XVII. Den astmatu a alergií
Genetika SROZUMITELNĚ 17. 5. 2012, Nový Bor
Program semináře
9:00 -9:45
Příjezd účastníků, registrace, úvodní informace
9:45 -10:00
Co je nového v naší odborné společnosti Doc. MUDr. Vít Petrů, CSc., lektor ČIPA, Centrum alergologie a klinické imunologie, Nemocnice Na Homolce, Praha
10:05 -10:20
Proč genetika SROZUMITELNĚ MUDr. Tomáš Kočí, lektor ČIPA, Astmacentrum Česká Lípa
10:30 -10:50
Minimum z historie a vývoje genetiky Mgr. Jana Hájková, PřF UK Praha
11:00 -11:30
přestávka na kávu
11:35 -11:55
Genetika v medicíně a na 2.LF UK Doc. MUDr. Taťána Maříková, CSc., 2. LF UK Motol, Praha
12:10 -12:30
Genetika primárních imunodeficiencí jako model významu genetiky pro imunologa a pediatra MUDr. Tomáš Freiberger, PhD., Genetická laboratoř Centra kardiovaskulární a transplantační chirurgie Brno
12:45 -13:45
přestávka na oběd
14:00 -14:20
Genetika imunopatologií a její význam pro klinika MUDr. Dalibor Jílek, CSc., Zdravotní ústav Ústí n.Labem
14:30 -14:50
Genetika atopie a anafylaxe pro kliniky Doc. MUDr. Petr Kučera, PhD., 3.LF UK, Praha
15:00 -15:30
přestávka na kávu
15:35 -15:55
Genetika a prevence v alergologii MUDr. Martin Fuchs, lektor ČIPA, Immunoflow s.r.o., Praha
16:10- 16:30
Jak se vyznat v záplavě genetických informací Prim. MUDr. Jaroslav Kotlas, Ústav biologie a lékařské genetiky VFN a 1. LF UK, Praha
16:40 -17:00
Závěrečné poznámky -(co nás ještě čeká?) Prof. MUDr. Václav Špičák, CSc., lektor ČIPA, Immunoflow s.r.o., Praha
17:00
Zakončení semináře, večeře
Co je nového (i starého) v naší odborné společnosti Doc. MUDr. Vít Petrů CSc Centrum alergologie a klinické imunologie, Nemocnice Na Homolce, Praha
Česká společnost alergologie a klinické imunologie (ČSAKI) slaví letos 55 let od svého založení. V průběhu tohoto období se zařadila svými více jak 1200 členy mezi větší společnosti v rámci České lékařské společnosti Jana Evangelisty Purkyně a díky počtu vzdělávacích akcí patří mezi ty nejaktivnější. Již 14 let je vydáván a prof. Špičákem redigován časopis pro kontinuální vzdělávání v oboru „Alergie“, pravidelně jsou organizovány spolu se Slovenskou společností alergologie a klinické imunologie národní sjezdy, střídavě u nás a na Slovensku. Letos to bude ve dnech 10.- 13. 10.2012 v Liberci. Výbor ČSAKI se pravidelně schází a řeší aktuální problémy, související s kategorizací léků, postgraduálním vzděláváním lékařů, vysokoškoláků-nelékařů, sester i zdravotních laborantů, zabývá se potřebami lékařů privátní sféry i laboratorních pracovníků, navrhuje a uděluje cenu Vladimíra Zavázala ( za přínos vědě a oboru), cenu Josefa Lišky (za nejlepší vědecké publikace), uděluje čestná členství a cestovní granty a vykonává mnoho dalších činností. Jeho funkční období bude končit v červnu 2013. Aktuální informace o jednání výboru ČSAKI a tím i o dění v naší odborné společnosti jsou k dispozici na stránkách časopisu Alergie a na www.csaki.cz.
Proč genetika srozumitelně
MUDr. Tomáš Kočí Lektor ČIPA, Astmacentrum Česká Lípa
Téma genetiky jsme vybrali pro letošní konferenci především z toho důvodu, abychom měli více práce. Přece seminářů na tak obehraná témata jako jsou alergická rýma, astma nebo potravinová alergie je každý rok řada – ale genetika, to je konečně pořádné sousto!! Ale vážně. Rozhodli jsme se pro toto téma, protože v současné době prakticky každé číslo odborného lékařského časopisu obsahuje článek, který se nějak genetiky dotýká. Podobně v řadě přednášek je část věnována genetice. Ale bohužel máme pocit, že tak trochu „každý o tom mluví, ale nikdo z nás tomu pořádně nerozumí“. Rozhodli jsme se tak proto, že za dob nás starších a pokročilých lékařů byla genetika při studiu na lékařské fakultě vyslovenou Popelkou - a rádi se dozvíme, k jakému rozkvětu dospěla výuka této důležité disciplíny na medicíně nyní… Rozhodli jsme se pro toto téma vzhledem k tomu, že v současné době již nejsou „metlou lidstva“ (alespoň ne v našich oblastech) infekční onemocnění, ale jejich místo zaujímají onemocnění „genetická“ – onemocnění, která jsou geneticky podmíněna a k jejichž kauzální léčbě bude pravděpodobně nejvhodnější „genetická“ léčba. Obecně můžeme říci, že jestliže v 19. století byli nepostradatelnými inženýři železáren a inženýři stavby ocelových mostů a ve 20. století to byli inženýři elektrotechničtí, ovládající
počítače a ostatní elektroniku, tak ve 21. století jejich místo pravděpodobně zaujmou inženýři genetičtí. Oblast primárních imunodeficiencí může sloužit za příklad onemocnění, kdy se aplikací genetických poznatků dosahuje zásadních léčebných pokroků. Ještě lepší než „genetická“ léčba by byla pochopitelně primární „genetická“ prevence, aby k pozorovanému onemocnění vůbec nedošlo. Na tomto poli již dlouho probíhá intenzivní výzkum, bohužel zatím bez výraznějších praktických dopadů (kromě doporučení, že by si naši pacienti neměli hledat partnerky mezi pacientkami v naší čekárně…). Aby věci nebyly tak jednoduché, tak po období objevů na poli klasické dědičnosti mendelovského typu, vázané na chromozomy a jejich DNA, se ukázalo, že i změny mimo DNA (epigenetické, způsobené vlivem prostředí) mohou vést k dědičnosti určitých vlastností nebo vloh…
Genetika má nepochybný vliv na to, zda námi navrhovaná „preventivní“ opatření zdravotní stav pacienta zlepší, nebo nikoliv, nebo dokonce dojde k paradoxnímu zhoršení (týká se to, jak víme, například kojení, přítomnosti koček v bytě atd. atd.). Ke stejným rozdílům docházíme při hodnocení účinnosti podávaných léčiv a z mnoha důvodů je pro nás zásadní odpověď na otázku, otázka, zda dokážeme (žádoucí i nežádoucí) účinky farmak u různých našich pacientů dostatečně předpovědět (famakogenetika). Závěrem: budeme proto s velkým zájmem naslouchat sdělení našich geneticky zkušenějších kolegů, kteří nás mohou velmi poučit v této krásné, obtížné, ale pravděpodobně zcela zásadní a velmi perspektivní oblasti medicíny.
Minimum z historie a vývoje genetiky Mgr. Jana Hájková PřF UK Praha
Dědičnost přitahovala pozornost člověka od pradávna, nicméně až do počátku 20. století byly teorie dědičnosti čistě spekulativní. Dědičnost byla pojímána velmi vágně jako tendence organismu podobat se předkům. (Shull 1915) Za symbolický počátek moderní genetiky proto můžeme pokládat až rok 1900. Tehdy bylo znovuobjeveno dílo G. Mendela, které je sice staršího data, ale svoji dobu myšlenkově natolik předběhlo, že na něm na počátku 20. století mohl vyrůst nový obor. Výsledky z práce na hrachu, které Mendel přednesl v brněnském přírodovědném spolku v roce 1865, byly výjimečné hlavně matematickým pojednáním problému. Neotřelé bylo i zavedené značení – používání velkých a malých písmen pro dominantní, resp. recesivní formu znaku. Dědičnost chápal Mendel jako předávání jistého podkladu z rodiče na potomka. Pro tento podklad, zodpovědný za vznik příslušného znaku, používal označení vloha (Anlage). V pozdější době se pro něj vžil pojem faktor, resp. gen. Ve známost vešly Mendelovy pokusy až o 35 let později zásluhou tří botaniků, kteří nezávisle na sobě dospěli k podobným závěrům. H. de Vries, C. Correns a E. von Tschermak gentlemansky připsali prvenství objevených myšlenek Mendelovi a učinili z něj tím otce genetiky. V pozdější době se objevily pochybnosti, zda Mendel prováděl svoje pokusy tak, jak popisoval. Někteří badatelé soudí, že nemusel provádět všechny uváděné pokusy, že je mohl chápat jen jako dokreslení předem vytvořené teorie. (Orel 2003) Zarážející je také skutečnost, že Mendelovy poměry mezi různými kříženci hrachu jsou až neuvěřitelně přesné. Populační genetik R. Fisher vypočítal, že shoda experimentálních dat s teorií, které Mendel dosáhl, nastane s pravděpodobností 1 : 30 000. (Sapp 2003) K porozumění dědičnosti na přelomu 19. a 20. století velmi přispěl cytologický výzkum oplození, kterému se věnoval O. Hertwig. Poukázal, že přestože je vajíčko velké a spermie
malá, dědičný vliv otce a matky na jejich potomky je zhruba stejný. Soudil, že je dědičná substance patrně jen menší částí buňky, konkrétně jádra. (Weismann 1893) Dlouho nebylo zřejmé, jakou povahu jaderným genům připsat, zda se jedná o skutečné hmotné částice, nebo jen o hypotetické jednotky. Představy o genu ovlivnil ve 20. letech výzkum T. H. Morgana, jehož laboratoři se kvůli práci s octomilkou přezdívalo fly-room. Podle Morganovy chromozomové teorie genu jsou geny stabilní struktury (s největší pravděpodobností velké bílkoviny), které jsou umístěny na chromozomu podobně, jako jsou navlečené korálky na šňůře. Přítomnost určitého genu signalizovala genetikům přítomnost určitého znaku. Zjednodušeně se uvažoval vztah jednoho genu ku jednomu znaku, třebaže se složitější situace nedaly vyloučit. Uznávaná hypotéza alelomorfismu předpokládala, že v jádru je přítomna buď aktivní podoba genu (obvykle značená velkým písmenem), nebo jeho neaktivní verze (značená malým písmenem). Působení genů se tedy sledovalo pouze nepřímo, a to srovnáváním vzhledu jedinců se změněnými (mutantními) geny. Je tedy zřejmé, že úspěch studia závisel na výzkumu mutací. (Glass 1957) Ve velkém začal s mutanty pracovat již zmiňovaný T. H. Morgan, který roku 1910 v populaci červenookých octomilek prvně zachytil bělookého mutanta. Výzkum však brzdil nedostatek spontánně vzniklých mutantů, jejich velká úmrtnost i jejich obtížné hledání. Situaci proto velmi vylepšila možnost vyvolávat mutace uměle. To se prvně podařilo v roce 1927 H. J. Mullerovi, který získal mutanty octomilky rentgenovým ozařováním. Až počátkem 40. let C. Auerbachová a J. M. Robson prokázali, že jako mutageny mohou působit i chemické látky. Velmi zásadní bylo také zjištění, že fungování genů ovlivňují i sousední geny. Pro tento jev, kdy působení genu závisí na jeho umístění na chromozomu, se vžilo označení poziční efekt. (Sturtevant 1925) Rozvíjející se genetika výrazně zasáhla i do úvah o evoluci. V této souvislosti stojí za připomenutí podvod P. Kammerera, který se snažil u žab ukázat, že vlastnost jedince vzniklá díky jeho pobytu v určitém prostředí se může stát dědičnou, tj. přenese se do další generace. Jeho důkazy však byly zfalšované a Kammerer po jejich odhalení spáchal sebevraždu. (Koestler 1971) Představu, že se vhodně nastavenými vnějšími podmínkami dají vyvolat dědičné změny v organismu, hájil od 30. let i T. D. Lysenko. Živil tím naději na přetváření organismů podle potřeb člověka. (Zastánci Lysenkova učení hovořili o „tvůrčím darwinismu“.) Lysenko odmítal mendelistickou genetiku jako buržoazní pavědu, která není slučitelná s darwinismem. Vadil mu statistický charakter mendelistické genetiky a její nedostatečné ambice ve šlechtitelské praxi. (Matalová, Sekerák 2004) Ideálem byla lidová věda, kterou by provozovali zkušení zemědělci. S tím souviselo i oslavování samouka-ovocnáře I. V. Mičurina. Svého vrcholu dosáhla zpolitizovaná lysenkovská genetika okolo roku 1948. Dramaticky zasáhla do života mnoha lidí, mj. stála život rostlinného genetika N. I. Vavilova. S odstupem doby se dá říci, že lysenkismus zviditelnil neslučitelnost mendelovské genetiky s dědičností získaných vlastností, která byla opuštěna. Pochopení dědičnosti jako předávání vloh, které prostředí neovlivní, podpořilo názor, že selekce je výhradní prostředek k
usměrňování vývoje populace. Pochopitelně nejen populace zvířecí, ale i lidské. Snaha vylepšovat lidstvo například tím, že se zabránění rozmnožování nežádoucích jedinců, vešla ve známost pod označením eugenika. Velký rozvoj zaznamenala během první světové války. Svého vrcholu dosáhla pod označením rasová hygiena v německých sterilizačních zákonech ve 30. letech. (Weiss 2010) Až do 40. let zůstávala nezodpovězená otázka, jaká látka představuje nositelku dědičnosti. Od 70. let 19. století se sice zásluhou F. Mieschera vědělo, že jádro obsahuje nukleovou kyselinu a bílkoviny, ale obě části chromatinu se nedařilo izolovat v čisté podobě, a tudíž nešlo rozsoudit, který materiál nese dědičnost. Tetranukleotidová hypotéza P. Levena, podle níž byla DNA tvořena opakující se čtveřicí vždy stejně seřazených nukleotidů, naznačovala, že je DNA příliš jednotvárná molekula. Jako nositelé dědičnosti byly proto favorizovány bílkoviny. Této představě nahrávala také bílkovinná povaha enzymů, látek zásadně ovlivňujících dění v buňce. Ve 40. letech začaly být zásluhou G. Beadlea a E. Tatuma geny považované za determinátory enzymů. Podle jejich teorie, zvané příznačně „jeden gen – jeden enzym“, měl každý gen kontrolovat vždy jeden krok v řetězci metabolických reakcí. (Horowitz et al. 1945) K určení chemické povahy dědičného materiálu zásadně pomohl pokus F. Griffitha z roku 1928. Griffith pracoval se dvěma formami bakterie Diplococcus pneumoniae – s virulentní formou S a nevirulentní formou R. Při vstříknutí směsi živých R-pneumokoků a mrtých Spneumokoků do myši došlo navzdory očekávání k rozvoji choroby. Griffith došel k názoru, že něco z mrtvých S-pneumokoků přetvořilo živé R-pneumokoky do virulentní podoby. Tento tzv. transformující princip určili v roce 1944 O. Avery, C. McLoed a M. McCarty jako DNA. O osm let později ověřili jejich závěr A. Hershey a M. Chaseová. (Sapp 2003) Potvrzením DNA jako nositelky dědičnosti se definitivně uzavírá klasická genetika. Již od 40. let 20. století se s ohledem na užívané fyzikálně-chemické metody začíná hovořit o genetice molekulární. Mezi největší úspěchy molekulární genetiky patří určení struktury DNA (J. Watsonem a F. Crickem v roce 1953) a rozluštění genetického kódu (M. Nirenbergem a H. Matthaeiem v roce 1966). Tyto objevy jsou fascinující. O nic menší obdiv si však zaslouží genetika první poloviny 20. století, která studium dědičnosti dovedla až do tohoto bodu, aniž přesně věděla, co jsou geny či jaká je jejich chemická podstata.
Použitá literatura: Glass, B.: In Pursuit of a Gene (Science, New Series, Vol. 126, No. 3276 (Oct. 11, 1957), pp. 683-689 Horowitz, N. H., Bonner, D., Mitchell, H. K., Tatum, E. L., Beadle, G. W.: Genic Control of Biochemical Reactions in Neurospora. The American Naturalist, Vol. 79, No. 783 (Jul. - Aug., 1945), pp. 304-317 Koestler, A.: The Case of the Midwife Toad. Hutchinson, London 1971 Matalová, A., Sekerák, J.: Genetika za Železnou oponou, Moravské zemské muzeum Brno 2004 119 s., ISBN 8070282398
Orel V. Gregor Mendel a počátky genetiky. Academia Praha 2003 s. 240 ISBN: 80-200-1082-3 Sapp I.: Genesis. The Evolution of Biology. Oxford University Press, New York 2003 Shull, G. H.: Genetic Definitions in the New Standard Dictionary. The American Naturalist, Vol. 49, No. 577, (Jan., 1915), pp. 52-59. Sturtevant, A. H.: The Effects of Unequal Crossing Over at the Bar Locus in Drosophila. Genetics, 10, 117-147, 1925 Weismann A.: The Germ-Plasm. A Theory of Heredity. Charles Scribner´s sons, New York 1893 Weiss, S. F.: The Nazi Symbiosis: Human Genetics and Politics in the Third Reich. The University of Chicago Press, Chicago and London 2010, s. 392 ISBN: 9780226891798
Genetika v medicíně a na 2.LFUK
Doc. MUDr. Taťána Maříková, CSc. Univerzita Karlova v Praze, 2. lékařská fakulta a Fakultní nemocnice Motol
Dvacáté století přineslo lidstvu mnoho významných změn v medicíně. Molekulární biologie a genetika prohlubují a odhalují základy a principy fyziologie organismů a etiologické příčiny chorob. Tyto nové přístupy způsobují v mnoha medicínských oborech průlomové objevy a posouvají naše znalosti týkající se nejen pochopení příčiny jednotlivých onemocnění, ale i klinické variability mezi postiženými a v neposlední řadě i odlišné odpovědi na různá farmaka. Většina chorobných procesů a jejich průběh je výsledkem interakce prostředí s individuální genovou výbavou. Nejvyšší podíl genetické složky mají dědičné choroby označované jako monogenní. Každá monogenní choroba je charakterizována jedním kauzálním genem, jehož mutace jsou zodpovědné za onemocnění. Monogenní choroby jsou vzácné. Nejvýznamnější skupinu genetických onemocnění tvoří choroby multifaktoriální, na jejichž etiologii se podílí mnoho genů (polygenie) v interakci s prostředím. Nejčetnější skupinou multifaktoriálních onemocnění jsou tzv. komplexní choroby, kam řadíme alergická onemocnění a astma, ale i onemocnění nádorová, kardiovaskulární choroby, psychiatrická onemocnění, diabetes mellitus a další. Jedná se o choroby s největším sociálním dopadem, plní přední příčky ve statistikách onemocnění a příčin úmrtí. Proto se na ně v posledních letech zaměřuje čím dále více výzkumných aktivit. Porovnáváním mezi genotypem (jednotlivými mutacemi) a fenotypem (klinickým obrazem) se zabývají korelační studie. Jejich výsledky napovídají tomu, že v expresi jednotlivých genů se uplatňují další faktory, a to jak genetické (geny modifikátory), tak i negenetické. Studiem negenetických faktorů ovlivňujících expresi jednotlivých genů, se zabývá epigenetika. Výzkumy posledních let ukazují, že epigenetika má v genové expresi klíčovou roli. Vzhledem k tomu, že negenetické faktory lze ovlivnit (např. změnou prostředí, životního stylu, farmakologicky atd.), má výzkum v oblasti epigenetiky pro medicínu dalekosáhlé důsledky .
Jak již bylo řečeno, multifaktoriální choroby jsou způsobeny interakcí mnoha genů a faktorů prostředí, přičemž určení všech determinujících faktorů je v současné době nemožné a u jednotlivých pacientů jsou determinující faktory zcela individuální. Mezi jednotlivými geny jsou různé hierarchické vztahy, dělí se na geny malého a velkého účinku. Při studiu multifaktoriálních chorob jsou vytvářeny rozsáhlé asociační studie, jejichž cílem odhalení genů predisponujících k jednotlivým chorobám. Detekce genů predisponujících k multifaktoriálním chorobám (tedy genů velkého účinku) je velmi důležitá pro odlišení rodin s vysokými genetickými riziky od rodin s rizikem opakování nízkým. Při léčbě komplexních chorob se využívají mnohdy velmi složité farmakologické přístupy, jejichž efektivita je u různých pacientů odlišná. Studiem této efektivity se zabývá farmakogenetika Jedná se o speciální oblast biochemické genetiky pojednávající o variabilitě odpovědi na léky způsobené odlišnou genetickou výbavou u jednotlivých pacientů. Molekulární biologie a genetika se již v dnešní době uplatňuje ve všech medicínských oborech a její význam v době budoucí bude čím dále významnější. V současné době je zcela evidentní, že rozsáhlá klinická variabilita u jednotlivých onemocnění je způsobena odlišnou genetickou výbavou konkrétních pacientů v součinnosti s jejich individuálními schopnostmi reagovat na signály prostředí a vytvářet individuálními epigenetické vzorce. V důsledku těchto poznatků se molekulární genetika a biologie stává nedílnou součástí sylabů řady medicínských předmětů, kromě biologie a klinické genetiky je vyučována v histologii a embryologii, patologické anatomii, farmakologii, hemato-onkologii, pediatrii, interně, neurologii a dalších předmětech. Zdroje: www.orpha.net; www.eurogentest.org
Genetika primárních imunodeficiencí jako model významu genetiky pro imunologa MUDr. Tomáš Freiberger, Ph.D. Genetická laboratoř Centra kardiovaskulární a transplantační chirurgie Brno
Éra moderní imunologie byla nastartována v polovině minulého století, kdy Bruton popsal případ 8-letého chlapce, který od 2 let věku trpěl opakovanými život ohrožujícími episodami bakteriální pneumonie a sepse. Tehdy nově zavedená technika elektroforézy sérových bílkovin odhalila absenci gamaglobulinové frakce v séru tohoto pacienta. Stav chlapce se dramaticky zlepšil po vysokých dávkách intramuskulárně aplikovaných gamaglobulinů. Do stejného období spadá popis alymfocytózy u dětí s fatálními infekčními komplikacemi. Popis agamaglobulinémie a těžké kombinované imunodeficience přišel 15 let před tím, než byly na konci 60. let definovány B a T buňky. Nedlouho po objevení agamaglobulinémie bylo prokázáno, že se jedná o dědičné onemocnění postihující jen chlapce a vázané tedy na chromozom X. Výše uvedené příklady dokazují, že primární imunodeficeince (PID) jsou právem považovány za experimenty přírody, které poskytují jedinečný a cenný pohled na fungování imunitního systému člověka a slouží jako modelové příklady pro pochopení významu jednotlivých složek imunity. V 70. letech 20. století byla popsána absence B lymfocytů v krvi pacientů s X-vázanou agamaglobulinémií (XLA), absence enzymu adenosin deaminázy u části pacientů s těžkou kombinovanou imunodeficeincí (SCID) a absence cytochromu b u chronické granulomatózní choroby (CGD). V 80. letech byla poprvé určena genetická podstata některých PID na molekulární úrovni, když byly popsány mutace v genu pro adenosin deaminázu u SCID či v genu kódujícím podjednotku gp91-phox oxidázového systému v neutrofilech u CGD. Obrovský rozmach poznání PID přinesla 90. léta a začátek nového tisíciletí, kdy díky prudkému rozvoji molekulárně genetických technik byly zejména s využitím vazebných analýz, pozičního klonování a analýz kandidátních genů definovány desítky nových genů, jejichž defekt byl zodpovědný za vznik PID. Dnes je známo více než 150
PID a u většiny z nich již byla odhalena molekulárně genetická podstata. V souvislosti se vznikem PID bylo identifikováno více než 200 genů. PID jsou většinou monogenní choroby s dědičností vázanou na chromozom X nebo s autozomálně recesivním typem dědičnosti, vzácněji se jedná o autozomálně dominantní onemocnění. Malá část PID má komplexní povahu a pravděpodobný polygenní základ. Když pomineme méně zavažné choroby jako selektivní deficit IgA nebo deficit manózu vazajícího lektinu, činí kumulativní incidence ostatních PID 1:10000, což boří zažitou představu o jejich extrémní vzácnosti a každý pediatr či imunolog, ale i lékaři jiných odborností by měli být připraveni na setkání s nimi, protože jen včasná diagnóza může přinést efektivní léčbu a zabránit rozvoji komplikací. Fenotyp PID je značně variabilní a komplexní, nezřídka se vedle infekcí vyskytují i projevy autoimunity nebo maligní onemocnění. Různé mutace ve stejném genu mohou vést k odlišné klinické manifestaci, na druhé straně stejný nebo podobný fenotyp může být způsoben mutacemi různých genů. Výsledný průběh onemocnění je vždy dán interakcí více genetických faktorů i faktorů zevního prostředí. Z pohledu genetika je zásadně důležitý pečlivý odběr rodinné anamnézy. Výskyt úmrtí v dětském věku u mužů z příbuzenstva matky svědčí o nemoci vázané na chromozom X, úmrtí u více sourozenců izolovaně v jedné rodině vypovídá spíše o autozomálně recesivním onemocnění. Ale ani negativní rodinná anamnéza nevylučuje dědičnou chorobu, protože řada PID vzniká alespoň z části v důsledku de novo mutací. Pro stanovení diagnózy má nepochybně klíčový význam osobní anamnéza, fyzikální vyšetření a především imunologické laboratorní testy, ale své místo mají i cytogenetické, molekulárně cytogenetické a molekulárně genetické metody. Molekulárně genetické analýzy mají význam pro potvrzení či zpřesnění diagnózy, jsou důležité pro genetické poradenství, vedou k hlubšímu poznání funkcí imunitního systému, indukují nové objevy a v neposlední řadě umožňují vývoj nových terapeutických postupů. Není náhodou, že právě u PID byla poprvé úspěšně použita genová terapie, ale také o mnoho let dříve transplantace kostní dřeně. V diagnostice se molekulárně genetické metody uplatňují zejména v situacích, kdy nemáme k dispozici kompletní údaje, výsledky laboratorních testů nejsou konkluzivní nebo stojíme proti atypickému fenotypu. Potvrzení onemocnění na úrovni defektu DNA znamená lepší představu o průběhu onemocnění, umožní přesnější stanovení prognózy a léčebného postupu a často vede k lepší spolupráci ze strany rodiny pacienta. V rámci genetického poradenství je znalost konkrétního genetického defektu důležitá pro přesné určení rizika vzniku choroby u dalších potomků, umožní identifikaci nosičů defektního genu a především je v těchto případech dostupná prenatální či preimplantační diagnostika. Pro klinického lékaře je nezbytná správná interpretace výsledků molekulárně genetického vyšetření ze strany pracovníků genetické laboratoře, protože ne každá mutace je funkčně významná a má příčinný vztah k danému onemocnění. Molekulárně genetická diagnostika nejčastějších závažných PID je k dispozici i v České republice. Shrnutí: Kumulativní incidence závažných primárních imunodeficiencí je 1:10000. Většinou jde o monogenně podmíněné choroby s dědičností vázanou na chromozom X nebo
s autouzomálně recesivním typem dědičnosti. Je známo více než 200 genů spojených se vznikem PID. Molekulárně genetické analýzy mají význam pro potvrzení či zpřesnění diagnózy, uplatňují se v prenatální diagnostice, vedou k hlubšímu poznání funkcí jednotlivých složek imunitního systému a umožní aplikaci nových léčebných postupů, především genové terapie.
Genetika imunopatologií a její význam pro klinika MUDr. Dalibor Jílek, CSc., Zdravotní ústav Ústí n.Labem
Osnova přednášky: Vymezení tématu příspěvku: autoimunitní nemoci, systémová onemocnění pojiva. Význam genetiky v patogenezi autoimunitních chorob. Asociační studie, antigeny HLA. HLA-B27, význam a etiopatogeneze. Příklad céliakie. Epigenetické faktory - mikroRNA. Rodinná anamnéza Literatura k tématu: Melis L., Elewaut, D.: Progress in spondyloarthritis.. Arthritis Res.Ther., 2009, 11: 233236. Colbert R.A et al.: HLA-B27 misfolding and spondyloarthropathies. Prion, 2009,3:15-26. Cho, J.H., Gregersen P.K.: Genomics and the Multifactorial Nature of Human Autoimmune Disease. N. Engl. J.Med. 2011, 365: 1612-1623. Sheehan N.J.: HLA-B27: what´s new? Rheumatology 2010, 49: 621-631. Škoda M. a kol.: Diferenciální exprese microRNA u systémových autoimunitních onemocnění. Čes. Revmatol., 2011, 19: 170-189. Faltejsková P. a kol.: Role mikroRNA v imunitním systému. Čas. Lék. čes., 2010, 149: 1015.
Genetika atopie a anafylaxe (pro kliniky) Doc. MUDr. Petr Kučera PhD., 3. LF UK, Praha
Hledání genetického podkladu vnímavosti k rozvoji onemocnění je založeno na dobré spolupráci dvou oborů – klinicky pracovník nebo epidemiolog by měl co nejlépe popsat fenotyp onemocnění a genetik použije přesnou a pokud možno velmi výkonnou metodu pro genetické testování. Rozdílné způsoby popsání choroby nebo jejího znaku a strategie genetického testování při výzkumu genetiky alergie doznaly významného vývoje a jsou zde shrnuty. Fenotypy nemoci použité v současných genetických studiích: o Alergické choroby – Asthma, alergická rinitis, atopická dermatitis. o Klinické fenotypy - Závažnost, exacerbace choroby, „wheezing v dětství“, plicní funkce, BHR o Znaky spojené s atopií - SPT, sIgE, celkové IgE o Znaky zánětu - Eo v periferii, ECP, cytokiny, FeNO
Atopické choroby mají mechanizmus přecitlivělosti I. typu (časné i pozdní zánětlivé fáze), vyvolaný reakcí na okolní alergeny. Alergie je manifestní onemocnění uvedeného mechanizmu s typickým fenotypem, avšak řada osob s atopickou dispozicí nemá manifestní alergickou chorobu. Anamnéza rodinná podá informaci o dědičnosti alergie (nikoliv nezbytně atopie). Genetik nalezne metodu a zorganizuje testování (co největších) skupin postižených pacientů. Genetické studie z různých oblastí světa poskytují informace o různé vnímavosti odlišných ras (mohou mít odlišný výskyt genů) k rozvoji nemoci. Přístupy k popisu genu: 1. Asociační studie kandidátního genu (funkční kandidáti genu) – je nutná hypotéza na začátku, je schopna studovat geny se středním efektem. Podmínkou je úvodní znalost funkce genu, nenalezne nové geny nebo patofyziologické cesty.
2. Zkoumání celého genomu - Genom-wide approach - Zkoumán celý genom bez předcházející hypotézy o lokalizaci genetického rizika, označováno jako „hypothesis free, hypothesis generating“. A. G-W vazebné studie (linkage) - Naleznou nové geny, patofyziologické cesty. Jsou potřebné rodiny s nejméně dvěma postiženými, (lokus vnímavosti, výskyt více než náhodný). Potřeba málo genetických znaků, nezávislé na LD, mohou nalézat vzácné varianty. Metoda má malé rozlišení a malou citlivost na geny s malým efektem. B. G-W asociační studie (GWAS) - umožňují nalézt nové geny, mají výbornou citlivost. Nutný vysoký počet analýz, nutné uplatnění vysoce výkonných i technologie (miliony SNP). Genetická architektura alergie a aplikace metod: Monogenní choroby - Netherton sy (SPINK5), Hyper IgE sy (STAT3) jsou obvykle testovány Linkage postupem. Atopická dermatitis s možným defektem fillagrinu (FLG) – Sekvence, časté choroby - sstma s použitím GWAS – např. takto identifikován gen ORMDL3. Výsledky genetických strategií u multifaktoriálních alergických chorob: Jsou známy kandidátní geny pro fenotypy astmatu, je potvrzena asociace u genu pro IL-13 – ovlivňuje funkci Th2, genu pro receptory beta2 agonistů (ADRbeta2) – dvě funkční varianty jsou spojeny se závažností nemoci, ADAM33 – vztah k remodelaci dýchacích cest. Hygienická hypotéza napověděla o vlivu variant TLR na vznik astmatu, i zde byly nalezeny rizikové alely. Lze využít analogie z nehumánního genomu, např. locus Lmr9 u myši má na chromosomu 8q12 ekvivalent s vazbou na znaky atopie (v ČR). Celogenomové studie (GWAS) jsou umožněny použitím čipové technologie, schopny genotypovat 100 000 – 1 mil SNP/osobu. Tyto strategie se uplatňují v posledních 5 letech a poprvé byly užity právě u genetické analýze astmatu. Meta-analýzy GWAS – (Gabriel, Eve consortium) ukazují odpovědné geny: ORMDL3 (kóduje ORM1-like protein 3, membránový protein ER s rolí při skládání proteinu, Ca2+ signalizace a zánětu), a další (GSDML, TSLP, IL-33, IL-1R1, HLA DR, DQ). Zásadní roli při vyjádření genotypu má interakce genu a prostředí (GEI). Jedním z nejlépe prokázaným příkladem interakce je vztah polymorfizmu promoteru pro podjednotku endotoxinového receptoru na mononukleárních buňkách (CD14) a mikrobiální expozice, měřenou hladinou endotoxinu; podobných příkladů nalezneme více. Genetická rizika anafylaxe (indukovaná jedem) se snaží vysvětlit, proč část senzibilizovaných pacientů nereaguje na expozici alergenu, nebo část pacientů se systémovou reakcí má nízké hodnoty sIgE. V systému Renin-Angiotensin je polymorfizmus AGT M235 MM nalezen výrazně častěji u závažného alergika oproti běžné populaci (30 %, vs 17 %), jsou sníženy hodnoty Angiotensinu u těžké formy anafylaxe. Analýza genové exprese transkriptů z periferní krve ukázala vazbu účinku alergenové imunoterapie na expresi genů zúčastněných na přenosu signálu: (FceRI, MAPK, Jak-STAT, Ca2+). Farmakogenetika se zabývá studiem interindividuálních variací DNA jež ovlivňují transport, metabolické enzymy, receptory, tedy individuální efekt na jedince. SNP způsobí variaci v proteinové struktuře a funkci, příkladem jsou polymorfismy Beta2 receptoru – jež ovlivňují odpověď na SABA. Závěrem lze shrnout, že monogenní choroby s rysy alergie lze dobře genotypovat a jsou vzácné. Výsledky současných metod genetického testování u alergie a astmatu jsou přínosné
k odhadu rizika v populaci a pochopení mechanizmu vzniku choroby a v budoucnosti k řízeným změnám prostředí. Praktické uplatnění v budoucnosti je nejblíže u farmakogenetiky a genetiky anafylaktických reakcí.
Shrnutí: 1. 2. 3.
Monogenní alergické choroby jsou vzácné Alergické choroby s polygenní dědičností mohou mít různé genetické faktory (polymorfizmy genů), jejich stupeň exprese a následná funkce je ovlivněna prostředím Genetické varianty u anafylaktických reakcí mohou vysvětlit různý průběh závažnosti reakce
Jak se vyznat v záplavě genetických informací MUDr. Jaroslav Kotlas Ústav biologie a lékařské genetiky 1. LF UK a VFN
Obrovský kvalitativní i kvantitativní rozvoj analytických laboratorních metod a výsledky výzkumu lidského genomu přinášejí v genetice stále větší a větší množství poznatků. Pro všechny je pak obtížné se v tomto kvantu informací orientovat. Odborná lékařská společnost, genetiky nevyjímaje, řeší každodenní problém, jak racionálně nové možnosti využít v praxi. Na prvním místě je mnohdy otázka, kdy případné vyšetření vůbec indikovat, aby bylo pro pacienta přínosem. Žádné jediné a správné řešení neexistuje a existovat nebude. V daném okamžiku je třeba zvážit více aspektů od odborných až po společenské. Genetické vyšetření je nutno považovat do jisté míry za výjimečné, protože jsou při něm stanovovány celoživotně neměnné hodnoty – genotyp (v širším slova smyslu soubor všech genů člověka v jejich konkrétní formě - alelách), popřípadě karyotyp (soubor chromosomů člověka). Navíc genetická informace je předávána vlastním potomkům, a tím se její znalost stává velice citlivou pro nositele. U většiny chorob podmíněných mutací v jednom genu nebo u základních odchylek v počtu či tvaru chromosomů nebývá rozhodování příliš složité. Jedná se obvykle o delší dobu známé, relativně dobře definované nosologické jednotky. Vyšetření jsou prováděna rutinně v genetických laboratořích a rozvoj znalostí naopak pomáhá zlepšit jejich přesnost a výpovědní hodnotu. Indikace k vyšetření závisí jen na volbě pacienta a interpretace až na výjimky nebývá složitá. Bohužel takováto onemocnění tvoří jen menšinu chorob člověka. Většina závažných onemocnění člověka jsou choroby, které patří do skupiny tak zvaně polygenně podmíněných nemocí. Na jejich fenotypovém (klinickém) projevu se podílí velké množství genů a rozhodující roli hrají interakce mezi nimi. Znalosti těchto vztahů jsou v současné době právě tou největší neznámou. Aby byla situace ještě složitější, další důležitou vlastností chorob podmíněných polygenně je to, že na jejich vzniku se kromě
genetické složky uplatňují i vlivy zevního prostředí, které mohou projev choroby ovlivnit zásadním způsobem. Protože se na klinickém projevu podílí více faktorů (geny, prostředí a interakce mezi všemi), nazývají se tato onemocnění multifaktoriálně podmíněná. Výzkum se soustředí na detekci důležitých (kandidátních) genů pro multifaktoriálně podmíněná onemocnění. Pomocí nejrůznějších metod (např. vazebné nebo asociační studie) se bohužel obvykle propracujeme především k těm sekvencím, které vznik nebo formu onemocnění spíše zhoršují. Zatím velmi málo víme o tzv. protektivních alelách. Ty mohou naopak klinické projevy zlepšovat anebo úplně potlačit. Genetická vyšetření v těchto případech je potřeba dobře zvážit, protože stanovení prognózy onemocnění nebo rizika pro další generace na úrovni současných poznatků (bez znalosti projektivních alel) je velmi obtížné. V ČR je hustá síť pracovišť lékařské genetiky a v případě jakékoliv nejistoty se lze na tato pracoviště obrátit. Doporučení obrátit se na oddělení lékařské genetiky je umocněno i novými zákonnými úpravami. Od 1. 4. 2012 je v platnosti zákon 373/2011 Sb. o specifických zdravotních službách, který se § 28 zabývá genetickým vyšetřením. Zákon definuje důvody, pro které může být genetické vyšetření indikováno. Stanovuje praktická pravidla při jeho indikaci – především hovoří o písemném souhlasu pacienta s genetickým vyšetřením. Asi nejdiskutovanějším se však stane odstavec (6), kde se hovoří o poskytnutí genetického poradenství lékařem se specializovanou způsobilostí v oboru lékařská genetika, a to před a po vyšetření.
Závěrečné poznámky….(Co nás ještě čeká?) Prof.MUDr Václav Špičák ČIPA o.p.s.,Immuno-flow Praha
Den plný genetiky nám představil v historickém i současném pohledu data,která nabízí genetika. Praktikující klinik prahne po tom, aby jim uměl porozumět a aby mu byly prospěšnými pro jeho praxi. Platí to universálně i v oblasti alergických onemocnění. 26.červen 2000 byl velkým třeskem, bylo ukončeno mapování lidského genomu. Následovala exploze poznávání jednonukleotidových polymorfismů a identifikace velkého množství genů. Jen s vazbou na astma je spojeno více než 120 genů. Polymorfismy mohou být klíčem k určení klinických fenotypů. Identifikovány jsou lokusy pro astma na chromosomech 5q3133; 6p21;12q13-q24;20p13;19q 13.1-13.3. Pro funkci bariér jsou registrovány početné skupiny genů, obdobně to platí pro regulaci zánětu, regulaci senzibilizace, a pro tkáňovou odpověď. Nové technické možnosti array čipů umožňují realizovat genetickou epidemiologii (studie GSW „genome-wide association“). Více než 500 000 SNP lze simultánně vyšetřit. Klinicky nejatraktivnější jsou epigenetické regulace, jejichž východiskem je řešení preventivních intervencí jak v nejbližším prostředí, tak ve způsobu života. V ordinaci po stanovení diagnózy je žádoucí poznat stupeň genetického rizika (polysenzibilizace), farmakogenetiku, prognózu. Blízká je nám funkční genomika, která by nám měla dávat odpověď na to, zda a který gen je aktivní. Jsme na prahu nové éry. Pokroky genetiky mají potenciál ovlivnit, přeměnit (?) lékařskou praxi. Mnoho překážek bude třeba překonat tak, aby medicína založená na důkazech vyústila k medicíně translační, sloužící praxi. Výsledky molekulární genetiky nám nesmí nechat
zapomenout na klinické, trpělivé, hloubavé uvažování a poznávání nemocného v jeho celku se všemi vztahy.
