Genetikk i vår tid: Et paradigmeskifte. Kaja Selmer Avd. for medisinsk genetikk NK-SE

Transkript

1 Genetikk i vår tid: Et paradigmeskifte Kaja Selmer Avd. for medisinsk genetikk NK-SE

2 Oversikt Kræsjkurs i genetikk Humangenetisk revolusjon Hvordan utreder vi barn genetisk i 2015? Et blikk mot epilepsi og alvorlig forsinket psykomotorisk utvikling Oppsummering

3 Genetisk svar på genpanel??

4 Det humane genom Det diploide humane genom: ~ baser ~99,9% lik sevens mellom to gitte individer ~98,5% lik sekvens mellom menneske og sjimpanse Gener ~1,5% (~20 000) Department of Medical Genetics

5 Det humane genom Department of Medical Genetics

6 2 utgaver av alle kromsomer og gener (unntatt kjønnskromosomene hos gutter) 44 XY 44 XX 22 X 22 Y 22 X 22 X 44 XY

7 Et par kromosomer: Ett maternelt og ett paternelt M F Ulike alleler: Heterozygot M F Like alleler: Homozygot Homologe kromosomer (Kr 1) Homologe kromosomer (Kr 1) Recessiv egenskap/sykdom Variant i både paternelt og maternelt arvet gen Compound heterozygot (2 ulike varianter) Homozygot (2 like varianter) Dominant egenskap/sykdom Variant i genet på ett av kromosomene Heterozygot variant

8 Basene Adenin - A Guanin - G Cytosin - C Thymin - T DNA en spiral av nukleotider

9 Sentraldogmet Celle DNA Cytoplasma: RNA translateres til protein RNA Cellekjerne: DNA transkriberes (kopieres) til RNA RNA transporteres ut av kjernen Protein

10 Fra sekvens til protein AGTCGAACT DNA sekvens AGUCGAACU RNA sekvens Thymin erstattes av Uracil i RNA Arg Aminosyre Kodon (aka triplett) bestemmer neste aminosyre Protein

11 Genetisk variasjon - termer Mutasjon -> en endring av DNA Polymorfisme -> variasjon der minste allel frekvens er >1% Variant -> all variasjon (uavhengig av mekanisme eller frekvens)

12 Ulike typer varianter AGTCGAACT AGTGGAACT Arg Gly Missense mutasjon

13 Ulike typer varianter AGTCGAACT AGTTGAACT Arg STOPP Nonsense mutasjon

14 Kopitallsvariasjon (aka CNV copy number variation) Delesjon -for lite DNA Duplikasjon - for mye DNA

15 Variasjon

16 Humangenetisk revolusjon 2001

17 Genetisk revolusjon år 1 time

18 Kjært barn mange navn Third generation sequencing techniques Fourth generation sequencing techniques Next generation sequencing techniques High throughput sequencing techniques Massively parallel sequencing techniques Dypsekvensering.. Og sikkert noen flere

19 Sanger sekvensering Begrenser seg til kapillærsekvensering kanskje opptil 96 sekvenser av gangen Ny teknologi - dypsekvensering Sekvenserer millioner av sekvenser samtidig

20 Genetisk revolusjon Array CGH acgh: fanger opp kopitallsvariasjon (delesjoner og duplikasjoner)

21 Genetisk revolusjon Kandidatgentilnærming Helgenomstilnærming acgh dypsekvensering

22 Hvordan utreder vi genetisk i 2015? Tradisjonelt: Sekvensering av enkeltgen Nye metoder: Helgenomstilnærming acgh (kopitallsvariasjon) Genpaneler Eksomsekvensering av enkeltpasienter og trioer

23 Eksomsekvensering Sekvenserer 1,5-2 % av genomet Får info om varianter i ALLE genene ~ varianter hos hver person Bioinformatisk filtrering: Hente ut gener man ønsker å undersøke: GENPANEL

24 Genpaneler i Norge Genpanel Antall gener Diagnosestrategi Epileptisk encefalopati og PU 58 Eksomsekvensering Bioinformatisk Ciliopatier 135 filtrering Arvelig spastisk paraparese og ataxi 27 Ichtyose 25 Arvelige bindevevssykdommer 32

25 Triosekvensering Multifaktoriell arvegang Autosomal recessiv X-bundet recessiv Autosomalt dominant nyoppstått

26 Triosekvensering Hovedhypotese: Nyoppstått (de novo) mutasjon Eks: Dravet syndrom er de novo mutasjoner Sjekker også autosomalt og x-bundet recessivt

27 Triosekvensering nye mutasjoner i hvert nyfødte barn 1-2 i kodende områder

28 Storskalatesting ikke bare bra? Negativt Falsk positive funn, inkludert VUS er (variants of unknown significance) Er vil klare for tolkningen? Risiko for tilfeldige funn Positivt Antagelig rimeligere Flere får diagnose Diagnose gir mulighet for genetisk veiledning, mindre utredning, bedre oppfølging, noen ganger bedre behandling Egenverdi i å få diagnose

29 Hva skjer i diagnostikken? Et skifte i diagnostisk tankegang? Fenotype Genetisk testing Tett samarbeid mellom genetiker og kliniker er nøkkelen

30 Hvordan utreder man epilepsi i 2015? Alvorlige epileptiske encefalopatier med debut i barnealder acgh eller genpanel? Klinisk bilde Typisk EE: genpanel Epilepsi+ - medfødte misdannelser, andre syndromiske trekk: acgh Ja takk, - begge deler!

31 Hvordan utreder man alvorlig psykomotorisk utvikling i..2016? Triosekvensering De novo undersøkelse Recessivt autosomalt X-bundet autosomalt Genpaneler er utgangspunktet

32 Hvilke resultater kan du forvente? Sikkert positivt funn Kjent variant i kjent gen, som passer med fenotype Usikkert funn Ubeskrevet (novel) variant med mulig ødeleggende effekt på proteinet - i et gen som passer med fenotype Kjent sykdomsvariant i et gen som ikke passer med fenotype Negativt funn Ingen varianter med antatt sykdomseffekt i de testede genene

33 Vær bevisst: Hva er motivasjonen for testing? Diagnose Begrense videre utredning Optimalisere behandling (Glut-1, Dravet) Genetisk veiledning

34 Vanskelige tolkninger Nedsatt penetrans Varierende ekspresjon FS+GE FS+FE FS+ FS+FE FS+ Og hvordan kan varianter i SCN1A gi både GEFS+ og Dravet??

35 Ulik feil gir ulik konsekvens GEFS+ Dravet syndrom Missense mutasjon Alt fra stor til liten konsekvens for proteinet Dravet syndrom Nonsense mutasjon Alltid stor konsekvens for proteinet

36 Genetisk svar på genpanel p.=protein Q=glutamin, H=histidin c.=coding DNA Transkript ID

37 Oppsummering 46 kromosomer, gener, 6 mrd baser Sekvensen er veldig lik hos alle Sekvenseringsteknologi har revolusjonert genetisk diagnostikk Genetisk diagnostikk beveger seg fra kandidatgen til helgenomstilnærming

38 Oppsummering - 2 Paradigmeskifte: Genetisk testing som del av utredning ikke som ren diagnostisk test Genetisk utredning er nyttig ved Epileptiske encefalopatier: genpaneler Epilepsi++ (MR, medfødte misdannelser eller andre syndromtrekk): acgh Økt bruk av triosekvensering i framtiden: Genetikken kommer ut til klinikken!!!

39 P.S. Nyttig lesning: «The sacred disease: Puzzling genetics of epileptic disorders» (G. Novarino et al, Neuron, 2013) «Old syndromes new genes» (S. Weckhuysen et al, Curr Neurol Neurosci Rep, 2014) «Genetic diagnosis of developmental disorders in the DDD Study» (C.F. Wright et al, Lancet, 2014) Takk for oppmerksomheten! Avdeling for Kompleks Epilepsi - SSE

40 Nordisk møte om Dravet syndrom 25. september, 2015 Dravet syndrom og prognostiske faktorer -Professor og lege Sameer Zuberi, Royal Hospital in Glasgow Genetikk ved Dravet syndrom - Prof. Rikke Møller, Dianalund epilepsisenter, Danmark Klinikk og diagnostikk ved Dravet syndrom - Prof. Johannes Lemke, Universitetet i Leizig SUDEP og Dravet syndrom - Lege Trude Rath Olsen, OUS Nasjonalt kompetansesenter for sjeldne epilepsi-relaterte diagnoser (NK-SE)