Az orvosi biotechnolgiai mesterkpzs megfeleltetse az Eurpai Uni
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 Scholtz Beáta Molekuláris Terápiák – 2. előadás FUNKCIONÁLIS GENOMIKA 2.
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -0011 FUNKCIONÁLIS GENOMIKA 2. A fejezet célja, hogy ismertesse a funkcionális genomika célkitűzéseit és legfontosabb módszereit. Konkrét példákon kereszül bemutatjuk, hogyan járulhat hozzá ez a tudományág az orvostudomány fejlődéséhez. 1. 1 DEFINÍCIÓK 1. 2 A BETEGSÉGEKRŐL 1. 3 A BETEGSÉGMECHANIZMUSOK FELTÁRÁSÁNAK MÓDSZEREI 1. 3. 1 A génexpresszió szabályozásának alapesetei 1. 3. 2 Microarray-k: Funkcionális genomika a rákterápia fejlesztéséért 1. 3. 3 Genetikai aberrációk és betegségek 1. 3. 4 Genom microarray-k 1. 3. 4. 1. Array összehasonlító genom hibridizáció (a. CGH)
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Microarray-k: Funkcionális genomika a rákterápia fejlesztéséért • Ki tartozik a magasabb kockázatú csoportba (Prognózis) • Kinél várható jó (vagy gyenge) terápiás válasz • Alternatívák a kemorezisztens rákok kezelésére • Létező és új gyógyszerek hatékonyabb alkalmazása • Gyógyszerek egyedi kombinációinak kidolgozása 4
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Herceptin: a páciensek kiválasztásának fontossága Összes emlőtumoros páciens Herceptin 10% válasz Her 2+ emlőtumoros páciensek Herceptin 35 -50% válasz Alkalmazható-e ugyanez az általános kemoterápiás kezeléseknél is? Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007 5
Előrehaladott stádiumú petefészekrák Jelenlegi protokoll TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Műtét Primer kemoterápia Platina/taxán 70% teljes válasz 30% részleges válasz Kiújuló betegség Másodlagos kemoterápia 10 -20% válasz 80 -90% nincs válasz Inaktív ágensek - szükségtelen toxicitás Sok pácienst kezelnek eredmény nélkül Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007 6
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Kemorezisztens tumorok kezelésének újabb lehetőségei NCI-60 sejtvonal panel rezisztens és érzékeny sejtvonalak azonosítása expressziós prediktor a válasz előrejelzésére - Kemoterápiás válasz adatai - Affymetrix expressziós adatok Kemoterápiás válasz prediktív profil több mint 50 gén rezisztens érzékeny 14 sejtvonal Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007 7
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 8 Potti et al. Nat Med 2006
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Expressziós mintázat egyéb kemoterápiás ágensekre ugyanaz az alapelv Génlista NCI-60 sejtekre Potti et al. Nat Med 2006 9
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Páciensadatok (petefészekrák) Már meglévő génexpressziós adatok a GEO adatbázisból Valószínűségi szám, Potti et al. által hozzárendelve Kemoterápiás válasz adata ua. kísérletből Potti et al. Nat Med 2006 10
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Korreláció onkogén szignál útvonalak aktivációja és kemorezisztenciák között: Kombinációs terápia az útvonalakat célzó gyógyszerekkel? src: SU 6656 PI 3 K: LY-294002 11 Potti et al. Nat Med 2006
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Miért tanulmányozzuk a tumorok DNS-ét? • A sejtbéli információ alapvető tárhelye • Ugyanazok a DNS aberrációk ismétlődnek a tumorokban - nem hagyható figyelmen kívül! • Bizonyos fajta DNS aberrációkra nagyon hatékony, általános vizsgálómódszerek léteznek • A DNS meglehetősen stabil, és sokféleképpen kezelt mintákban is analizálható, pl. kórházi laborokból származó archív szövetmintákban. 12
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Sokféle genetikai aberráció okozhat fejlődési rendellenességet vagy betegséget Pontmutáció - egy vagy néhány bázis megváltozása - megváltozik a protein vagy az expressziós szintje Gén egyik kópiája elvész - expressziós szint csökkenése (tumorszuppresszor elvesztése) Extra génkópia - expressziós szint nő (onkogén aktiváció) Génpromoter metilációja/demetilációja - expressziós szint csökken/nő (tumorszuppresszor elvesztése/ onkogén aktiváció) A DNS törése és a végek aberráns újracsatlakozása új géneket eredményezhet. 13
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Genetikai aberrációk térképezése Pozíció finomítása Aberráció térképezése Gén azonosítása Prognózis, diagnózis, progresszió, stádiumok, terápia választás genetikai háttere Génspecifikus terápia Valószínűsíthető gén/útvonal teljes biológiai analízise 14
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Genom microarray-k Definíció: Olyan microarray technológia, mely a kromoszóma aberrációkat detektálja Felhasználás: Klinikai laboratórium: fluroeszcens in situ hibridizációval (FISH) komplementer technológia Kutatólaboratórium: azonosíthatja a betegségek genetikai hátterét Jelentőség: Sok betegséget mikrodeléciók és olyan egyéb kromoszóma aberrációk okozhatnak, melyeket a FISH technika nem detektál. SNP array-k még jobb felbontást biztosítanak, és a genotípusról és kópiaszámról is adnak információt. 15
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Sokféle microarray, különböző célkitűzésekhez 16
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Array összehasonlító genom hibridizáció (comparative genomic hybridization, CGH) Microarray alapú összehasonlító genom hibridizáció Nem az RNS, hanem a DNS mennyiségét méri Két mintát hasonlít össze: Teszt minta Referencia minta Nagy felbontás 1 -3 Mb (teljes genom array CGH), vagy 10 -25 kb (oligó a. CGH) vs 5 -10 Mb (kariotipizálás) Időigény : 3 -4 nap (array CGH) vs 2 -4 hét (kariotipizálás) Egyszerű DNS preparálás az a. CGH-hoz, szemben a metafázisos kromoszómák analízisével 17
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Array CGH Tumorokban előforduló genetikai átrendeződések detektálása (tumor genom és normál genom összehasonlítása) Genom kópiaszám variációk analízise szegregálódó variánsok léteznek a populációban Bizonyos patogén variánsok betegségekkel asszociálódnak Beteg és egészséges egyének genomjának összehasonlítása Genetikai markerekkel kapcsolt, ismert próbák használata a betegségek jobb megértésehez vezethet 18
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Array CGH: azonosítja a DNS kópiaszám változásokat, és pozíciójukat a genomban Teszt genom DNS Referencia genom DNS vesztés a tumorban Arány Extra DNS kópiák a tumorban pozíció a szekvenciában 19
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Egy tumorgenom array CGH analízise Vesztett Extra 20
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 A tumorok kópiaszám profilja két folyamatot tükröz • Olyan génexpressziós változások szelekciója, melyek a tumor kialakulásának kedveznek. Bizonyos genetikai aberrációk együttesének megtartása szelektív előnyt jelent. • A genetikaiminstabilitás többféle mechanizmus révén indukál változásokat a genomban. (Iniciáló onkogén események egérmodellekben és metotrexát rezisztencia MMR deficiens és proficiens sejtvonalakban) 21
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 a. CGH hasznosítása a rákkutatásban • Az eredmények alapján jobb tesztek alakíthatók ki, melyek az onkogének és tumor szuppresszor gének kópiaszámát detektálják • Tumorprogresszió monitorozása, korai és metasztatikus léziók megkülönböztetése FISH próbákkal, melyek a több tumortípusban megfigyelhető kópiaszámváltozások régióit detektálják. • További kópiaszám markerek azonosítása, melyek tumor predikcióra alkalmasak • A tumorok kialakulásában közreműködő gének azonosítása és analízise segíthet olyan új gyógyszerek tervezésében, melyek a diszfunkcionális géneket/útvonalakat veszik célba, és/vagy nem okoznak terápia rezisztenciát. 22
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Elváltozások egy tumorsejtvonal genomban: Kromoszomális és microarray alapú CGH megfeleltetése Amplifikációk: aktivált onkogének Deléciók: Inaktivált gének (tumorszuppresszorok) 23
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 A SNP array-k ereje: „loss-of-heterozygosity” detektálása, kópiaszám változás hiányában is Tan DSP et al. Laboratory Investigation 2007. 87: 737 24
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 SNP adatbázisok db. SNP az NCBI honlapon http: //www. ncbi. nlm. nih. gov/SNP Humán SNP adatbázis (Whitehead Institute) http: //www. broad. mit. edu/tools/data/genvar. html A SNP Konzorcium (TSC) http: //snp. cshl. org J Pevsner: Bioinformatics and functional genomics 25
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 26
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Új terápiás célpontok azonosítása: a „felülről lefelé” módszer Tan DSP et al. Pathobiology 2008. 75: 63 27
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Új terápiás célpontok azonosítása: a „lentről felfelé” módszer Tan DSP et al. Pathobiology 2008. 75: 63 28
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Myeloma multiplex a. CGH analízise 55 MM sejtvonal, 73 páciens minta Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9: 313 29
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Myeloma multiplex a. CGH analízise: prognosztikus besorolás hiperdiploid: k 1, k 2 nem-hiperdiploid: k 3, k 4 Konklúzió: ch 11 extra : jobb prognózis ch 1 q extra: rosszabb ch 13 vesztés: rosszabb Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9: 313 30
Myeloma multiplex kombinált génexpressziós és a. CGH analízise TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9: 313 31
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Laphámsejtes tüdőrák a. CGH analízise A: Összes minta B: Magas kópiaszám változások PIK 3 CA 3 q 26. 2 -q 27. 3 Boelens MC et al. Lung Cancer 2009. 66: 372 32
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Laphámsejtes tüdőrák a. CGH analízise: PIK 3 CA expressziós szintek és amplifikáció korrelációja Új terápiás célpont? Boelens MC et al. Lung Cancer 2009. 66: 372 33
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 A PIK 3/Akt/m. TOR szignál transzdukciós útvonal 34
TÁMOP-4. 1. 2 -08/1/A-2009 -011 Klinikai kipróbáláson levő PI 3 K inhibitorok jellemzői Ihle N T , Powis G Mol Cancer Ther 2009; 8: 1 -9 35
- Slides: 35