Det humane genomet. (genom = arvemasse) 3 x 10 9 basepar. ca gen. ferdigsekvensert ca. år 2001

Transkript

1 Det humane genomet (genom = arvemasse) 3 x 10 9 basepar ca gen ferdigsekvensert ca. år 2001

2 kromosom kjente gen 98 ukjente gen

3 Biologi cellekultur organ organismar kva gen er involvert i ein gitt biologisk prosess? kva er funksjonen deira? Genomforsking gen DNA sekvens proteinsekvens

4 Biologi kva gen er involvert i ein gitt biologisk prosess? kva er funksjonen deira? Genomforsking cellekultur organ organismar høgkapasitets- analyse gen DNA sekvens proteinsekvens parallell analyse av tusenvis av gen og protein DNA mikroarray,, proteinarray + + +

5 Funksjonell genomforsking biologisk system hypotesedanning funksjon av protein og gen screening genomskala eksperimentell analyse funksjon av protein og gen modellering beregningsbasert biologi

6 DNA mikroarray (mikromatrise) DNA molekyl = spesifikk probe objektglas probar pr. array

7 Protein mikroarray antistoff objektglas

8 Robot for trykking av mikroarray

9 Mikroarray analyse 1 prøve kontroll 3 scanning 1-5 µg total RNA RNA isolering merking laser 1 laser 2 2 hybridisering raud = opp grøn = ned

10 Konfokal laserscannar

11 Høg sensitivitet kan analysere vevsmateriale frå klinisk biopsi 5µg total RNA 1µg total RNA

12 Light directed oligonucleotide synthesis Lipshutz et al, Nature Genetics, Supplement, 21:20, 1999

13 Punktmutasjonsanalyse Minisekvensering (APEX: arrayed primer extension) prøve DNA G DNA pol ddctp ddttp ddatp oligonukleotid array ddgtp

14 Bruksområde - medisin analyse bruksområde genuttrykk sjukdomsdiagnostikk (t.d. kreftdiagnostikk) sekvensvariasjon sjukdomsdiagnostikk (punktmutasjonar) presymptomatisk diagnostikk delesjonar/ kreftdiagnostikk amplifikasjonar = genkopi-tal

15 Genuttrykk kvar celletype uttrykker gen fysiologiske og patofysiologiske responsar og tilstandar heng sammen med variasjonar i cellulært genuttrykk kunnskap om variasjonar i genuttrykk som funksjon av fysiologisk/patofysiologisk tilstand kan danne grunnlag for hypoteser om gen-funksjon og for diagnostikk

16 Genuttrykksmønster i fysiologi og patofysiologi normal mageslimhinne fastande måltid magekreft type A type B

17 Klassifikasjon av leukemi med DNA mikroarray akutt myeloisk leukemi (AML) < > akutt lymfatisk leukemi (ALL) Diagnostikk i dag: hematologi, histopatologi, immunhistokjemi Mikroarray genuttrykksanalyse: - 100% riktig klassifikasjon med ein analyse pr kreftprøve (beinmarg) - identifiserte prognostisk markør (HOXA9) som er overuttrykt hos patientar som ikkje svarar på behandling Golub TR, et al. Science 286: , 1999

18 Klassifikasjon av brystkreft med DNA mikroarray Kvar svulst har ein unik genuttrykksprofil som er stabil over mange veker og uendra i metastasar Fem subgrupper brystkreft identifisert ER+/luminal-like A ER+/luminal-like B normal breast basal-like Erb-B2+ aukande malignitet Perou CM, et al, Nature 406: , 2000 Sørlie T, et al

19 Klyngeanalyse Prøve gen 1 gen 7 gen 6 gen 8 gen 3 Fluorescensratio raud > grønn: Overuttrykt raud = grønn grønn > raud : Underuttrykt manglar data gonger reduksjon gonger auke

20 Classification of human breast tumours Perou et al, Nature 406:747, 2000

21 Kommersielle DNA mikroarray for forsking og diagnostikk

22 DNA mikroarrayprosjektet ved NTNU Genomic Classifier Research ORGANISERING klinisk medisin basal medisin kunnskapsoppdaging data varehus etikk molekylærbiologi modellering instrumentering problemløysing tolking

23 Nasjonalt nettverk for mikroarray- basert funksjonell genomforsking Prosjektleiing 3 Prosjektleiarar 3 Institusjonsrepresentantar DNR probar trykking NTNU probar, trykking datavarehus dataanalyse UiB probar dataanalyse Brukarar

24 Nasjonalt datavarehus Lab Computer Lab Equipment Screen Array Printer Experiment preparation and execution Browsing and visualisation Tower box Analysis Tools Other Microarray Data Repositories Norwegian Microarray Data Repository (MIAME compliant) Data transfer and Interfaces Public Databases (PubGene, SwissProt, Medline etc.)

25 Ventrikkelcarcinom (magekreft) i Skandinavia 15-20/ år 5-års overleving ca. 10% predisponerande tilstandar

26 Mikroarray-analyse av ventrikkelcancer kan bidra til innsikt i ventrikkelcancer-biologi tidleg diagnostikk betre grunnlag for valg av behandling (kirurgi, anna)

27 Genuttrykk i ventrikkelcancer preliminære data cellevekst S100 calcium-binding protein A3 regenerating islet-derived 1 alpha (pancreatic stone protein) chromosome segregation 1 c-mer proto-oncogene tyrosine kinase protein phosphatase 1 ribosomal protein S16 inflammasjon phospholipase A2, group IIA interleukin 8 monokine induced by gamma interferon natural killer cell transcript 4 human RNA for HLA-Bw72 antigen annexin I (lipocortin) human B-cell receptor associated protein celleadhesjon collagen, type I, alpha 2 fibromodulin osteonectin hevin transmembrane 4 superfamily member 4 intercellular adhesion molecule 2

28 Mål: identifisere spesifikke genuttrykksmønster for klassifikasjon av magekreft type A type B

29 Klassifikator for ventrikkelcancer eksempel S100 calciumbinding protein A3 collagen, type I, alpha 2 regenerating islet-derived 1 alpha klasse [1.4, 2.2) [1.6, 2.3) diffus 1.1 diffus diffus 2.3 intestinal -1.3 intestinal intestinal [1.1, 1.4) 1.6 intestinal