Diagnostiset geneettiset tutkimukset Flashcards
HARVINAISSAIRAUDET esiintyy korkeintaan ___ henkilöllä
HARVINAISSAIRAUDET esiintyy korkeintaan 1/2000 henkilöllä
MILLAISIA GENEETTISIÄ MUUTOKSIA VOI OLLA TAUSTALLA?
- Kromosomimäärän muutos: triploidia (69 kromosomia), trisomiat (mm 13, 18, 21), monosomia (45,X eli Turnerin oireyhtymät) jne
- Kopiolukumuutokset (CNV:t):kromosominosan häviämä eli deleetio, kromosominosan kahdentuma eli duplikaatio
- Geenin sisäiset yhden tai useamman eksonin deleetiot/duplikaatiot
- Yhden tai useamman emäksen muutokset: mm missense, nonsense, splice, frameshift
- Toistojaksomuutokset: mm Fragiili X
- Metylaatiomuutokset
- Tasapainoiset translokaatiot, inversiot
→ Oikean tutkimusmenetelmän valinta riippuu sitä mitä diagnoosia/oireyhtymää potilaalla epäilee
Tarkemmin: Mutaatiot voidaan jakaa karkeasti viiteen erilaiseen tyyppiin: emäksen muutos (emäksen vaihdos eli substituutio), osa DNA:ta poistuu DNA-jaksosta (häviämä eli deleetio) tai pätkä DNA:ta liittyy DNA-jaksoon (liittymä eli insertio). Kahdentuma eli duplikaatio on insertion erikoismuoto, jossa osa DNA-jaksosta kopioituu kahteen kertaan. DNA:ssa voi tapahtua muitakin muutoksia: osa DNA:ta voi muuttua käänteiseksi (kääntymä eli inversio), tai kaksi DNA-jaksoa eri puolilta perimää voi vaihtaa paikkaa (siirtymä eli translokaatio). Muutokset voivat siis olla yksinkertaisia, kuten yhden emäksen muutos tietyssä kohtaa perimää. Toisaalta muutokset voivat olla suuria, kuten kokonaisen kromosomin 21 ylimääräinen kopio Downin oireyhtymässä.
Perimän variaatiot ovat yleisyydeltään erilaisia. Jotkut variaatiot ovat hyvin yleisiä, jolloin muutosta voi kantaa esimerkiksi puolet populaatiosta. Toisaalta muutos saattaa esiintyä vain yhdellä tai muutamalla yksilöllä. Variaatiota kutsutaan polymorfismiksi, jos sen yleisyys on yli yhden prosentin populaatiossa. Ihmisen genomisen DNA:n keskimääräinen heterotsygotia eli keskimääräinen nukleotididiversiteetti on noin 0,08 %: joka 1 250:s emäs eroaa keskimäärin kahden alleelisen jakson välillä. Koska yhden emäksen keskimääräinen mutaatiofrekvenssi on suhteellisen harvinainen (noin 2,5x10-8 per nukleiotidi per meioosi), on suurin osa eroista periytyneitä.
Mutaatiot syntyvät usein DNA:n kahdentumisessa eli replikaatiossa. Vaikka DNA:n kopiointitarkkuus on yleisesti erittäin hyvä ja virheitä sattuu äärimmäisen harvoin, on perimämme koko suuri haaste DNA:n kopiointikoneistolle: kuusi miljardia emästä täytyy kopioida tarkasti joka kerta, kun solumme jakautuvat
Mutaatiot, jotka syntyvät proteiineja koodaavalle alueelle, voidaan jakaa ryhmiin:
- hiljaisiin mutaatioihin, jotka eivät vaihda aminohappoa polypeptidisekvenssissä,
- missense-mutaatioihin, jotka vaihtavat aminohapon, ja
- nonsense-mutaatioihin, jotka keskeyttävät proteiinisynteesin ennen aikojaan.
Frameshift mutaatio: Jos lukukehys liikahtaa yhden tai kahden nukleotidin verran, muuttuu kaikkien triplettien aminohappojärjestys.
Käytännössä vakavimmat seuraukset ovat mutaatioilla, jotka syntyvät perimän siihen 1,5 %:n osaan, joka koodaa proteiinia, tai siihen 3 %:n osaan, joka käsittää mm. säätelyalueet. Näille alueille syntyvillä mutaatioilla on suurempi todennäköisyys olla haitallisia eliön toiminnalle, jolloin ne eivät pääse yleistymään populaatiossa. Niinpä 4,5 %:ssa perimän alueista esiintyy harvemmin variaatiota populaatiossa kuin muilla alueilla eli ne ovat konservoituneita. -> mitä kriittisempi ominaisuus jollain aminohapolla tai geenillä on, sitä todennäköisemmin se on ‘konservoitunut’ eli säilynyt samana, koska mutatoitunut muoto tod.näk olisi johtanut johonkin vakavaan
Fragiili X -oireyhtymä (FraX) on toistojaksosairauksista tunnetuin, ja se on yleisin periytyvän kehitysvammaisuuden syy. Periytymistapa: X-kromosomaalinen vallitseva. Oireyhtymä on pojilla vaikeampi kuin tytöillä, joille mutaatio ei välttämättä aiheuta oireita lainkaan.
Fragiili X -oireyhtymän tärkein ilmentymä on kehitysvammaisuus, joka on pojilla yleensä keskivaikea tai vaikea ja tytöillä lievä. Lapsena potilaat ovat usein velttoja ja ärtyisiä tai apaattisia. Liikunnallinen kehitys on hidasta, ja liikkuminen on ikätasoa kömpelömpää. Myös puhe kehittyy hitaasti ja on pitkään epäselvää, änkyttävää ja toistavaa. Leikki-iässä oireistoa hallitsevat ylivilkkaus, lyhytjännitteisyys, varauksellinen ja pelokas suhtautuminen uusiin tilanteisiin ja välttelevä katsekontakti, joka usein herättää epäilyn autismista. Monilla on aggressiivisia kohtauksia, tic-liikkeitä ja maneereita, kuten käsien räpyttelyä, puremista tai heijaamista. Joka viidennellä esiintyy epileptisiä kohtauksia. Tavallisia ovat myös lievät sidekudosoireet, mm. tyrä, skolioosi, sydämen läppien muutokset ja aortan tai keuhkovaltimon tyven laajentuma.
Lapsina useimmat potilaat ovat kookkaita ja lievästi makrokefalisia. Otsa on korkea ja leveä. Korvalehdet ovat suuret ja siirottavat (kuva 3). Iän karttuessa kasvot pitenevät ja leuka työntyy eteenpäin. Aikuispituus, murrosiän kehitys ja hedelmällisyys ovat normaalit. Noin 80 %:lla miespotilaista on suuret kivekset.
21-TRISOMIAN TUNNISTAMINEN
QF-PCR (TRISOMIA PCR)
nopea, halpa (195 €)
Kiireellisenä 3 arkipäivää
tutkii tiettyjä mikrosatellitteja chr21 osalta
Karyotyyppi
Vaatii eläviä soluja ja soluviljelyn
Kiireellisenä n 1-2 vkoa
Jatkotutkimuksena triPCR-
tutkimuksen jälkeen
Tavanomainen vs translokaation
pohjalta syntynyt trisomia
Hinta lapsivedestä 480 €/veri 370€
Molekyylikaryotyyppi/ Eksomi/Genomi
Tunnistettavissa myös näillä menetelmillä, jotka kalliimpia
B-MKsyn (molekyylikaryotyyppi) verinäytteestä 895 €
B-ExSeq (eksomi, pelkkä potilas), hinta1370 €
Ei tietoa onko ylimääräinen kromosomi 21 irrallaan vai translokaation pohjalta
KOPIOLUKUMUUTOKSET (CNV)
- Deleetiot = häviämät
- Duplikaatiot = kahdentumat
- Usein kooltaan varsin suuria (>0.5 Mb = 500 000 emästä), ja sisältävät useita geenejä
- Osa aiheuttaa aina oireita/löydöksiä
- osa riskitekijä tyyppisiä (todetaan useammin todetaan neuropsykiatrisilla potilailla vrt verrokkiaineistoon)
- Oirekuva vaihteleva riippuen geenisisällöstä, tyypillisiä mm
- Rakennepoikkeavuudet
- Kehitysviive/kehitysvamma * epilepsia
- Persoonalliset piirteet
GEENI(E)N SEKVENSOINTI
A) Sanger-sekvensointi
* lukupeitto yleensä 2x, yhden sekvenssin pituus noin 300-600 bp
* Sopii yksittäisen muutoksen tai pienen geenin tutkimukseen, tarvittaessa NGS-tuloksen varmentamiseen
B) Rinnakkaissekvensointimenetelmät (NGS)
* lukupeitto min >20x
* Yleensä lyhyitä sekvenssipätkiä (100-150 bp)
* mahdollisuus tutkia useita geenejä samanaikaisesti→geenipaneelit, eksomi, genomi
* Eri valmistajilla eri toimintaperiaatteisiin perustuvat laitteistot/menetelmät (esim. Illumina, IonTorrent, Pacific Biosciences, Oxford Nanopore)
