Molekyyligenetiikka Arto Orpana, FT dos. apulaisylikemisti
Molekyyligenetiikka Pikaperusteet Miten meillä Automaation aika Geenitestien käyttö Mihin menossa
Molekyyligenetiikka: pikaperusteet
DNAn rakennevirheet
DNAn rakennevirheet Deleetio TGACCCTGGTGCACTTAACAGCGTTAGT ACTGGGACCACGTGAATTGTCGCAATCA
DNAn rakennevirheet Deleetio TGACCCTGGTGGCGTTAGT ACTGGGACCACCGCAATCA Insertio TGACCCTGGTCACTTAACAGCGTTAGT ACTGGGACCAGTGAATTGTCGCAATCA
DNAn rakennevirheet Deleetio TGACCCTGGTGGCGTTAGT ACTGGGACCACCGCAATCA Insertio TGACCCTGGTGACTTAACAGCGTTAGT ACTGGGACCACTGAATTGTCGCAATCA Pistemutaatio / SNP TGACCCTGGTGGA ACTTACAGCGTTAGT ACTGGGACCACCT TGAATGACGCAATCA
Kromosomialueen deleetio Geeniannos pienenee Entsyymiaktiivisuus laskee Geeni1 Geeni2 Geeni3 Geeni4 Geeni5 Geeni6 Geeni1 Geeni2 Geeni3 Geeni4 Geeni5 Geeni6
Kromosomialueen monistuminen Geeniannos kasvaa Entsyymiaktiivisuus kasvaa Geeni1 Geeni2 Geeni3 Geeni4 Geeni5 Geeni6 Geeni1 Geeni2 Geeni3 Geeni4 Geeni5 Geeni6 Geeni2 Geeni3 Geeni2 Geeni3
Kromosomialueen translokaatio Balansoitu translokaatio Geeniannos ei muutu Vaikutukset vasta seuraavassa sukupolvessa Geeni1 Geeni2 Geeni3 Geeni4 Geeni5 Geeni6 Geeni1 Geeni2 Geeni3 Geeni4 Geeni5 Geeni6 Geeni11 Geeni12 Geeni13 Geeni14 Geeni15 Geeni16 Geeni11 Geeni12 Geeni13 Geeni14 Geeni15 Geeni16
Kromosomialueen translokaatio Ei-balansoitu translokaatio seuraavassa sukupolvessa Geeniannos muuttuu Geeni1 Geeni2 Geeni3 Geeni4 Geeni14 Geeni5 Geeni15 Geeni6 Geen Geeni1 Geeni2 Geeni3 Geeni4 Geeni5 Geeni6 Geeni11 Geeni12 Geeni13 Geeni5 Geeni6 Geeni11 Geeni12 Geeni13 Geeni14 Geeni15 Geeni16
Molekyyligenetiikka: miten meillä
Perinnöllisyyslääketieteen vastuualueen laboratoriot Perinnöllisten geenivirheiden analytiikka Somaattisten muutosten analytiikka Kromosomianalytiikka Sytogenetiikanlaboratorio Molekyyligenetiikanlaboratorio Molekyylipatologianlaboratorio
Sytogenetiikan laboratorio Kromosomitutkimukset Karyotyyppaus G-raidat, FISH Kehitysvammaisuus Perinnöllinen? Balansoitu kromosomimuutokset Kromosomianalytiikka Sytogenetiikanlaboratorio
Molekyylipatologian laboratorio Kasvainkudoksen kromosomimuutokset Leukemiat, Lymfoomat Klonaliteetti Jäännöstautidiagnostiikka Hoitovaste, syöpälääkkeen valinta (Companion testing) BCR-ABL fuusio : Glivec Her2 / rintasyöpä: Herceptin Geeniexpressioprofiilit Somaattisten DNA-muutosten analytiikka Molekyylipatologianlaboratorio
Geeniexpressioprofiili Syöpäkudoksen luokittelu Tutkitaan muutoksia tuhansien geenien mrna tasoissa Kuvaa muuttuneita säätelyjärjestelmiä ja metaboliareittejä
Molekyyligenetiikan laboratorio Vakavat perinnölliset sairaudet Perinnölliset hyytymishäiriöt Perinnöllisten Perinnöllinen syöpäalttius geenivirheiden Farmakogenetiikka analytiikka Sairastumisalttiudet Molekyyligenetiikanlaboratorio
Genetiikan valtaprosessit Nukleiinihappotutkimukset Automatisoitu esikäsittely Automatisoitu DNA-analytiikka
Genetiikan valtaprosessit Automatisoitu esikäsittely Manuaalinen esikäsittely Sekvensointi qpcr Automatisoitu DNA-analytiikka Fragmenttianalyysi Molekyylikaryotyyppaus Nukleiinihappotutkimukset
Genetiikan valtaprosessit Automatisoitu esikäsittely Manuaalinen esikäsittely Sekvensointi qpcr Fragmenttianalyysi Molekyylikaryotyyppaus Automatisoitu DNA-analytiikka Soluviljely Kromosomitutkimukset FISH -tutkimukset Nukleiinihappotutkimukset Kromosomitutkimukset
Molekyyligenetiikka: Automaation aika
Perinteiset menetelmät Vakavien perinnöllisten sairauksien diagnostiikka on ollut kallista Korkeat varmuusvaatimukset koska erittäin suuria ja kauaskantoisia (hoidollisia) päätöksiä tehdään yksittäisten tulosten perusteella Yksikköhinta korkea mutta hyväksyttävä korkean laadun ja kattavan harvinaisten sairauksien valikoiman takaamiseksi Vain laskemalla tuotantokuluja voidaan nukleiinihappodiagnostiikka saada osaksi muiden lääketieteen erikoisalojen toimintaa
Automaation tulo geenilaboratorioon Automatisoituja prosessilinjoja tarvitaan Yksikköhinta pienemmäksi Palvelunopeus suuremmaksi Esikäsittelyn automaatio Geenimonistuksen automaatio Analytiikan automaatio Tulosten lausunnan automaatio
Automaatiolinja DNA laboratoriossa Nykykehitys kuin automaation alku 20v. sitten kliinisellä kemialla Erilliset pipetointirobotit ja mittalaitteeet Automatisoitu toiminnanohjaus Tiedonsiirto verkossa tai muistitikulla ML työjonosta pipetointikartat, reagenssiohjeet Automatisoidut pipetointirobotit Automaattilausunnot suoraan potilaan asiakirjoihin (ML)
Automaattinen PCR pipetointi Edullinen esikäsittely, pipetoinnit robotilla PCR reaktioiden pipetointirobotti puhdastiloissa suodatin-irtokärjet 2 kpl 2-paikkaisia Peltier kylmäblokkeja 384 kuoppalevyformaatti reagenssikulutus laskee ¼:aan 4x enemmän näytteitä sarjassa
Automaattinen Pistemutaatioanalytiikka Pistemutaatioiden detektio robotiella 2 kpl Tecan Freedom EVO 150 Lämpöinkubaattorit Pesurit 384 levyille Uusi Infrapunamerkkiaineisiin perustuva detektiojärjestelmä LI-COR Aerius IR-detektori 8 kpl 96-mittalevyjä > 1 kpl 384 mittalevy
B-Lakt-D: 192 näytettä rinnakkaisineen NO HE HO 700 nm Norm 800 nm Mut Aqua
Automaattinen monimutaatioanalytiikka Useiden tutkimusten samanaikainen suoritus Ajetaan kerralla tulleet perinteiset mutaatiotutkimukset Farmakogenetiikka Lääkeainemetaboliaan liittyvien geenien variantit Vaikuttavat poistumis-/ aktivoitumisnopeuteen Lääkeaineinteraktiot Yksilölle optimaalisten annoksen / molekyylien valinta Valtamutaatiopaketit Rajallinen määrä mutaatiota Yhdessä riittävä selitysarvo populaatiossa Alttiusgeenitutkimukset
Pikatutkimusten automaatiopaketti TPMT-D HFE-D Varfa-D SLCO1B1
Suomalainen tautiperintö B-FiMut-D 24 Mutaatiota Kertymäsairaudet agu_m1 cln3_m1 cln5_m1 incl_m1 mul_m1 salla_m1 Metaboliset sairaudet ccd_m1 graci_m1 iosca_m1 lchad_m1 mcad_m1 meb_m1 Munuaistoimintasairaudet arpkd_m1 arpkd_m2 arpkd_m3 asaur_m1 nphs1_m1 nphs1_m2 Vakavat perinnölliset sairaudet 12srrna_m1 cohen_m1 hyls1_m1 meckl_m1 ush3_m1 ush3_m2
Molekyyligenetiikka: Geenitestien käyttö
Diagnostinen geenitutkimus Selvittävät lääkärin pyynnöstä potilaan tietyn geenirakenteen Tuloksella oltava yksilötason vaikutusta Diagnoosin varmistus / poissulku Hoitopäätökset Ennusteen arviointi Onko sairauden perinnöllinen muoto Perinnöllisyysneuvonta Perhesuunnittelu Sukulaiset riskissä Lääkeaineen tai annoksen arviointi
Mihin DNA testejä käytettiin ennen Pääosin vakavien perinnöllisten sairauksien mutaatioiden tutkimuksissa
Tyypillinen tapaus: Peittyvästi periytyvä Suomalaisen tautiperinnön sairaus Sairas lapsi perheelle usein täysi yllätys Suomalainen valtamutaatio kattaa > 90% sairastuvista
Mihin DNA testejä käytetään nyt Edelleen pääosin perinnöllisten sairauksien tutkimuksissa Tunnettujen mutaatioiden analytiikan lisäksi uusien mutaatioiden etsintä lisääntyy nopeasti. Sukujen omat mutaatiot Laajenemassa kaikille erikoisaloille Lakt-D on jo osa perusterveydenhoitoa HLA tutkimukset Varfa-D saa jalansijaa, mutta hitaasti
Lääkkeet & geenitestit Lääkkeiden tai niiden annoksen valinta potilaan genotyypin mukaan Farmakogenetiikka Lääkeaineen valinta (syövän) geenilöydösten / -muutosten perusteella Muutos tuumirisolun genomissa altistaa lääkkeelle tai estää lääkkeen toiminnan
Molekyyligenetiikka: Mihin menossa
Miten DNA testejä käytetään tulevaisuudessa Geenitestit arkipäiväistyvät Vakavien perinnöllisten sairauksien vapaaehtoiset kantajuustutkimukset Käyttö laajenee (vähitellen) kaikille lääketieteen erikoisaloille Kliinikoiden / asiakkaiden osaaminen?? (Syöpä)lääkeaineiden valinta Personalized medicine
Tulevaisuuden valinta Karyotyyppaus vs. Molekyylikaryotyyppaus
Tulevaisuuden valinta Monimutaatioanalytiikka mikrosiruilla vs. Sekvensointi 2:n (3:n) polven sekvenaattoreilla
Tyypillinen DNA sekvensaattori ABI 3130xl Kohdealueiden PCR-monistus 16 reaktiota / ajo
Uudet toisen polven DNA sekvensaattorit Ei geenimonistusta, satunnaistietoa Monia teknologioita kehitteillä ja käytössä miljoonia reaktiota / ajo 10 pvä, 5000 / näyte Koska tulokset tarpeeksi varmoja diagnostisiin tarkoituksiin?? Koska tarvetta??
Geenimuutoksen tunnistus tuumori DNAsta koko genomin sekvensoinnilla T N Chr N 4 500 bp Deletion
qpcr Standardit Tuumori-DNA:ta lisätty normaali DNA:han
Tuumori-DNA:n mittaus plasmasta Liikutaan herkkyyden alarajoilla variaatiota 50 40 30 20 10 0 26.9.2009 10.10.2009 24.10.2009 7.11.2009 21.11.2009 5.12.2009 19.12.2009
Perinnöllisyyslääketieteen vastuualueen laboratoriot Perinnöllisten geenivirheiden analytiikka Somaattisten DNA-muutosten analytiikka Genetiikan laboratorio Kromosomianalytiikka Sytogenetiikanlaboratorio Molekyyligenetiikanlaboratorio Molekyylipatologianlaboratorio
Geneeriset prosessit Nukleiinihappotutkimukset Esikäsittely PCR monistus Monistustuotteen analytiikka Lausunto Hyvin samanlaisia prosesseja käyttävät: Genetiikka Patologia Transplantaatio (HLA) Mikrobiologia Bakteriologia Automatisoituja linjatoimintoja joita voi soveltaa monissa prosesseissa
Geneeriset prosessit Nukleiinihappotutkimuksia harmonisoitaessa muistettava erot mm: Näytemateriaalissa Näytemäärissä Herkkyysvaatimuksissa Toimilupavaatimuksissa Akkreditointivaatimuksissa Korjattavissa olevia Kuvitelmat miten on pakko toimia Olemassa olevat laitteistoerot Tahtotila ratkaisee Tulosta alkaa tulla kun menestyksen halu voittaa mukavuuden halun
Labs are vital Molekyyligenetiikka Vakavat perinnölliset sairaudet Lääkeaineinteraktiot Mikrobiologia Lajitunnistus H1N1 Lääkeresistenssi MRSA HIV
Erikoistuminen kliinisissä erikoistumisohjelmissa DNA-laboratorio: Kliinisen kemian laboratorio: sairaalageneetikko sairaala kemisti
Erikoistuminen kliinisissä erikoistumisohjelmissa DNA-laboratoriot työllistävät tulevaisuudessa: -Sairaalageneetikkoja -Sairaalakemistejä -Insinöörejä -(Bio)informaatikkoja, ATK-asiantuntijat
KIITOS