Klinisk molekylærmedisin (4): Indirekte diagnostikk ved koblingsanalyser



Like dokumenter
Klinisk molekylærmedisin (5): Eksempler på funksjonelle analyser

Genkartlegging. Hva er egentlig et genkart? Genetisk og fysisk kartlegging

Oversikt over kap. 11. Kap. 11 Den direkte påvisning av genotype skiller individuelle genomer. Fire klasser av DNA polymorfismer.

GRUNNLEGGENDE GENETISKE BEGREPER Del I - en serie om kattegenetikk

FLERVALGSOPPGAVER ARV

Genetiske undersøkelser av biologisk materiale

Klinisk molekylærmedisin (3): DNA-sekvensering

Eksomsekvensering og MODY Nålen i høystakken eller nyttig diagnostisk verktøy?

Nedarving autosomal recessiv - en stor fordel i avl La oss på en forenklet måte se litt på hvordan denne defekten nedarves.

Obligatorisk innlevering 3kb vår 2004

Kapittel 10, del 2: Klassisk genetikk: Mendels arvelover. -forhold som influerer fenotypen slik at den avviker fra det Mendel observerte:

Hurtigtesten som utføres per i dag. Åpent møte 7 januar 2008 Gentesting ved bryst- og eggstokkreft

Klinisk molekylærmedisin (1): Diagnostikk av større delesjoner og rearrangementer

Preimplantasjonsdiagnostikk PGD Hvorfor, hvordan, hva får vi vite? Arne Sunde

Status i forskning: Demens og arvelighet. Arvid Rongve Psykiatrisk Klinikk Helse Fonna

Skreddersydd medisin: Dyrt og eksklusivt, eller investering i fremtidig pasient-nytte og bedre helseøkonomi?

Et vanskelig valg. Huntingtons sykdom. Informasjon om presymptomatisk test

Persontilpasset medisin

Mendelsk Genetikk (kollokvium )

Bioteknologi i dag muligheter for fremtiden

NTNU. Genetisk testing. Termin IC Frank Skorpen Institutt for laboratoriemedisin, barne- og kvinnesykdommer

Genetikkens plass i klinikken noen overordnede tanker

Farge avl på spælsau

BIO 1000 LAB-ØVELSE 1

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

Psykisk utviklingshemming. Gertraud Leitner Barnelege HABU SSK

Den genetiske revolusjon til nytte for meg?


Kontinuasjonseksamen, MEDSEM2/ODSEM2/ERNSEM2 høst 2007 Onsdag 20. februar 2008 kl. 09:00-15:00

Matematisk evolusjonær genetikk, ST2301 Onsdag 15. desember 2004 Løsningsforslag

Svar til oppgaver i Hartwell

Karin Bruzelius. Vedr. genetisk testing av pasienter med 22q11 indikasjon

Eksamensoppgave i LGU53004 Naturfag , Emne 1 Biologi

FARGEGENETIKK. av Cecilie Schleer

Blau Syndrom/ Juvenil Sarkoidose

Genetisk testing. Genetisk testing. Termin IC Frank Skorpen Institutt for laboratoriemedisin, barne- og kvinnesykdommer

Madeleine Fannemel Avd for medisinsk genetikk

Laboratorium for medisinsk biokjemi og blodbank.

Genetikk og nyfødtscreening. Trine Prescott Avdeling for medisinsk genetikk, OUS September 2011

Har jeg arvelig disposisjon for hjertesykdom?

UNIVERSITETET I AGDER

Genetisk testing for helseformål

Matematisk evolusjonær genetikk (ST2301)

Kromosomer, gener og DNA

Høringsnotat. Forskrift om farmakogenetiske undersøkelser


Farger og nedarving av fargetyper hos breton

Genfeil i kreftsvulster nøkkelen til en mer persontilpasset behandling?

Mevalonate Kinase Mangel (MKD) ( Hyper IgD syndrom)

Referat fra Stiftelsesmøtet for Norsk Selskap for Humangenetikk 21 august 2007

Genetisk veiledning. Genetisk veiledning. Termin IC Frank Skorpen Institutt for laboratoriemedisin, barne- og kvinnesykdommer. Ulike typer gentester

Eksamensoppgåve i LGU53004 Naturfag , Emne 1 Biologi

HDYO har mer informasjon om HS tilgjengelig for unge, foreldre og profesjonelle på vår webside:

Barnediabetesregisteret

Veileder for postnatal helgenoms kopitallsanalyser

Veterinærmedisin - til nytte for hund og menneske? Martine Lund Ziener Spesialist i hund og kattesykdommer Phd student

Økologiske og genetiske prosesser i naturlige bestander

Kosmos SF. Figurer kapittel 8 Den biologiske tidsalderen Figur s. 214 BIOTEKNOLOGI. Næringsmiddelindustri. Landbruk. Akvakultur

Demodex (hårsekkmidd) Det latinske navnet på hunders hårsekkmidd. Sykdommen, som er en midd, forårsaker demodekose.

Periodisk NLRP 12-Forbundet Feber

Genetikk og persontilpasset medisin Ny teknologi nye muligheter og nye utfordringer

Problembakterier karakterisering og genotyping. André Ingebretsen Avdeling for smittevern og Avdeling for mikrobiologi Oslo universitetssykehus

Tilbakemeldingsskjema

Et vanskelig valg. Huntingtons sykdom. Informasjon om presymptomatisk test

Holder cytoplasmaet på plass. Regulerer transporten inn i og ut av cellen og har kontakt med naboceller.

FLERVALGSOPPGAVER EVOLUSJON

Retningslinjer for oppstart behandling av medfødt hypotyreose med utgangspunkt i et positivt screeningfunn.

Inni er vi like - eller er vi det? Psykofarmakologisk utfordringer. Variasjon. Utfordringer ved etnisitet (genetikk) og farmakologisk behandling

Oversikt. Innledning om PCT, utløsende faktorer og diagnostikk. Hva er PCT? Hva er en porfyrisykdom? Å lage heme - hemesyntesen

Oppgave 2b V1979 Hvor i cellen foregår proteinsyntesen, og hvordan virker DNA og RNA i cellen under proteinsyntesen?

Utredning av arvelig hjertesykdom. Fagmøte i genetikk Genetikkfaget ruster seg for fremtiden Tromsø 5. og 6. november 2014

NGS (Neste Generasjons Sekvensering) i diagnostikk, erfaringer og resultater

R.Melsom,april

MSI erfaringer fra Tromsø

Populasjonsgenomikk på torsk -et verktøy for identifisering av viktige genomiske regioner for oppdrettsnæringen.

Avl på Norsk melkegeit

Født sånn OG blitt sånn: gener og miljø i barns utvikling

Familiær Middelhavsfeber (FMF)

NIDNA. Foredrag: DNA og slektsforskning. Av: David Widerberg Howden. Norgesprosjektet-DNA.

Født Født sånn sånn eller blitt sånn? Monica Cheng Munthe-Kaas, OUS

10/8/2013. video1. Progressive axonopathy (PA) Diagnostiske tester. Patellar refleks. Plasserings refleks

Forskningsprosjekter på Sørlandet sykehus HF. Unn Ljøstad og Åslaug R. Lorentzen Nevrologisk avdeling

Velkommen. Rogaland legeforening. First Hotel Alstor 22. september 2015

R Opphavet til rømt smolt i Oltesvikbekken i Ryfylke våren 2008 A P P O R T. Rådgivende Biologer AS 1168

ILA virus HPR0 i norsk oppdrettslaks fylogeografi

Resistent lakselus - kvifor er det eit problem og korleis diagnostisere resistens?

Løsningsforslag ST2301 Øving 2

Molekylærbiologi: Nøkkelen til alle levende organismer

Gentester del II: hvordan skal REK forholde seg til bruk av genetiske undersøkelser i forskningsprosjekter? Jakob Elster REK sør-øst

MUSLADIN-LUEKE SYNDROM (MLS)

Periode 1: UKE Miljø - mennesket og naturen

Ataksier. Jeanette Koht Nevrolog Drammen sykehus. Frambu 22.september 2015

Tumor Nekrose Faktor Reseptor Assosiert Periodisk Syndrom (TRAPS) eller Familiær Hiberniansk Feber

HbA1c som diagnostiseringsverktøy Fordeler og begrensninger Hvordan tolker vi det? Kritiske søkelys

Fremskritt innen diabetesgenetikk1145 9

Hemochromatose -en overbehandlet tilstand? Overlege Håvar Knutsen, Hematologisk avdeling, Ullevål.

UNIVERSITETET I OSLO

Transkript:

PEDENDO_SISTE_slutt.qxd 18.12.2003 21:34 Side 32 Pediatrisk Endokrinologi 2003;17: 34-38 Klinisk molekylærmedisin (4): Indirekte diagnostikk ved koblingsanalyser Pål Rasmus Njølstad 1,2,3,Jørn V. Sagen 1 1 Seksjon for pediatri, Institutt for klinisk medisin og molekylærmedisin, Universitetet i Bergen; 2 Seksjon for endokrinologi og metabolisme, Barneklinikken, Haukeland Universitetssykehus, 5021 Bergen Innledning Tidligere i temaserien har vi omtalt diagnostikk av patogene mutasjoner der en forutsetning har vært at denne kan undersøkes direkte (1,2,3). Hva med familier som har en arvelig sykdom men der mutasjonen ikke er kjent? Dersom genet er klonet eller lokalisert ved genetisk kartlegging, kan genetisk diagnostikk i begrenset omfang gjøres med koblingsanalyser. Et viktig verktøy i disse analysene er genetiske markører (4,5). Genetiske markører: DNA-repetisjoner Det humane genomet inneholder en rekke nukleotidsekvenser som er repetert fra noen få til mange tusen ganger. Disse repeterte DNAsekvensene varierer i størrelse og kompleksitet fra noen få basepar til hele gener. En spesiell 3 : Korrespondanse til: Professor Pål Rasmus Njølstad Barneklinikken Haukeland Universitetssykehus 5021 Bergen Tlf. 55975153 Fax. 55975147 E-post: pal.njolstad@helse-bergen.no gruppe repeterte sekvenser er de som forekommer i serier, eller i tandem. Disse består av to til fem basepar som reitereres fra noen få til omtrent 50 ganger. Den vanligste benevnes "simple tandem repeats" (STR) og består av to basepar, A og C, på den ene DNA-tråden (og følgelig T og G på den andre). Dette repeterte elementet forekommer trolig 50-100.000 steder i genomet. Siden de autosome kromosomene forekommer som par, finnes det to sett av de repeterte elementene. Ofte varierer antallet kopier (som gir ulik lengde) av det repeterte elementet på de to kromosomene slik at det kan oppstå heterozygositet for antallet kopier (Figur 1). Dinukleotid-repetisjoner er en rik kilde til genetisk variasjon i det humane genomet, og de kan lett påvises ved hjelp av PCR. Disse repetisjonene, eller markørene, brukes til å konstruere genetiske kart der genenes posisjon kan bestemmes. Slike kart finnes hos flere store organisasjoner, som for eksempel Genethon laboratories, National Center for Biological Information og Marshfield Laboratories, og er offentlig tilgjengelig (6-9). Kartene kan være til hjelp for genetikere og forskere til for eksempel å lokalisere og isolere sykdomsgener. De genetiske markørkartene kan også brukes til diagnostikk (10). Dersom to markører nesten alltid nedarves sammen, sies de å være tett koblet. 34

PEDENDO_SISTE_slutt.qxd 18.12.2003 21:34 Side 33 Figur 1 Prinsippet for bruk av dinukleotid-repetisjoner som markører i koblingsanalyser. Vi har to av hvert kromosom slik at gener, alleler og markører vil forekomme i to kopier. Normalt arves den ene kopien fra mor og den andre kopien fra far. Figuren viser en dinukleotid, CA, som i dette tilfellet repeteres fra seks til 12 ganger på kromosom-parene. Alle er heterozygote for markøren. Far sine to kopier av kromosomområdet har henholdsvis seks og åtte CA-repetisjoner, mens mor har 10 og 12. Barnet har arvet området med seks repetisjoner fra far og 12 repetisjoner fra mor. Ved hjelp av PCR og elektroforese, kan de fire ulike størrelsene visualiseres som bånd. Slik kan det avleses hvor mange repetisjoner barn, far og mor har og man ser at nedarvingen er Mendelsk. Dette prinsippet benyttes ved diagnostikk ved hjelp av koblingsanalyser. Markører som er tett koblet eller er i nærheten av et aktuelt kandidatgen, types ved hjelp av PCR, og det etableres et kart over familien (Figur 2 og 3). Dersom en (eller flere) markør(er) viser samme mønster hos de syke, men ikke de friske, er det ko-segregering mellom markør (genotype) og sykdom (fenotype). Dette betyr at det er tett kobling mellom markør og sykdom kan benyttes til diagnostikk (Figur 3). Problemer ved koblingsanalyser Koblingsanalyser kan bare benyttes dersom det er tilgjengelig familiemedlemmer fra minst to generasjoner. Studiene krever oftest inngående analyser av familien for å finne markører som er informative (foreldre må være heterozygote). Det er ikke mulig å bruke familier med bare ett affisert medlem eller der slektninger er utilgjengelige for eksempel ved at de ikke vil la seg teste. 35

PEDENDO_SISTE_slutt.qxd 18.12.2003 21:34 Side 34 Figur 2 Bruk av markøranalyse ved nyfødtdiabetes. Begge barna (sorte symboler) hadde neonatal diabetes. Foreldrene er illustrert med hvite symboler og har ikke diabetes. Barnet til venstre i panelet utviklet permanent diabetes med insulinbehov, mens barnet til høyre hadde transient diabetes. Det er brukt 20 markører som fordeler seg over hele kromosom 6. Markørene er sortert og det er etablert haplotyper som passer med Mendelsk arv. Det er ikke tegn til overkryssing. Vi ser at barnet med permanent diabetes er heterozygot og har arvet en kopi av kromosom 6 fra mor (orange) og en fra far (grønn). Barnet med transient diabetes, derimot, er homozygot og har arvet begge kopiene av kromosom 6 fra far. Dette kalles uniparental disomi for kromosom 6 og er assosiert med transient neonatal diabetes. Overlege Hæreid, St. Olavs Hospital, Trondheim takkes for henvisning av pasient med transient neonatal diabetes. To forhold kan gi problemer med tolkingen i koblingsanalyser. Det første er genetisk rekombinasjon eller overkryssing (Figur 4). Dette er utveksling av genmateriale mellom de to kromosomparene under meiosen. Overkryssing skjer oftere på visse områder i genomet. Dersom hyppigheten av overkryssing mellom markør og sykdomsgen er kjent, kan dette inkluderes i koblingsanalysene for estimering av risiko. Det andre problemet er genetisk heterogenitet som betyr at mer enn ett genlokus kan være årsak til samme sykdom i ulike familier. 36

PEDENDO_SISTE_slutt.qxd 18.12.2003 21:34 Side 35 Figur 3 Koblingsanalyser brukt i en familie med autosomal dominant arvelig diabetes. Haplotypene er bestemt ved hjelp av markører for genet som koder for hepatocytt nukleær faktor (HNF)-1alfa eller MODY3-genet. Hos pasientene med sorte eller skraverte symboler (sort betyr diabetes, skravert er nedsatt glukosetoleranse) ser man at alle de syke har samme haplotype (gul) mens de friske har ikke denne haplotypen. Dette betyr at sykdomslokus og genområdet, som er bestemt av haplotypen, er tett koblet. Det er ko-segregering mellom genotype (haplotype) og fenotype (diabetes). Uten å kjenne mutasjonen i genet, kan man således ved hjelp av koblingsanalyse med dinukleotid -markører finne de som er eller vil bli syke i denne familien. DNAsekvensering bekreftet seinere at familien hadde en mutasjon i MODY3-genet (11). Figur 4 Overkryssing (rekombinasjon) av genmateriale mellom to kromosomer. Fenomenet forekommer under meiosen (kjønnscelledelingen). Overkrysning skjer oftere på helt bestemte steder i arvematerialet. Vi ser at sykdomsgenet + flyttes fra en genstreng (grønn) som inneholder markøren B til genstrengen (gul) med markøren A. Dette kan gi problemer med diagnose på basis av koblingsanalyse. Presis genetisk testing kan likevel beregnes dersom hyppigheten av overkrysning mellom markør og sykdomsgen er kjent. 37

PEDENDO_SISTE_slutt.qxd 18.12.2003 21:34 Side 36 Referanser 1. Njølstad PR, Aarskog D. Klinisk molekylærmedisin (1): Diagnostikk av større delesjoner og rearrangementer. Pediatrisk Endokrinologi 2001;15:61-5. 2. Njølstad PR. Klinisk molekylærmedisin (2): Molekylær diagnostikk av mindre mutasjoner. Pediatrisk Endokrinologi 2002;16 :23-6. 3. Ræder H, Ræder M, Njølstad PR. Klinisk molekylærmedisin (3): DNA-sekvensering. Pediatrisk Endokrinologi 2002;16 :51-6. 4. Korf B. Molecular diagnosis (2). N Engl J Med 1995;332:1499-1502. 5. Sutherland GR, Richards RI. DNA repeats: A treasury of human variation. N Engl J Med 1994;331: 191-3. 6. http://www.marshfieldclinic.org 7. http://www.genethon.org 8. http://www.ncbi.nlm.nih.gov 9. http://www-ls.lanl.gov/hghotlist.html 10. Burke W. Genetic testing. N Engl J Med 2002;347:1867-75. 11. Bjørkhaug L, Sagen JV, Thorsby P, Søvik O, Molven A, Njølstad PR Hepatocyte nuclear factor-1 alpha - gene mutations and diabetes in Norway. J Clin Endocrinol Metab 2003;88:920-31. 38