Tavallisten tautien genetiikkaa

Transkriptio

1 Perinnölliset taudit Tavallisten tautien genetiikkaa Yhden geenin sairaudet Monitekijäiset sairaudet Irma Järvelä Lääketieteellisen genetiikan osasto Helsingin yliopisto 2012 Ilmiasu Säätelevä geeni Alttiusgeeni Alttiusgeeni Alttiusgeeni Ilmiasu Elämäntavat ympäristö Geenit vai ympäristö tautien aiheuttajana? Monogeenisten tautien tunnusomaiset piirteet Suurin osa harvinaisia Mutaatio yhdessä geenissä on riittävä aiheuttamaan sairauden Tautigeeni voi sijaita autosomeissa tai sukupuolikromosomeissa ja tautialleeli voi periytyä vallitsevasti tai peittyvästi Huom! Tauti voi aiheutua mutaatioista useissa eri geeneissä (=lokus heterogeenisyys), vaikka on yhden tautigeeni aiheuttama Yleisten tautien puhkeaminen: kynnysefekti Geenimutaatioiden yleisyys vaikuttaa taudin syntyyn: Yleisissä taudeissa tunnistettu yleisiä matalan riskin perimän muutoksia, harvinaisissa taudeissa harvinaisia suuren riskin mutaatioita 1

2 Yhden emäkset polymorfiat (=single nucleotide polymorphism; SNP) Muuttaa yhden emäksen toiseksi eli kutsutaan variantiksi >10 miljoonaa varianttia perimässä; frekvenssi 1:300 Valtaosa sijaitsee geenien introneissa Voi olla neutraali tai vaikuttaa geenien luentaan, esim. laktoosimalabsorptiossa SNP C/T sijaitsee emäksen päässä laktaasigeenistä ja vaikuttaa geenin ilmentymiseen Karieksen yleisyydestä Yleisin krooninen sairaus maailmassa > 65-vuotiailla 39%:lla yksi karieksen vaurioittama hammas > 60-vuotiailla 37%:lla todettu paikkaushoidon tarvetta USA: jopa 90%:lla väestöstä kariesta Suomen Hammaslääkärilehti Käypä hoito-suositus 2009 Heritabiliteetti kuvaa perinnöllisyyden osuutta taudin synnyssä 314 kaksosparin tutkimus: Geneettisen komponentin osuus noin 50% karieksen synnyssä arvio siitä, kuinka paljon jonkun piirteen esiintyminen populaatiossa tietyissä olosuhteissa johtuu yksilön biologisesta koostumuksesta ja kuinka paljon ympäristöstä Heritabiliteettiarviot perustuvat tietynlaisessa ympäristössä tapahtuviin mittauksiin, eivät voi tavoittaa ympäristön kaikkia ja kaikkien mahdollisten ympäristöjen vaikutuksia Heritabiliteetti (H 2 ) mitataan jakamalla geneettinen vaihtelu (V g ) ilmiasun vaihtelulla (V p ). Heritabiliteetti saa arvoja väliltä 0 1 (0-100%) Tutkitaan kaksostutkimusten ja adoptiotutkimusten avulla Bretz et al J Dent Res 84: , 2005 Karieksen ja sokeripitoisten juomien käytön heritabiliteetti (h2): yli puolet kariesriskistä selittyy geneettisillä tekijöillä Karieksen syntyyn vaikuttavat tekijät Aineisto: 115 kaksosparia, ikä 4-7v (1) surface-based caries prevalence rate (SBCPR) (2) lesion severity index (LSI) (3) sucrose sweetness preference score (SSPS). Tulokset: SBCPR-h(2)=64.6 (p<.00001) LSI-h(2)=61.7 (p<.00001) SSPS-h(2)=55.2 (p<.00001) Bretz et al. Arch Oral Biol 51(12): , 2006 Schaffer ym. J Dent Res

3 Karieksen perimän haravointi 920 osallistujaa, ikä 18-75v, oma ilmoitus karieksesta geenivarianttia tutkittiin Yleisesti käytetty p-arvo <1x10-8 (merkitsevyyden raja) Kariekselle altistavia ehdokasgeenejä Geeni Kromosomi Toiminta LYZL2 (lysotsyymi) 10p11 hajottaa bakteereita AJAP1 1p Vaikuttaa hampaan kehitykseen MMPgeenin välityksellä ABCG2 4q22.1 toimii hampaan ytimessä (dental pulp) PKD2 4q22.1 hampaiden puutoksia hiirellä, kallon muodon poikkeavuuksia, kasvojen epäsymmetriaa ihmisellä SCPP 4q22.1 Ca-bindingfosfoproteiineja, liittyvät dentiinin tai kiilteen kehityshäiriöihin Schaffer et al J Dent Res Schaffer et al J Dent Res Karies on monitekijäisesti periytyvä sairaus Karieksen geenitutkimuksen haasteena fenotyypin määrittäminen Missä hampaissa esiintyy Missä osassa hampaita sijaitsee Karieksen määrä Karieksen ilmaantumisikä yleissääntö geneettisissä sairauksissa: mitä nuorempana tauti ilmaantuu, sitä suurempi riski on, että siinä on geneettinen komponentti Natal teeth - geneettinen ominaisuus -Esiintyvyys 1:700-1:30,000 -Tlinget intiaaneilla Alaskassa prevalenssi 9% -62%:lla esiintyy suvussa eli perintötekijät vaikuttavat Molekyylitason diagnostiikkaa -miksi? Geenitestit terveydenhuollossa Uusia tautigeenejä/alttiusgeenejä tunnistetaan jatkuvasti tautigeenien tunnistaminen on lisännyt geenitestien käyttöä kliinisessä diagnostiikassa tavoite: hammaslääkäri osaa tulkita geenitestejä 3

4 Tautimutaation löytyminen Geenitestit Suomessa DNA-diagnostiikka suora geenitesti kantajaseulonta Taudin patogeneesin ymmärtäminen Uudet hoitokokeilut - entsyymihoito - geeniterapia Geenin toiminnan tutkiminen > geenitestiä/v Suomessa yleisimmät: hypolaktasia (primaari laktoosimalabsorptio), Factori V Leiden, protrombin II suomalaisen tautiperinnön taudit neurologiset taudit, Huntingtonin tauti (50% riski) suuren riskin perinnölliset syövät Paksunsuolensyövät: FAP ja HNPCC Rintasyöpä Yleisimmät mutaatiodiagnostiikan menetelmät Mutaatiodiagnostiikka: 1. Polymeraasiketjureaktiolla monistetaan mutaation sisältämä alue Polymeraasiketjureaktio = PCR Geelielektroforeesi Sanger-sekvensointi Mutaatiodiagnostiikka: 1. PCR-tuote sekvensoidaan Sanger-sekvensoinnilla Rustohiushypoplasiaa aiheuttava geeni RMRP on pieni geeni, helppo ja halpa sekvensoida Ridanpää et al., Cell

5 Cohenin oireyhtymää aiheuttava geeni COH1 on iso geeni: 62 eksonia; kallis Mutaatiodiagnostiikka: 2. PCR-tuote analysoidaan geelielektroforeesilla Kolehmainen ym. AJHG 2003 Miten geenitesti eroaa perinteisistä laboratoriokokeista? geenitesti tehdään vain kerran elämässä geenitesti kvalitatiivinen; mutaatio joko on tai ei ole, ei normaalirajoja, vrt Hb tulos paljastaa aina myös lähisukulaisten riskejä testi voi antaa tietoa terveiden tulevista sairauksista (ennakoiva testaus) Geenitestin sensitiivisyys ja spesifisyys herkkyys ~100% yhden geenin sairauksissa yhdessä geenissä keskimäärin mutaatiota: jokaiselle mutaatiolle on kehitettävä oma testinsä monitekijäisten tautien alttiusalleelien ennustearvo taudin puhkeamisriskin suhteen epävarma > ei voi käyttää diagnostiikassa Kenelle geenitesti? Suora tautidiagnostiikka kun potilaalla epäillään perinnöllistä tautia Mendeliaanisesti periytyvät sairaudet Alttiusgeenit (Faktori V Leiden, HLAB27) kun lähisukulaisella on perinnöllinen sairaus kantajatestaus terveille lähisukulaisille auttaa perhesuunnittelussa ennakoiva testaus Huntingtonin tauti, perinnölliset syövät Helppoa, jos taudin aiheuttaja-mutaatioita on vähän Esim. useimmat suomalaisen tautiperinnön taudit: sama mutaatio n %:lla Vaikeampaa, jos tautimutaatoita paljon -esim. Kystinen fibroosi, yli 1300 mutaatiota 5

6 Ennakoiva geenitestaus tarkoittaa terveen henkilön geenivirheen tutkimista ennen mahdollisen sairauden puhkeamista, esim. dominantisti periytyvät syövät (rinta- ja paksunsuolensyöpä), Huntingtonin tauti, ataksiat perinnöllisyysneuvonta ennen ja jälkeen testauksen (Euroopan neuvoston suositukset R 90 ja 92) Miksi geenitesti? sairaudensyyn selvitys Geenitesti on tarkin diagnostinen metodi yhden geenin aiheuttamissa sairauksissa, joissa mutaatio(t) on tunnettu muun diagnostiikan tukena esim. Factor V-Leiden ja protorombiini II (PTII) tromboosin etiologisissa selvityksissä Miksi geenitesti? vähentää muiden tutkimusten tarvetta ja siten kustannuksia, esim. kolonoskopiat kohdennetaan paksunsuolensyövässä vain mutaation kantajiin on potilasystävällinen: 2-5ml EDTA-verta, ei esivalmisteluja, kudospala (istukka, lapsiveden solut, lihas) Kuolleen henkilön kudos Missä geenitesti? osaavissa käsissä laadun vuoksi tehdään vain kerran elämässä osa tutkimuksista harvinaisia > kannattaa keskittää tutkimukset keskittäminen alentaa kustannuksia yliopistosairaaloissa osa harvinaisista testeistä tehdään ulkomailla Yleisiä perinnöllisiä tauteja, joita voidaan diagnosoida geenitesteillä Laktoosimalabsorptio (aikuistyyppinen hypolaktasia) Hyytymistekijämutaatiot Faktori V Leiden ja protombiini II Aikuistyyppinen hypolaktasia Suomessa noin henkilöä (18% väestöstä), jolla on aikuisena matala laktaasientsyymin aktiivisuus, on normaali tila Matala laktaasiaktiivisuus aiheuttaa laktoosin epätäydellisen pilkkoutumisen suolessa> ilmavaivat, vatsan turvotus, ulosteen löysyys Riippuvat nautitun laktoosin määrästä Noin 2 dl maitoa/vrk siedetään hyvin Savilahti E ja Järvelä I. Duodecim 118: , 2002 Savilahti E ja Järvelä I. Suomen Lääkärilehti, 43; ,

7 Laktaasinpuutokset ja niiden geenit Laktaasientsyymin aktiivisuuden heikkeneminen iän mukana C/C-genotyyppisillä lapsilla, on normaalia Hypolaktasia-mutaatiot MCM6-geenin intronissa Synnynnäisen laktaasinpuutoksen mutaatiot laktaasigeenissä A/C- C/T G/A S218fsX224 Q268H G1363S Y1390X S1666fsX1722 G/C- T/G- C/T S LCT proregion LCT mature A C G/A- T/C- C/G V565fsX567 S688P R1587H E1612X S= Signal Peptide A= Membrane Anchor C= Cytoplasmic Tail Järvelä, Torniainen, Kolho: Ann Med 2009 Kolho KL, Rasinperä H, Saarinen KM, Järvelä I, Savilahti E. Suomen Lääkärilehti 59: , Laktoosimalabsorption geenimuutos: C>T Laktaasiaktiivisuuden korrelaatio C/T genotyyppien kanssa AIKUISILLA Genotyyppi Laktaasiaktiivisuus (U/g protein; keskiarvo) T/T 50.0 C/T 29.9 C/C 6.5 Laktoosimalabsorption (laktoosi-intoleranssin) periytyminen Geenitestien tarjonta suoraan kuluttajille - Geenitestejä on saatavilla internetissä C/T C/T - Onko kotigeenitesteistä hyötyä vai haittaa? - Tutkitaan jopa perimän varianttia >20-40 yleiseen tautiin kuten diabetes, eri syöpätyypit liitettyjä perimän muutoksia C/C laktoosimalabsorptio C/T C/T T/T - Eri yrityksiltä voi saada erilaisia riskiarvioita Bloss, Schork & Topol New England Journal of Medicine

8 Geenitestejä verkkokaupasta Geenitestejä verkkokaupasta Geenitestitulos saattaa heikentää motivaatiota ennaltaehkäisyyn, esim. painonhallinta, tupakointi Testitieto koskettaa myös sukulaisia Perinnöllisyysneuvonta ongelma; kaikki eivät koskaan sairastu, vaikka kantaisivat riskialleelia Kuluttajan olisi ymmärrettävä, mitä hän on ostamassa ja mitä tulokset hänelle merkitsevät Geenitutkimustulos ei anna mahdollisuutta parantavaan hoitoon ainakaan toistaiseksi On halvempaa saada terveyskeskuksesta geenitesti ja siihen lääkärin tulkinta geenitutkimus tärkeää lääkekehitykselle Hyödylliset testit tulevat käyttöön terveydenhuoltoon Yhdysvaltain terveysviraston hyväksymä tutkimus perimänlaajuisen geenitestauksen vaikutuksista elämäntapoihin 3600 henkilöä osallistui yleisten tautien perimän tutkimukseen 2000 jatkoi loppuun (seuranta 3kk ja 12kk kuluttua testistä) Osallistuminen ei aiheuttanut stressiä. Tulokset eivät vaikuttaneet ruokailu-tai liikuntatottumuksiin. Osallistujista 10% kävi perinnöllisyysneuvonnassa ja 26% oman lääkärin vastaanotolla. Bloss, Schork & Topol New England Journal of Medicine