Czynniki mutogenne: Fizyczne: - prom jonizujące: x, alfa, beta, gamma, kosmiczne, protony i neutrony, emitowane przy promieniotwórczym rozpadzie pierw, - prom niejonizujace: nadfioletowe A i B. Chemiczne: - kwas azotowy, hydroksylamina, związki alkilujące, analogie zasad azotowych, leki: cytostatyki, antybiotyki o właściwościach cytostatycznych, wolne rodniki tlenowe, nadtlenki, środki konserwujące, barwniki akrydynowe. Biologiczne: - wirusy DNA i RNA (retrowirusy) System napraw DNA u ssaków: - przez bezpośrednią rewersję uszkodzenia, - przez wycinanie zasad azotowych, - przez wycinanie nukleotydów, - przez wycinanie błędnie sparowanych zasad azotowych, - przez rekombinację. Czynniki genetyczne -> zatrzymanie cyklu komórkowego -> naprawa DNA ( enzymy polimerazy DNA, ligazy DNA, glikozydazy DNA) -> a) kompletna b) niekompletna: mutacje i aberracje chromosomowe (nowotwór) c) apaptoza (śmierć komórki) Choroby genetyczne: 1) defekty pojedynczych genów - produkuje on uszkodzone białko lub w ogóle zaprzestaje produkowania białka, 1-2 % populacji 2) zaburzenia chromosomowe aberracje - strata lub zyskanie jednego czy większej liczby chromosomów lub przez zmiany w ich strukturze: poliploidy, aneuploidy, delecje, duplikacje, rearanżacje - translokacje segmentów chromosomu, mogą być dziedziczone i powstają de novo, ok. 0,6 % populacji 3) zaburzenia wieloczynnikowe - interakcje genów i czynników środowiska, ok. 65 % populacji Defekty jednogenowe - mutacje punktowe: 1) mutacje sensu - zmiany zasady, które zmieniają kodon określonego aminokwasu, efektem tego jest substytucja 2) mutacje nonsensowne - zmiany zasady, które przekształcają kodon aminokwasu w kodon stop 3) mutacje nieme- nowy kodon powstały w wyniku mutacji może kodować ten sam aminokwas 4) mutacje ramki odczytu - rezultat insercji lub delecji jednej lub więcej zasad powodujących, że zmianie ulega ramka odczytu a pozostające białko ma zmienioną sekwencję aminokwasów po C stronie 5) mutacje miejsc splicingowych - miejsc tzw składania, występując na końcach 3' i 5' aksonów doprowadzają do niepoprawnego dojrzewania transkryptu zmutowanego genu 6) mutacje promotora - doprowadzają do obniżenia lub eliminacji ekspresji danego genu Defekty jednogenowe - mutacje duże: - delecje - wypadnięcie z genu par nukleotydów, - insercje - włączenie do genu par nukleotydów, - rearanżacje. Defekty jednogenowe: Zaburzenia: a) autosomalne dominujące (od 1 pary do 21) b) autosomalne recesywne c) sprzężone z chromosomem X - mężczyźni (hemizygoty) chorują a kobiety są nosicielkami, ponieważ większość zaburzeń jest recesywna. Zaburzenia chromosomowe: a) aneuploidie - powstają w wyniku zwiększenia lub zmniejszenia diploidalnej liczby chromosomów o pojedyncze chromosomy w obrębie 1 genu (aberracje liczbowe autosomów, aberracje liczbowe ch. płciowych) b) euploidie (poliploidie) - zwielokrotnienie całego haploidalnego zestawu chromosomów tj n=23 (komórki triploidalne 3n, tetraidalne 4n) - letalne Dziedziczenie autosomalne dominujące: - ryzyko wystąpienia cechy u potomstwa zwiększa się z wiekiem ojca (mutacja de novo), - zmienna ekspresja genu, - pionowy wzór rodowodu, - niektóre ujawniają się w późnym wieku, - nasilenie objawów choroby może zależeć od płci rodzica przekazującego zmutowany gen, - objawy fenotypowe mogą być w większym lub mniejszym stopniu nasilone. ACHONDROPLAZJA (KARŁOWATOŚĆ CHONDRODYSTROFICZNA): - mutacja w genie 3 receptora czynnika wzrostu fibroblastów, - tranzycja G->A, transwersja G->C, zamiana glicyny na argininę, - częstość mutacji de novo rośnie wraz z wiekiem ojca, - skutkuje nieprawidłowościami w rozwoju chrząstek i kości tj niski wzrost m-132, k-123, krótkie kończyny i palce, duża głowa z wydatnym czołem, - występuje tak samo często u obydwu płci. PLĄSAWICA HUNTINGTONA: - pojawia się zazwyczaj u ludzi po 35r.ż., - mutacja w genie huntingtyny - białka występującego w neuronach, - zmutowana forma h. akumuluje się w komórkach nerwowych i z czasem doprowadza do ich śmierci, największe ubytki dotyczą kory mózgowej i jądra ogoniastego, - chorzy mają następujące objawy: nieskoordynowane ruchy (pląsawice), zaburzenia intelektu, zmiany osobowości i depresję, - występuje w coraz młodszym wieku, z cięższym przebiegiem jeśli zmutowany gen pochodził od ojca - mutacje dynamiczne wykazują antycypację. PROGERIA: - mutacja w białku otoczki jądra komórkowego - laminy A, - białko to współodpowiada za prawidłową strukturę i funkcję jądra komórkowego, - objawy: szybko starzejące się dzieci, mają zmarszczki na skórze, są łyse, wątłe i niskie, mają wydatne czoło, wyłupiaste oczy, umierają w wieku 7-29 lat. Dziedziczenie autosomalne recesywne: - częstość występowania jest zwiększona w małżeństwach spokrewnionych, - mutacje genów strukturalnych, kontrolujących syntezę białek enzymatycznych - zaburzenia metaboliczne. ALBINIZM: - mutacja w którymś z genów odpowiedzialnych za produkcję lub rozmieszczenie naturalnego barwnika - melaniny, - brak barwnika w tęczówce oka, włosach i skórze (rzadko tylko w tęczówce), skóra i włosy są białe, oczy niebieskie lub czerwone (od naczyń krw.), - nadmierna wrażliwość na promieniowanie UV światła słonecznego (stany zapalne, zrogowacenia, światłowstręt), - występuje jednakowo często u obu płci, - efekt plejotropowy. ANEMIA SIERPOWATA: - mutacja punktowa (zamiana GAG->GUG) w genie β-globiny - białka składowego barwnika krwi - hemoglobiny, - zmutowana hemoglobina HbS ma mniejsze powinowactwo do tlenu i łatwiej polimeryzuje, zwiększa się lepkość krwi i skłonność do zakrzepów, - proces polimeryzacji ma wpływ na kształt czerwonych krwinek (erytrocytów), który staje się sierpowaty, mają one tendencję do rozpadania się, co prowadzi do anemii, - heterozygoty (osoby z jedną zmutowaną kopią) mają we krwi sierpowate erytrocyty, ale nieprowadzi to do objawów anemii, są oni odporni na malarię. FENYLOKETONURIA: - mutacja (delecja i m. punktowa) w genie enzymu - hydroksylazy fenyloalaninowej, - skutkuje akumulacją w organizmie aminokwasu - fenyloalaniny, który w postaci metabolitu - fenylopirogronianu osiąga znaczne stężenie w moczu, - można ją leczyć: dieta uboga w fnyloalaninę i bogata w np. tyrozynę, - gdy nie leczona - objawy: niedorozwój umysłowy, padaczka, psychozy, noworodki rodzą się bez objawów chorobowych, - efekt plejotropowy. MUKOWISCYDOZA: - najczęściej jednogenowa, - mutacja (punktowa, sensu, nonsensowne, delecje, insercje) w genie CFTR kodującym białko śródbłonkowe, będące kanałem dla jonów chlorkowych w komórkach nabłonkowych dróg oddechowych i gruczołów wydzielania zew., - objawy: produkcja gęstego, lepkiego śluzu, zatykającego oskrzela i przewody trzustkowe, suchy i uciążliwy kaszel oraz produkcja słonego potu (bogatego w chlorki i jony sodu), zaburzenia trawienia, - leczenie polega na ciągłym łagodzeniu objawów. DALTONIZM (DEUTERANOPIA): - mutacja zachodzi w barwniku siatkówki oka odpowiedzialnym za detekcję zieleni, - ludzie z daltonizmem nie odróżniają barwy czerwonej od zielonej - postrzegają zieleń jako czerwień, - dzie. recesywne sprzężone z chromosomem X. DYSTROFIA MIĘŚNIOWA DUCHENNE'A: - mutacja (delecja, duplikacja, m. punktowa) w genie dystrofiny - ważnego białka osadzonego w błonie komórkowej włókien mięśniowych, - skutkuje brakiem funkcjonalnej dystrofiny i postępującym zanikiem mięśni, - chorzy zwykle nie dożywają 30 r.ż. z powodu niewydolności serca i płuc, - dzie. recesywne sprzężone z ch. X. HEMOFILIA: - mutacja (delecja, m. punktowa, m. de novo) w genie czynnika VIII, IX lub XI skutkuje brakiem funkcjonalnego czynnika krzepnięcia VIII, IX lub XI, - najczęściej występuje tzw hemofilia A, w której jest brak czynnika VIII (90% przyp), - objawy: uciążliwe krwotoki, krwawienia do stawów i tkanek miękkich, - leczenie - dożylne podawanie brakującego czynnika krzepnięcia, - dzie. recesywne sprzężone z ch.X. Zaburzenia chromosomowe: Translokacje: - niezrównoważone - dodanie lub ubytek materiału chromosomowego, - zrównoważone - nie ma dodania lub ubytku mat. chrom., - zmiany struktury mogą być spowodowane: a) nieprawidłowym ustawieniem chromosomów homologicznych podczas mejozy b) nie naprawione lub zle naprawione pęknięcia chromosomów podczas mejozy lub mitozy c)promieniowanie jonizujące d) pewne zakażenia wirusowe e) niektóre środki chemiczne (c,d i e powodują pęknięcie i przemieszczenie materiału chromosomowego). Translokacja - przemieszczenie, wymiana mat. genety. pomiędzy chromosomami niehomologicznymi. 1/1500 osób jest nosicielem tran. zrównoważonej. 1) translokacje wzajemne - są powodowane przez 2 pęknięcia na różnych chromosomach z następującą wymianą materiału 2) translokacje robertsonowskie - 2 krótkie ramiona z niehomologicznych chromosomów zostają utracone, a ramiona długie łączą się w centromerze tworząc poj. chromosom , bez objawów genotypowych. Delecje - pęknięcie chromosomu i utrata materiału genetycznego, dotyczą zwykle dużej liczby genów i wywołują charakterystyczne zespoły chorobowe. 1) delecja terminalna - utrata materiału z końca chromosomu 2) delecja interstycjalna - utrata materiału ze środka chromosomu. Chromosomy pierścieniowe: - powstają gdy na obu końcach chromosomów dochodzi do delecji a następnie końce te łączą się ze sobą, - część ulega utracie co powoduje monosomię chromosomową, - chromosomy pierścieniowe 13 i 14 wywołują upośledzenie umysłowe, - chromosom 20 - padaczka. Inwersje: - są rezultatem 2 pęknięć, po których następuje reinsercja brakującego fragmentu w oryginalnym miejscu ale w odwrotnej kolejności. 1) inwersje pericentryczne - obejmują centromer 2) inwersje paracentryczne - nie obejmują centromeru, występują w hemofilii A - inwersja przerywa gen czynnika krzepliwości VIII. Izochromosomy: - powstają w rezultacie podziału wzdłuż osi prostopadłej do zwykłej osi podziału chromosomu, - posiadają dużą kopię jednego ramienia i żadnej kopii drugiego. TRISOMIA 21 (ZESPÓŁ DOWNA): - translokacja niezrównoważona, - cechy: upośledzenie umysłowe, wady serca, utrata słuchu, charakterystyczne rysy twarzy, przedwczesne starzenie się, zapadalność na ostrą białaczkę i chorobę Alzheimera, - ryzyko urodzenia dziecka wzrasta wraz z wiekiem matki. TRISOMIA 18 (ZESPÓŁ EDWARDSA): - tylko 10% przeżywa do 12 m.ż., - liczne wady rozwojowe serca, nerek, przewodu pokarmowego, poważne upośledzenie umysłowe, rysy twarzy, wystająca potylica mała bródka, zniekształcone małżowiny uszne małogłowie, - ryzyko - wiek matki. TRISOMIA 13 (ZESPÓŁ PATEU): - translokacja niezrównoważona, - rozszczep wargi, małe nieprawidłowo rozwinięte oczy, anomalie palców, wady rozwojowe OUN, nerek serca, macicy, wodogłowie, - 90% noworodków nie przeżywa 1 roku, - ryzyko - wiek matki. MONOSOMIA CHROMOSOMU X (45,X - ZESPÓŁ TURNERA): - 99% płodów z tym kariotypem ulega poronieniu, - zredukowane rozmiary ciała, nie rozwijają się 2-rzędowe cechy płciowe, większość bezpłodna, - 30-40% to mozaiki, - posiadanie w niektórych komórkach chromosomu Y - powoduje wystąpienie nowotworów złośliwych (gonadoblastoma). TRISOMIA 47, XXY (ZESPÓŁ KLINEFELTERA): - występuje wzrost gruczołów piersiowych, sylwetka kobieca, większość bezpłodna, niewielkie upośledzenie umysłowe, - ryzyko - wiek matki. Zaburzenia wieloczynnikowe (poligonowe): 1) ilościowe - bez określonego fenotypu ( masa ciała, pigmentacja skóry, oczu, włosów, inteligencja, podatność na zakażenia, ciśnienie krwi, liczba krwinek 2) jakościowe - z określonym fenotypem: a) wady wrodzone: rozszczep wargi, podniebienia, wrodzone wady serca, stopa końsko-szpotawa, wady cewy nerwowej, wrodzone zwichnięcie st biodrowego b) choroby: schizofrenia, cukrzyca, padaczka, RZS, psychoza afektywna dwubiegunowa. STWARDNIENIE ROZSIANE: - przyczyną zewnętrzną są infekcje wirusowe, które powodują silne pobudzenie odpowiedzi komórkowej układu odpornościowego (limfocyty T), - z nie znanych przyczyn rozwijające się zapalenie zaczyna uszkadzać także mielinę, tworzą się ogniska demielinizacji (głównie w rejonie rdzenia kręgowego). SCHIZOFRENIA: - ciężkie zaburzenie psychiczne, - atakuje młode osoby 15-30 lat, - nie jest chorobą dziedziczną, ale dziedziczy się większą podatność na zachorowanie, - do rozwoju choroby potrzebne jest zadziałanie nieprzyjaznych szczególnie stresujących czynników zewnętrznych, do których zaliczamy np. rozwód, śmierć bliskiej osoby. CUKRZYCA: - przyczyną jest niszczenie komórek β trzustki, - w cukrzycy typu I są pewne predyspozycje genetyczne połączone z czynnikami środowiskowymi, jak np. infekcje wirusem świnki, - w przypadku cukrzycy typu II oprócz predyspozycji genetycznych znaczącą rolę pełnią takie czynniki jak: niezdrowa dieta, brak aktywności fizycznej. PORADNICTWO GENETYCZNE: Jest to forma specjalistycznej pomocy genetycznej, której celem jest udzielenie informacji porady osobom konsultowanym i członkom ich rodzin, u których istnieje podwyższone ryzyko choroby uwarunkowanej genetycznie z zakresu: - czy dana choroba lub wrodzona wada rozwojowa jest uwarunkowana genetycznie, - dostarczenie informacji medycznej na temat rozpoznanej choroby genetycznej, - oszacowanie ryzyka wystąpienia choroby genetycznej, - czy istnieje możliwość zmniejszenia ryzyka urodzenia dziecka lub złagodzenie skutków wywoływanych zmianami genetycznymi. WSKZANIA DO PRZEPROWADZENIA PORADNICTWA GENETYCZNEGO: - znane lub podejrzewanie choroby genetyczne w rodzinie, - posiadanie dziecka z wrodzonymi wadami rozwojowymi lub cechami dystrofii, - objawy upośledzenia umysłowego wraz z zaburzeniami metabolicznymi, - niepowodzenia rozrodu, samoistne poronienia, - zaburzenia rozwoju cielesno-płciowego, - pokrewieństwo współmałżonków, - kobieta w ciąży lub przed ciążą narażona na czynniki mutagenne, - kobiety po 35 r.ż. ETAPY POSTEPOWANIA W PORADNICTWIE GENETYCZNYM: - zebranie wywiadu, - konstrukcja i analiza rodowodu, - badania fizykalne, - badanie diagnostyczne, - ustalenie rozpoznania choroby, - ustalenie porady genetycznej. DIAGNOSTYKA PRENATALNA: Wykorzystuje się ja do oznaczenia wad genetycznych u nienarodzonych dzieci. TECHNIKI BADAŃ PRENATALNYCH: - INWAZYJNE - biopsja kosmówki, amniopunkcje, kordocenteza. - NIEINWAZYJNE - ultrasonografia, badanie dopplerowskie. Najczęściej wykonywana biopsja kosmówki, amniopunkcje. ANALIZA KOSMKÓW KOSMÓWKI: Stosuje się ją około 12 tygodnia ciąży. Pobiera się próbki kosmków kosmówki zewnętrznej warstwy komórek zarodka, a z nich izoluje się DNA można również hodować do analiz chromosomowych lub badań biochemicznych. AMNIOCENTEZA: Przeprowadzana około 16 tygodnia ciąży za pomocą igły wprowadzonej przez powłoki brzuszne, pobiera się ok. 16-20 ml płynu owodniowego, który zawiera komórki płodu. Komórki te zawierają się przez wirowanie, a następnie pozyskuje się z nich DNA płodu. DIAGNOSTYKA GENETYCZNA PRZEDIMPLATACYJNA: Polega na pobieraniu komórki jajowej od matki i zapłodnieniu in vitro. Zarodek rośnie na szalce Petriego, aż osiągnie stadium 8 komórek. W tym momencie pobiera się 1 komórkę i poddaje się analizie PCR pod kątem wad genetycznych. Jeśli zarodek jest zdrowy można go wszczepiać do macicy matki. GENETYCZNE UWARUNKOWANIA NOWOTWORÓW: 1) NOWOTWORY ŁAGODNE - OTORBIONE, o kształcie zbliżonym do kuli (włókniaki, nerwiaki, łuszczaki, mięśniaki, oponiaki, naczyniaki, chrzęstniaki). 2) NOWOTWORY ZŁOŚLIWE - BEZŁADNE KSZTAŁTEM, naciekają niszczą tkanki ościenne, tworzą przerzuty (raki, mięsaki, chłoniaki). CZYNNIKI MUTAGENNE: - węglowodory aromatyczne dymu tytoniowego (85% zgonów na raka płuc to zgony palaczy), - nitrozoaminy - azotyn sodu i potasu - konserwanty, - alfatoksyny - wytwarzana przez grzyby z gatunku kropidlak żółty sprzyjają rozwojowi raka wątroby, - azbest (sprzyja rozwojowi raka płuc), - promieniowanie rentgenowskie (w dużym dawkach sprzyja rozwojowi białaczek), - promieniowanie UV (nowotwory skóry - czerniak). NOWOTWÓR POWSTAJE GDY: jest nieprawidłowy metabolizm, nieprawidłowo pracujący system naprawczy DNA. CZYNNKI BIOLOGICZNE: - BAKTERIA HELICOBACTER PYLORI infekcja sprzyja wrzodom żołądka i raka żołądka, - WIRUSY ONKOGENNE - wirusy brodawczaka (HPV) wywołujący raka szyjki macicy, wirusy żółtaczki, typu B i C (HBV i HCV) zwiększające prawdopodobieństwo zapadnięcia na raka wątroby, wirus E Steina Barra. Sprzyjający rozwojowi ziarnicy złośliwej oraz nowotworów nosa i gardła. ROZWÓJ NOWOTWORU: I ETAPEM - INICJACJA - dotyczy pojedynczej komórki danego komórki danego organizmu i podlega na zaindukowaniu przez czynniki kancerogenne nie odwracalnych zmian w materiale genetycznym komórki. Rezultatem są niekontrolowane podziały oraz stopniowo utrata zróżnicowania funkcjonalnego danej komórki, - może prowadzić do dysplazji (nieprawidłowości w budowie tkankowej) lub hiperplazji (przerosty tkanki i zwiększenie jej masy). II ETAPEM - PROMOCJA - nadmierne podziały komórkowe uzyskanie pewnej ruchliwości komórek. Ponadto następuje: - utrata zdolności funkcjonalnych właściwym prawidłowym komórkom danego typu (czyli np zahamowanie produkcji prawidłowych białek enzymatycznych), - utrata łączności z komórkami prawidłowymi oraz pojawienie się inwazyjności, niekiedy na tym etapie następują zmiany w strukturze i liczbie chromosomów. III ETAP - PROGRESJA - bardzo intensywne podziały komórkowe, a komórki staja się praktycznie autonomiczne, autokrynne regulacja wzrostu, brak reakcji na sygnały zewnątrzkomórkowe, następują ogromne zmiany w genomie komórek nowotworowych, - zachodzą liczne mutacje (translokacje, delecje, fuzje, aberracje chromosomowe, aneuploidzie), - dochodzi do produkcji czynników angiogennych koniecznych do powstania naczyń krwionośnych, co w efekcie umożliwia rozrost nowotworu, - selekcja klonów komórek najlepiej przystosowanych do niekontrolowanego wzrostu i inwazyjności. IV ETAP - TWORZENIE PRZERZUTÓW - dochodzi wówczas do odłączenia się komórek nowotworowych od głównego guza, następnie wędrówki przez naczynia limfatyczne i krwionośne do innych tkanek i narządów, osiedlanie się w nich, zapoczątkowanie nowych guzów (przerzutów lub inaczej metastaz). UWARUNKOWANIE NOWOTWORÓW: - PROTOONKOGENY - geny kodujące czynniki wzrostu komórek lub białka uczestniczące w regulacji ich podziału, mutacje czynią z nich onkogeny, - ANTYONKOGENY - geny supresorowe, które hamują podział komórki aby zaszły procesy naprawcze DNA, mutacje powodują iż uszkodzenia nie są naprawiane i gromadzą się w DNA (w 2 kopiach warunkują nowotwory). PRZYKŁADY ONKOGENÓW: SIS - to gen kodujący łańcuch beta płytkowego czynnika wzrostu (PDGF) bierze on udział w powstawaniu glejaków. ERB - B - gen kodujący receptor dla EGF (naskórkowy czynnik wzrostu) z aktywnością kinazy tyrozynowej. Bierze udział w powstawaniu nowotworów mózgu i raka piersi. P 53 - odziedziczona mutacja jest związana z podatnością na czerniaka i raka trzustki i sutka. RB 1 - odziedziczona mutacja jest związana z podatnością na siatkówczaka, mięsaka kości. BRCA 1, BRCA 2 - odziedziczona mutacja jest związana z podatnością na raka piersi i jajników. APC - odziedziczona mutacja jest związana z podatnością na raka jelita grubego, rodzinną polipowatość jelita grubego. CECHY KOMÓREK NOWOTWOROWYCH: Dziedziczna predyspozycja do nowotworu może powstać przez mutację genów supresorowych w komórkach szlaku płciowego, wówczas wszystkie komórki somatyczne osobnika potomnego zawierają 1 zmutowany allel i ryzyko nowotworu wzrasta. Geny typowe dla rodzinnego nowotworu często ulegają spontanicznym somatycznym mutacjom. Nowotwory dziedziczą się jako dominujące geny autosomalne. W komórkach nowotworu naprawa uszkodzonego DNA jest mniej skuteczna niż w zdrowych komórkach co powoduje wysoką częstość mutacji. Zdolność do nadmiernych niekontrolowanych podziałów na skutek: a) produkcji własnych czynników wzrostowych, b) ignorowanie systemów kontrolujących komórki prawidłowe. - Inwazyjność - czyli zdolność do atakowania sąsiadujących komórek prawidłowych oraz zajmowania i przerastania ich terytoriów. - Immortalizacja - (nie we wszystkich przypadkach) czyli uzyskanie zdolności do nieorganicznego przeżywania i wzrostu inaczej nieśmiertelność komórek (związana między innymi z brakiem reakcji na czynniki wywołujące apoptozę). - Brak różnicowania się funkcjonalnego - komórka wskutek nadmiernej proliferacji oraz mutacji, które zaszły w DNA traci zdolność spełniania właściwych sobie funkcji i zaczyna produkować białka nieprawidłowe lub też prawidłowe, lecz w zdecydowanym nadmiarze. - Zdolność do tworzenia przerzutów (metastaz) czyli odłączane są od nowotworu, wchodzenie do naczyń krwionośnych lub limfatycznych i krążenie w krwiobiegu, a następnie atakowanie innych tkanek i zapoczątkowanie nowych skupisk nowotworowych. TERAPIA GENOWA: GENOTERAPIA - polega na wprowadzaniu prawidłowego genu do komórki (za pomocą odpowiedniego wektora) która wykazuje brak określonego genu lub występuje on w zmutowanej formie. Musi być ona poprzedzona doświadczeniami in vitro oraz badaniami in vitro na zwierzętach laboratoryjnych. TRANSFER GENU: - EX VIVO - polega na pobraniu od chorego komórek docelowych i wprowadzaniu EX VIVO, IN VITRO terapeutycznego genu, po czym następuje wprowadzenie tak modyfikowanych komórek z powrotem do organizmu chorego. - IN VITRO - polega na wprowadzeniu terapeutycznego genu za pomocą odpowiedniego wektora bezpośrednio do komórek (tkanek) chorego. RODZAJE TERAPII GENOWEJ: - DODAWANIE GENÓW - gen uszkodzony pozostaje w swoim locus, a gen terapeutyczny jest wprowadzony w inne miejsce chromosomu. - ZAMIANA GENÓW - wymiana genu zmutowanego na gen prawidłowy w procesie tzw. somatycznej rekombinacji homologicznej. - DOSKONALENIE GENOMU - dodawanie genomu, który koduje substancje nieprodukowane przez modyfikowaną genetycznie komórkę, nie zastępuje funkcji genu. TERAPIA GENOWA: W przypadku nowotworów wykorzystuje się: - wprowadzenie genów zabijających komórki nowotworowe powodujących stymulację odpowiedzi odpornościowej gospodarza, - wprowadza się gen kinazy tymidynowej wirusa opryszczki do zwiększenia wrażliwości komórki nowotworowej na stosowane leki. PROBLEMY TERAPII GENOWEJ: - Znalezienie odpowiedniego wektora przenoszącego gen terapeutyczny do odbierającej go komórki. - Wydajność transferu genu, która zależy od: skutecznego wniknięcia wektora do komórki, jak długo wektor utrzymuje się w komórce i jaki jest poziom ekspresji wprowadzonego genu. Największe możliwości oferują wirusy z których usuwa się jego własne geny. Następnie wprowadza się pożądany gen wraz z sekwencjami DNA promującymi i regulującymi jego transkrypcję. Tak rekombinowana cząsteczka DNA pakowana jest w odpowiedni płaszcz wirusowy tak aby mogła infekować komórki człowieka. METODY WPROWADZANIA GENÓW DO KOMÓREK: Wektory (metody biologiczne). - RETROWIRUSY (wirusy RNA) - infekują tylko komórki aktywne i dzielące się. - ADENOWIRUSY (wirus DNA) - ich genom nie infekuje z genem komórki, wywołują odpowiedź immunologiczna. - PLAZMIDY - mogą infekować wiele typów komórek (koliste DNA). - WIRUSY OPRYSZCZKI - mają duży genom (do 30 KB) transfekcja komórki układu nerwowego. METODY FIZYKO-CHEMICZNE: Fuzja DNA z lizosomami (kationowe lizosomy) integrują z chromosomem gospodarza tylko niewielką częścią, wnikają do komórki na drodze endocytozy. Elektroporacja, mikroiniekcja dojądrowa. GENETYCZNE ASPEKTY STARZENIA SIĘ: Starzenie się to fenotypowo: - spadek żywotności organizmu ujawniający się z wiekiem, - nieodwracalne zmiany zachodzące w żywej substancji w wyniku działania czasu, - suma wszystkich ubytków biologicznych gromadzących się w organizmie po okresie dojrzewania, - wzrastająca wraz z wiekiem wrażliwość organizmu, - kumulacja zmian genetycznych w postaci mutacji punktowej lub mutacji strukturalnych prowadzi często do transformacji nowotworowej komórki, - zmiany materiału genetycznego wraz z oddziaływaniem czynników zewnętrznych i wewnętrznych (choroby zakaźne, stres) warunkują tempo i zakres postępowania procesów starczych, - główną przyczyną procesów starzenia należy upatrywać w zmianie aktywności enzymów kodowanych przez specyficzne geny (np. zmniejszenie aktywności enzymu tyrozynazy powoduje siwienie włosów), - zmiana aktywności enzymów jest wynikiem zmniejszonej transkrypcji kodujących genów lub ich mutacji, - obniżenie aktywności wiele enzymów prowadzi do upośledzenia przemiany materii - upośledzenie funkcji narządów i całego organizmu, - zmniejsza się stabilność chromosomów w wyniku stopniowego skracania się telomerów z każdym podziałem komórki, - w immortalizowanych komórkach nowotworowych telomery zostają zachowane dzięki wysokiej aktywności telomerazy, - skrócenie telomerów przy narastającej liczbie podziałów komórki powoduje aberracje chromosomowe, - proces starczego zaniku i degradacji mają rodowód wolnorodnikowy podobnie jak choroby cywilizacyjne, - rola ochronna przeciw wolnym reaktywnym formom, - zmiany w mitochondriach wieku starczego polegają również na silnym wiązaniu białek z mitochondrialnym DNA - sieciowanie, - obecność licznych ubytków mitochondrialnego DNA mięśnia sercowego, delecji par nukleotydów w wątrobie i mózgu w wyniku obecności nadtlenku wodoru - ch. Parkinsona. mtDNA: - koliste cząsteczki, nie posiada sekwencji kodujących, - dziedziczony tylko od matki, - brak histony- zwiększa wrażliwość na działanie czynników mutagennych, - przepisywany i wykorzystywany przez mitochondrium w całości, a DNA jądrowe w 7%, - koduje enzymy kompleksu oddechowego oraz białka i tRNA dla konstrukcji rybosomów. Wnioski: - Nie istnieje swoisty gen starzenia się ustroju ludzkiego - gerontogen. - Starzenie się ustroju ludzkiego wynika z połączonych następstw: komórkowego procesu starzenia się, chorób wieku starczego, niekorzystnych warunków środowiska, stylu życia człowieka. - Profilaktyka genetycznego starzenia powinna zbliżyć ekspresję genów do poziomu typowego dla ludzi młodych. - Stosowanie zabiegów obniżających zapadalność na nowotwory pozwoli przedłużyć życie, zapobiec niektórym chorobom związanym ze starością. - Najnowsze techniki i. g. polegające na minimalnym wprowadzeniu genu do komórek osób z mutacją za pomocą odpowiedzi wektora czy indukcji telomerazy, zapobiega skracaniu się telomerów stwarzają dobra nadzieję na przedłużenie życia oraz poprawy jakości życia. |
1