Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító.

Az előadások a következő témára: "Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító."— Előadás másolata:

1 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

2 FUNKCIONÁLIS GENOMIKA 2. 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

3 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 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 (aCGH) 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. FUNKCIONÁLIS GENOMIKA 2.

4 4 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 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

5 5 Herceptin: a páciensek kiválasztásának fontossága Összes emlőtumoros páciens Her2+ emlőtumoros páciensek Herceptin  10% válasz Herceptin 35-50% válasz Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007 Alkalmazható-e ugyanez az általános kemoterápiás kezeléseknél is? TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

6 6 Előrehaladott stádiumú petefészekrák Jelenlegi protokoll Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007 Műtét 70% teljes válasz 30% részleges válasz Primer kemoterápia Platina/taxán Kiújuló betegség Másodlagos kemoterápia 10-20% válasz 80-90% nincs válasz Inaktív ágensek - szükségtelen toxicitás Sok pácienst kezelnek eredmény nélkül TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

7 7 14 sejtvonal több mint 50 gén NCI-60 sejtvonal panel rezisztens és érzékeny sejtvonalak azonosítása expressziós prediktor a válasz előrejelzésére - Kemoterápiás válasz adatai - Affymetrix expressziós adatok Kemoterápiás válasz prediktív profil rezisztens érzékeny Kemorezisztens tumorok kezelésének újabb lehetőségei Holly Dressman, IGSP, Genomes 101 2007 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

8 8 Potti et al. Nat Med 2006 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

9 9 Expressziós mintázat egyéb kemoterápiás ágensekre - ugyanaz az alapelv Potti et al. Nat Med 2006 Génlista NCI-60 sejtekre TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

10 10 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 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

11 11 Korreláció onkogén szignál útvonalak aktivációja és kemorezisztenciák között: Kombinációs terápia az útvonalakat célzó gyógyszerekkel? src: SU6656 PI3K: LY-294002 Potti et al. Nat Med 2006 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

12 12 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. Miért tanulmányozzuk a tumorok DNS-ét? TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

13 13 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. Sokféle genetikai aberráció okozhat fejlődési rendellenességet vagy betegséget TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

14 14 Genetikai aberrációk térképezése Aberráció térképezése Pozíció finomítása Gén azonosítása Prognózis, diagnózis, progresszió, stádiumok, terápia választás genetikai háttere Valószínűsíthető gén/útvonal teljes biológiai analízise Génspecifikus terápia TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

15 15 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. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

16 16 Sokféle microarray, különböző célkitűzésekhez TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

17 17 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 aCGH) vs 5-10 Mb (kariotipizálás) Időigény : 3-4 nap (array CGH) vs 2-4 hét (kariotipizálás) Egyszerű DNS preparálás az aCGH-hoz, szemben a metafázisos kromoszómák analízisével TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

18 18 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 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

19 19 Array CGH: azonosítja a DNS kópiaszám változásokat, és pozíciójukat a genomban pozíció a szekvenciában Arány Teszt genom DNS Referencia genom DNS Extra DNS kópiák a tumorban DNS vesztés a tumorban TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

20 20 Egy tumorgenom array CGH analízise Extra Vesztett TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

21 21 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) A tumorok kópiaszám profilja két folyamatot tükröz TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

22 22 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. aCGH hasznosítása a rákkutatásban TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

23 23 Elváltozások egy tumorsejtvonal genomban: Kromoszomális és microarray alapú CGH megfeleltetése Amplifikációk: aktivált onkogének Deléciók: Inaktivált gének (tumorszuppresszorok) TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

24 24 A SNP array-k ereje: „loss-of-heterozygosity” detektálása, kópiaszám változás hiányában is Tan DSP et al. Laboratory Investigation 2007. 87:737 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

25 25 SNP adatbázisok dbSNP 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 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

26 26 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

27 27 Új terápiás célpontok azonosítása: a „felülről lefelé” módszer Tan DSP et al. Pathobiology 2008. 75:63 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

28 28 Tan DSP et al. Pathobiology 2008. 75:63 Új terápiás célpontok azonosítása: a „lentről felfelé” módszer TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

29 29 Myeloma multiplex aCGH analízise Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9:313 55 MM sejtvonal, 73 páciens minta TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

30 30 nem-hiperdiploid: k3,k4 hiperdiploid: k1, k2 Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9:313 Konklúzió: ch11 extra : jobb prognózis ch1q extra: rosszabb ch13 vesztés: rosszabb Myeloma multiplex aCGH analízise: prognosztikus besorolás TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

31 31 Myeloma multiplex kombinált génexpressziós és aCGH analízise Carrasco DR et al. Cancer Cell 2006. 9:313 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

32 32 Laphámsejtes tüdőrák aCGH analízise Boelens MC et al. Lung Cancer 2009. 66:372 PIK3CA 3q26.2-q27.3 A: Összes minta B: Magas kópiaszám változások TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

33 33 Laphámsejtes tüdőrák aCGH analízise: PIK3CA expressziós szintek és amplifikáció korrelációja Boelens MC et al. Lung Cancer 2009. 66:372 Új terápiás célpont? TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

34 34 A PIK3/Akt/mTOR szignál transzdukciós útvonal TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011

35 35 Klinikai kipróbáláson levő PI3K inhibitorok jellemzői Ihle N T, Powis G Mol Cancer Ther 2009;8:1-9 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-011