Medische genetica:
1. Inleiding:
1.1. Belang en geschiedenis:
Waarom?
- deel vd geneeskunde dat zich bezig houdt met erfelijkheid
- zeldzame genetische aandoeningen verdienen ook aandacht
- veel ziekten hebben een genetische basis (oorzaak)
- kennis van genetica wordt belangrijk voor elke zorgverlener
- evolutie naar gepersonaliseerde geneeskunde
1.1.1. Geschiedenis:
1879: chromosomen in mitose (Flemming) nt belangrijk
1953: ontrafeling vd DNA dubbele helix (Rosalind Franklin)
1956: de mens heeft 46 chromosomen (Albert Levan en Joe Hin Tijo)
1959: eerste chromosomale afwijking bij de mens (door kinderarts Jerome Lejeune)
→ oorzaak van Down Syndroom ontdekt
het humaan genoom project:
- opgestart in oktober 1990
- initiatief vd NH en Dept of Energy in de VSA
- verschillende laboratoria wereldwijd:
- academische wereld
- industrie
- niet-commerciële organisaties
- doelstelling: ontrafeling vh menselijk genoom in 15 jaar
- identificatie van alle genen
- sequentiebepaling vd 3 miljard nucleotiden
→ sequentie bepaling: niet weten wat het doet, maar bv. TCGATGCA kunnen bepalen
Nature en Science: 2 tijdschriften met de meeste impact
→ wordt gelezen door veel mensen, in deze tijdschriften ‘DNA sequencing” geïntroduceerd
1.1.2. Huidige uitdagingen:
- Human genome project
- next generation sequencing
uitdaging 1: interpretatie van de niet-coderende delen van het genoom
uitdaging 2: nood aan “single molecule genome sequencing”
uitdaging 3: nood aan meer netwerking
,1.2. Basiskennis:
Het menselijk genoom:
- mitochondriaal genoom
- nucleair genoom (haploid)
- 23 verschillende chromosomen
- ongeveer 22.000 genen
- 3 miljard nucleotiden (basen)
nucleosoom: DNA draad die rond histonen gebonden is
genen liggen op de chromosomen: doen niets, zitten daar gewoon
wat bepaalt de ziekte dan? → de (foute) eiwitten
= het centrale dogma vd moleculaire biologie
, 2. Mutatiedetectie:
2.1. Oorzaken van (erfelijke) aandoeningen:
- verstoring van het normale biologische proces ten gevolge van:
- abnormale hoeveelheid ve eiwit (te veel/te weinig)
- verandering van functie ve eiwit
- verstoring van het expressiepatroon ve eiwit
- afwijking op DNA niveau:
- chromosomale afwijkingen (numeriek/structureel)
- deletie/insertie/herrangschikking
- puntmutatie
- dynamische mutatie (repeat-expansie)
2.1. Cytogenetische technieken:
cytogenetica = studie van chromosomen en de afwijkingen hieraan
⇒ gebruikt voor Downsyndroom (trisomie 21) en het Philadelphia chromosoom
2.1.1. Conventioneel chromosomenonderzoek:
doel: opstellen chromosomenkaart → numerieke en grote structurele (>5Mb) afwijkingen
praktische resolutie = kleinst waarneembare afwijking: verschilt hard
proces:
1. celcultuur: bloedafname: in cultuur gezet met mitogene (stimuleert celdeling)
2. oogsten: stof toevoegen om celdeling te stoppen bij metafase → colcemide,
hypotone stoffen toevoegen zodat witte bloedcellen opzwellen
fixatiemiddel: dood cellen, verhardt membraan en chromatine: kleuring mogelijk
3. spreiden: drogen op objectglaasjes
4. kleuring: verkrijgen bandenpatroon dat specifiek is voor elk chromosoom,
chromosoombanden worden genummerd van centromeer tot telomeer (per
chromosoomarm: korte = p, lange = q)
→ beschrijven van exacte locatie
voor constitutionele aandoeningen: perifeer bloed (T-lymfocyten)
voor verworven afwijkingen: tumorcellen of beenmerg
verschillende kleuringsmethoden:
A. quinacrine-bandering (Q-bandering): quinacrine, minder gebruikt want
fluorescentiemicroscoop nodig
B. Giemsa-bandering (G): meest gebruikt, chromosomen eerst getrypsiniseerd en
daarna Giemsa kleurstof toevoegen
C. Reverse-bandering (R): chromosomen eerst verhitten, daarna vertonen ze een
bandering die omgekeerd is aan die van Q of G benadering
⇒ bestaan ook kleuringsmethoden om specifieke delen vd chromosomen te kleuren
5. metafasen selecteren onder lichtmicroscoop: bij constitutionele indicaties minstens 2
metafasen onderzoeken, bij verworven minstens 20
6. karyogram: sorteren op grootte en daarna volgens centromeerpositie
, humane in 3 subtypes volgens positie centromeer:
- metacentrische: p en q-armen ongeveer even groot, centromeer centraal
- submetacentrische: p-arm is korter dan q-arm
- acrocentrische: bijna geen p-arm aanwezig
numerieke afwijkingen: aantal dat afwijkt met + of -
structurele:
- ongebalanceerd: verlies of winst van chromosomaal materiaal
- gebalanceerd: geen netto verlies of winst
belangrijkste gebalanceerde afwijkingen te zien met karyotypering:
- reciproke translocaties: chromosoomsegmenten uitgewisseld tussen 2
chromosomen, zonder wijziging totaal chromosomen
- Robertsoniaanse translocaties: fusie tussen 2 lange armen van 2 acrocentrische
chromosomen, met verlies korte armen, niet pathogeen (korte arm bevat enkel
genen voor rRNA), wel vermindering tot 45 chromosomen
= afkorting rob, breukpunten aangeduid met q10: rob(chr1;chr2)(q10;q10)
- inversies: 2 breuken komen voor in 1 chromosoom en materiaal inverteert voor die
breuken hersteld worden
= inv(chr)(breukpunt1 breukpunt2)
belangrijkste ongebalanceerde afwijkingen:
- deleties: verlies min. 5 Mb = gedeeltelijke monosomie vh betrokken chromosoom
= del(chr)(breukpunt)
- duplicaties: minimum 5Mb, partiële trisomie, kan in tandem aanwezig zijn naast
originele segment of extra op een andere chromosomale locatie
= dup(chr)(breukpunt1 breukpunt2)
- marker chromosomen: bijkomende, niet-geïdentificeerde chromosomen: meestal in
mozaïek
= 47, XX, +mar
- ringchromosomen: zeldzaam, reeds beschreven voor elk chromosoom
= r(chr)(breukpunt1 breukpunt2)
- isochromosoom: 2 maal dezelfde arm, dus verlies van andere, netto: trisomie vd
betrokken arm en monosomie vd verloren arm
= i(chr)(p10) of i(chr)(q10)
⇒ gedupliceerde of gedeleteerde segment kleiner dan 5 Mb → FISH
2.1.2. Fluorescente in situ hybridisatie:
⇒ aantonen dat specifiek chromosoomsegment aanwezig, afwezig of herschikt is
⇒ fluorescent gelabelde DNA probe (specifiek voor bepaald segment) hybridiseren met
metafase of interfase chromosomen → visualisatie onder fluorescentiemicroscoop
gezond persoon: probe bindt aan beide homologe chromosomen
→ deletie: bindt maar aan 1 segment, duplicatie: bindt aan 3 segmenten
⇒ combinaties om translocaties en andere chromosoomherschikkingen aan te tonen
1. Inleiding:
1.1. Belang en geschiedenis:
Waarom?
- deel vd geneeskunde dat zich bezig houdt met erfelijkheid
- zeldzame genetische aandoeningen verdienen ook aandacht
- veel ziekten hebben een genetische basis (oorzaak)
- kennis van genetica wordt belangrijk voor elke zorgverlener
- evolutie naar gepersonaliseerde geneeskunde
1.1.1. Geschiedenis:
1879: chromosomen in mitose (Flemming) nt belangrijk
1953: ontrafeling vd DNA dubbele helix (Rosalind Franklin)
1956: de mens heeft 46 chromosomen (Albert Levan en Joe Hin Tijo)
1959: eerste chromosomale afwijking bij de mens (door kinderarts Jerome Lejeune)
→ oorzaak van Down Syndroom ontdekt
het humaan genoom project:
- opgestart in oktober 1990
- initiatief vd NH en Dept of Energy in de VSA
- verschillende laboratoria wereldwijd:
- academische wereld
- industrie
- niet-commerciële organisaties
- doelstelling: ontrafeling vh menselijk genoom in 15 jaar
- identificatie van alle genen
- sequentiebepaling vd 3 miljard nucleotiden
→ sequentie bepaling: niet weten wat het doet, maar bv. TCGATGCA kunnen bepalen
Nature en Science: 2 tijdschriften met de meeste impact
→ wordt gelezen door veel mensen, in deze tijdschriften ‘DNA sequencing” geïntroduceerd
1.1.2. Huidige uitdagingen:
- Human genome project
- next generation sequencing
uitdaging 1: interpretatie van de niet-coderende delen van het genoom
uitdaging 2: nood aan “single molecule genome sequencing”
uitdaging 3: nood aan meer netwerking
,1.2. Basiskennis:
Het menselijk genoom:
- mitochondriaal genoom
- nucleair genoom (haploid)
- 23 verschillende chromosomen
- ongeveer 22.000 genen
- 3 miljard nucleotiden (basen)
nucleosoom: DNA draad die rond histonen gebonden is
genen liggen op de chromosomen: doen niets, zitten daar gewoon
wat bepaalt de ziekte dan? → de (foute) eiwitten
= het centrale dogma vd moleculaire biologie
, 2. Mutatiedetectie:
2.1. Oorzaken van (erfelijke) aandoeningen:
- verstoring van het normale biologische proces ten gevolge van:
- abnormale hoeveelheid ve eiwit (te veel/te weinig)
- verandering van functie ve eiwit
- verstoring van het expressiepatroon ve eiwit
- afwijking op DNA niveau:
- chromosomale afwijkingen (numeriek/structureel)
- deletie/insertie/herrangschikking
- puntmutatie
- dynamische mutatie (repeat-expansie)
2.1. Cytogenetische technieken:
cytogenetica = studie van chromosomen en de afwijkingen hieraan
⇒ gebruikt voor Downsyndroom (trisomie 21) en het Philadelphia chromosoom
2.1.1. Conventioneel chromosomenonderzoek:
doel: opstellen chromosomenkaart → numerieke en grote structurele (>5Mb) afwijkingen
praktische resolutie = kleinst waarneembare afwijking: verschilt hard
proces:
1. celcultuur: bloedafname: in cultuur gezet met mitogene (stimuleert celdeling)
2. oogsten: stof toevoegen om celdeling te stoppen bij metafase → colcemide,
hypotone stoffen toevoegen zodat witte bloedcellen opzwellen
fixatiemiddel: dood cellen, verhardt membraan en chromatine: kleuring mogelijk
3. spreiden: drogen op objectglaasjes
4. kleuring: verkrijgen bandenpatroon dat specifiek is voor elk chromosoom,
chromosoombanden worden genummerd van centromeer tot telomeer (per
chromosoomarm: korte = p, lange = q)
→ beschrijven van exacte locatie
voor constitutionele aandoeningen: perifeer bloed (T-lymfocyten)
voor verworven afwijkingen: tumorcellen of beenmerg
verschillende kleuringsmethoden:
A. quinacrine-bandering (Q-bandering): quinacrine, minder gebruikt want
fluorescentiemicroscoop nodig
B. Giemsa-bandering (G): meest gebruikt, chromosomen eerst getrypsiniseerd en
daarna Giemsa kleurstof toevoegen
C. Reverse-bandering (R): chromosomen eerst verhitten, daarna vertonen ze een
bandering die omgekeerd is aan die van Q of G benadering
⇒ bestaan ook kleuringsmethoden om specifieke delen vd chromosomen te kleuren
5. metafasen selecteren onder lichtmicroscoop: bij constitutionele indicaties minstens 2
metafasen onderzoeken, bij verworven minstens 20
6. karyogram: sorteren op grootte en daarna volgens centromeerpositie
, humane in 3 subtypes volgens positie centromeer:
- metacentrische: p en q-armen ongeveer even groot, centromeer centraal
- submetacentrische: p-arm is korter dan q-arm
- acrocentrische: bijna geen p-arm aanwezig
numerieke afwijkingen: aantal dat afwijkt met + of -
structurele:
- ongebalanceerd: verlies of winst van chromosomaal materiaal
- gebalanceerd: geen netto verlies of winst
belangrijkste gebalanceerde afwijkingen te zien met karyotypering:
- reciproke translocaties: chromosoomsegmenten uitgewisseld tussen 2
chromosomen, zonder wijziging totaal chromosomen
- Robertsoniaanse translocaties: fusie tussen 2 lange armen van 2 acrocentrische
chromosomen, met verlies korte armen, niet pathogeen (korte arm bevat enkel
genen voor rRNA), wel vermindering tot 45 chromosomen
= afkorting rob, breukpunten aangeduid met q10: rob(chr1;chr2)(q10;q10)
- inversies: 2 breuken komen voor in 1 chromosoom en materiaal inverteert voor die
breuken hersteld worden
= inv(chr)(breukpunt1 breukpunt2)
belangrijkste ongebalanceerde afwijkingen:
- deleties: verlies min. 5 Mb = gedeeltelijke monosomie vh betrokken chromosoom
= del(chr)(breukpunt)
- duplicaties: minimum 5Mb, partiële trisomie, kan in tandem aanwezig zijn naast
originele segment of extra op een andere chromosomale locatie
= dup(chr)(breukpunt1 breukpunt2)
- marker chromosomen: bijkomende, niet-geïdentificeerde chromosomen: meestal in
mozaïek
= 47, XX, +mar
- ringchromosomen: zeldzaam, reeds beschreven voor elk chromosoom
= r(chr)(breukpunt1 breukpunt2)
- isochromosoom: 2 maal dezelfde arm, dus verlies van andere, netto: trisomie vd
betrokken arm en monosomie vd verloren arm
= i(chr)(p10) of i(chr)(q10)
⇒ gedupliceerde of gedeleteerde segment kleiner dan 5 Mb → FISH
2.1.2. Fluorescente in situ hybridisatie:
⇒ aantonen dat specifiek chromosoomsegment aanwezig, afwezig of herschikt is
⇒ fluorescent gelabelde DNA probe (specifiek voor bepaald segment) hybridiseren met
metafase of interfase chromosomen → visualisatie onder fluorescentiemicroscoop
gezond persoon: probe bindt aan beide homologe chromosomen
→ deletie: bindt maar aan 1 segment, duplicatie: bindt aan 3 segmenten
⇒ combinaties om translocaties en andere chromosoomherschikkingen aan te tonen
