

SOMATSKE GENSKE BOLEZNI: rak – mutacije –če podeduješ 1 mutacijo, se hitro lahko pojavi še druga – hipoteza dveh zadetkov. Kriteriji: 1. več bolnikov (vsaj 3) z isto rakavo bol. 2. pojavljanje več spec.rak.bolez. v druž. 3. prizadetost parih organov 4. obolevanje v zgodnji starosti (50let)
Protoonkogeni -> onkogeni - povečanje produkcije, dodatna funkcija- dovolj je 1 gen -> AD
Tumorsupresorski geni -> inaktivirati je potrebno oba -> AR
Popravljalni mehanizmi DNK -> AR
Namen zgodnje diagnostike -> preprečevanje bolezni in pravočasno odstranitev organov (FAP)

GENSKO TESTIRANJE: občutljivost – koliko bolnikov med dejanskimi bolniki ugotovimo, specifičnost – koliko bolnikov, pri katerih je bil test + je dejansko bolnih

GENETSKO ZDRAVLJENJE: zdravljenje somatskih celic: huda kombinirana imunska insuficienca – ne deluje adenozin deaminaza – kopičenje A monoP – potrebujemo vsaj 5 ADA. Retrovirusni vektor – se vgradi le v deleče celice. Najprej so delali poskuse na matičnih celicah, ki niso sprejemale dovolj vektorjev, zato so pri človeku prešli na T-limfocite. Da deluje vsaj nekaj časa – matične celice, zato so kasneje odvzeli matične celice iz popkovine in te inficirali in kasneje vbrizgali bolnikom. Problemi: majhna uspešnost prenosa, pojavi levkemij in imunskih reakcij

PRENATALNA DIAGNOSTIKA: - namen starša lahko razmislita o možnosti prekinitve/nadaljevanja nosečnosti.
Indikacije: 1. starost nosečnice, 2. pozitiven rezultat presejalnega testa,3. kromosomska mutacija v družini,4.monogenska genetska nagnjenost v družini
AMNIOCENTEZA: 16.teden, UZ vodena punkcija – 20 ml – 10-14 dni gojimo celice s površine ploda – 1 možnost komplikacij (prekinitve nosečnosti) – pari z nizkim tveganjem BIOPSIJA HORIONSKIH RESIC: 12.teden, UZ odščipne 20 mg – lahko takoj analiziramo ali čez 10 dni – 3,2 verjetnost splava nekateri pravijo manj - pari z visokim tveganjem KORDOCENTEZA: odvzem krvi iz popkovnice 5ml 24. teden – podobni riziko – pozno

PREDIMPLANTACIJSKA DIAGNOSTIKA: Oploditev in vitro (OBMP) – brazdanje – pri 8 celični odvzamemu 1-2 celici, ne da bi zarodek poškodovali in naredimo FISH – kromosomske, ali pa DNK testiranje s posebnim PCR. V maternico prenesemo zdrav zarodek

PRESEJALNI TESTI: UZ – nuhalna svetlina, 12. teden, 4HT – v 16. tednu, omejena občutljivost in specifičnost – predvsem za Downa

PREDSIMPRTOMATSKA DIAGNOSTIKA: neg. test olajšanje, poz. test – spremljanje in kirurško/konzervativno zdravljenje in daljšanje in izboljševanje kvalitete življenja!

CISTIČNA FIBROZA: AR, 1/2500 bolan, 1/25 prenašalec, okvara Cl kanalčka, gosti izločki, gen CTFR, najpogosteje F508 – direktni DNK test (30 mutacij), posredni DNK test
DUCHENNOVA MIŠIČNA DISTROFIJA: RX, mišična oslabelost od 5.leta do 20. 2x9 eksonov testiramo - 98 vseh delecij - direktni DNK test, tudi posredni DNK test
HEMOFILIJA A (VIII) - recesivno na X OSTEOGENESIS IMPERFECTA: AD, največkrat inaktivacija 1 gena, če pride do točkovne mutacije slabše – pobira še zdrave in jih vgrajuje v komplekse, ki niso funkcionalni – smrt ob rojstvu.
SPINALNA MIŠIČNA ATROFIJA: . AR na 5. kromosomu
HUNTINGTON: AD, 1/20.000, 37let,osebnostne spr. spomin, horea
SINDROM AMNIJSKIJH TRAKOV: – konginetalna deformacija – verjetnost ponvitve enaka kot za ostale pare brez takega otroka 1:1200

FISH a) Huntingtonova bolezen b) prenatalna dignostika – monosomija/trisomija c) sindrom lomljivega X d) mikrodelecijski sindrom - delecije manjše od 4x10 6 kb e) cistična fibroza

MIKRODELECIJSKI SINDROM IN IMPRINTING (funkcionalno neenako delujoča alela-sprememba dedovanja brez spremembe DNK) – Prader-Willi – očetov imprinting (očetov gen ne deluje) in Angelmanov sindrom – mamin imprinting – metilirani geni so manj aktivni – od 30 000 le 100 genov deluje tako – rast in duševni razvoj