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

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

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

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

Szerkesztette: Nagy László és Bálint Bálint László Írták: Bálint Bálint L., Meskó Bertalan, Nagy László, Lányí Árpád, Scholtz Beáta, Széles Lajos és Varga Tamás

MOLEKULÁRIS MEDICÍNA ALAPJAI

Molekuláris Medicína Alapjai

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Bevezetés a molekuláris medicinába: Alapok Nagy László

Molekuláris Medicína Alapjai TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Mérföldkövek a molekuláris medicína kialakulásában I. Alapok felfedezése 1869 F. Miescher svájci orvos savas anyagot izolált sejtek magjából elnevezte nukleinnek 1944 O. Avery A Pneumicoccus DNS-e tartalmazza a genetikai Információt 1950 E. Chargaff A-T, G-C ekvivalencia 1953 R. Franklin, M. Wilkins, J. Watson, F. Crick DNS kettőshelix szerkezete 1956 A. Kornberg DNS polimeráz Később mRNS, plazmidok,bakteriális genetika, DNS manipulációk. 1966 V. McKusick Mendelian Inheritance in man (genetikai betegségek katalógusa). 1970 H. Temin és D. Baltimore Reverz transzkripció Molekuláris Medicína Alapjai

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Mérföldkövek a molekuláris medicína kialakulásában II A módszertan kidolgozása 1960-as évek restrikcós endonukleázok, DNS ligáz H. Smith, D. Nathans, W. Arber 1972 P. Berg rekombináns DNS molekula 1976 első eukarióta gén (beta globin) klónozása T. Maniatis DNS szondák, hibridizáció= a DNS két szála szétválasztható és visszailleszthető 1975 szilárd fázisú hibridizáció E. Southern, Southern blot 1977 DNS szekvenálás F. Sanger, W. Gilbert 1978 Split genes W. Gilbert, P. Sharp, R. Roberts 1980 D. Botstein DNS polimorfizmus mint marker, emberi génTérkép 1987 R. Conn mitDNS az ember eredete Afrikából Molekuláris Medicína Alapjai

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Mérföldkövek a molekuláris medicína kialakulásában III. Modern éra (1980-2001) Funkcionális klónozás (fehérjét használják a klónozásalapjául) talasszémiák Pozícionális klónozás (nem kell fehérje hozzá) 1986 Krónikus granulomatózis betegség S. Orkin 1987 Duchenne muszkuláris disztrófia 2001 Humán genom megszekvenálása


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Pozícionális klónozással megtalált gének Cisztikus fibrózis Nuerofibromatózis 1,2 Tesztisz meghatározó faktor Fragilis X Familiáris Adenomatózus Polipózis Miotóniás disztrófia Huntington betegség DNS repair defektus, ataxia teleangiektázia Bloom szindróma Emlő tumor gének családi halmozódású esetekben Hemokromatózis


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Polimeráz Láncreakció PCR 1985 K. Mullis, R. Saiki Cetsu Corporation, Kalifornia Nobel prize 1993 DNS amplifikációnak nincs határa.

Humán Genom Program 1990-2000 1990-1995 HUGO 1996-2000 HGP


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A Genom információja szabadon hozzáférhető


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A Genom Scholtz Beáta


Genetikai anyag lokalizációja

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Kromoszómák a magban Cirkuláris DNS a mitokondriumban


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A humán kromoszómák


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A kromatin szerkezete a sejtben

30X


10 000X

400 000X

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A DNS nem lineáris szerkezetű

myglassshallnotpersuademeiamoldsolongasyouthandthouareofo nedatebutwhenintheetimesfurrowsibeholdthenlookideathmydays shouldexpiateforallthatbeautythatdothcovertheeisbuttheseemlyr aimentofmyheartwhichinthybreastdothliveasthineinme:howcanit henbeelderthanthouartothereforelovebeofthyselfsowaryasinotfo rmyselfbutfortheewillbearingthyheartwhichiwillkeepsocharyaste ndernurseherbabefromfaringillpresumenotonthyheartwhenminei sslainthougavstmethinenottogivebackagai n

AZACYTIDINE

My glass shall not persuade me I am old, So long as youth and thou are of one date; But when in thee time's furrows I behold, Then look I death my days should expiate. For all that beauty that doth cover thee, Is but the seemly raiment of my heart, Which in thy breast doth live, as thine in me: How can I then be elder than thou art? O! therefore love, be of thyself so wary As I, not for myself, but for thee will; Bearing thy heart, which I will keep so chary As tender nurse her babe from faring ill. Presume not on thy heart when mine is slain, Thou gav'st me thine not to give back again

HP1 H3K9 MET MBP HP1 H3K9 MET MBP

TSA, BUTYRATE, Valproic acid


JMJ ACTIVATORS, Pargyline

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A humán genom szervezôdése Humán genom

Mitokondrium 16 kb

Sejtmagban > 3000 Mb

Gének egyedi v. repetitív

Nem-gén régiók egyedi v. repetitív

45-50% Ismert funkció

1-5%

Kódoló


Nem kódoló Intron, UTR

Szabályozó Strukturális

Funkció?? Nagyon sok repetitív szekv.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Repetitív szekvenciák: Pszeudogének intron

DNS exon

Transzkripció

mRNS Reverz transzkripció DNS


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A humán genom vizsgálata Bálint Bálint L.


A Sanger szekvenálás

Fred Sanger

A, G, T, C Molekuláris Medicína Alapjai

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Hierarchikus “shotgun” szekvenálás

1. Kromoszóma: > 250 millió bp

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

2. DNS fragmentek: 3. Klónozás bakteriális 4. Az inszertek 150 ezer bp kromoszomális kromoszómákba = helyét megállapítják DNS könyvtár

5. A nagy inszerteket 6. A kis fragmenteket 7. A szekvenciák átfedésébôl elôbb tovább fragmentálják, is klónozzák, majd a nagy inszertek, majd a kromoszóma szekvenálják szekvenciája megállapítható szekvenálható méretûvé


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Alkossunk Jobbat, Egyszerűbbet!

*Hagyjuk ki a baktériumokat! *Sokszorozzunk DNS-t csupán enzimekkel!


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

“454” szekvenálási technológia DNS könyvtár

1 DNS/ golyó

Olaj/viz mikroareaktoros amplifikálás

Golyók szétpakolása

Millió szekvenálás párhúzamosan


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Gének és betegségek Nagy László


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A gének mindkét szálon kódolódhatnak


Mozgó genetikai elemek 1.


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Mozgó genetikai elemek 2.


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Duchene és Becker féle muszkuláris disztrófia


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A kollagén rostok kialakulása és a mutációk hatása


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A mutációk osztályozása Deléció Inszerció Egy bázispár helyettsítés missense non-sense splice site framshift dynamic


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Loss of function= funkcióvesztő mutáns Gain of function= funkciónyerő mutáns Haplo inszufficiencia Domináns negatív Null allele / amorph Hypomorph Hypermorph


Neomorph Antimorph

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Hogyan rontható el egy gén ? Deléció: teljes gén a gén egy része Inszerció

A gén szerkezetének megváltoztatása transzlokáció inverzió A promoter aktivitásának a megváltozása mutáció metiláció mRNS destabilizálása poliA hely mutációja non-sense mediated decay

Splicing megakadályozása: donor hely inaktiváció akceptor hely inaktiváció splicing enhancer változtatása kriptikus splice site aktiválása


Frame shift a transzlációban Kódon --- stop kódon Esszenciális aminosav csere Poszttranszlációs processzálás Megakadályozása A helyes celluláris elhelyezkedés gátlása

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Magreceptorok: túl a vízválasztón Széles Lajos


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A magreceptorok működésének általános mechanizmusa I. N

A/B

C DNA

AF-1

D

E Ligand

F AF-2

DR

5’- AGGTCA -3’

n

Közvetlen ligand sejtmag Ligand metabolizmus RXR „üres” receptor

endogén ligand citoplazma Molekuláris Medicína Alapjai

C

A magreceptorok csoportosítása “adoptált” árva Endokrin (orphan) receptorok receptorok Nagy affinitású Alacsony hormonok affinitású, pl. metabolitok ER RAR RXR PR TR PPAR AR VDR LXR GR EcR FXR MR PXR/SXR CAR


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

árva (orphan) receptorok ismeretlen SF-1 LRH-1 SHP TLX NGFI-B ROR ERR HNF-4 COUP-TF

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A magreceptorok működésének általános mechanizmusa III. Több mint 300 különböző kofaktor létezik

HDAC gátlók új típusú antitumor gyógyszerek lehetősége (epigenetikai terápia) SAHA (Vorinostat=suberoylanilide hydroxamic acid, CTCL (T sejt lymphoma) Molekuláris Medicína Alapjai

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A microarray technológia alkalmazása a magreceptorok funkciójának tanulmányozásában


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

RxR heterodimer magreceptorok RXR RAR a a

RXR a

PPAR

g

RXR LXR a a

Retinoidok

Módosított zsírsavak

Oxysterolok

ATRA

9-cis RA, rexinoids

9-cis RA, rexinoids

9-cis RA

RXR VDR a Vitamin D

Cholesterol differentáció differentáció differentáció Lipid metabolizmus metabolism Csont anyagcser Gyulladás Diabétesz (T2D)


Gyulladás

csontritkulás érelmeszesedimmundeficiencák és

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Személyreszabott genetika Meskó Bertalan


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

ApoE és Alzheimer kór? Apolipoprotein E ↓ két SNP ↓ 4 génvariáns (E1-4) ↓ egy aminósav cseréjét jelentik ↓ E4 hajlamosít ↓ E2 kevésbé hajlamosít


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Génjeink

Egy gén által

Több gén által

öröklött betegség

örökített hajlam

Pl. színtévesztés

Pl. szívbetegség

vagy

vagy

vérzékenység

cukorbetegség


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Az első lépések Syncumar (Warfarin, Coumadin): véralvadásgátló Lényegében két gén befolyásolja a szervezetben a hatását: 

CYP2C9: két SNP lassítja a szer lebontását.



VKORC1 : érzékennyé teszi az egyént a warfarinra.

USA: évente 30 millió ilyen gyógyszer, 43,000 sürgősségi beavatkozás


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Az Immunrendszer, fekete doboz

Környezet

Immunrendszer Tolerancia

Saját

Non-self Veszelyes, Patogén


Immune válasz

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Immundeficienciák Lányi Árpád


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


IMMUNODEFICIENCIÁK KOR ÉS EGÉSZSÉG FÜGGŐ IMMUNOSZUPPRESSZÍV GYÓGYSZEREK ÖRÖKLÖTT Az immunrendszer génjeinek funkció vesztéses mutánsai Fokozott érzékenység a fertőző betegségekkel szemben Adott típusú patogénekkel szembeni érzékenység függően a gén defektustól 1950 óta ismerik, az antibiotikumok alkalmazása derített fényt a kórképek létezésére


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

SZERZETT Fertőző betegségek AIDS Más vírus fertőzések Alultápláltság Mesterséges immunszuppresszió Gyógyszerek Radioaktív besugárzás

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

ÖRÖKLÖTT IMMUNODEFICIENCIÁK A LEGTÖBB EGY ADOTT GÉN RECESSZÍV MUTÁCIÓJA A domináns öröklött immundeficienciák eliminálódtak a populációból Autoszomális gén defektus A betegség a homozigóta gyerekekben jelentkezik A heterozigóták hordozók

X-kromoszómához kapcsolt gének defektusai Egy gén defektusa a férfiakban betegséget okoz Egy gén defektusa a nőkben hordozóként jelentkezik

Az IFNγ receptor mutációja a citokin kötés mellett az intracelluláris jelátvitel hiányát eredményezi - domináns

Kontrollálatlan fertőzés a Mycobacterium ártalmatlan, vakcinációra használt törzsével szemben is (BCG oltás)


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

AZ ÖRÖKLÖTT IMMUNODEFICIENCIÁK TÍPUSAI B-SEJT DEFICIENCIA -Extracell. Bakt. fertőzés B sejt fejlődés (XLA, IgA hiány)

B – T sejt együttműködés CD40 ligand, hiper IgM

T SEJT DEFICIENCIA SCID, fertőzés opportunista patogénekkel T sejt fejlődés IL-7/Jak3 Citoszkeleton

Tímusz epitél sejtek fejlődése DiGeorge szindróma

Purin lebontás zavara DNS helyreállító enzim defektus MHC II szintézis gátolt


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A komplement rendszer és a fagocita rendszer különbségei

• KOMPLEMENT RENDSZER Extracelluláris bacteriális fertőzés • • • •

Oldott és sejtfelszíni faktorok C3 C1 – C4 Komplement gátló faktorok


FAGOCITA RENDSZER • CD18 adhézió • NADPH oxidáz • Vezikuláris fúzió

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A daganatképződés molekuláris mechanizmusai 1. Varga Tamás


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Élet során létrejövő daganatok valószínűsége férfiakban, 20022004*

Hely

Risk

Összes Prosztata

1/2 1/6

Tüdő

1 / 13

Colon, rectum

1 / 18

Hólyag

1 / 27

Melanoma

1 / 41

Non-Hodgkin/ lymphoma

1 / 46

Vese

1 / 59

Leukemia

1 / 67

Szájüreg

1 / 71

Gyomor

1 / 88


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Trendek az öt éves túlélésben

Hely Összes


1975-1977 50

1984-1986

1996-2003

54

66

Női emlő

75

79

89

Colon

51

59

65

Leukemia

35

42

50

Tüdő

13

13

16

Melanoma

82

87

92

Non-Hodgk/ lymphoma

48

53

64

Petefészek

37

40

45

Pancreas

2

3

5

Prostata

69

76

99

Rectum

49

57

66

Hólyag

74

78

81

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Mortalitás USA, 2005 Rank

Halálok

Esetszám

%



1.

Szív és érrendszer

652,091

26.6



2.

Daganat

559,312

22.8



3.

Stroke

143,579

5.9



4.

COPD

130,933

5.3



5.

Baleset

117,809

4.8



6.

Diabetes

75,119

3.1



7.

Alzheimer

71,599

2.9



8.

Léguti

63,001

2.6



9.

Nephritis

43,901

1.8



10. Sepsis

34,136

1.4


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A Daganatképződés molekuláris mechanizmusai 2. Varga Tamás


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Elhízás molekuláris mechanizmusai Bálint Bálint L.


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

1. 2. 3. 4.

Felmenő szignálok Ízlelő bimbók Gasztrointesztinális peptidek Leptin Vércukor szint

A központi szabályozó 1. 2. 3.

4.

Medialis hypothalamus Histamin, szerotonin, dopamin, norepinefrin. Neuropeptid Y, Agouti related peptid, ghrelin, orexin és opioids növelik az étvágyat A-MSH, kokain, amfetamine és kortikotropin releasing hormon csökkentik az étvágyat


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Efferens szignálok 1. Növekedési hormon, tesztosteron és ösztrogén szabályozza a zsír eloszlását 2.Glukokortioidok szabályozzák a zsír differenciációt 3. Inzulin szükséges a zsír differenciációt és a lipolízist


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Gyógyszeres célpontok 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Pajzsmirigy kivonat 1893 Dinitrophenol 1920 Amphetamine 1930 Thyroid+digitalis+diuretics+amphetamine=Rain-bow pill (hirtelen halál) Aminorex 1970= pulmonary hypertension Alacsony kalória tartalmú diéta - halál Fenfluramine/phentermine: valvulopathies Phenyl propranolamine: stroke nőkben


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

LIPID

RECEPTOR

PPARg

Hatás Ox LDL uptake, Cholesterol efflux (CD36, LXR)

OH

LXRa

OH

Cholesterol efflux (ABCA1, ABCG1)

27-hydroxycholesterol

CHO

All-trans Retinoic Acid Molekuláris Medicína Alapjai

RARa

Cholesterol oxidation, LXR ligand production (CYP27)

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A zsíranyagcsere kapcsoltsága Bálint Bálint L.


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

PPARγLigandok


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

PPAR Ligand rezisztencia szindróma PPARg2 PPARg1 A/B

DBD

LBD

zsírmáj N=3 Inzulin rezisztencia N=8

Dyslipidaemia N=8

Lipodystrophia N=8 Magas vérnyomás N=6 Preeclampsia N=1


8 páciens 3 férfi 5 nő

PCOS N=4

M. Gurnell and K. Chatterjee University of Cambridge

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A magreceptorok hálózatban működnek


TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Differenciációs útvonalak kapcsolódási pontjai


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

Recommend Documents