1. Co to są mutacje założycielskie? W badaniu czego można wykorzystać to zjawisko?

Mutacja założycielska – jest to mutacja punktowa, która może pojawiać się w miejscu labilnym lub miejscu rzadko dotykanym mutacjami. Mutacja przez bardzo długi czas utrzymuje się w stanie niezmienionym tzn. jest przez wiele pokoleń przekazywana w stanie niezmienionym a u wszystkich osób dotkniętych tą mutacją odnajduje się identyczną sekwencją odcinka DNA. Zmianie ulega tylko otoczenie tej mutacji – haplotyp. Analizując haplotyp mutacji można określić, kiedy i gdzie ona powstałą oraz przewidzieć z pewną dokładnością jak przemieszczały się populacje, w których mutacja występuje. Mutacje założycielskie utrzymują się w populacjach przez wiele pokoleń, ponieważ dają one przewagę osobnikom heterozygotycznym (osobniki homozygotyczne są letalne). Przykładami chorób są:

- hemochromatoza – heterozygoty dają przewagę w latach głodu – chronią przed anemią
- anemia sierpowata – heterozygoty chronią przed malarią
- mutacja V czynnika krzepliwości krwi – heterozygoty chronione są przed zakrzepicą (sepsą)
- odczuwanie fenylotiomocznika – ostrzeżenie przed zjedzeniem czegoś zatrutego

1. Kiedy stosujemy eliminację bezpośrednią komórek? Podaj przykłady genów używanych w tym procesie?

Eliminację komórek stosuje się w przypadku dwóch rodzajów schorzeń: transformacji nowotworowej oraz w przypadku osób chorych na AIDS. Wyróżniamy dwa rodzaje eliminacji komórek:

- bezpośrednią – polega ona na wprowadzeniu do komórek genów samobójczych lub genów proapoptotycznych
- pośrednią – polega na wprowadzeniu do komórek genów modulujących lub wzmacniających działanie systemu immunologicznego lub działających antyangiogennie.

W przypadku eliminacji bezpośredniej do komórki wprowadza się jednocześnie gen samobójczy oraz prolek – substancję, która wędruje do komórki wraz z krwią i pod wpływem produktu genu samobójczego przekształca się w truciznę. Najczęstsze geny samobójcze to:

- deaminaza cytozyny (pochodzi z E.coli) + prolek 5 – fluorocytozyna, która przekształca się do
5-fluorouracylu
- kinaza tymidyny (pochodzi z wirusa opryszczki) + prolek acyklowir/gancyklowir

1. Jaki fenotyp daje translokacja wzajemna?

Translokacja wzajemna jest przykładem zrównoważonych mutacji chromosomowych (rearanżacji typu translokacje). Polega ona na fuzji dwóch chromosomów oraz utworzenia krzyża translokacyjnego. Wymieniają się one fragmentami chromosomów, ale nie dochodzi do zmiany całkowitej ilości materiału genetycznego. Fenotyp osobnika dotkniętego takimi zmianami: bardzo ciężkie wady rozwojowe narządów, dysmorfie, zaburzenia umysłowe.

1. Jaką rolę pełni miedź w organizmie człowieka? Jakie choroby są związane z nieprawidłową gospodarką miedzią?

Funkcje miedzi w organizmie człowieka:

- bierze udział w procesach krwiotworzenia,
- bierze udział w wytwarzaniu tkanki łącznej i kostnej,
- bierze udział w przemianach żelaza, 
- bierze udział w metabolizmie tkanki nerwowej,
- wchodzi z skład enzymów - aminooksydazy, która uczestniczy  w tworzeniu kolagenu i elastyny oraz tyrozynazy, która jest niezbędna do wytwarzania barwnika melaniny.

Choroby:
- związane z mutacją genu PRNP transportującego jony miedzi przez błonę komórkową – zmutowane białko dostarcza więcej miedzi niż białko prawidłowe. Zbyt duża ilość miedzi prowadzi do nadreaktywności enzymów i neurotransmiterów i w efekcie powoduje zmiany neurologiczne.

1. Budowa białka prionowego – prawidłowego i nieprawidłowego.

Białko prawidłowe (PrP^sen, PrP^c)	Białko nieprawidłowe (, PrP^sc, PrP^res)
- niewielkie białko wrażliwe na działanie proteinazy K - rozpuszczalne w niektórych detergentach - 42% struktura α-helikalna - 55% struktura nieuporządkowana - 3% struktura β	- oporne na proteinazę K - nierozpuszczalne w detergentach - 30% struktura α-helikalna - 27% struktura nieuporządkowana - 43% struktura β

1. Co należy zrobić aby zapewnić działanie transgenu w odpowiedniej tkance? Podaj przykład.

Stosowany gen terapeutyczny jest genem hybrydowym. Promotor takiego genu jest tkankowo i gatunkowo specyficzny. Dlatego aby wprowadzić gen w określone miejsce należy zastosować odpowiedni promotor:
- wprowadzanie genów terapeutycznych do wątroby – promotor dla genu dla albumin
- wprowadzenie genów dla melanocytów (czerniak) – promotor dla genu tyrozynazy
- wprowadzenie genów w przypadku raka sutka – promotor dla erbB2

1. Wymienić odstępstwa od dziedziczenia. (Dlaczego diagnostyka chorób jest utrudniona?)

1 - powstanie mutacji de novo – achondroplazja
2 - mozaicyzm linii zarodkowych – dystrofia mięśniowa Duchene, achondroplazja, hemofilia A
3 - opóźnienie wieku wystąpienia choroby – pląsawica Huntingtona, hemochromatoza, choroba Alzheimera (niektóre formy dziedziczne), niektóre dziedziczne nowotwory
4 - zmienna penetracja – retinoblastoma
5 - zmienna ekspresja – nerwiakowłókniakowatość typu I
6 - antycypacja – pląsawica Huntingtona, dystrofia miotoniczna
7 - imprinting genomowy – zespół Pradera-Willego, zespół Angelmana, zespół Beckwitha-Wiedemana

1. Wymień przykłady heteromorfizmu chromosomów.

Heteromorfizm chromosomów –zmiany w wyglądzie chromosomów będące przejawem zmienności populacyjnej:
- różnice w długości chromosomów X i Y – długie ramię chromosomu Y może być dłuższe lub krótsze niż przeciętnie u 30% zdrowych mężczyzn
- długość odcinków satelitarnych może być różna – przyczyną są zmiany w liczbie sekwencji repetytywnych lub liczbie genów, które dotyczą głównie chromosomów akrocentrycznych: 13, 14, 15, 21, 22
- wielkość chromatyny centromerowej – zmiany te dotyczą głównie chromosomów 19 i 16
- różnice w liczbie i położeniu złamań chromosomów – około 80 takich miejsc występuje powszechnie, 25 z nich pojawia się sporadycznie

1. Co to jest test mandibularny? Jakie cechy on bada (ilościowe/jakościowe)?

Test mandibularny (kraniometryczny) jest to test ilościowy. By go przeprowadzić należy wypreparować szczękę dolną i przeprowadzić pomiary w punktach kraniometrycznych lub wykonać rzut szczęki.

1. Podaj definicję szczepu wsobnego i rekombinacyjnego.

Szczepy wsobne klasyczne są to szczepy powstające w wyniku kojarzenia brat x siostra przez co najmniej 20 pokoleń, co pozwala na uzyskanie praktycznie 100% homozygotyczności. Szczepy rekombinacyjne – powstają w wyniku krzyżowania dwóch klasycznych szczepów wsobnych.

1. Co to jest mikrochimeryzm? Jakie są źródła takich komórek?

Mikrochimeryzm jest to zjawisko występowania w organizmie komórek innych niż własne. Praktycznie każdy organizm jest taką mikrochimerą. Źródłami komórek obcych może być ciąża (transfer komórek od dziecka do matki), widmowy bliźniak (transfer komórek do matki i do drugiego bliźniaka), stosunek płciowy, karmienie piersią (transfer od matki do dziecka), przetaczanie krwi, transplantacje.

1. Dlaczego u niektórych heterozygot ujawniają się cechy chorobowe?

Dzieje się tak na przykład w przypadku hemofilii, która jest sprzężona z chromosomem X. Chorzy są tylko mężczyźni, kobiety są nosicielkami (heterozygotami). W niektórych przypadkach kobiety mogą mieć jednak lekkie objawy chorobowe, ponieważ dochodzi do losowej inaktywacji chromosomu z prawidłowym allelem genu – są to heterozygoty manifestujące.

1. Podaj przyczyny dystrofii Beckera i Ducheune

Dystrofia jest to choroba sprzężona z chromosomem X, gdzie znajduje się gen kodujący dystrofinę – białko budujące mięśnie szkieletowe, gładkie oraz sercowe, wchodzi w skład tkanki nerwowej oraz siatkówki oka. Dystrofia Ducheune związana jest z bardzo dużymi delecjami między 45 a 55 eksonem w genie kodującym dystrofinę i charakteryzuje się cięższymi objawami (stopniowe zaniki mięśni, trudność z poruszaniem się i śmierć na skutek niewydolności mięśni oddechowych). Dystrofia Beckera występuje gdy delecje są krótsze i występują na początku genu dla dystrofiny. W tym przypadku objawy pojawiają się ok. 11 roku życia a zdolność ruchu jest zachowana praktycznie do końca życia.

1. Co powinien zawierać wektor plazmidowy?

Z wirusa usuwa się część genów (geny pozwalające na namnożenie wirusa, geny dla otoczek wirusowych). Na to miejsce wprowadzane są:

- kaseta ekspresyjna – promotor, określony transgen, sygnał do poliadenylacji, enhancer, miejsce ori)
- gen selekcyjny oporności wielolekowej
- gen reporterowy podłączony do tego samego promotora co gen terapeutyczny

1. Dlaczego mutacje inercyjne są niebezpieczne? W przypadku zastosowania którego z wektorów są częste?

Najczęstsze są w przypadku wektorów retrowirusowych, ponieważ wbudowują się one w dowolne miejsce.

1. Co to jest heterogenność alleliczna? Podaj przykład choroby.

Heterogenność alleliczna polega na wywoływaniu tych samych objawów chorobowych przez różne mutacje występujące w różnych genach. Przykładem może być wielotorbielowatość nerek objawiająca się przerostem tkanki łącznej, upośledzeniem funkcji nerek, torbielowatością wątroby, nadciśnieniem, tętniakami mózgu. Może być wywołana przez mutacje genów na chromosomach 4 lub 16 kodujących glikoproteiny.

1. Jak tworzy się kariotyp?

Analizę kariotypu można przeprowadzić na każdym rodzaju komórek, ale najczęściej używane są do tego celu leukocyty. Hoduje się je przez 24-78 godzin stymulując miogenami i działając kolchicyną, która niszczy wrzeciono podziałowe. Następnie wprowadza się je do roztworu hipotonicznego, który powoduje rozsuwanie się chromosomów. Tak uzyskaną płytkę wybarwia się barwieniem Giemsy i otrzymuje się prążki: G (bogate w A i T, chromatyna silnie skondensowana) i R (bogate w G i C, chromatyna słabo skondensowana).

1. Idealny genotyp:

46 XX, 46 XY

1. Co to jest progeria? Jakie są jej przyczyny?

Progeria (Dysceratoris congenita) jest to śmiertelna choroba prowadząca do zaburzeń szpiku kostnego, zaburzeń w regeneracji naskórka oraz podniesienia zachorowalności na nowotwory. Choroba ta jest związana z brakiem odbudowy telomerów.

1. Co to są encefalopatie gąbczaste? Wymień przykłady.

Są to głownie bardzo ciężkie schorzenia układu nerwowego powstające na skutek odkładania się wadliwego białka prionu niszczącego tkankę mózgową i powodującego jego silną wakuolizację. Choroby te to:

- postać sporadyczna choroby Creutzfelda-Jacoba (CJD)
- kuru
- infekcyjne formy CJD
- rodzinne formy CJD
- śmiertelna rodzinna bezsenność

1. Czego dotyczy test cytotoksyczny?

Test cytotoksyczny opiera się na testowaniu zgodności genu H-2 w różnych formach. Od dowolnych osobników w szczepie pobiera się węzły chłonne, z których izoluje się limfocyty. Wysiewa się je na płytki wielodołkowe a następnie dodaje się przeciwciało: jeżeli testujemy H-2a to dodajemy anty-H-2a. Jeżeli nasz szczep jest jednorodny genetycznie to wszystkie komórki giną, jeżeli część przeżywa to szczep jest zanieczyszczony.

1. Jakie są etapy terapii genowej i jej założenia? Co to jest kompensacja defektu?

Terapia genowa polega na usunięciu wadliwie pracującego genu i wprowadzeniu w jego miejsce genu prawidłowego. Głównym założeniem teoretycznym (które sprawdza się w praktyce rzadko) jest kompensacja defektu – wprowadzamy do komórki liczne kopie prawidłowego genu i liczymy na to, że wbudują się one w odpowiednim miejscu i będą działać prawidłowo.

1. Do czego służą geny proangiogenne?

Geny proangiogenne wzmacniają działanie VEGF (czynnik wzrostu śródbłonka naczyń krwionośnych). Stosowane są w leczeniu miażdżyc , w leczeni niedokrwistości mięśnia sercowego.

1. Mikrojądra przyczyna powstawania, przebieg procesu, chromosomy najczęściej narażone.

Mikrojądra są to małe twory, które wybarwiają się identycznie jak jądro komórkowe. Powstają one przy podziałach komórkowych na skutek zaburzeń aparatu podziałowego (wrzeciona podziałowego). Mikrojądra zawierają pojedyncze chromosomy lub ich fragmenty centryczne, które nie przeszły do komórek potomnych. Najczęściej mikrojądra tworzą się w chromosomie X, chromosomie 9 (posiada duży blok heterochromatyny)

1. Geny reporterowe

Geny reporterowe są to geny podłączone do tego samego promotora co gen terapeutyczny, więc ich ekspresja zachodzi razem. Ekspresję genu reporterowego łatwo zauważyć więc jednocześnie można wnioskować o ekspresji genu terapeutycznego. Najczęściej stosowane geny reporterowe to gen dla β galaktozydazy (wyizolowany z E.coli), gen dla lucyferazy ( z robaczka świętojańskiego), gen dla GFP.

1. Różnice w terapii genowej in vivo i ex vivo.

Terapia In vivo polega na bezpośrednim dostarczeniu genu terapeutycznego do organizmu (mało wydajne) – cz. DNA dla mukowiscydozy rozpylane w aerozolu. Terapia ex vivo polega na izolacji komórek szpiku z organizmu i ich hodowli In vitro. Nieprawidłowe komórki niszczy się za pomocą promieniowania a komórki prawidłowe wszczepia się do szpiku kostnego.

1. Szczepy wsobne

Szczepy wsobne można podzielić na :
- klasyczne
- koizogeniczne – całe tło genetyczne jest takie samo, różnią się tylko 1 genem (db –diabetes)
- kongeniczne – różnią się one pewnym odcinkiem chromosomu (H-2)
- rekombinacyjne
- konsomiczne – całe tło genetyczne identyczne, różnią się tylko jednym chromosomem
- konplastyczne – uzyskiwane są poprzez połączeniu genomu jądrowego jednego osobnikaz genomem cytoplazmatycznym innego osobnika

1. Opisz fenotyp zespołów XXX, XXY, XYY

XXX – superkobieta – prawie normalny intelekt, u ok. 15-20% może występować lekkie upośledzenie umysłowe, płodne, produkują gamety prawidłowe

XXY – z. Klinefertera – małe jądra, niski poziom testosteronu, rozedma płuc, cukrzyca, osteoporoza, rak sutka, inteligencja nie obniżona,

XYY –supermężczyzna - osobnik normalny, wyższy wzrost, czasami problemy emocjonalne, płodność niezaburzona – nigdy nie powstają gamety YY.

1. Co to jest antycypacja?

Antycypacja jest to mechanizm powodujący, że w kolejnych pokoleniach objawy choroby pojawiają się coraz wcześniej lub są silniejsze. Związane jest to z pojawianiem się większej ilości odcinków trójnukleotydowych.

1. Metody wykrywanie niestabilności genotypu

Wyróżnia się dwa testy pozwalające na ocenę stabilności genotypu: test mikrojądrowy i test wymiany chromatyd siostrzanych.

1. Rodzaje terapii genowej

- kompensacja defektu genetycznego
- korekta mutacji
- hamowanie ekspresji zmutowanego genu
- eliminacja komórek
- dostarczanie komórkom genów wzbogacających ich fenotyp – nabywanie nowych własności

1. Wymienić choroby wywołane przez mikrochimeryzm. Jakie korzyści płyną z mikrochimeryzmu dla matki?

Mikrochimeryzm związany jest z występowaniem chorób autoimmunologicznych u dziecka (atrezja dróg żółciowych, zapalenie skórno-mięśniowe wieku dziecięcego, toczeń rumieniowaty noworodków, cukrzyca typu I, twardzina) i matki (rak piersi, szyjki macicy, stwardnienie rozsiane, nadciśnienie ciążowe, reumatoidalne zapalenie stawów, twardzina, choroby tarczycy).

W trakcie ciąży u kobiet z RZS choroba się cofa – układ odpornościowy dziecka pomaga w zwalczani choroby. Po porodzie choroba powraca. Po porodzie naturalnym wyższy jest mikrochimeryzm matczyny a po cesarskim cięciu mikrochimeryzm płodowy (kobiety są wtedy bardziej narażone na ch. autoimmunologiczne).