Εφαρμοσμένη Γενετική

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Εφαρμοσμένη Γενετική Εφαρμογές της Γενετικής στον άνθρωπο Διδάσκουσα: Επίκουρη Καθηγήτρια Αμαλία-Σοφία Αφένδρα

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Εφαρμογές της Γενετικής στον άνθρωπο Γενετικές ασθένειες Εφαρμογές της Γενετικής στον οικογενειακό προγραμματισμό Γενετική του καρκίνου Γονιδιακή θεραπεία

4 Βιοϊατρικές & Βιοτεχνολογικές Εφαρμογές Ηθικές προεκτάσεις

5 Μεγάλο ποσοστό εξάλειψης: Μολυσματικές ασθένειες Παιδική θνησιμότητα (επιτεύγματα της Ιατρικής, Φαρμακολογίας, Βιοχημείς Βιολογίας κλπ.) Έκθεση του ανθρώπου σε νέους βλαβερούς παράγοντες (π.χ. νέες χημικές ουσίες)

6 Γενετική καθοδήγηση Αποφυγή γέννησης απογόνου με συγκεκριμένο φαινότυπο από γονείς που είναι γενετικά επιβαρυμένοι. Προγεννητική διάγνωση (αμνιοκέντηση)

7

8

9 Γενετική καθοδήγηση Διερεύνηση της γενετικής σύστασης των υποψήφιων γονέων & των συγγενών τους για το υπό διερεύνηση χαρακτηριστικό. (Είναι σκόπιμο να γνωρίζει κάποιος, αν πρόκειται να προσβληθεί από μία μοιραία ασθένεια, αν δεν υπάρχει τρόπος ίασης;) Παραδείγματα: νόσος Alzheimer σε πρώιμη ηλικία

10 Γονιδιακή θεραπεία

11 Ιατρική Γενετική: 1902 Πρώτη συσχέτιση μεταξύ γονιδίου & ενζύμου από τον ιατρό Sir Archibald Garrod (1909). Περιγραφή της πρώτης κληρονομικής ασθένειας που εντοπίσθηκε πειραματικά: Αλκαπτονουρία Συμπτώματα: μαύρα ούρα Οφείλονται στη μη διάσπαση του ομογεντισικού οξέος από το ένζυμο οξειδάση του ομογεντισικού οξέος

12 Η αιτία πολλών ασθενειών είναι κάποιο ελαττωματικό γονίδιο, δεδομένων των εξής στοιχείων: Έχουν εντοπισθεί τουλάχιστον 100 ογκογονίδια & 30 αντικαρκινογονίδια 1430 ασθένειες είναι καθαρής γονιδιακής προέλευσης Περίπου 5000 ασθένειες έχουν γενετική βάση Περίπου 5000 ασθένειες έχουν γενετική βάση (προδιάθεση του οργανισμού να νοσήσει σε συνδυασμό με άλλους, περιβαλλοντικούς παράγοντες)

13 Μετάλλαξη ανενεργό ένζυμο Μη καταβολισμός κάποιου υποστρώματος Συσσώρευση αυτής της ουσίας τοξικότητα Παράδειγμα: Φαινυλκετονουρία Ελλειψη του γονιδίου που είναι υπεύθυνο για το σχηματισμό του ενζύμου υδροξυλάση της φαινυλαλανίνης συσσώρευση φαινυλαλανίνης (Πρόληψη με σωστή δίαιτα)

14 Στόχος της γονιδιακής θεραπείας: Εισαγωγή των φυσικών γονιδίων μέσω κατάλληλων φορέων στα κύτταρα, με σκοπό την αντικατάσταση των μεταλλαγμένων γονιδίων από τα φυσικά. Ανακάλυψη του γενετικού μετασχηματισμού βακτηρίων (δεκαετία 70) Τεχνικές απομόνωσης & μεταφοράς γονιδίων Συστήματα έκφρασης ευκαρυωτικών γονιδίων Διαγονιδιακά ζώα (ποντίκια) ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος

15 Από τις πρώτες θεραπείες ελαττωματικού γονιδίου: adh (αλκοολική αφυδρογονάση) του D. melanogaster Η μετάλλαξη αυτή χρησίμευσε για τη διερεύνηση της αποκατάστασης ενός τέτοιου μεταλλαγμένου D. melanogaster Πλασμίδιο pπ25.1(18-13 a ) Φέρει ένα μεταθετό γενετικό στοιχείο, το P. Μέσα στο μεταθετό γενετικό στοιχείο τοποθετήθηκε το γονίδιο adh τροποποιημένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να παρουσιάζει υψηλή έκφραση του προϊόντος. Δημιουργία του ανασυνδυασμένου πλασμίδιου pap2 Μετασχηματισμός γεννητικών κυττάρων εμβρύων με ανενεργή αλκοολική αφυδρογονάση με το πλασμίδιο pap2.

16 Τεχνική μικροένεσης (microinjection)

17 μικροένεση στον πυρήνα διαφοροποιημένου ζυγωτού απαραίτητη η ακινητοποίηση των κυττάρων το κυτταρικό περίβλημα πρέπει να είναι διαπερατό (κατά προτίμηση πρωτοπλάστες) αποφυγή βλάβης του κυττάρου απαιτείτaι μέθοδος για την αναγέννηση του οργανισμού: φυτά - καλλιέργεια πρωτοπλαστών in vitro ζώα διαδικασία εμφύτευσης εμβρύου in vivo

18 Γενετική νόσος Κυστική ίνωση Προκαλείται από ένα υποτελές γονίδιο Το σώμα παράγει βλέννα που προσβάλλει το αναπνευστικό, πεπτικό & αναπαραγωγικό σύστημα του ανθρώπου Διαδεδομένη ιδιαιτέρως μεταξύ των Καυκάσιων

19 Graphic Source: Welsh, Michael J., and Smith, Alan E. Scientific American, December

20 Μοριακή βάση Μετάλλαξη στο γονίδιο CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) Έχουν εντοπισθεί > 900 μεταλλάξεις Κάθε μετάλλαξη επηρεάζει διαφορετικά

21 Αντιμετώπιση της νόσου Καθημερινές μαλάξεις στο στήθος Χορήγηση παγκρεατικών ενζύμων (χάπια) Αντιασθματικές θεραπείες Ενίσχυση του διαιτολόγιου με βιταμίνες Υποστήριξη της αναπνοής με οξυγόνο Μεταμόσχευση πνευμόνων / καρδιάς

22 Case A: Browns The results of this gel show that Bob (L4) does not carry the disease. However, Sharon s fragments (L6), as well as the fetus s (L5), match the heterozygous DNA, making her a carrier.

23 Case A: Jones Mike (L4) and Jill (L6) are both carriers according to the gel results. The fetus (L5) has Cystic Fibrosis.

24 Case A: Smith Ron (L4) and Carol (L6) are both carriers of the disease; however, the fetus (L5) is not.

25 Dot Blot for Gene Mutation (right column) Case B Dot Blot for normal gene (left column)

26 Case C Dot blot for CS Mutation: Positive results for Carl and Maggie

27 Case C Dot blot for Normal DNA Sequence: Positive results for Karl and Maggie

28 Τέλος Ενότητας

29 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

30 Σημειώματα

31 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

32 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκουσα: Επίκουρη Καθηγήτρια Αμαλία-Σοφία Αφένδρα. «Εφαρμοσμένη Γενετική. Εφαρμογές της Γενετικής στον άνθρωπο». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

33 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]