NEFROLOJİDE GENETİK TANI

Dr. Ahmet Nayır İstanbul Tıp Fakültesi Çocuk Nefrolojisi

DNA

İnsan Genom Projesi Dizi analiz i Genetik Test

Glu39X (Q39X)

Mutasyon ve polimorfizm

IVS 33 +2T>A

46,XY 46,XX

Bağlantı Analizi D2S1376

Ekson-İntron

Kromozom Gen Klonlanması

Gen Çevre

Kalıtımla geçen mutasyonlara ve de dış etkenlere (bakteri, virüs, toksik madeler) bağlı sonradan gelişen bütün hastalıkların bir genetik komponenti vardır.

Trafik kazası dışında genetik nedenli olmayan hastalık yoktur!

DNA Yaşam’ın Şifresidir

Dört farklı kimyasal baz

A

denine

C

ytosine

T G

hymine uanine

T

P Baz--Şeker--Fosfat

P P P P

DNA nın yapısı

A T G A G C T C

P P P P

Gen ve Yapısı

Her kromozom üzerinde, kalıtımın fiziksel ve fonksiyonel ünitesini oluşturan yüzlerce gen bulunur.

Genler - Protein yapılarının şifrelendiği özgün DNA dizilerini içerir.

- Tüm genomun sadece % 2 sini kapsar.

- Yapı bakımından birbirine benzer.

GEN yapısı

promotor ekson 1 2 intron 3 DNA ATG 1 kırpılma noktası donor site acceptor site (verici) (alıcı) TGA 2 3 DNA

Genden Proteine

1 1 2 2 3 transkripsiyon 3 kırpılma 1 2 3 BAŞLAMA kodonu ATG DUR kodonu translasyon protein DNA hnRNA mRNA

Genetik testlerde kullanılan temel teknolojiler

Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) Seçilen bir DNA parçasını birkaç saat içinde milyonlarca defa çoğaltır Dizi analizi DNA daki nükleik asit dizilimini belirler

İnsan Genetik yapısı •İnsan genomunda yaklaşık 30,000 to 35,000 arasında gen bulunduğu düşünülüyor gende ortalama 3000 nükleotid var. .

•Hepsi birbirinden farklı olmakla beraber, bir •Saptanan genlerin yaklaşık % 50 sinin henüz fonksiyonları bilinmiyor.

•İki insan arasında nükleotid dizi benzerliği % 99.9

•Monogenik yaklaşık 2000 hastalık geni tanımlanmıştır.

Hastalıklara neden olan genlerin saptanması Aday genin bölgesinin tanımlanması Bölgenin tüm DNA klonlarının elde edilmesi Bölgede tüm genlerin ayırt edilmesi Öncelik sırasına göre mutasyon taraması Aday genlerin hasta kişilerde mutasyon açısından incelenmesi

Kalıtım Modelleri

1. Otozomal dominant 2. Otozomal resesif 3. X e bağlı 7 1 3 8 2 4 5 6 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 7 1 3 8 2 4 5 6 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Diğer Kalıtım Modelleri

Non Mendelien kalıtım: - Mitokondrial kalıtım,imprinting , gonadal mozaisizm

- Markörler ve alleller 1. 2. allele

1 2 D9S100 2 4 D9S200 2 3 D0S300

Mutasyon ve Polimorfizm

• Genetik hastalıklara yol açan DNA farklılıklarına MUTASYON , yol açmayanlara POLİMORFİZM denir. Ancak, araştırmalar polimorfizmlerin de bazı hastalıklar için yatkınlık faktörü olduğunu göstermektedir.

Gen Mutasyon Tipleri

Nokta mutasyonları Delesyonlar ve insersiyonlar

Gen Mutasyon Tipleri N okta mutasyonları, substitution DNA da bir bazın çıkarak yerine başka bir bazın girmesi.

Nelere yol açar ?

- Yanlış anlamlı mutasyonlar, missense - Anlamsız mutasyonlar, nonsense - RNA kırpılma mutasyonları, splicing - Düzenleyici mutasyonları, regulatory

Gen Mutasyon Tipleri Yanlış anlamlı mutasyonlar, missense Fonksiyonun değişmesine neden our.

SEN BİR ODA BUL

•

SEN BİR ADA BUL

• Genetik hastalıklara neden olan mutasyonların > % 50 si bu mutasyonlardan kaynaklanır.

Gen Mutasyon Tipleri Anlamsız mutasyonlar, nonsense • Translasyonda erken “dur” kodonu ve premature protein sentezi olur. Bu proteinler genellikle stabil değildir ve hücre içinde kısa sürede yıkıma uğrar.

SEN HEM KOŞ HEM COŞ

•

Dur kodonu SEN HEM COŞ

•

?

Dur kodonu

• Hastalıklara neden olan mutasyonların ~%12 si bu tip mutasyonlardan kaynaklanır.

Gen Mutasyon Tipleri RNA kırpılma mutasyonları, splicing • mRNA nın maturasyonunda önemli olan kırpılma noktalarını değiştiren mutasyonlardır.

ekson intron ekson A L İ ‘ N İ N ATI A L İ Ş ‘ İ N ATI

• Hastalıklara neden olan mutasyonların ~%10 u bu tip mutasyonlardan kaynaklanır.

Genetik Testler ne amaçlar ile yapılır?

1. Tanı presemptomatik semptomatik 2. Genetik riskin saptanması (prediktif) presemptomatik predispozisyonel 3. Taşıyıcıların saptanması

Genetik Testler

1. Klinik testler Tanı, korunma ya da tedavi amaçlı 2.Çalışma testleri Hastalığın anlaşılması ya da klinik testin daha geliştirilmesi için 3.Araştırma testleri Henüz klinik uygulamaya hazır olmayan testler

Genetik Testler

1. Direk DNA analizi 1. İndirek DNA analizi bağlantı analizi

Mutasyon saptama ve tarama testleri

• Bilinmeyen aday genin aranması: Tarama (scanning) • Bilinen bir genin olguda aranması: Arama (screening)

Tarama testleri

• Tüm gen dizileme (complete gene sequencing yapabilir ) • Mutasyon tanısı için altın standart • 10 kB2a kadar olan küçük genler için ideal • DHPLC (high-performance liquid chromatography) • 500 bp büyüklüğündeki PCR ürünlerinde saptama • Protein-truncation metodu • Herediter kanser tanısında onkoloji merkezlerinde

Nefrolojide Genetik Testler nerelerde kullanılıyor?

• Polikistik böbrek hastalıkları • Genetik proteinürik hastalıklar • Genetik hematürik hastalıklar • Genetik glomerülosklerotik hastalıklar • Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Polikistik böbrek hastalıkları • ADPKD • ARPKD • Nefronoftizi • MCKD

ADPKD özellikleri

• Sıklık 1/1000 • Otozomal dominant • Semptomlar orta yaşlarda çıkar • Büyük polikistik böbrekler • >% 50 böbrek yetersizliği • Multiple organ sistemini ilgilendirir • Genetik hetero j enite

APKD genetik heterojenite

PKD1 PKD2

Gen

PKD3

Yer 16p13.3 4q21-23 ? Oran 80-90% 10-15% ender

ADPKD genetik inceleme

• Prenatal ve presemptomatik tanı • Fenotip ve genotip korelasyonu için • Kist formasyonunun mekanizmalarını moleküler düzeyde daha iyi anlamak için • Canlı donor olabilecek genç kişilerde

ARPKD= PKHD1

• 1:2000 doğumda bir • 1994 (Gen lokus 6p12.1-p21) • 2002 (Ward ve ark) – PKHD1 klonlandı – 16kb boyutunda 4,074 a.a. reseptöre benzer protein : fibrocystin (polyductin) • PKHD1L1 polycystic kidney and hepatic disease 1 (autosomal recessive)-like 1 – 8 (q23.1-q23.2)

Juvenil nefronoftizi

Klinik presantasyon

Juvenil form

Gen

NPHP1

(2q12-13)

NPHP4

(1p36)

Exons

20 30 27

Protein

nephrocystin nephrocystin-4/ nephroretinin nephrocystin-3 Adolesan form Senior-Løken sendromu Infantil form

NPHP3

(3q21-q22)

NPHP5 IQCB1

(3q)

NPHP2

(9q22-31)

INVS

13 16 nephrocystin-5 inversin

İzole juvenil NPH’da ~% 50 büyük NPHP1 homozigot delesyonlar PCR ile kolayca saptanabilir

1

Juvenil nefronoftizi

2

NPHP1

hom ya da het delesyon

3

NPHP1

marker’ler ile PCR

NPHP1

delesyon yok

Mutasyon tarama: diğer NPHP genleri Renal biyopsi

Medüller Kistik Böbrek (MCKD)

• Otozomal dominant • 1q21ve 16q12 de yer alan iki farklı gen • MCKD2 ve familyal juvenil hiperürisemik nefropati uromodilini kodlayan UMOD gen mutasyonu ile gelişmektedir .

• Polikistik böbrek hastalıkları • Genetik proteinürik hastalıklar • Genetik hematürik hastalıklar • Genetik glomerülosklerotik hastalıklar • Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Ai l evi Ne frotik S e ndrom lar /FSGS

• Otozomal resesif kalıtım – Fin tipi konjenital NS (

NPHS1

- 19q13) – Steroid-resistan NS (

NPHS2

-1q25-31) – Pierson sd

(LAMB2 - 3p14-p22) – (mikrokoria-konj NS)

• Otozomal dominant kalıtım – FSGS-1 locus: krom 19q13 (

ACTN4

) – FSGS-2 locus: krom 11q21-q22 (

TRPC6)

–

FSGS-3 locus : krom 6 (CD2-associated protein)

–

WT1

– Epstein sd

: MYH9

(non muscle myosin heavy chain IIA) • Mitokondriyal sitopati ile birlikte eksrarenal olabilir. En sık mutasyon: • Knock-out fare modelleri – CD2AP - NEPH1 - FAT - ILK A324G (MELAS sendromu) – Genellikle sağırlık ve/veya diyabet ve/veya diğer hastalıklar ile, ancak proteinüri ilk semptom

Herediter Nefrotik Sedromlar (NS)

Cd2ap Neph1 Fat

Farede NS

TRPC6

: OD - FSGS

NPHS1

: (nephrin) Konj NS

NPHS2

(podocin) SRNS

ACTN4

,

MYH9 LAMB2:

Pierson send

Normal glomerüler filtratyon bariyeri WT1 Frasier ve Drash sd LMX1B?

Nail Patella sendr.

Smarcal 1

Schimke hastalığı Kerjaschki ve ark. 2001

Fin tipi Konjenital nefrotik sendrom

• • Otozomal resesif kalıtım • 1:10, 000 doğum (Finlandiya) • Doğumda yoğun proteinüri - büyük plasenta • Kötü prognoz

Nephrin proteinini kodlayan NPHS1

mutasyonu • Finlandiya’da iki sık mutasyon: – Fin-maj: 121delCT – Fin-min: R1109X

C

gen

N

* Ruotsalainen

ve ark

, (1999). * e kstraselüler domain

• Polikistik böbrek hastalıkları • Genetik proteinürik hastalıklar • Genetik hematürik hastalıklar • Genetik glomerülosklerotik hastalıklar • Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Alport sendromu



Herediter nefropati

-

Sıklık = 1/5000 Hematüri +/- proteinüri Kronik böbrek yetersizliği Glomerüler bazal membran değişiklikleri



Sensorinöral sağırlık



Oküler lezyonlar

-

Anterior lentikonus Makülopati

Alport sendromu ve tip IV kollagen zincirlerinde mutasyona yol açan genler

3’

COL4A2

5’ 5’

COL4A1

3’

13q34 COL4A4 COL4A3

COL4A3

ya da

COL4A4 Mutasyonları

- her iki allelde = resesif otozomal AS - 1 allelde = otosomal dominant AS ya da familial benign hematüri ya da semptom yok

2q35

Otozomal

COL4A6 COL4A5

COL4A5

mutasyonu = AS

COL4A5

+

COL4A6 delesyonları

özofageal leiomyomatosis = AS ve difüz

Xq22

X-bağlı AS

Dominant geçişli dev trombosit sendromları Dev trombosit sendromu (DTS) otozomal dominant ge ç işli ve hematolojik bulgular ile seyreden heterojen bir gruptur. Bu hastalıklarda: •makrotrombositopeni •minor kanama •granülosit inklüzyon cisimciği Dev trombosit sendromu May-Hegglin anomalisi Sebastian trombosit sendromu Fechtner sendromu Epstein sendromu Alport-benzer sendrom Alport sendromu Makro trombosito peni + + + + + Inkluzyon cisimciği + + + Yüksek-ton sağırlık + + + + Nefrit + + + + Katarakt + + + dev trombosit inkluzyon cismi Hastalar genellikle kronik otoimm ün trombositopeni hatalı tanısı ile immunosupresif tedavi (steroid vb.) ve splenektomi uygulamasına maruz kalırlar.

AS Prenatal Tanı

• X-bağlı resesif: COL4A5 de ya da komşuluğunda bağlantı analizi ile polimorfik marker aranması.

• 10-12.haftada korion villus biyopsisi ya da 16-18.haftada amniosentez yapılır.

• Otozomal resesif: COL4A3 and COL4A4 de ya da komşuluğunda bağlantı analizi ile polimorfik marker aranması

• Polikistik böbrek hastalıkları • Genetik proteinürik hastalıklar • Genetik hematürik hastalıklar • Genetik glomerülosklerotik hastalıklar • Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Glomerüloskleroz

• WT1 – 11p13 de lokalize – tümör supresör gen – nefronogenezde önemli rol oynar • Denys-Drash sendromu • İnkomplet Denys Drash sendromu • İzole DMS (difüz mezangial skleroz) • Frasier sendromu

Phospholipase C epsilon

• İntrasellüler iletide görevli bir enzim • Gen sembol: PLCE1 • Kromozom bölge: 10q23.24 • Kalıtım: Otozomal resesif • Patoloji: DMS ve FSGS • Proteinüri saptanması: 2 ay-9 yaş • Klinik önemi:steroide ya da CyA’ya yanıt verebilir

• Polikistik böbrek hastalıkları • Genetik proteinürik hastalıklar • Genetik hematürik hastalıklar • Genetik glomerülosklerotik hastalıklar • Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Fabry hastalığı • Sistinoz • Hiperoksalüri

Fabry hastalığı

 -galactosidase A eksikliğine bağlı X bağlı geçişli Akroparestezi, angiokeratoma, hipohidrozis ya da korneal/lenticular lezyonlar Renal, kardiovasküler ve serebral hastalık Hasta gen Xq22.1 üzerinde yer alır İzole renal hastalık: Proteinüri ve yüksek kan basıncı

Tanı renal biyopsi ile yapılır 200 üzerinde mutasyon Prenatal tanı + rekombinant



-galactosidase A

Sistinoz: otozomal resesif geçişli,

CTNS

geninde (17p13) de mutasyon sonucu lizozomlarda sistin birikimi İnsidans ~ 1 : 200,000 yenidoğanda Tüm dünyada ~ 2000 sistinozlu hasta Böbrek: 200 - 400 x normal Karaciğer:80 - 1000 x normal Kas: 40 70 x normal Beyin: 5 20 x normal

Sistinoz

• İnfantil nefropatik, juvenil, adolesan tipler • ilk 9 eksonda 65 kb bir delesyon • Hızlı bir PCR yöntem gelişmiştir

Primer hiperoksalüri

• PH1 – AGXT gen defekti – Glyoxylate aminotransferase enzim eksikliği – Enzim analizi ile tanı konulan olguların ancak % 47’sinde mutasyon gösterilmiş.

– Prenatal tanı ve taşıyıcılık açısından değerli – Kromozom bölge: 2q36-37 • PH2 – GRHPR gen defekti – Glyoxylate reductase/hydroxypyruvate reductase enzim eksikliği – Gen sembolü: GRHPR – Kromozom bölge: 9cen

• Polikistik böbrek hastalıkları • Genetik proteinürik hastalıklar • Genetik hematürik hastalıklar • Genetik glomerülosklerotik hastalıklar • Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Genetik tubüler hastalıklar

• Bartter sendromu • Gitelman sendromu • Liddle sendromu • Pseudohypoaldosteronism tip 1 (PHA-1) • Herediter Hipomagnezemiler • Ca 2+ /Mg • Sistinüri 2+ sensing reseptör (CASR) mutasyonları • Renal tubüler asidoz • Dent hastalığı • Nefrojenik diabetes insipidus • X-bağlı dominant geçişli hipofosfatemik rahitis

Herediter Hipomagnesemi

• Renal hipomagnesemi ve oküler tutulum: – Gen Sembol: CLDN19, Kromozom bölge: 1p34.2 Protein adı: Claudin-19 • Hipomagnesemi ile sekonder hipokalsemi member 6

(HSH

) : – Gen Sembol: TRPM6, Kromozom bölge: 9q22 , Protein adı: Transient receptor potential cation channel subfamily M • Familial hipomagnesemi ile hiperkalsiüri ve nefrolalsinoz

(FHHNC) :

– Gen sembol: CLDN16, Kromozom bölge: 3q27-29 Protein adı: Claudin 16 (paracellin-1) • Renal Hipomagnesemi 2: – Gen Sembol: FXYD2, Kromozom bölge: 11q23, Protein adı: Sodyum/potasyum-transporting ATPase gamma zincir Dominant geçişli

Ca

2+

/Mg

2+

sensing reseptör (CASR) mutasyonları

• Aktivasyonu – Kromozom 3p13.3-q21 – Otozomal dominant hipokalsemi – Hipokalsemi, hiperkalsiüri, poliüri, hipomagnezemi • İnaktivasyonu – Ailevi hipokalsiürik hiperkalsemi – Neonatal ağır hiperparatiroidi

Bartter sendromu

• • • •

Antenatal Bartter Sendromu Tip 1

–

Gen Sembol: Protein adı:

SLC12A1, k

romozom bölge:

15q15-q21.1 Solute carrier family 12 member 1

Bartter Syndrome Tip 2

– Gen sembol ROMK, kromozom bölge: 11q24

Bartter Syndrome Tip 3

–

Gen Sembol: Protein adı:

CLCNKB, kr

omozom bölge:

1p36, Chloride channel protein ClC-Kb

Bartter Sendrom Tip 4

–

Gen Sembol: Protein adı:

BSND, k Barttin

romozom bölge:

1p31,

Dent Disease

• Düşük moleküler ağırlıklı proteinüri ve nefrokalsinoz • X-bağlı resesif hipofosfatemik rahitis +/-hiperkalsiüri • X-bağlı resesif nefrolitiaz • Gen sembol: CLCN5 • Kromozomal bölge: Xp11.22 • Protein adı: Chloride channel protein 5 • Gen sembol: OCRL • Kromozomal bölge: Xq26.1 • Protein adı: Inositol polyphosphate 5-phosphatase Dent Disease with mutations in OCRL1. Am J Hum Genet (2005) 76: 260-7

• Polikistik böbrek hastalıkları • Genetik proteinürik hastalıklar • Genetik hematürik hastalıklar • Genetik glomerülosklerotik hastalıklar • Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler

• Hemolitik Üremik Sendrom (HUS) – C3 konvertaz aktivitesini kontrol eden faktör H fonksiyonunda azalma HUS ve MPGN II oluşumunda rol oynar.

– Ailevi ve sporadik HUS vakalarında faktör H • Trombotik Trombositopenik Purpura (TTP) – Von Willebrand-cleaving protease ADAMTS13 eksikliği TTP oluşturur.

– Mutasyon 9q34 bölgesinde ADAMTS13 genindedir.

• Polikistik böbrek hastalıkları • Genetik proteinürik hastalıklar • Genetik hematürik hastalıklar • Genetik glomerülosklerotik hastalıklar • Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar • Genetik tubüler hastalıklar • Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler • Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

• Von Hippel-Lindau (VHL) sendromu – Otozomal dominant geçişli – VHL gen tümör supresör etkilidir – 3q25 yerleşimindeki gende mutasyonlar saptanabilir • Tuberous Sclerosis Complex (TSC) – TSC1 9q34.3

protein: Hamartin – TSC 2 16q13.3 protein: Tuberin • Ailevi Renal Hücreli Karsinom – Ailevi renal hücreli karsinomlarda kromozom 3 translokasyonu saptanmıştır.

– Translokasyon sonucu DIRC2 (disrupted in renal cancer) geni oluşmaktadır

Congenital Anomalies of the Kidney and Urinary Tract CAKUT

• Vezikoüreteral reflü: 13q33-34. Vats KR, Ishwad C, Frederick DR, Vats AN J Am Soc Nephrol 2006 Apr 17(4):1158-67 • Renal Hipoplazi: 10q24.3-25.1

PAX2

Multifaktöryal Hastalıklar

Birden fazla genin bir arada ve çevre faktörlerinin etkisiyle ortaya çıkan hastalıklardır. (Hipertansiyon, taş hastalığı, kanser, metabolik sendrom, ateroskleroz, diyabet vb.) Canlı doğumların ~ % 5 sinde görülür.

25 yaş sınırına kadar prevalansı ~ % 5.

Farmakogenetik test

• İlaç yan etkisi • İlaç yanıtı • İlaç seçimi

Etik ve kanuni sorunlar

• Özel hayat • Hastalık damgası • İş kaybı • Sağlık kurumlarının giderleri • Herkesin yararlanamaması