Biologie & Tumorbiologie Flashcards
Ultraschalluntersuchungen bei Schwangeren
- 9-12 SSW (1. Trimenon) - Embryo wird zu Feten
- Nachweis der intakten intrauterinen Schwangerschaft
- Bestimmung Gestationsalter
- Endeckung möglicher embryonaler Entwicklungsstörungen
- 11-14 SSW Messung der Nackentransperenz -> Trisomie 21? Herzfehler?
- 19-22 SSW (2. Trimenon) - Beurteilung des:
- fetales Wachstum (überlappende Finger?, Polydaktylie1?, Klinodaktylie2?, Syndaktylie3?, Mikrognathie4?, prominenter Prämaxilla5?)
- Organentwicklung (Ventrikelseptumsdefekt?)
- Fruchtwassermenge
- Lage der Plazenta
- 29-32 SSW (3. Trimenon) - Erfassung möglicher intrauteriner Wachstumsretardierung
1Polydaktylie: zu viele Finger
2Klinodaktylie: angeborende seitlich-winklige Abknickung eines Fingerglieds
3Syndaktylie: Verwachsung bzw. Nichttrennung von Finger- oder Zehengliedern
4Mikrognathie: Hypoplasie des Unterkiefers
5prominente Prämaxilla (Zwischenkiefer)
Eigenschaften genetischer Marker
- folgen Mendel´schen Erbgang
- sind polymorph (d.h. das die zu untersuchenden Personen mit einer großen Wahrscheinlichkeit heterozygot für den Marker sind und sich damit mütterliche und väterliche Allele unterscheiden lassen)
- sind mit geringem Aufwand typisierbar
- über das gesamte Genom in kleinen Abständen verteilt, so können unterschiedlich Chromosomenabschnitte je nach Fragestellung untersucht werden
=> Alle Eigenschaften werden von DNA-Polymorphismen erfüllt
Non-Disjunction
ausbleibende Trennung von zwei homologen Chromosomen bei der:
- Meiose I: beide homologen Chromosomen eines Paares bleiben in einer Zelle
- Meiose II: beide Schwesterchromatiden werden während der zweiten Reifeteilung nicht getrennt
Uniparentale Disomie (UPD)
UPD 15
- beschreibt den Zustand, dass beide homologen Chromosomen von nur einem Elternteil abstammen
- Man unterscheidet:
- uniparentale Heterodisomie: beide homologen Chromosomen eines Elternteils bei einem Nachkommen zu finden
- uniparentale Homodisomie: bei der ein Nachkommen zwei identische Kopien eines Chromosoms von einem Elternteil geerbt hat -> monosomie rescue
- UPD 15:
- je nach elterlicher Herkunft führt die UPD des Chromosom 15 zum:
- Prader-Willi-Syndrom: UPDmat 15
- Angelman-Syndrom: UPDpat 15
- je nach elterlicher Herkunft führt die UPD des Chromosom 15 zum:
Genetische Erkrankungen, die mit Ultraschallauffälligkeiten assoziiert sind
Trisomie 21 - Down Syndrom
- erhöhte Nackentransperenz
- Herzfehler (Septumdefekt)
Trisomie 13 - Pätau-Syndrom
- Hexadaktylie
- Holoprosencephalie (Fehlbildung des Vorderhirns und Gesicht?
Trisomie 18 - Edwards-Syndrom
- erhöhte Nackentransperenz
- Omphalozele
Turner-Syndrom (45,X)
- generalisiertes Ödem
- überschüssige Nackenhaut
Mikrodeletion 22q11-Syndrom (Nachweis mittels FISH)
- typische Fazies
- Gaumenspalte
Triploidie
- geringe Fruchtwassermenge
- erhöhte Nackentransperenz
- Spina bifida
- Syndaktylie
Thalassämie (allgemein)
Gb wird nicht ausreichend gebildet
Ursache: Mutation in den für Globine kodierenden Genen oder einem Gen, das ein Regulatorprotein für Globingene kodiert
α-Thalassämie
- Synthesedefizit an α-Globinketten
- Mensch hat zwei verschiedene Gene, die für α-Globine kodieren: HBA1(α1) und HBA2 (α2) => diploid somit 4 (α1α1/α2α2)
- je nachdem wie viel α Globingene durch Mutation ausgeschaltet/inaktiviert sind, kommt es zu unterschiedlichen Krankheitsbildern, die sich schon vorgeburtlich (da HbF=2α2γ) manifestieren
- α-Thalassämie minima: 1 der 4 mutiert (aut-dom)
- α-Thalassämie minor: 2 der 4 mutiert (aut-dom)
- HbH-Krankheit: 3 der 4 mutiert (aut-rez)
- Hb-Barts´s-Hydrops-fetalis-Syndrom: alle 4 (aut-rez)
keine bzw. reduzierte Synthese von α-Globinketten -> Überschuss von β-Tetrameren (HbH) und γ-Globine (γ-Tetramere = Hb-Bart) -> ineffektive Erythropoese
β-Thalassämie
- Synthesedefizit an β-Globinketten
- β-Globine werden durch das Gen HBB (β) kodiert -> diploid -> d.h. 2 (β/β)
- β-Thalasämie minor: eine der beiden Gene mutiert
- β-Thalassämie intermedia: beide HBB-Genkopien mutiert, aber es wir noch eine variable Menge an β-Globinketten synthetisiert
- β-Thalassämie major: beide HBB-Genkopien sind mutiert und keine β-Globinkette synthetisiert
keine Bildung von β-Globinketten -> kein normales HbA1 + positive Selektion des HbF d.h. prozentualer Überschuss von γ- und α-Globinen -> ineffektive Erythroposes
ATR-Syndrom
- α-Thalassämie in Kombination mit Intelligenzminderung
-
ATR-16-Syndrom (Alpha-Thalassämie-Inteligensminderuns-Syndrom, Chromosom 16 (aut-dom))
- Patienten, aus nicht mit Thalassämie in Verbindung gebrachter endemischen* Region und kraniofaziale Dysmorphien
- Deletion (Contiguous-Gene-Syndrom) die sich in Subtelomerregion des Chromosom 16 befindlichen Gene HBA1, HBA2 und benachbarter Gene
-
ART-X-Syndrom (Alpha-Thalassämie-Inteligensminderuns-Syndrom, X-Chromosomal)
- kraniofaziale Dysmorphien, meist bei XY
- Mutation in dem in Region Xq13 kodierenden ATR-X-Gen
- ATR-X-Proteine beeinflussen die Chromationstruktur - Reguliert ATR-X die Expression von einigen Proteinen -> d.h. bei Mutation verminderte Expression der beiden α-Globingene
-
ATR-16-Syndrom (Alpha-Thalassämie-Inteligensminderuns-Syndrom, Chromosom 16 (aut-dom))
*Endemie: Stark gehäuftes und zeitlich unbegrenztes Auftreten einer Erkrankung in einer umschriebenen Region
Mutationen
=permanente Änderungen der DNA-Sequenz
Chromosomenmutation (strukturelle Aberration) (können zytogenetisch erfasst werden)
balanciertb (gehalt an gen. Material gleich) vs. unbalanciertu (gehalt an gen. Material ändert sich)
-
Deletionu: Verlust eines Chromosomensegments (je nach Größe unterschiedlich viele Gene)
- Interstitielle Deletion: Zerstörung eines inneren Anteils eines Chromosoms
- Terminale Deletion: Zerstörung eines äußeren Anteils eines Chromosoms
- wenn mehrere benachbarte (voneinander unabhängige) Gene zum krankheitstypischen Phänotyp führen -> Contiguous-Gene-Syndro
-
Duplikationu: vorliegen eines Chromosomensegmentes in dreifacher statt zweifacher Kopie
- häufig nacheinander geschaltetes Orginalsegment mit Kopie, aber auch andere Stelle möglich
-
Inversionb:
- parazentrisch: beide Bruchstellen auf einem Chromosomenarm
- perizentrisch: jeweils eine Bruchstelle auf zwei verschiedenen Chromosomenarmen
-
Translokationb:
- konstitutionell: in allen Körperzellen auch Keimzellen
- somatisch: nur in den Somazellen vorhanden
Genmutation (->nummerische Abberation)
- Punktmutation: eine Base durch eine andere ersetzt (Basensubstitution) -> es entsthet entweder ein am COOH-Ende verkürztes Protein, ein funktionsuntüchtiges Protein oder kein Protein (als Folge des vorzeitigen Abbaus)
- Synonyme-Mutation
- Missense-Mutation
- Nonsens-Mutation
- Spleißstellen-Mutation (Mutation die zum fehlerhaften Spleißen der hnRNA führt -> letaler Effekt)
- Rearrengment
- Deletion: wie bei Chromosomenmutation -> kann zur Lese-Raster-Verschiebung führen
Genommutation: Veränderung der Chromosomenzahl
Grundsätzliche Unterscheidung der genetischen Labordiagnostik
- Zytogenetik: Untersuchung der Anzahl und Struktur der Chromosomen
- Molekulargenetik: diagnostische Methode zur Analyse von genetischen Veränderungen an extrahierter DNA oder RNA
SNPs
=Single Nucleotid Polymorphisms
- wenn ein Substitution einzelner Nukleotide in einer Population weit verbreitet ist (>1%) -> SNPs
- Beispiel: wenn 3% der Menschen statt Cystein Thymin an einer bestimmten Stelle codiert hat)
- bei seltenen Substitutionen (<1%) ist es schwer zu unterscheiden ob es sich um einen Polymorphismus oder eine pathogene Mutation handelt
Polymorphismus: Sequenzvariation in den Genen einer Population -> d.h. genetischer Fingerabdruck vorhanden
MLPA-Methode
=multiplex ligation-dependent probe amplification
- Mikrodeletationen und Mikroduplikationen können durch konventionelle Chromosomenanalyse aufgrund ihrer geringen größe nicht erfasst werden -> d.h. MLPA-Analyse notwendig / Auch für vergleich von Polymorphismen (Vaterschaftstest) einsetzbar
Aufbau:
Oligonukleotid (blau) -> Hybridisiert an Referenz-DNA
Stuffer-Sequenz (grün) -> macht die PCR-Produkte (unterschiedliche Länge)
Sequenz für PCR Primer A und B (schwarz)
Referenz-, Patienten-DNA (rot)
Ablauf:
- nach vorliegen der klinischen Befunde wird entschieden welches MLPA-Sondengemisch für die Analyse zum Einsatz kommt
- die beiden Oligonukleotide hybridisieren an Referenz-DNA (Simultan an 50 MLPA-Sonden)
- Ligation der beiden Oligos
- die legierten Oligos werden von der Referenz-DNA getrennt und dienen nun als Matrize für die PCR
- spezifischer Primer für A (nicht fluoreszenzmakiert) und für B (fluoreszenzmakiert) binden an Primersequenz
- simultane Amplifikation aller legierten Oligopaare mittels PCR
- cave: Ein PCR-Produkt kann nur entstehen, wenn beide Oligos an die genomische DNA gebunden haben und legiert sind -> dies setzt vorraus, dass die Sequenz in der Patienten-DNA vorhanden ist, was nicht der Fall ist wenn eine Deletation vorliegt
- Deletation in homozygoten Zustand (auf beiden Allelen) -> kein PCR-Produkt wird von diesen Sequenzabschnitt gebildet
- Deletation in heterozygoten Zustand (auf einem Allel) -> nur ein PCR-Produkt wird von diesen Sequenzabschnitt gebildet
- Duplikation -> Bildung von ca. 150% PCR-Produkt im Vergleich zur Referenz-DNA
- PCR-Produkte werden durch Kapillarelektrophorese der größe nach aufgetrennt und durch ein System werdeb die fluoreszenzmakierten PCR-Produkte dargestellt
- Bei der Fragmentanalyse wir die Menge jedes entstandenen PCR-Produktes pro MLPA-Sonde eines Patienten mit der entsprechenden Menge an PCR-Produkt einer gesunden Kontrollperson verglichen
Cri-du-chat-Syndrom
terminale Deletion: p5
- verzögerte Entwicklung
- schwere Intelligenzminderung
Robertson´sche Translokation
Translokation des langen Armes eines Chromosoms 21 auf den langen Arm eines Chromosoms 14 unter Wegfall der jeweiligen kurzen Arme (= Fusion von Chromosom 21 und 14)
Gonosomale Aneuploidie (XXY; X)
Klienfelter-Syndrom: 47, XXY
- Ausbleiben der sekundären Geschlechtsmerkmale
- unproportionales Hcohwachstum
- Interfilität
Monosomie X -> Ulrich-Tuner-Syndrom
Trisomie 13 und 18
schwere multiple Fehlbildung
Wachstumsreatardierung
Lippen-Kiefer-Gaumenspalte
Lebenserwartung: wenige Tage (<1 Jahr)
Metadtasierungskaskade
- Primärtumor
- Expressionsverlust von Zell-Zell-Kontak-Proteinen
- Wachstum des Primärtumors und Angiogenese
- Tumore >2mm müssen zur Nährstoffaufnahme Angiogenese indzuieren
- Beginn bereits vor Zusammenbruch der Basalmembran und ist nicht immer mit einer Metastasierung verbunden
- Invasion und Intravasation
- Transport (Ablösen von Extrazellulärer Matrix)
- Arrest (“physical tapping”) und Extravasation
- Klonisierung
- erstehes Bestehen in Sekundärorganen als:
- Mikrometastasen <2mm -> können lange Zeit im Organ verharren = Dormancy
- Makrometastasen >2mm
- erstehes Bestehen in Sekundärorganen als:
Wege desr Metastasierung
- Hämatogene Metastasierung
- Lymphogene Metastasierung
- Kavitäare Metastasierung
- Kanalikuläre Metastasierung
- Impfmetastasierung (als Folge chriurgischen Eingriff)
Organotropie der Metastasierung
- “Seed and Soil”-Hypothese
- “Anatomische Situations”-Hypothese
- Chemoattraktions-Theorie
- Chemoattraktine stimulieren Migration vagabudierendender Tumorzellen
- “Vascular ZIP code”-Theorie
- Tumorzellen imitieren das “Homing” zirkulierender Lymphozyten
Minimal residuale Resterkrankung (MRD) und Dormancy
Nachweis von Mikrometastasen epithelialen Ursprungs in mesenchymalen Gewebe
Knochenmetastasierung
- Tumorzellen stören Gg zwishcen abbauenden und aufbauenden Prozessen
- Osteolytische Metastasierung
- Osteoblastische Metastasierung
- beide Formen modifizieren die Mikroumgebung derart, dass sie letztlich davon profitieren
Epitheliale-Mesenchymale Transition (EMT)
- Hypothese: Tumorzellen erwerben die Fähigkeit zur Metastasierung durch Raaktivierung eines morphologischen Programms, das als EMT bezeichnet wird
Metastasendiagnostik
- Röntgen-Thorax
- Ultraschall der Leber
- Szintigrafie (hauptsächlich Knochen)
- Schädel-CT oder MRT (Gehirn)
- Wächterlymphknoten -> erster Lymphknoten über die ein Primärtumor drainiert wird
TNM-Klassifikation
Systematische Einteilung maligner Tumore
- T: Tumor (Ausdehnung/Verhalten des Primärtumors)
- T1 < 3cm < T2 < 7cm < T3
- N: Nodus (Befallstatus regionärer Nodi)
- N0 - N3
- M: Metastase (Vorhandensein von Frenmetastasen)
- M0 - M1
DTCs und CTCs (Nachweis)
- Disseminierte Tumorzellen (DTC): Einzelne Tumorzellen in Lymphknoten, Knochenmark oder andern Organen
- Zirkulierende Tumorzellen (CTS): Tumorzellen im Blut
Nachweis: immunozytoschemisch oder molekulare Methoden
Epitheliale Marker (wichtig)
zur Positivanreicherung und Detektion von Karzinomzellen:
Kreatinin, EpCam
Dormante (“schlafende”) Tumorzellen
DTCs und CTCs können sich in einem domanten (“schlafenden”) Zustand befinden und sich möglicherweise so in “metastatischen Nischen” dem Immunsystem und den Angriffen der Chemotherapie entziehen
sind Ki-67 negativ
Diginität von Tumoren
Maligne Tumoren
Bösartige Gewebsneubildungen. Im Allgemeinen zeichnen sich maligne Tumoren durch ein schnelles und aggressives Wachstum aus. Sie wachsen tendenziell lokal destruierend und invasiv-infiltrierend, d.h. sie neigen zur Metastasierung.
Benigne Tumoren
Gutartige Gewebsneubildungen. Benigne Tumoren wachsen lokal begrenzt, infiltrieren keine Nachbarstrukturen (Organe, Gefäße, Nerven etc.) und zeichnen sich u.a. durch ein langsames Wachstumsverhalten aus.
Metaplasie
Beschreibt die Umwandlung einer differenzierten Zelle in eine andere. (-> Reversiebel)
Dysplasie
Pathologische Architektur eines Gewebes mit zellulären Atypien*.
*Aussehen oder Form einer Struktur, die nicht der Norm entsprich
Prädiktiver Marker
Gibt an wie hoch die Wahrscheinlichkeit eines Ansprechens auf eine Therapie ist.
Immunhistochemie bei Tumoren
Technik zum semiquantitativen Nachweis von Proteinen in histologischen Präparaten mit Hilfe von Antikörpern.
Karzinogenese
ist ein Mehrschritt-Prozess (sowohl auf genetischer als auf phänotypischer Ebene)
- Dysplasie
- invasiver Tumor
- Metastase
Fibrös-zystische Mastopathie
Häufigste Veränderung der Brustdrüsen
Fibroadenom
Häufigster benigner Tumor junger Frauen
Milchgangspapillom
Benigne Proliferation in großen Milchgängen, häufig Mamillensekretion
Kolumnarzellläsion
Vergrößerte TDLUs
Häufige Ursache suspekten Mikrokalks in der Mammographie
HOX-Gene
kodieren für TF und geben so einzelnen Segmenten eine (Identität (Positionsinformation ) und führen so zur Etablierung der Anterior-Posterior-Achse, d.h. sind räumlich und zeitlich differentiell aktiv
-> Zeitliche und räumlich koordinierte Genexpression ist Vorraussetzung für die Entwicklung
Morphogene
- während der Entwicklung von Lebewesen früh ausgeprägte Signalmoleküle
- geben den Zellen eine räumliche Positionsinformation, indem sie je nach Konzentration unterschiedliche Zielgene (z.B. HOX-Gene) aktivieren
- werden lokal gebildet und verteilen sich im Embryo über Diffusion
z.B. Retinsäure ist ein Morphogen
Uniparentale Disomie (UPD) (Definition, Uniparentale Isodisomie)
Seltener Zustand, bei dem beide homologen Chromosomen eines diploiden Nachkommen von einem Elternteil stammen
Uniparentale Isodisomie
Zwei identische Exemplare von einem einzigen (der 2 homologen) Chromosom (z.B. durch mitotische Fehlverteilung)
Monosomic Rescue
Verdopplung des monosom vorliegenden Chromosoms
Trisomic Rescue
Verlust eines Chromosoms
Genomisches Imprinting
bezeichnet die unterschiedliche Expression eines Gens je nachdem, ob es mütterlicher oder väterlicher Herkunft ist
- wird durch differentielle DNA-Methylierung vermittelt
- Abhängig vom Gen/Locus wird entweder das mütterliche oder väterliche Allel exprimiert (d.h. locus-spezifisch)
- Es wird in der Zygote ein Geschlechterspezifisches Imprinting hergestellt und permanent etabliert und es entstehen neue epigenetische Modifikationen
- Genomisches Imprinting ist ein epigenetischer Prozess
Epigenetik (Definition, EPIMARKS, 4 Fact´s)
Definition
- Alle meiotischen und mitotischen vererbaren Veränderungen in der Genexpression, die nicht in der DNA-Sequenz selbst codiert sind
EPIMARKS
Epigenetische Modifikationen/Mechanismen
- DNA-Methylierung
- Histon-Modifikation
- X-Inaktivierung
4 Fact´s
Epigenetik kontrolliert Genexpression
Epigenetik ist reversiebel
Epigenetik macht uns einzigartig
Epigenetik ist überall
- Expression von microRNAs
Genexpression / Genetik mit konstant / variabel
Genexpression und altern?
Genexpression = variabel
Genetik = konstant
Veränderte Genexpression verursacht (zum Teil) das Altern
