novosibirsk 55 anniversary talk
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
От медицинской генетикидо геномной медицины
Глазами очевидца
Владимир Зельман MD PhDПрофессор и Со-заведующий Кафедрой Анестезиологии
Университет Южной КалифорнииЛос Анджелес Калифорния США
Aкадемик РАН и РАМН
3
СЕРДЦЕ и МОЗГот охлаждения к взаимному
комфортуНовосибирск -gt Москва -gt Лос-Анджелес
~50000 случаев
4
История Геномики и Персонализированной
Медицины
1959 Фогель ndash термин Фармакогенетика
Френсис Крик описал ldquoпроисхождение генетического кодаrdquo1967
Секвенирование ДНК Зангера1975
Кари Мюллис ПЦР 1983
Открытие двойной спирали ДНК1953
Секвенирование следующего поколения2000s
5
Путь к Проекту Геном Человека- 150 лет
6
7
8
Цели Проекта Геном Человека
Интерпретация генетического кода Геномные последовательности Сравнительная генетика Биоинформатика Новые исследовательские средства которые
позволят проанализировать функционирование организма в состоянии здоровья и болезни
Идентифицировать 120000 тысяч генов Выяснить генетическую природу 4000 заболеваний
9
История
The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Осуществление проекта laquoГеном человекаraquo результаты которого были объявлены в июне 2000 года и опубликованы в полном объеме в журнале laquoNatureraquo и laquoScienceraquo заняло 13 лет и потребовало 3 миллиардов долларов для его завершения
Для биологии это был беспрецедентный по масштабам проект не имевший себе равных в истории была определена последовательность трех миллиардов пар оснований человеческой ДНК которые определяют неповторимую индивидуальность каждого отдельного человека
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
3
СЕРДЦЕ и МОЗГот охлаждения к взаимному
комфортуНовосибирск -gt Москва -gt Лос-Анджелес
~50000 случаев
4
История Геномики и Персонализированной
Медицины
1959 Фогель ndash термин Фармакогенетика
Френсис Крик описал ldquoпроисхождение генетического кодаrdquo1967
Секвенирование ДНК Зангера1975
Кари Мюллис ПЦР 1983
Открытие двойной спирали ДНК1953
Секвенирование следующего поколения2000s
5
Путь к Проекту Геном Человека- 150 лет
6
7
8
Цели Проекта Геном Человека
Интерпретация генетического кода Геномные последовательности Сравнительная генетика Биоинформатика Новые исследовательские средства которые
позволят проанализировать функционирование организма в состоянии здоровья и болезни
Идентифицировать 120000 тысяч генов Выяснить генетическую природу 4000 заболеваний
9
История
The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Осуществление проекта laquoГеном человекаraquo результаты которого были объявлены в июне 2000 года и опубликованы в полном объеме в журнале laquoNatureraquo и laquoScienceraquo заняло 13 лет и потребовало 3 миллиардов долларов для его завершения
Для биологии это был беспрецедентный по масштабам проект не имевший себе равных в истории была определена последовательность трех миллиардов пар оснований человеческой ДНК которые определяют неповторимую индивидуальность каждого отдельного человека
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
4
История Геномики и Персонализированной
Медицины
1959 Фогель ndash термин Фармакогенетика
Френсис Крик описал ldquoпроисхождение генетического кодаrdquo1967
Секвенирование ДНК Зангера1975
Кари Мюллис ПЦР 1983
Открытие двойной спирали ДНК1953
Секвенирование следующего поколения2000s
5
Путь к Проекту Геном Человека- 150 лет
6
7
8
Цели Проекта Геном Человека
Интерпретация генетического кода Геномные последовательности Сравнительная генетика Биоинформатика Новые исследовательские средства которые
позволят проанализировать функционирование организма в состоянии здоровья и болезни
Идентифицировать 120000 тысяч генов Выяснить генетическую природу 4000 заболеваний
9
История
The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Осуществление проекта laquoГеном человекаraquo результаты которого были объявлены в июне 2000 года и опубликованы в полном объеме в журнале laquoNatureraquo и laquoScienceraquo заняло 13 лет и потребовало 3 миллиардов долларов для его завершения
Для биологии это был беспрецедентный по масштабам проект не имевший себе равных в истории была определена последовательность трех миллиардов пар оснований человеческой ДНК которые определяют неповторимую индивидуальность каждого отдельного человека
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
5
Путь к Проекту Геном Человека- 150 лет
6
7
8
Цели Проекта Геном Человека
Интерпретация генетического кода Геномные последовательности Сравнительная генетика Биоинформатика Новые исследовательские средства которые
позволят проанализировать функционирование организма в состоянии здоровья и болезни
Идентифицировать 120000 тысяч генов Выяснить генетическую природу 4000 заболеваний
9
История
The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Осуществление проекта laquoГеном человекаraquo результаты которого были объявлены в июне 2000 года и опубликованы в полном объеме в журнале laquoNatureraquo и laquoScienceraquo заняло 13 лет и потребовало 3 миллиардов долларов для его завершения
Для биологии это был беспрецедентный по масштабам проект не имевший себе равных в истории была определена последовательность трех миллиардов пар оснований человеческой ДНК которые определяют неповторимую индивидуальность каждого отдельного человека
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
6
7
8
Цели Проекта Геном Человека
Интерпретация генетического кода Геномные последовательности Сравнительная генетика Биоинформатика Новые исследовательские средства которые
позволят проанализировать функционирование организма в состоянии здоровья и болезни
Идентифицировать 120000 тысяч генов Выяснить генетическую природу 4000 заболеваний
9
История
The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Осуществление проекта laquoГеном человекаraquo результаты которого были объявлены в июне 2000 года и опубликованы в полном объеме в журнале laquoNatureraquo и laquoScienceraquo заняло 13 лет и потребовало 3 миллиардов долларов для его завершения
Для биологии это был беспрецедентный по масштабам проект не имевший себе равных в истории была определена последовательность трех миллиардов пар оснований человеческой ДНК которые определяют неповторимую индивидуальность каждого отдельного человека
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
7
8
Цели Проекта Геном Человека
Интерпретация генетического кода Геномные последовательности Сравнительная генетика Биоинформатика Новые исследовательские средства которые
позволят проанализировать функционирование организма в состоянии здоровья и болезни
Идентифицировать 120000 тысяч генов Выяснить генетическую природу 4000 заболеваний
9
История
The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Осуществление проекта laquoГеном человекаraquo результаты которого были объявлены в июне 2000 года и опубликованы в полном объеме в журнале laquoNatureraquo и laquoScienceraquo заняло 13 лет и потребовало 3 миллиардов долларов для его завершения
Для биологии это был беспрецедентный по масштабам проект не имевший себе равных в истории была определена последовательность трех миллиардов пар оснований человеческой ДНК которые определяют неповторимую индивидуальность каждого отдельного человека
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
8
Цели Проекта Геном Человека
Интерпретация генетического кода Геномные последовательности Сравнительная генетика Биоинформатика Новые исследовательские средства которые
позволят проанализировать функционирование организма в состоянии здоровья и болезни
Идентифицировать 120000 тысяч генов Выяснить генетическую природу 4000 заболеваний
9
История
The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Осуществление проекта laquoГеном человекаraquo результаты которого были объявлены в июне 2000 года и опубликованы в полном объеме в журнале laquoNatureraquo и laquoScienceraquo заняло 13 лет и потребовало 3 миллиардов долларов для его завершения
Для биологии это был беспрецедентный по масштабам проект не имевший себе равных в истории была определена последовательность трех миллиардов пар оснований человеческой ДНК которые определяют неповторимую индивидуальность каждого отдельного человека
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
9
История
The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Осуществление проекта laquoГеном человекаraquo результаты которого были объявлены в июне 2000 года и опубликованы в полном объеме в журнале laquoNatureraquo и laquoScienceraquo заняло 13 лет и потребовало 3 миллиардов долларов для его завершения
Для биологии это был беспрецедентный по масштабам проект не имевший себе равных в истории была определена последовательность трех миллиардов пар оснований человеческой ДНК которые определяют неповторимую индивидуальность каждого отдельного человека
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
10
Craig Venter Francis Collins June 27 2000
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
11
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
12
Френсис С КоллинзlaquoЯзык жизни
ДНК и Революция в Персонализированной Медицинеraquo
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
13
ldquoСегодня десять лет спустя мы спрашиваем тех кто стоял у истоков этого проекта laquoГде практические результаты этого и какова перспектива применения полученных данныхraquo rdquo
ldquoУченые надеялись что определение последовательности ДНК откроет генетические причины заболеваний улучшит диагностику и откроет путь к созданию препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний как раковые опухоли rdquo
ldquohellipеще предстоит выполнить обещанное и найти причины многих распространенных заболеванийrdquo
Jon Cohen The Human Genome a Decade Later Technology Review JanFeb 2011
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
14
Уроки и будущие задачи
10 лет спустя
1 Что мы узнали нового2 Чему мы научились3 Неожиданности4 Что нас разочаровало5 Реальности и возможности6 Размышления о будущем
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
15Lessons from Genomics (editorial) by Bruce Alberts Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 511 DOI 101126science1203356
Технологические перспективы исследования генома
Быстрое развитие дешевых и масштабных методов изучения последовательности ДНК является впечатляющим примером создания эффективных технологических инноваций
В течение нескольких ближайших лет прогнозируемые технологии laquoтретьего поколенияraquo позволят описать последовательность 3 млрд пар нуклеотидов в геноме человека всего за 1000 долларов
В 1988 году аналогичная задача потребовала бы 30 тысяч человеко-лет (те работы 3000 ученых в течение 10 лет каждый)
В проекте участвовало 2000 человек
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
16
Быстрое снижение стоимости определения
последовательности ДНК всего генома
The Case for Personalized Medicine 3rd Edition
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
17
ДНК Транскрипция РНК Трансляция Белок
Функции генетического аппарата клетки
Поток генетической информации от ДНК к белку через РНК остается основой для понимания функции генома
В зависимости от среды функционирования один и тот же ген может быть источником обширного набора продуктов
Этот механизм значительно увеличивает количество факторов продуцируемых ~20000 генов в геноме человека
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
From left are Vladimir Zelman professor and co-chair of the Department of Anesthesiology Philip Lumb chair of the Department of Anesthesiology Tami and Arieh Warshel and Carmen A Puliafito dean of the Keck School
The Keck School of Medicinersquos Department of Anesthesiology hosted the 4th Annual Vladimir Zelman MD PhD Distinguished and Endowed Lectureship on April 17featuring a lecture by 2013 Nobel Laureate Arieh Warshel professor of chemistry at the USC Dornsife College of Letters Arts and Sciences
Warshel presented his lecture ldquoComputer Simulations of Biological Functionsrdquo to a packed audience at Aresty Auditorium and described his scientific journey to bridge thedisciplines of molecular and quantum chemistry in a mannerthen undiscoveredFrom HSC News May 16 2014 Vol 1 Number 10
Page 2
Nobel Laureate presents Zelman Lecture
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
В течении нескольких миллиардов лет алфавит генетического кода состоял из четырех букв А- аденин Т- тимин Г- гуанин и Ц- цитозин Это четыре основания которые входят в состав нуклеотидов создающих двойную спираль ДНК
В дополнение к этим четырем нуклеотидам ученые успешно встроили в структуру ДНК E coli две синтетические молекулы Микроорганизмы с этими молекулами не только оказались жизнеспособными но и обеспечили передачу генетического материала последующэим поколениям
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
20
Геномика - как основание для Системной Биологии
Интегрирование генетических факторови клеточных компонентов для создания биологических систем существующих в социальных формированиях
БиотехнологияГеномикаФункциональная геномикаПротеомикаФункциональная
протеомикаЦелломикаМетаболомикаТоксикогеномикаФармакогеномика
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
21
Сравнительная Генетика
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
22
Геном содержит гораздо больше неправдоподобных фактов чем мы предполагали 10 лет тому назад Сама идея о том что мы наследуем и что мы передаем по наследству претерпела существенные изменения
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
23From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Где скрыты основные секреты(The Dark Matter)
Мы знаем структуру большинства генов Но мы еше даже не прикоснулись к тому огромному числу элементов которые не являются генами
Накапливается все больше и больше доказательств что большинство вариаций связанных с болезнями заложены в некодирующих участках ДНК
Мы должны провести каталогизацию этих элементов Каким образом вариации в этих элементах влияют на возникновение и прогресс заболеваний
Критически важно понять механизмы влияния на болезни этих вариаций
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
24
ENCODEEncyclopedia of DNA Elements project 2007-2012
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
25
From Donrsquot Trash These Genes ldquoJunkrdquo DNA may lead to valuable cures By Alice Park Times magazine Oct 22 2012 pp19-20
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
Сравненительные данные по составу тела и геному человека и микробиона
Клеточная масса
Человек- 10 триллионов клеток (10)Микробион- 100 триллионов клеток (100)
Вес микробиона- 15 кгВес мозга человека- 15 кг
Геном человека- ~20000 геновГеном микробиона- ~8000000 генов
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
Связь микробиона с патологическими состояниями человека
Исследования последних лет указывают на связьмежду изменениями в микробионе и возникновениемтаких заболеваний как ожирение аллергиядиабет нарушения функции кишечника аутизмшизофрения депрессия
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
28
Эпигенетика
Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Эпигенетические изменения представляют собой химические изменения молекулы ДНК (метилирование) которые не затрагивают первичную последовательности оснований
Химическая модификация ДНК-связывающих белков также влияет на транскрипцию
Эпигенетические изменения меняется со временем и находятся под влиянием окружающей среды в совокупности с генетическими детерминантами
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
29
Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at USC Epigenome Center (международная ассоциация исследователей в области Эпигенетики) в качестве генерального партера в ЦКП laquoТрансгеномные и Пост-геномные Технологииraquo для
добавления эпигенетических исследований к набору компетенции центраraquo
bull
Профессор Питер А Джонс PhD DSc
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
30
Зачатие Взрослый возраст
Раннее детство
Дети старшего возраста Отрочество
Корни проблем со здоровьем лежат в детстве как неблагоприятная окружающая обстановка
laquoвстраиваетсяraquo в организм
Low Income20
Физиологические нарушения
bull Нейропсихологическиеbull Иммунологическиеbull Метаболическиеbull Нейроэндокринныеbull Сердечно-сосудистые
Ранняясмерть
Неблагоприятная обстановка в раннем возрасте
Заболевания
Поведение представляющее
опасность для здоровья
Плохое образование
Биовстраивание в организм на критических этапах развития
Кумулятивная негативная нагрузка возрастающая со временем
Токсический стресс
Неблагоприятные факторы окружающей среды
Истощение
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
31
Неблагоприятная окружающая обстановка нарушает развитие ребенка в первые три
года жизни
Число факторов риска
Source Barth et al (2008)
Дет
и с
зад
ерж
кой
ра
зви
тия
1-2 3 54 6 7
20
40
60
80
100
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
32
Токсический стресс меняет архитектуру мозга
Норма
Токсический стресс
Prefrontal Cortex andHippocampus
Типичный нейрон ndash много синапсов
Поврежденный нейрон ndash мало
синапсов
Sources Radley et al (2004)
Bock et al (2005)
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
33
Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
From The Human Genome a Decade Later by Jon Cohen Technology Review JanFeb 2011
Количество генетических путей возникновения болезней гораздо больше чем ранее предполагалось
Одна и та же мутация может привести к различным заболеваниям у разных людей в то время как несколько различных мутации могут быть причинной одной болезни
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
34
Исследования вариаций всего генома
(Genome-Wide Association Studies ndash GWAS)
Агностический дизайн анализа плотной панели маркеров которые определяют большинство распространенных вариантов в сложных заболеваниях
GWAS определяют факторы риска и защитные факторы связанные с развитием астмы рака диабета сердечнососудистых заболеваний психических расстройств и других состояний
Первый GWAS был опубликован в 2005 Более 1000 исследований было опубликованно
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
From ldquoOn Beyond 100rdquo by Stephan S Hall National Geographic May 2013
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
36
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
37
Одно и то же не подходит всем
The Case for Personalized Medicine 3rd addition
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
38
Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым потерям
В СШАndash 67 - частота серьезных побочных эффектовndash Причина 100 тысяч летальных исходов в год и
дополнительных расходов в размере 100 млн $ndash 42 побочных эффектов возникают из-за неправильного
дозирования лекарствndash 50 - не имеют объяснимых причин (вероятнее всего
возникают из-за действия генетических факторов) В Великобритании
ndash Учтенные побочные реакции являются причиной до 7 расходов на лечение в госпитале
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
39
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированная Онкологияndash Рак легкихndash Рак кишечникаndash Рак грудиndash Меланомаndash Рак желудкаndash Лейкемияndash Лимфома
Персонализированная Кардиологияndash Болезни сердцаndash Пересадка сердца
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
40
Лечение каких болезней уже можно персонализировать
Персонализированное лечение инфекционных заболеваний ndash Малярияndash СПИДndash Гепатит Cndash Туберкулез
Персонализированная Психиатрия Наследственные болезни (всегда
персонализированное лечениеhellip)ndash Cystic Fibrosis Li-Fraumeni Huntingtonrsquos disease и
др
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
41
Генетическая диагностика врожденных дефектов
5 наиболее распространенных врожденных дефектов
bull Врожденные пороки сердца 1 millionbull Дефекты нервной системы 324000bull Нарушения структуры гемоглобина- талассемия серповидно-
клеточная анемия 308000bull Синдром Дауна 217000bull Недостаток глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы117000
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
42
Калифорния ndash Август 2005
В Калифорнии у детей производится тестирование на все большее число генетических нарушенийКаждый новорожденный проходит скрининг на 75 генетических заболеваний
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
43
Калифорния ndash Август 2005
Вмешательство в течение нескольких дней после рождения может предупредить отставание в развитии повреждение мозга и другие проблемы
Скрининг стоит 78 $ на одного новорожденного Стоимость лечения ребенка с отставанием в умственном
развитии в течение всей его жизни составляет 03-10 миллион $
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
44The Human Genome a Decade Later Jon Cohen Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Цена определения последовательности ДНК упала до тысячи долларов на человека
В то же время число генетических аберраций вызывающих заболевания возросло со 100 до почти 3000 Растет список заболеваний имеющих генетическую основу который сегодня включает в себя множество болезней от слепоты и аутоиммунных заболеваний до нарушениями обмена веществ при диабете
С устрашающей скоростью растет число генов связанных с возникновением раковых опухолей Сегодня этот список включает в себя 200 генов
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
45The Decade of Genomics Jason Pontin Technology Review JanuaryFebruary 2011
Оправдались ли наши надежды
Генетика злокачественных опухолей оказалась более сложной чем предполагалось
Сегодня мы понимаем что от 5 до 20 мутаций могут быть вовлечены прежде чем начнется неконтролируемая пролиферация раковых клеток
Дешевые постоянно совершенствующиеся методы изучения последовательности ДНК могут сделать персонализированное лечение рака реальностью
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
46Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Приоритет комплексной диагностики генома
Молекулярная диагностика заболеваний стремительно набирает силу
До недавнего времени генетическая диагностика была направлена на заболевания вызванные мутациями отдельных генов
Сегодня фокус смещается в сторону комплексных тестов способных обнаруживать множество вариантов в структуре генома
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
Связь между вновь описанными участками ДНК и раковыми опухолями
Collаborative Oncological Gene Environmental Study ndash COGES
COGES идентифицировал 74 новых участка ДНК связанных с возникновением рака груди (41 ген)раком яичников (3 гена) и раком предстательнойжелезы (23 гена)
Эти опухоли поражают 500000 американцев ежегодно
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
48
Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и
метастазах на смертность
Высокий уровень экспрессии HMGA2 (красная линия) связан с высокой смертностью больных с меланомой
Анализ HMGA2 в меланоме может служить персонализированным биомаркером для прогноза развития метастазов у больных с меланомой
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
49
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
50
ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта из
Университетов Южной Калифорнии и Ирвин
Stanley van den Noort 1970 Ирвайн
Joseph P Van Der Meulen 1971 Южная Калифорния
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
51
Управляемые геномом эволюционные механизмы
сохранения мозгаНейронауки 2010-2020
Владимир Зельман MD PhDKeck School of Medicine of the University of Southern California
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
52
Будущее
Создать атлас ДНК из которого станет ясно какие именно гены экспрессируются на различных ключевых этапах эмбриогенеза
Определить какие гены laquoвключаютсяraquo и laquoвыключаютсяraquo в различных участках мозга в ходе развития
ldquoЭто приведет нас к новым прорывам в области определения риска и профилактики заболеванийhellipдаст в руки ученых фантастически богатый ресурс для будущих исследованийrdquo
(P Levitt and JA Knowles MD at Zilkha Neurogenetics Institute University of Southern California)
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
53
Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
С целью создания первой генетической базы данных для развивающегося мозга человека ученые из Института нейрогенетики им Зилка (Университет Южной Калифорнии) объединили свои усилия с группой исследователей из Йельского Университета и сотрудниками Института мозга им Аллена Эта самая большая на сегодняшний день база данных доступна для широкого использования начиная с Oктября 2011 года С помощью этой базы данных станет возможным установить генетический риск для большого количества заболеваний мозга Данные экспрессии генов будут предствлены для 15 областей человеческого мозга и затронут 13 возрастных категорий
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
54
Атлас генной транскрипции мозга
Этот атлас представит в высоком разрешении транскрипционный профиль специфических участков мозга Для создания этого атласа использованы наиболее современные технологии определения последовательностей в РНК Данные атласа представят информацию о специфических областях коры головного мозга и подкорковых структурах на протяжении всех этапов развития головного мозга В целом будут представлены 16 структур головного мозга на 13 отдельных стадиях развития как у мужчин так и у женщин
Около 1000 уникальных биологических образцов понадобилось для создания атласа
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
55
Атлас генной транскрипции мозга
Атлас обобщит клеточное распределение функционально важных молекул mРНК из специфических анатомических участков мозга как в развивающемся так и в достигшем зрелости мозгу Собранные данные будут сфокусированы на пяти главных участках мозга в процессе их развития Эти участки включающие срединную префронтальную кору первичный зрительный участок коры гиппокамп миндалевидное ядро и передний стриатум представляющие собой наиболее важные в клиническом отношении образования для целого ряда патологий развития мозга
Идентифицированы более 300 генетических локусов связанных с патологией ЦНС
httpwwwdevelopinghumanbrainorg
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
56
Атлас генной транскрипции мозга
Следующим компонентом атласа будет детальный анализ экспрессии генов взрослого мозга участвующих в развитии нервных и нервно-психических заболеваний включая шизофрению эпилепсию болезни Паркинсона и Алцгеймера Заключительный компонент атласа обозначит распределение транскриптов в мозгу плода Набор генов описанных в этой части атласа будет включать ключевые гены связанные с развитием мозга httpwwwdevelopinghumanbrainorg
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
58
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
59
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
60
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
61
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
62
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
63
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
64
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
65
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
Ген Trem2 и болезнь Альцгеймера
Здоровые люди обычно теряют меньше чем 1 ткани мозга в год Эта потеря компенсируется регенерацоей ткани под влиянием умственной активности мозга
Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10 ткани мозга
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
Отстрочка начала болезни Альцгеймера на 5 лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит на 50 количетво больных а отсрочка на 10 лет снизит количество больных на 75
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
Проект Connectome создаст четырехмерную карту более чем 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов их взаимодействий в мозгу
Этот метод позволит проследить взаимодействия нейронов в головном мозгу установить число их вариаций и их генетическую преопределенность
Этот проект можно назвать ldquoВикипедия мозгаrdquo в которой результаты визуализации мозга будут объединены в единой карте
Проект ldquoConnectomerdquo
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
69
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
70
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
71
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
Gautam Prasad IGC
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
This slide plays this movie httpenigmainiusceduwp-contentuploadsIGC_WEBbrain_mapping_pageconnectomicsConnections480mov
74
Проводка мозга представляет собой 100000 миль нервных волокон соединяющих различные области нашего сознания участвующего во всех аспектах сязанных с мышлением восприятием и ощущениями100 миллиардов нейронов из которых каждый имеет 10000 синапсов
В целом- 100 триллионов синапсов Нейроны загружены ДНК белками и другими молекулами
Kaждый тип нейронов использует определенный набор генов для создания своей молекуляной машинерии
Нейронные цепи
Понимание нейронных цепей может улучшить диагностику болезней мозга и понять их патогенез
Вместо диагностики и лечения патологических процессовосновываясь на их симптомах мы сможем идентифицировать специфические повреждения в нейронных цепях которые лежат в основе заболевания и применить терапевтические подходы направленные на их коррекцию
77
78
79
80
81
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
Проводка мозга представляет собой 100000 миль нервных волокон соединяющих различные области нашего сознания участвующего во всех аспектах сязанных с мышлением восприятием и ощущениями100 миллиардов нейронов из которых каждый имеет 10000 синапсов
В целом- 100 триллионов синапсов Нейроны загружены ДНК белками и другими молекулами
Kaждый тип нейронов использует определенный набор генов для создания своей молекуляной машинерии
Нейронные цепи
Понимание нейронных цепей может улучшить диагностику болезней мозга и понять их патогенез
Вместо диагностики и лечения патологических процессовосновываясь на их симптомах мы сможем идентифицировать специфические повреждения в нейронных цепях которые лежат в основе заболевания и применить терапевтические подходы направленные на их коррекцию
77
78
79
80
81
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
Нейронные цепи
Понимание нейронных цепей может улучшить диагностику болезней мозга и понять их патогенез
Вместо диагностики и лечения патологических процессовосновываясь на их симптомах мы сможем идентифицировать специфические повреждения в нейронных цепях которые лежат в основе заболевания и применить терапевтические подходы направленные на их коррекцию
77
78
79
80
81
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
77
78
79
80
81
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
78
79
80
81
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
79
80
81
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
80
81
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
81
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
82
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
83
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
84
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
85
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
Preservation Sept 2011 8686
Carl Kesselman ndash Director of biomedical informatics research network
Larry Swanson ndash Director of national brain connectome initiative
Carlos Pato and Michelle Pato ndash Directors of National Psychosis Genomics Initiative
Лидеры в области нейронаук в Университете Южной Калифорнии
Michael Jakowec
Center for Vision Science and Technology
Institute for Robotics and Intelligent Systems
Brain and Creativity Institute
Center for Neural Engineering
Alfred E Mann Institute for Biomedical Engineering
Center for Excellence in Genomic Studies (CEGS) Laboratory for Molecular Robots
Nanotechnology Research Lab
Institute for Genetic Medicine
Pat Levitt Director Zilkha Neurogenetic Institute and co-director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Dorne Cognitive Neuroscience Imaging Center
Университет Южной Калифорнии занимает лидирующие позиции в области нейронаук благодаря возможности уникального мультидисциплинарного подхода Ведущие ученые и
лидеры находят талантливых сотрудников и обеспечивают мотивацию для высокоэффективной командной работы с тем чтобы разрешить загадки различных
заболеваний мозга способами недоступными для изолированно работающих лабораторий
James Knowles - Director of the National Developing Human Brain Transcriptomics initiative
Broad Institute for Integrative Biology and Stem Cell Research
House Ear Institute
Program in Hearing amp Communication Neuroscience
Andrus Gerontology Center
Saban Research Institute of Childrens Hospital Los Angeles
Thompson amp Toga - The Institute for Neuroimaging and Informatics
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
87
Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы генома возникновения и прогрессирования болезней и как изменения в геноме связаны с заболеваниями Но по настоящему значительные изменения в медицине станут возможными как минимум через 10-20 лет
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
Что впереди
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
88Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Следует признать что существуют определенные противоречия между геномной медициной и доказательной медициной Совершенно очевидно что эти два подхода не должны противоречить друг другу
Объединение подходов может произойти путем создания банка данных ДНК для всех участников будущих клинических испытаний будь это испытания новых лекарственных препаратов или нового медицинского оборудования или техники
При наличии соответствующего согласия участников испытаний такой подход поможет более глубокому пониманию роли генетической вариабильности в лечении больных
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
89
Women in Christrsquos Line by SC Poet
Новые открытия приводят к новым проблемам
Внедрение генетической информации в повседневную медицинскую практику не идет гладко Существуют проблемы с конфидициальностью обучением переводом архивов в электронный формат
Каким образом документировать генетические характеристрики человека на протяжении его жизни и сделать их доступными для врачей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
90
Необходимые шаги
Надо начинать думать как правильно подготовить будущих специалистов - работников здравоохранения и ученых которые будут иметь навыки в биоинформатике Мы должны подготовить уникальных специалистов способных перерабатывать огромные количества данных- количества о которых биологи еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления Мы должны привлечь к исследованиям генома наиболее талантливых людей
From ldquoFuture of the Human Genome by Emily Singer Technology Review Feb 10 2011
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
91Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Международное сотрудничество крупных центров по изучению последовательности ДНК накапливают терабайты информации по цене которая казалось немыслимой 5 лет назад Получение новых данных облегчается использованием мощных компьютерных сетей и Интернета и подключением к базам данных содержащих обширную информацию о генотипе и фенотипе человека и других организмов
Международное сотрудничество
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
92Genomic Medicine mdash An Updated Primer WG Feero et al NEJM 36221 May 27 2010
Надежная экономически оправданная возможность измерения вариаций генома человека способствует быстрому внедрению персонализированной медицины в практику здравоохранения Хотя персонализированная медицина может иметь множество определений все они разделяют идею о том что здоровье каждого в отдельности взятого больного наиболее лучше может быть защишено путем создания индивидуальных превентивных методов и индивидуальных терапевтических подходов которые будут основаны на генетических данных
Индивидуализация подхода
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
93The golden age of human population genetics M Przeworski Science 4 February 2011 Vol 331 no 6017 p 547
Почему мутации ведущие к болезням присутствуют в человеческой популяции
Какова генетическая основа нашей физиологической адаптации и адаптации нашего сознания
Какова была последовательность демографических событий которые привели к колонизации земного шара современными людьми
Вопросы будущего
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-
94
МИКРО-ФИЛОСОФИЯ В МИКРО-ВРЕМЕНИМИКРОКОСМОС ФЕЙМАНА
Две минуты = 120 секунд = 120 `квадрилион фемто-секундОдна фемто-секунда (10-15) = созданию или разрушению молекулы
(Ahmet Zewail)Шестьдесят квадриллион фемто-секунды равны получению ИДЕИ
БЬIТЬ ВОВРЕМЯ Настоящее в прошлом = наша память Настоящее в настоящем = наше восприятие Настоящее в будущем = наша надежда
(Святой Августин 354 - 430) Прошедшее в настоящем = наши достижения Прошедшее в будущем = наши мечты Прошедшее в прошлом = наш ldquoсобственный мозгrdquo
Будущее в настоящем = наше сознание Будущее в прошлом = наша совесть Будущее в будущем = нашe ldquoкультурное наследиеrdquo
СЛЕДУЩЕЕ БУДУЩЕЕ = wwwccgcccom(computer connected global cerebral community)
- От медицинской генетики до геномной медицины Глазами очевидца
- Slide 2
- СЕРДЦЕ и МОЗГ от охлаждения к взаимному комфорту Новосибирск -
- История Геномики и Персонализированной Медицины
- Путь к Проекту Геном Человека - 150 лет
- Slide 6
- Slide 7
- Slide 8
- История
- Slide 10
- Slide 11
- Френсис С Коллинз laquoЯзык жизни ДНК и Революция в Персонализиро
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Быстрое снижение стоимости определения последовательности ДНК в
- Slide 17
- Slide 18
- Ученые добавляют новые буквы к алфавиту ДНК
- Геномика - как основание для Системной Биологии
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Эпигенетика
- Потенциальный партер БМТ кластера Epigenetic Dream Team at US
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Сложности в понимании генетических путей возникновения болезней
- Исследования вариаций всего генома (Genome-Wide Association St
- Slide 35
- Slide 36
- Одно и то же не подходит всем
- Побочные эффекты приводят к значительным людским и финансовым п
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать
- Лечение каких болезней уже можно персонализировать (2)
- Slide 41
- Калифорния ndash Август 2005
- Калифорния ndash Август 2005 (2)
- Slide 44
- Slide 45
- Slide 46
- Slide 47
- Влияние экспрессии гена HMGA2 в меланоме и метастазах на смертн
- Slide 49
- ldquoДесятилетие мозга 1990-2000 в СШАrdquo и инициаторы этого проекта
- Управляемые геномом эволюционные механизмы сохранения мозга Не
- Будущее
- Совместные исследования в Университете Южной Калифорнии
- Атлас генной транскрипции мозга
- Атлас генной транскрипции мозга (2)
- Атлас генной транскрипции мозга (3)
- Slide 57
- Slide 58
- Slide 59
- Slide 60
- Slide 61
- Slide 62
- Slide 63
- Slide 64
- Slide 65
- Slide 66
- Достижения в борьбе с болезнью Альцгеймера
- Slide 68
- Slide 69
- Slide 70
- Slide 71
- Slide 72
- Slide 73
- Slide 74
- Slide 75
- Slide 76
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Slide 80
- Slide 81
- Slide 82
- Slide 83
- Slide 84
- Slide 85
- Slide 86
- Мы будем свидетелями значительных успехов в понимании работы ге
- Slide 88
- Новые открытия приводят к новым проблемам
- Необходимые шаги
- Slide 91
- Slide 92
- Slide 93
- Slide 94
-