Uuden sukupolven sekvensointimenetelmät ja diagnostiikka

Samankaltaiset tiedostot
NGS:n haasteet diagnostiikassa Soili Kytölä, dos. sairaalageneetikko HUSLAB, genetiikan laboratorio

NGS-tutkimukset lääkärin työkaluna Soili Kytölä, dos. sairaalageneetikko HUSLAB, genetiikan laboratorio

Molekyyligenetiikka. Arto Orpana, FT dos. apulaisylikemisti

Mitä uutta DNA:sta. - koko perimän laajuiset analyysimenetelmät ja niiden sovellukset. Heidi Nousiainen, FT Erikoistuva kemisti, HUSLAB

Miten genomitieto on muuttanut ja tulee muuttamaan erikoissairaanhoidon käytäntöjä

Uusia mahdollisuuksia FoundationOne

NIPT. Non-invasiivinen prenataalitutkimus

Geneettisen tutkimustiedon

Uusia mahdollisuuksia FoundationOne CDx. keystocancer.fi

RINNAN NGS PANEELIEN KÄYTTÖ ONKOLOGIN NÄKÖKULMA

Genomitieto kliinikon apuna nyt ja tulevaisuudessa

Mitä julkisen terveydenhuollon pitäisi tarjota?

Kenelle eksomisekvensointi?

Syöpägeenit. prof. Anne Kallioniemi Lääketieteellisen bioteknologian yksikkö Tampereen yliopisto

Muuttuva diagnostiikka avain yksilöityyn hoitoon

Perinnöllisyyden perusteita

Molekyyligeneettiset testit syövän hoidon suuntaajina. Laura Lahtinen Molekylibiologi, FT Patologia Keski-Suomen keskussairaala

PERINNÖLLISET TEKIJÄT JA NIIDEN MERKITYS RINTASYÖPÄSAIRASTUMISESSA. Robert Winqvist. SyöpägeneCikan ja tuumoribiologian professori Oulun yliopisto

Avainsanat: perimä dna rna 5`-ja 3`-päät replikaatio polymeraasientsyymi eksoni introni promoottori tehostajajakso silmukointi mutaatio

Tuberkuloosin laboratoriotestien käytön lyhyt kertauskurssi

GENOMITIETO JA TERVEYSTALOUS Riittävätkö rahat? terveystaloustieteen näkökulma


DNA:n informaation kulku, koostumus

VASTAUS 1: Yhdistä oikein

Suomalainen genomitieto ja yksilöllistetty terveydenhuolto Olli Kallioniemi October 9, 2013

Naudan perinnöllisen monimuotoisuuden tutkimus

Hammaslääketiede Perinnöllisten tautien diagnostiikka ja perinnöllisyysneuvonta

Biopankkitoiminta Suomessa. Dos. Heli Salminen

Tuberkuloosin immunodiagnostiset testit. Dosentti Tamara Tuuminen, kliinisen mikrobiologian erl HY, HUSLAB Labquality

Tutkimus Auria Biopankissa ja tulevaisuuden visiot Samu Kurki, FT, data-analyytikko

Glioomien molekyylidiagnostiikkaa Maria Gardberg TYKS-Sapa Patologia / Turun Yliopisto

Miten väestötutkimuksista ja biopankeista saadaan tietoa yksilöllisestä sairausriskistä?

Nanoteknologian mahdollisuudet lääkesovelluksissa

Kokogenomisekvensointi (WGS)

Rintasyövän perinnöllisyys

Annika Rökman. sovellusasiantuntija, FT, sairaalegeneetikko, datanomi

Neurogenetiikkaa Lääketieteellinen genetiikka, L3, Syksy

Sarkoomien syto- ja molekyyligenetiikkaa Iina Tuominen, FT Erikoistuva sairaalasolubiologi Tyks-Sapa-liikelaitos IAP:n kevätkokous 12.5.

Harvinaissairauksien diagnostiikan ja hoidon tulevaisuuden näkymiä

Euromit2014-konferenssin tausta-aineistoa Tuottaja Tampereen yliopiston viestintä

Biopankit miksi ja millä ehdoilla?

Miten biopankkitoiminta vaikuttaa patologian osastoissa

Suurten genomisten tietomassojen hallinta ja analyysi tutkimuksessa ja yksilöidyssä hoidossa

A - soveltaminen B - ymmärtäminen C - tietäminen 1 - ehdottomasti osattava 2 - osattava hyvin 3 - erityisosaaminen

Vallitseva periytyminen. Potilasopas. Kuvat: Rebecca J Kent rebecca@rebeccajkent.com

Genomin ilmentyminen Liisa Kauppi, Genomibiologian tutkimusohjelma

Miten geenitestin tulos muuttaa syövän hoitoa?

VIIKKI BIOCENTER University of Helsinki

ASSQ 4/21/2009 AUTISMISPEKTRI. Viralliset suomenkieliset käännökset AUTISMISPEKTRIN KEHITYSHÄIRIÖIDEN TUTKIMUSMENETELMÄT.

LÄÄKETIETEELLINEN OPAS PERINNÖLLINEN ALTTIUS RINTA-, MUNASARJA- JA KOHTUSYÖVÄLLE

DNA sukututkimuksen tukena

Erotusdiagnostiikasta. Matti Uhari Lastentautien klinikka, Oulun yliopisto

Kromosomimuutokset. Potilasopas. Kuvat: Rebecca J Kent rebecca@rebeccajkent.com. Huhtikuussa 2008

Molekyylidiagnostiikka keuhkosyövän hoidossa. Jussi Koivunen, el, dos. Syöpätautien ja sädehoidon klinikka/oys

Potilasopas. 12 Mitä Genetiikan Laboratoriossa Tapahtuu?

Harvinaissairauksien diagnostiikan ja hoidon tulevaisuuden näkymiä

GEENITEKNIIKAN PERUSASIOITA

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACKREDITERAT TESTNINGSLABORATORIUM ACCREDITED TESTING LABORATORY

Kehitysvamma autismin liitännäisenä vai päinvastoin? Maria Arvio

6.4. Genomin koon evoluutio Genomin koko vaihtelee

Nivelreuman serologiset testit: mitä ne kertovat? LT, apulaisylilääkäri Anna-Maija Haapala TAYS Laboratoriokeskus

Peittyvä periytyminen. Potilasopas. Kuvat: Rebecca J Kent rebecca@rebeccajkent.com

Kreatransporttihäiriö

DNA testit sukututkimuksessa

Uudet tekniikat infektio- diagnostiikassa

Immuunipuutokset. Olli Vainio OY Diagnostiikan laitos OYS Kliinisen mikrobiologian laboratorio

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen BLL Biokemia ja kehitysbiologia

Autoimmuunitaudit: osa 1

Avainsanat: BI5 III Biotekniikan sovelluksia 9. Perimä ja terveys.

Metsäpatologian laboratorio tuhotutkimuksen apuna. Metsätaimitarhapäivät Anne Uimari

Etunimi: Henkilötunnus:

Biologia. Pakolliset kurssit. 1. Eliömaailma (BI1)

Hallikaisten varhaisvaiheet ja suvun DNA-tulokset Ari Kolehmainen Suku- ja historiapalvelu Menneen jäljet

DNA Tiina Immonen, FT, yo-lehtori HY Biolääketieteen laitos, Biokemia ja kehitysbiologia

X-kromosominen periytyminen. Potilasopas. TYKS Perinnöllisyyspoliklinikka PL 52, Turku puh (02) faksi (02)

Perinnöllisyys 2. Enni Kaltiainen

DNA Tiina Immonen, FT, yo-lehtori HY Lääketieteellinen tiedekunta Biokemia ja kehitysbiologia

Käänteisestä rokotetutkimuksesta ratkaisu flavobakteeriongelmiin?

Tavallisten tautien genetiikkaa

Lajinmäärityksestä elintarvikkeiden aitoustutkimuksessa. Annikki Welling Kemian laboratoriopalvelut Evira

Suomen Lihastautirekisteri osana kansainvälistä yhteistyötä. Jaana Lähdetie Erikoislääkäri, Suomen Lihastautirekisterin vastuuhenkilö TYKS

Keuhkoahtaumataudin varhaisdiagnostiikka ja spirometria. Esko Kurttila Keuhkosairauksien ja työterveyshuollon erikoislääkäri

Suoritusarvot. Sample to Insight. Myöhemmät analyysit. Puhdistetun DNA:n tuotos. Versiotiedot. QIAamp DSP DNA FFPE Tissue Kit, Versio

Clostridium difficile diagnostiikan nykyvaihe ja pulmat. Janne Aittoniemi, LT, dos, oyl Fimlab Laboratoriot Oy

Kokemuksia uusien biopankkien eettisestä arvioinnista

Miten järjestäisin harvinaisepilepsian hyvän diagnostiikan ja hoidon; esimerkkinä Dravet n oireyhtymän haasteet

EEG:N KÄYTTÖMAHDOLLISUUDET SAIRAUKSIEN DIAGNOSTIIKASSA MAIJA ORJATSALO, ERIKOISTUVA LÄÄKÄRI, HUS-KUVANTAMINEN LABQUALITY DAYS 9.2.

SÄTEILYN TERVEYSVAIKUTUKSET

Terveyteen liittyvät geenitestit

PredictAD-hanke Kohti tehokkaampaa diagnostiikkaa Alzheimerin taudissa. Jyrki Lötjönen, johtava tutkija VTT

Lasten luuydinpatologiaa. Jouko Lohi HUSLAB, Patologian keskuslaboratorio ja Helsingin yliopisto

Genomin evoluutio. Miten genomin koko ja rakenne muuttuvat ja miten sitä tutkitaan?

KOHDENNETTU MISEQ- EKSONISEKVENSOINTI KÄYTTÄEN SEQCAP- GEENIKIRJASTOASETELMAA JA ALZHEIMERIN TAUTITAPAUKSIA

Maria Aalto. BRIP1-geenin eksonien 12 ja 14 mutaatiomääritys munasarjasyövässä

Tilastollinen päättely genominlaajuisissa assosiaatioanalyyseissä. Matti Pirinen

6 GEENIT OHJAAVAT SOLUN TOIMINTAA nukleiinihapot DNA ja RNA Geenin rakenne Geneettinen informaatio Proteiinisynteesi

Biologian tehtävien vastaukset ja selitykset

Geeneistä genomiin, mikä muuttuu? Juha Kere Karolinska Institutet, Stockholm

GMO analytiikka Annikki Welling Kemian tutkimusyksikkö Evira

LAADUKAS GENOMINEN DNA

Transkriptio:

Uuden sukupolven sekvensointimenetelmät ja diagnostiikka Juha-Pekka Pursiheimo Turun Yliopisto Turku Clinical Sequencing Laboratory (TCSL) Labquality Days 2016 11.02. 2016

n. 3,3 miljardia emäsparia kliinisesti merkittävät muutokset

teho hinta

n. 70 KB 70 000 emästä -> 20 A4:sta n. 100 GB 100 000 000 000 emästä 350 miljoonaa sekvenssiä (2x150 emästä) -> 30 miljoonaa sivua -> 3360m -> 120000 kg 10x

Uuden sukupolven sekvensointi: mitä sillä tarkoitetaan -Sekvensoidaan (analysoidaan) useita genomialueita moninkertaisesti useilta potilailta samanaikaisesti DNA rakennevirheet -pistemutaatiot (SNP) -deleetiot -insertiot Kromosomitason muutokset -deleetiot -insertiot -translokaatiot -aneuploidiat

Uuden sukupolven sekvensointi: miten se toimii 1. Genomisen materiaalin (gdna) muokkaus pilkonta rikastus (pyydystys tai monistus) 2. DNA-juosteiden erottelu ja kiinnittäminen lasilevy beadit 3. Kiinnitettyjen DNA-juosteiden monistaminen 4. Kaikkien monistettujen DNA-juosteiden samanaikainen analysointi sekvensointi synteesin avulla (SBS) 5. Data-analyysi

Uuden sukupolven sekvensointimenetelmien kliiniset hyödyt -Tehokkaampaa diagnostiikkaa Uudet tautigeenit, tautia aiheuttavat genomiset muutokset -Hoitotehon nosto (personalized medicine, precision medicine) precision medicine Is defined as tailoring of tehottomat / haitalliset hoidot vähenevät medical treatment to the individual characteristics -Ennaltaehkäisevät hoidot of each patient (National Research Council, 2011). -Luokittelu ja tautiryhmien jaottelu

Miten hyödyt saavutetaan parhaiten?? -Yhteistyö/informaation jako fenotyyppi/genotyyppi/hoitoteho - Laatuvarmistetut ja standardoidut työtavat/ohjeet/kitit - Laatuvarmistettu ja standardoitu data-analyysi muutosten löytäminen raportointi

Huomioon otettavia asioita suunniteltaessa Uuden sukupolven sekvensointia kliiniseen käyttöön Diagnostinen saanto/hyöty (Diagnostic yield): -Millä todennäköisyydellä menetelmällä löydetään taudin selittävä genominen muutos -Suhteutuu aina tutkimuskohteeseen ja käytössä olevaan menetelmään -Täytyy olla selkeästi parempi kuin kaytössä olevilla menetelmillä Tutkittavat geenit: -Kliinisessä diagnostiikassa vain ne geenit joilla selkeästi todennettu yhteys tutkittavaan tautiin sisällytetään geenilistaan -Lista täytyy laatia/suunnitella yhteistyössä alan kliinisten asiantuntijoiden kanssa -Analyysissä keskitytään vain näihin geeneihin (validaatiot) Testien rajoitteet: -Teknisistä syistä johtuvat testin sisäiset rajoitteet tulee selvittää testin tilaajalle. Selkeä informaatio siitä mitä voidaan luotettavasti tutkia

Haasteita: -Haastavat näytteet (määrä, laatu ) -Logistiikan toimivuus (näytteiden säilytys, käsittely, toimitusajat ) -Moniammatillisuus (mm. bioinformaatikkojen saatavuus) -Laitteiden, analyysiohjelmien toimiminen (varalaitteet, huollot, päivitykset ) -Tulosten pitkäaikainen säilyttäminen (paikallinen vai pilvipalvelu) -Data-analyysi (oma vai osto) -Tuntemattomat variantit, kliininen merkitys, merkintä ja lausuminen epävarmuutta löydetyistä muutoksista joiden merkitystä ei tunneta tutkimuksen ulkopuoliset löydökset (incidental findings) **Ei yhtenäistä toiminta tapaa, jokaisella omat

Uuden sukupolven sekvensointimenetelmien diagnostisia sovellutuksia

Koko genomin sekvensointi Whole Genome Sequencing (WGS) -Antaa nukleotiditason kuvan koko genomista (n.90%) -Mahdollisuus analysoida kaikki genomiset muutokset -Uudet tautigeenit ja tauteja aiheuttavat genomiset muutokset

-14v. kaksoset joilla DRD (Dopa-Responsive Dystonia) -Koko genomin sekvensoinnilla löydettiin het. mutaatiot SPR geenissä -Hoito: L-Dopa vaihdettiin 5-hydroxytryptofaaniin -Molempien potilaiden tila parani huomattavasti -6 potilasta joilla vakava epilepsia 4 Ohtaharan Syndrooma (OS) 2 NSEOE (non-syndromic early-onset epilepsy) -Aiemmat geneettiset analyysit ilman tulosta -Koko genomin sekvensoinnilla löydettiin OSpotilailta 2 de-novo mutaatiota (KCNT1 ja PIGQ) -NSEOE-potilailta CBL ja CSNK1G1 de-novo mutaatiot

Eksomisekvensointi Whole Exome Sequencing (WES) -Analysoidaan vain proteiineja koodaavat genomialueet, eli eksonit -n. 1% genomisesta materiaalista -Mahdollista kattaa yli 95% eksoneista, yli 85% tunnetuista tautia-aiheuttavista muutoksista -Kohdealuetta voidaan haluttaessa laajentaa -Uudet tautigeenit ja tauteja aiheuttavat genomiset muutokset -n. 200 tautigeeniä tunnistettu eksomisekvensoinnilla -Kliinisessä käytössä, voidaan helposti pilkkoa pienempiin paneeleihin -Useita eri versioita ja valmistajia

-Poika (15kk); oireita jotka viittasivat Chronin tautiin -Tarkoista kliinisistä tutkimuksista huolimatta ei diagnoosia -Eksomisekvensointi löysi hemitsygoottisen missense-mutaation X-linked Inhibitor of Apoptosis geenissä -Löydöksen pohjalta tehtiin allogeeninen solusiirto, jonka seurauksena oireet helpottivat merkittävästi -78 potilasta joilla eriasteisia neurologisia kehityshäiriöitä -Eksomisekvensointi löysi selittävän mutaation 32:lle potilaalle (41%) -Päätelmä: eksomisekvensointi tarjoaa luotettavan ja tehokkaan työkalun varhaiseen diagnosointiin ja hoidon ohjaukseen

Paneeli sekvensointi -Tarkasti tiettyyn tautiin/tautiryhmään suunniteltu geenilista -Rajattu, vain tunnetut muutokset -Useita menetelmiä kohdentamiseen

-HaloPlex-paneeli jossa 10 kardiomyopatian kehittymiseen liitettyä geeniä -Tarkkuus ja herkkyys sama kuin Sangerilla -Toimii luotettavasti kliinisessä tutkimuksessa -TruSeq Amplicon Cancer -paneeli (Illumina) jossa 54 syöpägeeniä -63 potilasta joilla AML -Pistemutaatiot, insertiot ja duplikaatiot voitiin luotettavasti analysoida -1.5% alleelifrekvenssi!!

Soluvapaa DNA (cell free DNA; cfdna) -DNA:ta vapautuu verenkiertoon kuolevista (apoptoosi/nekroosi) soluista ja/tai eksosomien kautta -Soluvapaata DNA:ta käytetään diagnostisissa tutkimuksisssa -Lyhyt puoliaika (dynamiikka) -Lyhyitä DNA-fragmentteja (n. 180-200 emäsparia) NIPT (Non-Invasive Prenatal Test) Syöpädiagnostiikka

NIPT (Non-Invasive Prenatal Test) -Sikiön DNA:ta vapautuu äidin verenkiertoon istukan soluista -Kromosomien 21 (Down syndrome), 18 (Edwards syndrome) ja 13 (Patau syndrome) aneuploidiat perustesti -Sukupuolikromosomien aneuploidiat -Sikiön DNA:n määrä

Soluvapaa DNA syöpädiagnostiikassa: -Kasvaimen geneettinen monimuotoisuus -Hoitovasteen seuranta -Kasvaimen muuttuminen hoidon seurauksena -Jäännöstautidiagnostiikka -Kasvaimen varhainen havaitseminen -Etäpesäkkeiden havaitseminen -Kasvain taakan havaitseminen

Soluvapaa DNA syöpädiagnostiikassa: Patient ARI-121 0.6 Alternate Allele Frequency (%) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 KRAS c.35g>a TP53 c.584t>c SMAD4 c.1055g>a PTEN c.66c>g 0 0 2 4 6 8 10 12 Weeks