Adaugat la data: 2010-08-11
de catre: danutza
Numar pagini: 4
Tip document: .doc
Nivel: Liceu
Dimensiune: 80.5 KB
Downloads: 1
Credite: 0

Din referat: Maladii cromozomiale structurale

MALADII CROMOZOMIALE STRUCTURALE

-- gene raspunzatoare de aparitia afectiunilor comune --

Publicarea unui proiect de secventa a 90% din genomul uman anunta o perioada stimulatoare pentru cercetarea din domeniul geneticii umane.

In ultimii 20 de ani, eforturile oamenilor de stiinta s-au indreptat in directia inregistrarii si clonarii genelor pentru aproximativ 1000 de afectiuni genetice ale omului.

Au fost impulsionate, astfel, serviciile complexe de diagnostic prenatal, testarea purtatorilor si testele presimptomatice ale unor afectiuni mendeliene, cum sunt fibroza chistica (mucoviscidoza) si distrofiile musculare.

In ciuda rolului important pe care l-au jucat pentru familiile afectate de bolile respective, asemenea progrese au avut un impact limitat asupra sanatatii populatiei.

Situatia s-ar putea schimba in cazul in care cunoasterea celor 2,9 gigabaze ale secventei genomului uman ne-ar permite sa identificam genele susceptibile pentru aparitia unor afectiuni comune, cum sunt diabetul, astmul si cancerul. S-ar mai putea identifica si variantele genetice care determina raspunsul organismului unui pacient la un anumit medicament.

Chiar daca ar fi indeplinite numai unele dintre promisiunile secventei genomice, in decada urmatoare vom asista la utilizarea geneticii dincolo de granitele centrelor de specialitate, pentru a influenta diagnosticul si tratamentul afectiunilor comune la nivelul ingrijirilor primare.

Sunt afectiunile comune "genetice"?

In general se considera ca riscul de a contracta afectiuni comune este determinat, in mare masura, de mediu si de stilul de viata. Exista, cu toate acestea, date epidemiologice importante, care atesta contributia genelor la riscul global.

De exemplu, in scleroza multipla, descendentii unei persoane afectate prezinta un risc de 25 de ori mai mare de instalare a afectiunii, in comparatie cu populatia generala.

Având in vedere faptul ca, de obicei, rudele au un mediu de viata comun, mostenirea unei afectiuni poate sa fie evaluata si prin comparatia intre ratele de concordanta ale unei afectiuni la gemenii monozigoti si la cei dizigoti.

O crestere a concordantei, la gemenii monozigoti, in comparatie cu gemenii dizigoti ar sugera ca determinarea este in special de natura genetica.

In cazul sclerozei multiple, concordanta este de 30%, pentru gemenii monozigoti, si de 3%, pentru gemenii dizigoti, ceea ce evidentiaza importanta determinarii genetice, existând, insa, si o componenta importanta, provenita din partea mediului.

Scleroza multipla constituie un exemplu de afectiune complexa, la a carei patogeneza contribuie atât genele, cât si mediul.

Exista si argumente care sustin ca, la susceptibilitatea la afectiune contribuie mai multe gene, fiecare dintre ele putând duce la o crestere modesta a riscului (probabil, pâna la o valoare de cinci ori mai mare).

Din acest motiv, cazurile respective mai poarta si denumirea de afectiuni poligenice, iar genele de susceptibilitate sunt denumite si gene ale afectiunilor complexe.

De ce sunt importante genele afectiunilor complexe?

Daca se tine cont de faptul ca aceasta categorie de gene confera o crestere modesta a riscului si ca depistarea lor implica dificultati tehnice si costuri materiale ridicate, s-a pus intrebarea utilitatii unei asemenea investitii.

Un argument important in favoarea depistarii este ca, astfel, ar deveni posibila identificarea persoanelor expuse riscului de instalare a unei anumite afectiuni.

Desi neplacuta pentru persoanele "cu risc", cunoasterea unor astfel de informatii si-ar gasi utilitatea atunci când cei in cauza ar putea sa evite factorii de mediu care declanseaza procesul de trecere de la stadiul de susceptibilitate genetica la cel de boala.

Mai mult, identitatea unor astfel de gene ar dezvalui multe dintre caile moleculare care determina starea de boala, identificând, astfel, tinte noi si relevante pentru tratamentul medicamentos.

Cercetarea ar mai putea sa aiba drept rezultat o taxonomie moleculara a afectiunilor, ceea ce ar spori specificitatea medicamentelor indicate in tratamentul subtipurilor de afectiuni si, implicit, le-ar creste mult eficienta.
   
Fig 1 Testarea lincajelor: cele doua alele ale polimorfismului sunt notate A si a. Fiecare parinte este heterozigot pentru polimorfism.

Daca cele doua alele ar fi fost mostenite aleatoriu de catre perechile de descendenti afectati din fiecare familie, ne-am fi asteptat ca acestia sa aiba, in medie, una dintre cele doua alele parentale (50%).

Perechile de descendenti afectati au, insa, patru din sase alele (67%). Testul de asociere: frecventa (%) alelei mai rare din polimorfismul mononucleotidic (alela a) este mai mare decât la grupul de control.

Testul dezechilibrului de transmitere: in medie, ne-am astepta ca fiecare parinte

Cum pot fi descoperite genele afectiunilor complexe?

Scanarea genomului

Depistarea genelor afectiunilor complexe incepe cu identificarea locatiilor cromozomiale ale genelor pentru susceptibilitate la boala utilizând analiza lincajelor. In fig 1 este ilustrat principiul tehnicii.

In familiile in care perechile de descendenti prezinta o afectiune, se face tiparea cu polimorfismul ADN (variatii comune ale secventei ADN) pentru a depista un polimorfism care sa fie mostenit, odata cu afectiunea, de-a lungul arborelui genealogic.

Daca se constata ca alelele polimorfismului sunt distribuite excesiv in rândul unui mare numar de perechi de descendenti afectati, este probabil ca polimorfismul sa fie lincat de o gena care-i confera susceptibilitate pentru aparitia afectiunii.

Depistarea polimorfismelor corelate cu boala presupune tiparea a 200-300 de familii din perechile de descendenti afectati cu 300-400 de polimorfisme amplasate uniform in cadrul genomului uman. Procesul este denumit scanare genomica.

Localizarile cromozomiale ale unora dintre genele afectiunilor complexe

Afectiunea    Localizarea cromozomiala

Maladia Alzheimer    12q, 19q13

Astmul    5q, 6p21, 12q

Diabetul de tip 1    5q, 6p21 11p

Diabetul de tip 2    1q, 2q37

Maladia inflamatorie a intestinului    6p21, 12, 16q

Aceasta tehnica a fost utilizata pentru a localiza genele de susceptibilitate pentru multe dintre afectiunile complexe (tabel).

Totusi, lincajele semnalate de un anumit grup de cercetatori nu au fost intotdeauna observate si de alte grupuri, cel mai posibil din cauza faptului ca studiul original fie nu a avut putere statistica (respectiv, a efectuat tiparea unui numar insuficient de perechi de descendenti), fie a ajuns la un rezultat fals pozitiv.

De asemenea, pot sa existe seturi distincte de gene de susceptibilitate, care sa opereze in populatii diferite. Pâna ce nu se va observa ca lincajul este reprodus in cadrul a cel putin unui studiu independent de mari proportii, este oportuna manifestarea unei atitudini sceptice.

Fig 2 Analiza TaqMan de genotipare a polimorfismelor mononucleotidice: se prepara doua probe de ADN scurt, fiecare fiind complementara uneia dintre cele doua alele ale polimorfismului si marcata cu un colorant fluorescent diferit.

O proba se leaga specific, in timpul reactiei, de alela tinta, se elibereaza colorantul si se masoara fluorescenta emisa.

Raportul dintre fluorescentele emise de cei doi coloranti din fiecare esantion ofera indicatii despre prezenta alelei 1 (alb), a alelei 2 (gri inchis) sau a ambelor alele

Odata lincajul confirmat, poate incepe cautarea genei critice din interiorul regiunii lincate.

In cazul afectiunilor comune, de regula, zona de lincaj este mai extinsa; astfel, este posibil sa cautam o gena intr-o portiune formata din 20-30 de milioane de perechi de baze care contin circa 500 - 1000 de gene.

Cum putem noi sa identificam gena relevanta din acest adevarat "car cu fân" al genelor?

Investigarea asocierii

Pasul urmator porneste de la premisa ca susceptibilitatea este rezultatul unei mutatii (o variatie a secventei de ADN), produse intr-o gena, prin care se altereaza fie expresia, fie structura proteinei codificate.

Exista probabilitatea ca mutatia sa nu fie rara la nivelul populatiei generale, spre deosebire de mutatiile genelor raspunzatoare de afectiunile mendeliene ale unei singure gene, care au o frecventa scazuta.

De asemenea, se spera, desi inca nu s-a demonstrat, ca o singura mutatie specifica va raspunde de susceptibilitate la majoritatea pacientilor dintr-o anumita populatie.

Este de asteptat ca mutatia sa fie un polimorfism mononucleotidic (SNP), care este o variatie frecventa a secventei de ADN ce altereaza o singura baza dintr-o anumita secventa a ADN.

Asadar, al doilea pas al "vânatorii" de gene este explorarea regiunii lincate pentru a gasi polimorfismul mononucleotidic care sa ateste asocierea cu fenotipul afectiunii.

Testarea asocierii se poate face printr-un studiu conventional cu control de cazuri, cautând diferenta dintre frecventa unei alele a polimorfismului mononucleotidic in rândul pacientilor ce sufera de afectiunea respectiva si cazurile de control alese adecvat (fig 1).

Cu toate acestea, o capcana care poate sa duca, frecvent, la asociatii fals pozitive este reprezentata de gradul scazut de concordanta intre cazuri si grupurile de control, in ceea ce priveste originile etnice sau cele geografice; frecventa de aparitie a polimorfismelor mononucleotidice poate sa prezinte variatii mari in rândul diferitelor populatii, chiar si pe teritoriul Insulelor Britanice.

Celalalt inconvenient important este reprezentat de faptul ca, adesea, numarul de esantioane este prea mic, ceea ce poate conduce la obtinerea de rezultate fals pozitive (sau fals negative).

Este disponibila alternativa tehnicii bazate pe familii, cu teste ale transmiterii preferentiale ale unei alele din polimorfismul mononucleotidic de la parintii heterozigoti la un descendent afectat.

Tehnica este cunoscuta sub numele de test de transmitere dezechilibrata, prin care se evita unele dintre neajunsurile ivite ca urmare a etapei de selectare a populatiei de control (fig 1).

Ambele tehnici se bazeaza pe presupunerea ca polimorfismul mononucleotidic testat fie constituie varianta reala a secventei care produce susceptibilitatea genetica, fie este in dezechilibru de lincaj cu adevarata alela de susceptibilitate.

In dezechilibrul de lincaj, una dintre cele doua alele ale polimorfismului mononucleotidic este asociata intotdeauna (sau aproape mereu) cu alela de susceptibilitate efectiva, aratând, prin aceasta, si asocierea cu afectiunea.

Cercetarea asocierii poate sa fie aleatorie (testarea polimorfismelor mononucleotidice la intervaluri regulate, de-a lungul regiunii critice) sau prin utilizarea unei tehnici a genei candidate, care testeaza polimorfismele mononucleotidice in rândul genelor de interes deosebit.

Genele candidate sunt selectate in functie de urmatoarele criterii: sa aiba o functie cunoscuta sau previzibila si un profil de expresie concordant cu fenotipul afectiunii.

Ambele tehnici presupun testarea polimorfismelor mononucleotidice la intervaluri apropiate, deoarece, in general, dezechilibrul de lincaj se mentine pe regiuni genomice mici, de aproximativ 5 000-50 000 bp din ADN.