+ All Categories
Home > Documents > Genetika v zubním lékařství II

Genetika v zubním lékařství II

Date post: 22-Feb-2016
Category:
Upload: rigg
View: 85 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
Description:
Genetika v zubním lékařství II. 23. 2. 2009. Obecná struktura nukleotidů. . Chemická struktura pentózy. Ribóza v RNA a deoxyribóza v DNA (ztráza kyslíku na atomu C2'. . Báze Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G), Thymin (T), and Uracil (U). A, C, G a T v DNA DNA; A, C, G a U v RNA. - PowerPoint PPT Presentation
77
Genetika v zubním lékařství II 23. 2. 2009
Transcript
Page 1: Genetika v zubním lékařství II

Genetika v zubním lékařství II

23. 2. 2009

Page 2: Genetika v zubním lékařství II

Obecná struktura nukleotidů. 

Page 3: Genetika v zubním lékařství II

Chemická struktura pentózy. Ribóza v RNA a deoxyribóza v DNA (ztráza kyslíku na atomu C2'. 

Page 4: Genetika v zubním lékařství II

BázeAdenin (A), Cytosin (C), Guanin (G), Thymin (T), and Uracil (U).

A, C, G a T v DNA DNA;A, C, G a U v RNA.

Page 5: Genetika v zubním lékařství II
Page 6: Genetika v zubním lékařství II

Transkripce i) Vazba polymeráz na iniciační místo. 

Sekvence DNA, která signalizuje začátek transkripce, je promotor. Eukaryotické polymerázy se vážou na tzv. transkripční faktory

ii) Rozvinutí dvojšroubovice DNA pomocí helikázy a specifického transkripčního faktoru.

(iii) Syntéza RNA podle DNA matrice.  RNA polymerázy používají nukleozid trifosfáty ke konstrukci RNA.

(iv) Ukončení syntézy.  

Page 7: Genetika v zubním lékařství II

Transkripce

Page 8: Genetika v zubním lékařství II
Page 9: Genetika v zubním lékařství II

Replikace DNA

Page 10: Genetika v zubním lékařství II

Amplifikace DNA pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR) 

Amplifikace = zesílení, v případě DNA zmnožení. Polymerázová řetězová reakce (PCR = Polymerase Chain Reaction) = biochemická reakce, která využívá enzym DNA-polymerázu ke kopírování DNA takovým způsobem, že se produkt hromadí podobnou geometrickou řadou, jakou dochází k šíření rozpadu atomů při výbuchu atomové bomby

Page 11: Genetika v zubním lékařství II

Jaký je princip PCR? DNA-polymeráza je schopná syntetizovat

komplementární vlákno podle templátu jednovláknové DNA tak, že přidává k existujícímu úseku druhého vlákna nové nukleotidy ve směru 5' > 3'.

K tomu kromě templátového vlákna a nukleotidtrifosfátů potřebuje krátký existující úsek druhého vlákna, tzv. primer, který můžeme syntetizovat uměle jako oligonukleotid.

Page 12: Genetika v zubním lékařství II

Princip PCR Pokud známe sekvenci templátového vlákna,

můžeme si připravit primer, který bude za vhodných teplotních podmínek tvořit vodíkové můstky s komplementární sekvencí v templátovém vlákně (tzv. nasedání primeru). Takto jsme schopni určit DNA-polymeráze, od kterého místa a kterým směrem (od 3'-konce primeru) má začít syntetizovat komplementární vlákno. Hovoříme o tzv. extenzi primeru (prodlužování primeru přidáváním dalších nukleotidů na 3'-konci).

Page 13: Genetika v zubním lékařství II

Princip PCR

Podle jednoho templátového vlákna ale tímto způsobem vznikne jen jedna kopie, takže nedojde k žádnému řetězovému hromadění produktu. To je v PCR zajištěno použitím dvou primerů, které nasedají na komplementární sekvence ve dvou templátových vláknech. Templátová vlákna vznikají denaturací původně dvouvláknové DNA. Primery na tato vlákna nasedají v protisměrné orientaci, takže po opakovaných cyklech denaturace, nasedání primeru a extenze primeru DNA-polymerázou vznikají produkty, které slouží jako templáty pro nový reakční cyklus.

Page 14: Genetika v zubním lékařství II

Princip PCR Máme-li tedy teoreticky na začátku k

dispozici dvě templátová vlákna (jednu dvojvláknovou molekulu), pak vzniknou v prvním cyklu dvě kopie. Pro další cyklus máme k dispozici už čtyři vlákna, podle kterých vzniknou 4 kopie. Celkem osm templátových vláken slouží v dalším cyklu k syntéze dalších osmi vláken, takže se produkt hromadí geometrickou řadou. Ze 2 vláken získáme po 30 cyklech teoreticky celkem 230 = 107 370 000 kopií (tj. 107 milionů kopií).

Page 15: Genetika v zubním lékařství II

Polymerase Chain Reaction Protože na začátku každého cyklu musíme

denaturovat templátovou DNA vysokou teplotou, která ničí normální DNA-polymerázy, musíme při PCR používat tzv. termostabilní polymerázy. Tyto enzymy pocházejí z bakterií, žijících v extrémních podmínkách, např. v hloubce moří poblíž ústí podmořských sopek. Jejich proteinová struktura je evolucí uzpůsobena tak, že odolává po určitou dobu i teplotám kolem 95 °C. Nejčastěji se používá tzv. Taq-polymeráza, nazvaná podle bakterie Thermus aquaticus.

Page 16: Genetika v zubním lékařství II

Primery Pro každou PCR, která má za cíl amplifikovat

konkrétní úsek templátové DNA, je potřeba navrhnout vhodný pár primerů.  Při návrhu primerů musíme zajistit, aby oba primery nasedly při stejné teplotě jen na přesně komplementární sekvenci v templátové DNA. Kdyby nasedaly nejen na přesně komplementární sekvence, tedy i jinde v templátové DNA, nedošlo by k efektivní amplifikaci zvoleného úseku.

Page 17: Genetika v zubním lékařství II

Primery Proto musejí mít oba primery shodnou, nebo

téměř shodnou teplotu tání. Ta závisí na délce molekuly (delší molekula = více vodíkových můstků = větší energie nutná k denaturaci) a na její sekvenci, přesněji řečeno na poměru G-C párů a A-T párů v sekvenci (mezi G-C jsou tři vodíkové můstky, mezi A-T jen dva, proto čím více G-T párů, tím vyšší teplota tání). Teplotu tání konkrétní sekvence určité sondy lze určit buď výpočtem, nebo experimentálně. Vlastní teplota nasedání primerů musí pak být o něco nižší, než teplota tání - pokud bychom použili přímo teplotu tání, bylo by nasednutí příliš nestabilní. Konkrétní použitou teplotu nasedání je často nutné určit experimentálně - tzv. optimalizovat podmínky reakce.

Page 18: Genetika v zubním lékařství II

Primery Kromě požadavku na shodnou teplotu tání musí konkrétní

pár primerů splňovat i další požadavky - nesmí tvořit tzv. dimery a vlásenky.

Dimer vzniká spárováním dvou primerů navzájem a podmínkou jeho vzniku je delší komplementární úsek v sekvenci obou primerů. Pokud je příliš stabilní, může jeho tvorba převážit nad nasedáním primerů na templátovou DNA a PCR neproběhne.

Vlásenky vznikají spárováním konců stejného primeru navzájem, opět v případě, kdy je dostatečná komplementarita mezi konci téhož primeru. Protože může vyřadit jeden z primerů z nasedání na templátové vlákno, má stejné následky - PCR neproběhne.

Respektování všech požadavků na vlastnosti primerů při tzv. manuálním navrhování (tedy s použitím pouze tužky, papíru a kalkulačky) vyžaduje zkušenosti a cvik. Rychlejší a přesnější je využití různých typů softwaru, které jsou schopny navrhnout nejlepší primery pro amplifikaci zadané sekvence (http://frodo.wi.mit.edu/).

Page 19: Genetika v zubním lékařství II

Praktické provedené PCR

Cyklické změny teplot reakční směsi lze řídit automatizovaně pomocí tzv. termocykleru. Zkumavky s reakční směsí jsou v termocykleru uloženy v kovovém bloku, jehož teplota je řízena podle programu, nastaveného uživatelem. Reakční směs je podobně jako u jiných biochemických reakcí sestavena v mikrozkumavce, odlišnost spočívá v tom, že mikrozkumavka musí být tenkostěnná, aby umožňovala rychlé změny teplot vzorku.

Page 20: Genetika v zubním lékařství II

Hodnocení PCRhttp://www.dnalc.org/ddnalc/resources/restriction.html

Výsledek PCR amplifikace lze tzv. detekovat na gelu, tzn. že se vzorek reakční směsi nanese na start agarózového nebo polyakrylamidového gelu a podrobí se elektroforéze. Pokud primery nasedaly jen na vybraná protisměrně umístěná místa, vznikly jako produkt reakce molekuly stejné sekvence a délky, dané vzdáleností míst, na které nasedaly primery.

Page 21: Genetika v zubním lékařství II

Elektroforéza

Elektroforéza je soubor separačních metod, které využívají k dělení látek jejich odlišnou pohyblivost ve stejnosměrném elektrickém poli. Na principu rozdílných elektroforetických mobilit se při ní dělí nabité molekuly (ionty).

Při separaci látek v kapiláře se zde vedle elektroforetického principu (pohyb nabitých molekul v elektrickém poli) uplatňuje též elektroosmotický tok (angl. electroosmotic flow, EOF), což je spontánní tok kapaliny v kapiláře v důsledku náboje (obvykle záporného) na vnitřní stěně kapiláry.

Page 22: Genetika v zubním lékařství II

Hodnocení elektroforézy

Při dělení v gelu budou všechny tyto molekuly putovat stejnou rychlostí a po obarvení a zobrazení uvidíme jen jeden pruh, jehož molekulová hmotnost odpovídá při srovnání se standardem předpokládané délce molekuly.

Pokud není zobrazen žádný pruh, polymerázová řetězová reakce neproběhla, pokud je zobrazeno více pruhů, tak sice PCR proběhla, ale primery nasedaly na více místech, které byly shodou okolností také orientovány protisměrně, takže došlo k amplifikaci více produktů. V takovém případě je nutné optimalizovat podmínky reakce.

Page 23: Genetika v zubním lékařství II

Restrikční analýza Při dělení v gelu budou všechny tyto molekuly

putovat stejnou rychlostí a po obarvení a zobrazení uvidíme jen jeden pruh, jehož molekulová hmotnost odpovídá při srovnání se standardem předpokládané délce molekuly.

Pokud není zobrazen žádný pruh, polymerázová řetězová reakce neproběhla, pokud je zobrazeno více pruhů, tak sice PCR proběhla, ale primery nasedaly na více místech, které byly shodou okolností také orientovány protisměrně, takže došlo k amplifikaci více produktů. V takovém případě je nutné optimalizovat podmínky reakce.

Page 24: Genetika v zubním lékařství II

Kvantitativní PCR v reálném čase

Množství produktu, vytvořeného amplifikací, závisí v každé PCR na množství templátové DNA, která je přidána do reakce. Reakce tedy probíhá tzv. kvantitativně.

Hrubé určení množství produktu je možné posouzením intenzity pruhu, který se objeví po rozdělení výsledku PCR na gelu.

Přesné určení tohoto množství je možné pomocí sondy označené fluorescenčním barvivem. Tato sonda musí být navržena tak, aby hybridizovala s templátovou DNA za stejných podmínek jako primery, a to tak, že nasedne na templátovou DNA v místě mezi místy nasednutí obou protisměrně orientovaných primerů. DNA-polymeráza, která provádí extenzi jednoho ze dvou primerů, narazí při syntéze komplementárního vlákna na nasedlou sondu.

Page 25: Genetika v zubním lékařství II

Kvantitativní PCR v reálném čase

Protože DNA-polymeráza má kromě své schopnosti syntetizovat komplementární vlákno také tzv. exonukleázovou aktivitu, odbourá nasedlou sondu.

Při odbourávání uvolní jednotlivé nukleotidy sondy, z nichž některé jsou označeny fluorescenčním barvivem. Pro tento typ sond se přitom používá fluorescenční barvivo, které není schopné fluorescence, dokud je vázáno ve struktuře sondy. Jakmile se ale uvolní do roztoku, tak schopnost fluorescence získá. 

Page 26: Genetika v zubním lékařství II

Co je to kvantitativní PCR v reálném čase?

V průběhu PCR tak dochází k uvolňování dalších a dalších molekul fluorescenčního barviva, takže roste fluorescence reakční směsi. Tento nárůst je přímo úměrný množství produktu, který v reakci vzniká. Speciální termocyklery, určené pro kvantitativní PCR v reálném čase, jsou schopny v průběhu PCR ozařovat vzorek excitačním zářením, které vybudí fluorescenci uvolněného barviva.

Page 27: Genetika v zubním lékařství II

Kvantitativní PCR v reálném čase

Tuto fluorescenci přístroj po každém cyklu změří a výsledek předá řídícímu softwaru, který zobrazuje průběžně - v reálném čase - množství uvolněné fluorescence, které odpovídá množství vzniklého produktu. Výsledek reakce tak známe často dřív, než proběhnou všechny cykly. Kromě tohoto urychlení a vypuštění zdlouhavé detekce produktu na gelu je tato technika hlavně výhodná tam, kde potřebujeme znát přesné množství vstupní templátové DNA - zejména u sledování exprese genů pomocí tzv. reverzní transkripce-polymerázové řetězové reakce (RT-PCR).

Page 28: Genetika v zubním lékařství II

Nevýhody PCR

PCR má velmi široké použití ve výzkumu i v lékařské diagnostice. Pokud ovšem používáme klasickou Taq-polymerázu, má PCR svá omezení:

Taq-polymeráza nemá tzv. korektorskou aktivitu, takže při syntéze nového vlákna dělá chyby. Protože v PCR je produkt předchozího cyklu syntézy templátem pro další cykly syntézy, tyto chyby se hromadí.

Page 29: Genetika v zubním lékařství II

Nevýhody PCR

Taq-polymeráza také nedokáže efektivně syntetizovat produkty delší než cca 3-15 tisíc párů bází (skutečná výkonnost závisí na zdroji DNA - z malých genomů probíhá amplifikace určitých úseků snadněji než z velkých genomů).

Obě nevýhody lze obejít použitím termostabilních polymeráz s korektorskou aktivitou.

Page 30: Genetika v zubním lékařství II

Výhody PCR Hlavní výhodou PCR, ze které těží také lékařská

diagnostika, je její vysoká citlivost. Protože dokáže z pouhých 2 vláken vytvořit po 30 cyklech 230 molekul produktu (107 milionů), stačí pro pomnožení určité sekvence velmi malé množství DNA. Protože PCR funguje pouze v případě, že na templátová vlákna nasednou primery, lze toho využít např. při detekci patogenních mikroorganismů v krvi pacienta - genetická informace těchto organismů se liší od lidské, takže je možné navrhnout primery, které budou fungovat pouze v případě, že se v krvi vyskytne DNA patogena. PCR je zejména vhodná k detekci virů, mykobakterií a některých dalších mikroorganismů.

Page 31: Genetika v zubním lékařství II

Lidské chromosomy• morfologicky barvitelné pouze v průběhu mitózy nebo meiózy, kdy dochází ke kondenzaci

• v diploidní buňce 23 párů homologních chromosomů (22 párů autosomů a 2 pohlavní chromosomy)

Page 32: Genetika v zubním lékařství II

Vyšetření karyotypu• odběr buněk, schopných intenzivního dělení (dostatek mitóz)

• kultivace ve vhodném médiu se stimulátorem dělení

Fytohemaglutinin: phyto = rostlina, haem = krev, agglutinate = shlukovattj. látka rostlinného původu (tzv. lektin), způsobující při přidáníke krvi shlukování červených krvinek

erytrocytpovrchov

ý antigen

erytrocytPHA

Page 33: Genetika v zubním lékařství II

• zastavení v metafázi mitózy inhibitorem sestavování mikrotubulů

kolchicin: tzv. vřeténkový jed z ocúnu (Colchicum autumnale)

• zvětšení objemu buněk a jader přidáním hypotonického roztoku

• fixace a nakapání na podložní sklo, během odpařování fixáže se „mitotické figury“ rozprostřou do plochy• u pruhovacích technik ošetření denaturací, typicky trypsinem (hydrolytická proteáza odstraní proteiny v méně kondenzovaných částech chromosomů)

• pozorování, fotografování, identifikace chromosomů, sestavení karyotypu

• barvení, nejčastěji Giemsou

Page 34: Genetika v zubním lékařství II

Pruhovací technikyQ G R C

Q = quinacrine, chinakrin, fluorescenční barvivo, které se váže na oblasti bohaté na AT-páryG = Giemsa po trypsinu, stejné oblasti jako u QR = reverzní, opačné, vysoká teplota a nízké pH, pak se barví GC-bohaté oblasti

C = kyselina, pak louh, odstraní asi 60% DNA, zůstane jen konstitutivní heterochromatin (constitutive heterochromatin)

Page 35: Genetika v zubním lékařství II

High-resolution banding

Chromosom č. 1

stře

dní m

etaf

áze

časn

á m

etaf

áze

těsn

ě př

ed

met

afáz

í

pozd

prof

áze

Page 36: Genetika v zubním lékařství II

G-pruhy na lidských chromosomech

Page 37: Genetika v zubním lékařství II

Karyotyp podle Denverské klasifikace

Page 38: Genetika v zubním lékařství II

Detekce chromosomů pomocí sond

• nejsou nezbytné dělící se buňky okamžitý výsledek• konkrétní centromerická sonda detekuje jen centromeru určitého chromosomu

zelená = X

červená = Y

modrá = 18

zelená = X

modrá = 18

zelená = 13

červená = 21

Page 39: Genetika v zubním lékařství II

Spektrální karyotypizace (SKY)

Page 40: Genetika v zubním lékařství II

Sekvenace DNACíl:

Najít kompletní pořadí nukleotidů A, C, G, T v DNA

Page 41: Genetika v zubním lékařství II

Sekvenace DNAhttp://www.dnalc.org/ddnalc/resources/cycseq.html

Používá se ke zjištění skutečné sekvence DNA.– Nejobvyklejší metodou je metoda „dideoxy“

method. • Tato metoda používá dideoxynukleotidové trifosfáty (ddNTPs),

které mají místo OH na uhlíku 3’ v molekule ribózy u deoxynukleotidových trifosfátů (dNTPs) jen H. Dideoxynukleotidy jsou terminátory řetězců. Je li v syntetické reakci místo deoxynukleotidu přidán dideoxynukletid, systéza se v tomto bodě zastaví, protože chybí OH skupina v poloze 3 ´, nutná pro přidání dalšího nukleotidu.

Page 42: Genetika v zubním lékařství II

Deoxy versus dideoxy

Page 43: Genetika v zubním lékařství II

Syntéza DNA

Page 44: Genetika v zubním lékařství II

DNA sekvenace

Page 45: Genetika v zubním lékařství II

Elektroforetický obraz

Page 46: Genetika v zubním lékařství II

Genová terapie: typy nemocí

Infekční nemociRakovinyVrozené nemociNemoci imunitního systému

Page 47: Genetika v zubním lékařství II

Genová terapie Zahrnuje jakoukoliv proceduru, určenou k

léčení nemoci genetickou modifikací buněk pacienta.

Do buněk se transferují: geny, jejich části nebo oligonukleotidy.

Genová terapie in vivo: transfer přímo do buněk pacienta

Genová terapie in vitro: genové modifikace probíhají mimo organismus

Genová terapie ex vivo: modifikované buňky se vracejí do organismu

Page 48: Genetika v zubním lékařství II

Genová terapie

Klasická genetická terapie (dopravit geny do vhodných cílových buněk, aby bylo dosaženo optimální exprese vnesených genů) s cílem:

1. zajistit produkci látky, která chybí2. aktivovat buňky imunitního

systému ve snaze pomoci odstranit nemocné buňky

Page 49: Genetika v zubním lékařství II

Technologie klasické genetické terapie

Jedná se o zacílení buněk nemocné tkáně

Geny mohou inzertovány do buněk pacienta přímo a nepřímo

Inzertované geny se mohou Integrovat do chromozomů Zůstat extrachromozomálně (epizomy)

Page 50: Genetika v zubním lékařství II

Genetický transfer

Ex vivoTransfer klonovaných genů do buněk

v kultuře (transplantace autologních geneticky modifikovaných buněk)

In vivo Transfer se děje přímo do tkáně

pacienta. Pomocí liposomů nebo virových vektorů.

Page 51: Genetika v zubním lékařství II

Principy genetického transferu

cDNA s kompletní DNA kódující sekvencí je modifikována k zajištění vysoké hladiny exprese, např. pomocí silného virového vektoru. Následná inzerce genu se děje

A) do chromozomu gen se bude rozšiřovat do dalších buněk zajištěna vysoká úroveň exprese (kmenové

buňky) náhodná inzerce-různá lokalizace –různá

úroveň exprese-smrt jednotlivé buňky-rakovina (aaktivace onkogenu, deaktivace supresorového nebo apoptotického genu-výhoda transferu ex vivo.

B) extrachromozomálně – nevýhoda nejistého dlouhodobého účinku

Page 52: Genetika v zubním lékařství II
Page 53: Genetika v zubním lékařství II
Page 54: Genetika v zubním lékařství II

Neklasická genová terapie

Inhibice exprese genů asociovaných s patogenezou

Korekce genetického defektu a obnovení normální genové exprese

Současná genová terapie se omezuje na terapii somatických mutací.

Etické problémy s potenciální terapií zárodečných mutací.

Page 55: Genetika v zubním lékařství II

Genová terapie a jiné terapeutické molekulárně genetické přístupy

Rekombinantní proteiny a „genetically engineered“ vakcíny

Expresním klonováním produktů normálního genu (klonované geny jsou exprimovány v mikroorganismech nebo transgenních organismech), které slouží k tvorbě velkých množství medicínsky cenných produktů

Produkcí geneticky „engineering“ protilátek (geny pro protilátky jsou manipulovány k tvorbě nových částečně nebo plně humanizovaných protilátek) pro terapeutické použití

Produkcí „genetically engineered“ vakcín-především proti tumorům a infekčním agens.

Page 56: Genetika v zubním lékařství II

Rekombinantní bílkoviny je možno produkovat expresním klonováním v mikroorganismech nebo v transgenních zvířatech

V mikroorganismech: Výhody: dostatečná množství produkovaných látek Nevýhody: Pozměněné produkty v důsledku odlišných

posttranslačních úprav bílkovin se stejnou primární strukturou (glykosylace)

problémy s purifikacíV transgenních zvířatech: možnost navodit podobné posttranslační

systémy jako u člověka

Page 57: Genetika v zubním lékařství II

Chimerické a humanizované protilátky

Rekombinantní protilátky humánní-hlodavčí

Humanizace hlodavčích mAb umožňuje získat velké množství protilátek a zároveň zabránit imunitní odpovědi lidského příjemce:

chimerické V/C protilátky) CDR (complementarity determining

regions) graft protilátky Infekční patogeny a antigeny nádorových

buněk

Page 58: Genetika v zubním lékařství II
Page 59: Genetika v zubním lékařství II

„Geneticky enginnered“ vakcíny

Genetická modifikace antigenu – např. fúze cytokinu s antigenem ke zvýšení antigenicity

Genetická modifikace virů- virové vektory Genetické modifikace mikroorganismů,

které způsobí: odstranění genů nutných pro patogenezu expresi exogenního genu v bakteriích

nebo parazitech po jeho inzerci do těchto organismů

Page 60: Genetika v zubním lékařství II
Page 61: Genetika v zubním lékařství II
Page 62: Genetika v zubním lékařství II
Page 63: Genetika v zubním lékařství II

Triáda „Tissue Engineering“. Tři hlavní složky tkáně: buňky, extracelulární matrix a signální systém.

E. L. SCHELLER*, P. H. KREBSBACH* & D. H. KOHN*,2009

Page 64: Genetika v zubním lékařství II

Tissue Engineering v praxi: – temporomandibulární kloub. (a) design teoretického, místně specifického implantátu temporomandibulárního kloubu pomocí pevné výroby bez formy (b) Kompozitní konstrukce z PLLA s diferencovanými prasečími chondrocyty a hydroxyapatitem (HA). (c) Implantát za 4 týdny po implantaci. Review ArticleTissue engineering: state of the art in oral rehabilitation

E. L. SCHELLER*, P. H. KREBSBACH* & D. H. KOHN*,† *Department of Biologic and Materials Sciences, School of Dentistry, J Oral Rehabil. 2009 Feb 17. [Epub ahead of print –doporučuji přečíst! ! !

Page 65: Genetika v zubním lékařství II

Farmakogenetika - cíle Popsat vliv dědičnosti na odpověd organismu na

různé látky s využitím interdisciplinárního přístupu Farmakogenomika Farmakodynamika: popisuje žádoucí či nežádoucí

účinky léků na organismus (lék organismus) Farmakokinetika: se zabývá hladinami léků a jeho

metabolitů v různých tkáních a vstřebáváním léků, jejich distribucí, metabolismem a eliminací

(organismus lék)

Page 66: Genetika v zubním lékařství II

Klíčové složky farmakogenetikyKlíčové složky farmakogenetiky

Page 67: Genetika v zubním lékařství II

Klinický potenciál farmakogenetikyKlinický potenciál farmakogenetiky

Page 68: Genetika v zubním lékařství II

FarmakodynamikaEfekt kompetitivní(guanetidin + efedrin)Efekt aditivní(IMAO a tricyklická antidepresiva)Efekt antagonistický(salbutamol + betablokátory)

Page 69: Genetika v zubním lékařství II

Farmokodynamika x farmakogenomika

Různá odpověď pacientů téže populační skupiny na tentýž lék

Různá odpověď pacientů na kombinace týchž léků

Geneticky determinovaná přecitlivělost na danou látku

Page 70: Genetika v zubním lékařství II

Farmakokinetika Absorpce (GIT, motilita?, pH žaludeční

sekrece?, intestinální flóra?, místo absorpce)

Distribuce (frakce léčiva vázaná na bílkoviny séra, afinita jednotlivých léčiv k BS – fenylbutazon-warfarin)

Metabolismus (indukce, inhibice metabolizujících enzymů... rifampicin-orální kontraceptiva)

Eliminace (pH moči, lithium-thiazidy)

Page 71: Genetika v zubním lékařství II

Farmakokinetika x farmakogenomika

Rozdílné hladiny léku v séru pacientů téže skupiny, váhy, atd. po podání stejné dávky

Rychlejší x pomalejší nástup účinkuRůzná doba eliminace léčiva z

organismu Interakce (alkohol, tabák,

barbituráty)

Page 72: Genetika v zubním lékařství II

Farmakogenetika a vývoj léků

Nutnost přesné diagnózy (k fenotypicky podobným stavům mohou vést různé patobiochemické mechanismy).

Individuální odpověď jedince na terapii může záležet na genech, vstupujících do interakce s metabolismem léku nebo jeho působením.

Polovina všech dosud používaných léků je metabolizována enzymy P450.

Page 73: Genetika v zubním lékařství II

P450CYP3A4 – 50% metabolizovaných

lékůCYP2D6 – 20%CYP2D9 + CYP2D19- 15 %CYP2D6, CYP2D9, CYP2D19 a

CYP2A6 byly prokázány jako funkčně polymorfní

Page 74: Genetika v zubním lékařství II

Kandidátní geny - asociace

s intermediálním fenotypem s klinickou manifestací nemocis klinickou závažností nemocis odpovídavostí nemoci na

léčbu

Page 75: Genetika v zubním lékařství II

Zdraví čeští dobrovolníci středního věku (41-50 let)Polymorfismus -596 A/G v genu pro IL-6Srdeční frekvence

Vašků A et al. Physiol Res 2003

050100

1.čtvrt.

4.čtvrt.

VýchodZápadSever

0

20

40

60

80

%

Osoby s HR < 78/min (99) Subjekty s HR > 78/min (71)

Osoby s HR < 78/min (99) 28 51 21

Subjekty s HR > 78/min (71) 8 62 30

AA AG GG

Pg=0,006 Pa=0,01

Genotypy AG+GG uvedeného polymorfismu jsou častější u jedinců s vyšší srdeční frekvencí (OR=4,27, 95% KI 1,66-10,98, P=0,0009).

Page 76: Genetika v zubním lékařství II

Chronické srdeční selháníPolymorfismus -790T/G v genu pro MMP-2Celkový cholesterol

0

50

100

%

Muži s CHF, TC < 5 mmol/l (58)Muži s CHF, TC > 5 mmol/l (58)

Muži s CHF, TC < 5mmol/l (58)

30 34 36

Muži s CHF, TC > 5mmol/l (58)

10 40 50

TT TG GG

Pg=0,03Pa=0,01

Genotypy TG + GG přinášejí 3,59x vyšší OR pro muže s CHF a vyšší hladinou celkového cholesterolu: OR=3,59; 95% KI 1,30-9,93; P=0,009 Vašků A et al. Clin Chem Lab Med 41:1299-1304, 2003

Page 77: Genetika v zubním lékařství II

Děkuji Vám za pozornost


Recommended