Sık Görülen Tek Gen

Hastalıklarının Prenatal Tanısı

13-15 Haziran, İstanbul

Prof. Dr. Seher Başaran İstanbul Üni., İstanbul Tıp Fak.,

Tıbbi Genetik AD

Genetik Hastalıkların Sınıflandırılması

Mutasyon Kromozomal Hastalıklar

Genomik; 3n, 4n Non-disjunktion; Trizomi/Monozomi

Yapısal; Delesyon, Translokasyon, vd

Multifaktöriyel Hastalıklar

Diabet, Hipertansiyon, vd

Nonmendel kalıtım

Mitokondrial, Mozaisizm, UPD

Sık görülen hastalıklar Sayıları az (onlarla) Görülme oranları yüksek (1/500-1/10 000)

Ender görülen hastalıklar Sayıları çok fazla (binlerle) Görülme olasılıkları çok düşük (1/20 000-1/100 000)

Talasemi, Kistik fibrozis, Frajil X, Nörofibromatozis, vd Harlequin iktiyozis, Al Awadi send., vd

Tek Gen

1941 Beadle ve Tatum

GEN ENZİM

GEN NEDİR ?

transkripsiyon

1941-1990

transkripsiyon translasyon

DNA RNA PROTEİN

Promoter

GEN (DNA)

Ekson 1 Ekson 2 Ekson 3 Ekson 4 İntron 1 İntron 2 İntron 3

Transkript

Kırpılma

Translasyon

Protein

Primer transkript (RNA)

Wellcome Trust

Olgun mRNA

90 000-100 000 gen olduğu sanılıyordu.

İNSAN GENOM PROJESİ (1990-2003) İnsan genomunda 19,599 protein kodlayan gen bulunduğunu

ortaya çıkardı.

%44

%6.5

%45

%3

Transposonlara benzeyen tekrar dizileri Heterokromatin (çok az ya da hiç gen ekspresyonunun olmadığı, hücre siklüsü boyunca kondens kalan kromozom bölgeleri) Diğer diziler

Protein kodlayan dizler RNA genleri ve regülatöre bölgeler

İnsan genlerinin transkripsiyonel karmaşası

5’ 3’

3’ 5’

5’ 3’

kısa RNA

snoRNA ncRNA

miRNA

kısa RNA

3’ 5’

kısa RNA

Antisens ncRNA Antisens ncRNA

kısa RNA

Fonksiyonu olan nükleotid dizilerine (DNA/RNA) gen denir. Post genomik

çağ

1990-2012

Homolog kromozomların aynı yerlerinde (lokus) aynı genler bulunur, ve bunlara “allel” adı verilir. Genler, kromozomlar üzerinde kesin pozisyonu ya da lokusu olacak şekilde, doğrusal olarak yerleşmiştir.

ALLEL

Homolog kromozomlar

Allel genler

Lokus Biri anne biri baba kökenli birbirinin aynı kromozomlar “homolog kromozomlar” adını alır (Kromozom 1-22 ve X).

HOMOZİGOT MUTASYON

allel c.115GC

c.115GC

HETEROZİGOT MUTASYON

allel c.115GC

BİRLEŞİK HETEROZİGOT MUTASYON (COMPOUND)

allel

c.349AT

c.115GC

Genotip, bireyin tüm ya da tek bir lokustaki genetik yapısıdır. Haplotip, bir kromozomdaki bir allelin dizisidir.

GENOTİP ? HAPLOTİP ?

maternal

paternal C T A T C G G T C

C T A C C G G T C

H1 alleli

H2 alleli

C T A C C G G T C

C T A T C G G A C

H2 alleli

H4 alleli

C A A T C G C T C

C T A T C G G A C

H3 alleli

H4 alleli

Fenotip, genotipin morfolojik, klinik, biyokimyasal veya moleküler özellik olarak gözlenebilen ifadesidir.

FENOTİP ?

Kodonlar amino asitlerin şifreleridir 4 nükleotid ( A, T (U), G, ve C), 3’lü kombinasyonlarla 64 farklı kodon oluşturur: 3 “dur” . 61 kodon 20 amino asit

Gen Mutasyon Tipleri

• Nokta mutasyonları

• Delesyon ve insersiyonlar

• Dinamik mutasyonlar

Yanlış anlamlı mutasyon (missense, nonsinonim) Hastalıklara neden olan mutasyonların >%50 si

A C G G C G C U G U A G

Alanin Treonin Lösin DUR

A C G G C G G U C U A G

Alanin Treonin Valin DUR

A

TRANSLASYON

G

Sessiz mutasyon (sinonim)

Fonksiyonu değiştirmez

Gen Mutasyon Tipleri Sessiz Mutasyon ve Yanlış Anlamlı Mutasyon nedir?

MUTANT KODON MUTANT KODON

TRANSLASYON

Akondroplazide FGFR3 de p.Gly380Arg

A C G U C A C U G U A G

Serin Treonin Lösin DUR

A C G U C A G U C U A G

Treonin DUR

TRANSLASYON

Anlamsız mutasyon (nonsens) Translasyonda erken “dur” kodonuna ve eksik protein sentezine neden

olur. Bu proteinler ya da onları kodlayan mRNA lar genellikle stabil değildir ve hücre içinde kısa sürede yıkıma uğrarlar.

Hastalıklara neden olan mutasyonların ~%12 si

Gen Mutasyon Tipleri Anlamsız Mutasyon Nedir?

MUTANT KODON

TRANSLASYON

G

Rett hastalığında MECP2 geninde p.arg294ter

mutasyonu.

NORMAL

PREMUTASYON

FULL MUTASYON (Frajil-X sendromu)

DİNAMİK MUTASYONLAR

FMR1 geni

PREMUTASYON

Fenotipi etkileyen faktörler

• Genetik heterojenite

Allelik heterojenite

Lokus Heterojenitesi

Aynı gende oluşan farklı mutasyonlar hastalığın farklı şiddette (Örn. Kistik fibroz) ya da farklı fenotiplerin ortaya çıkmasına yol açabilir (Örn. Orak hücre ve beta-talasemi).

Benzer klinik fenotipten sorumlu birden fazla genin varlığı. Kalıtım, OD, OR, X e bağlı, mitokondrial kalıtım gibi farklı geçişler gösterebilir (Örn. Retinitis pigmentosa).

Tek Gen Hastalıklarının Sınıflandırılması

A. Otozomal Dominant Kalıtım

• Her iki cinsiyette aynı sıklıkta gözlenir ve kalıtılır.

• Etkilenmiş bireylerin anne veya babası etkilenmiştir (ailevi dikey kalıtım); ya da olgu ailedeki ilk olgudur (de novo mutasyon).

• Eğer ebeveynlerden birinde hastalık varsa tekrarlama riski %50’dir.

Aynı dominant mutant gen, farklı fenotip ???

- Penetrans

• Genotipin fenotipe yansımama nedenleri:

• Modifiye edici genlerin varlığı • Süpresör genlerin varlığı • Çevre faktörlerinin etkisi

Aile ağacı hazırlanmasını ve risk hesaplamalarını zorlaştırır

OD kalıtımda penetrans eksikliği

Aynı dominant mutant gen, farklı fenotip ???

- Ekspresivite değişkenliği

• Belli bir mutasyonun fenotipe yansıma şiddetine ekspresivite denir. • Nedenleri

• Allelik heterojenite • Çevre faktörleri • Modifiye edici genler

Distopia Kantorum % 99

İris heterokromisi % 25

Geniş burun kökü % 78

Sinofriz % 45

Wardenburg Sendromu

Olgu 1; 24 ve 28 yaşlarında akraba olmayan sağlıklı bir çiftin ilk gebeliğinin 16. haftasında USG de holoprozensefali saptıyorsunuz ??????? 1. Etiyoloji 2. Fenotipik farklar (ekspresivite)

Kromozom anomalileri •% 20-25 •Sayısal kromozom anomalileri (T13, T18, 3n) •Yapısal kromozom anomalileri (13q del ve dup, del(18p), del(7)(q36), dup(3)(p24-pter), del(2)(p21), ve del(21)(q22)

Mikroarray •% 10-20 •Mikro delesyon ve duplikasyonlar

Tek gen mutasyonları • % 18-25 •Otozomal dominant (14 gen; • ailevi olguların % 30-40’ında SHH, tek olgulu ailelerinde % 5’inde)

•Otozomal resesif

Tek gen + çevre faktörleri Kolesterol biyosentez defekti + ilişkili gende mutasyon

Çevre Faktörleri •Diyabetli anne (iyi kontrol edilmeyen). •Risk 200 kat artar •Teratojenler(alkol, retinoik asit) •Kolesterol düşürücü ilaç kullanımı (henüz kesin değil)

Normal/Hafif form Hafif hipotelorizm Tek kesici diş

Ağır form Göz yapısının yokluğu (anoftalmi) Burun yapısının yokluğu Siklopi (tek göz)

holoprozensefali

2. İnvaziv Girişim

1. Genetik Değerlendirme; Aile ağacı, klinik muayene, vs

3. Genetik Testler 1. Fetal karyotip %20-25 %45 (49/109 olguluk serimiz) 2. FISH 7q36.3 (SHH) %2,8 (3/109) 3. Subtelomerik MLPA (TGIF, 18p) %0,9 (66 MKA olgusunda) 4. Mikroarray %1 (1/28 olguda) 5. Moleküler Analizler; Otozomal dominant (14 gen; ailevi olguların % 30-40’ında SHH, tek olgulu ailelerinde % 5’inde)

2. Genetik Danışma 1. Taşıyıcılık tanısı (tüm aile) 2. Erken tanı olanakları (olası gebeliklerde)

Olgu 2; 32 yaşında sağlıklı anne ile 48 yaşında sağlıklı babanın gebeliğinin 23. haftasında USG de iskelet displazisi (proksimal ekstremite kısalığı) ve frontal bossing saptanıyor.

1. Etiolojisi; Akondroplazi, hipokondroplazi?;

a. OD b. Penetrans tam c. FGFR3 d. De novo (~%90)

2. Genetik İzlem a. Aile ağacı b. Moleküler analiz (FGFR3; G1138A ve G1138C) c. Bu mutasyonlar yoksa hipokondraplazi için genin diğer ekzonları) d. Genetik danışma

B. Otozomal Resesif Kalıtım • Ebeveynler kesin heterozigot.

• Her iki ebeveynden de mutant

iki alleli kalıtılır ve mutasyon homozigot olursa hastalık ortaya çıkar.

• Aile ağacında hastalığı gösteren kişiler nesil atlayabilir (yatay düzlemde).

• Kız/erkek oranı aynıdır (bazı nadir hastalıklar hariç OR, cinsiyetle sınırlı).

• Hastalığın tekrarlama riski %25’tir.

• Akraba evliliklerinde daha sık ortaya çıkar.

Aynı mutasyon Aynı Fenotip Aynı gen, farklı mutasyon Farklı Fenotip

Türk Toplumunda Sık Rastlanan OR Hastalıklar

Hastalık sıklığı Taşıyıcı sıklığı • Talasemi 1/400-1/10.000 1/10-1/50 • Kistik Fibroz 1/2200 1/22 (?) • Fenilketonüri 1/3500 1/30 • Adrenogenital Sendrom ? ? • Spinal Müsküler atrofi ? ? • Biotinidaz Eksikliği 1/11000 1/55

Olgu 3; Aralarında 1. derece kuzen evliliği olan genç bir çift ilk gebeliklerinin 9. haftasında başvuruyor. Aile öyküsünde anne adayının kardeşinin beta talasemi olduğunu öğreniyorsunuz. ???? 1. Aile ağacı 2. Çiftte biokimyasal taşıyıcılık testi a. İkisi de taşıyıcı değil – Normal izlem b. Çiftten biri taşıyıcı – Normal izlem c. İkisi de taşıyıcı – Tıbbi Genetik’e gönder!!

Genetik İzlem 1. Aile ağacı, Hasta çocuk riski; 2/3x1/4x1/4

2. Ailenin mutasyon testi? 3. Mut biliniyorsa her ikisinde de analiz 4. Mut bilinmiyorsa; Moleküler analiz (her ikisinde de)

1. Panel Akdeniz (22 mutasyon) %80 2. Panel Ortadoğu (22 mutasyon) %83 3. Tüm gen dizi+MLPA ~%100

5. İnvaziv girişim 6. Bilinen mutasyonun tanısı 7. Genetik danışma

2/3 1/4

1/2

Olgu 4; Aralarında akrabalık olmayan genç bir çift ikinci gebeliklerinin 9. haftasında başvuruyor. Aile öyküsünde baba adayının kardeşinde kistik fibroz olduğunu öğreniyorsunuz ????

Genetik İzlem 1. Aile ağacı, 2. Etkilenmiş olguda mutasyon testi? 3. Moleküler analiz mut biliniyorsa; babada bu mut mut bilinmiyorsa; babada

1. Panel (32 mutasyon) ~%70 2. Tüm gen dizi ~%100

4. Baba taşıyıcı ise anne adayında tüm gen dizi analizi

5. Anne de taşıyıcı ise invaziv girişim 6. Bilinen mutasyon/ların tanısı 7. Genetik danışma

2/3 1/22?

?

C. X’e bağlı Resesif Kalıtım • Hastalık genelde erkeklerde gözlenir.

• Hastalık mutant alleli taşıyan anneler (taşıyıcı) aracılığıyla ya da de novo mutasyon olarak ortaya çıkar.

• Kesin taşıyıcı anneden oğullarına hastalığın kalıtılma riski %50’dir.

• İzole olgunun annesinin taşıyıcılık riski 2/3 (DMD), ile %90 (Hem A) arasında değişir.

• Babadan oğula hastalık geçmez, hasta babanın tüm kızları taşıyıcıdır.

Sık rastlanan hastalıklar Duchenne/Beckermüsküler Distrofi1/3300-1/20000

Hemofili A/B 1/8000-1/20000

Kraliyet ailesinde Hemofili A

Genetik İzlem 1. Aile ağacı, 2. Ailenin mutasyon testi? 3. Moleküler analiz

1. Mümkünse etkilenmiş olguda (MLPA %70, gerekirse tüm gen dizi)

2. Anne adayında bilinen mutasyon 4. İnvaziv girişim 5. Fetal cinsiyetin belirlenmesi 6. Erkekse bilinen mutasyonun tanısı 7. Genetik danışma

2/3

Olgu 5; Genç ve aralarında akrabalık olmayan bir çift ilk gebeliklerinin 7. haftasında başvuruyor. Aile öyküsünde anne adayının ablasının oğlunda DMD olduğu öğreniliyor ????

Ailede bilinen tek olgu bu durumda Etkilenmiş olgu ; a. de novo (1/3) b. gonadal mozaik (annede) c. ailevi olabilir 2/3

Öğrenme güçlüğü

Mental özürlü

Olgu 6; Akraba olmayan genç bir çift ikinci gebeliklerinin 7. haftasında başvuruyor. Sağlıklı bir kız çocukları var. Aile öyküsünde maternal tarafda mental özürlü bir erkek çocuk ve öğrenme güçlüğü olan bir kız çocuk olduğunu öğreniyorsunuz ???

Frajil X sendromu erkek çocuklarda Down sendromu’ndan sonra kalıtsal mental geriliklerin en sıklıkla rastlanan etiyolojik nedeni !! SIKLIĞI: erkek 1/4000 ve kadın 1/7000; Premutasyon taşıyıcı sıklığı % 1.3 X e bağlı dominant kalıtılır ve dinamik (antisipasyon) mutasyondur. FMR1 geninin 5' UTR bölgesinde yer alan üçlü tekrar dizi (CGG)n sayısının 50’nin üstüne çıkması ile kişide premutasyon, sonraki kuşaklarda sayının 200 ün üzerine çıkması ile tam mutasyon oluşur. Tekrar CGG; 5-50 ise “normal” 51- 200 ise “premutasyon” FXTAS (Frajil X Ataksi-Tremor sendromu) Erken over yetmezliği (POF) >200 ise “tam mutasyon” Erkeklerin tümünde mental gerilik Kadınların 1/3 ünde mental gerilik 1/3’ünde psikolojik sorunlar 1/3’ü normal

FRAJİL X SENDROMU

NORMAL

PREMUTASYON

FULL MUTASYON (Frajil-X sendromu)

DİNAMİK MUTASYONLAR

FMR1 geni

PREMUTASYON

80 29, 30

75,30 83, 29

90,30 30,30

580700 108,30

80 250, 30

30,29 3001000 30,30 800,30

Öğrenme güçlüğü

Frajil-X sendromu

Bilişsel olarak etkilenmemiş taşıyıcılar

Genetik İzlem 1. Aile ağacı, 2. Moleküler analiz;

Mümkünse etkilenmiş olgu ve annesi ile anne adayımızda 4. İnvaziv girişim 5. Fetal cinsiyetin belirlenmesi 6. Moleküler analiz 7. Ailedeki diğer olgularda moleküler analiz 8. Genetik danışma

D. X’e bağlı Dominant Kalıtım

E. Y’ ye bağlı kalıtım

• D-vitaminine rezistan raşitizm

• Rett sendromu (erkeklerde letal)

• Ornitin transkarbamilaz eksikliği (OTC)

• İnkontinentia pigmenti (erkeklerde lethal)

•Sadece erkekler etkilenir. •Etkilenmiş babaların tüm erkek çocukları etkilenir. •Yeni mutasyon olarak karşımıza çıkar.

Tek gen hastalıklarında moleküler tanı akış şeması

Rutin izlem Genetik danışma 1.

Klinik genetik

Perinatolog, girişim, Laboratuvar testi

Risk ? var yok

Kadın Doğum uzmanı; öykü, tarama testleri, vs

Karar

Genetik Danışma 2

Index/ebeveynde Laboratuvar testi

Ön tanı; incelenecek gen, yöntem

Tanı +

Tanı - Perinatolog, USG

Tanı +

Tek gen hastalıklarında moleküler tanıyı zorlaştıran durumlar; 1. Yanlış klinik tanı, 2. Genin bilinmemesi, 3. Genin büyüklüğü ve mutasyonların çokluğu, 4. Çok sayıda genin benzer fenotiplere yol açması, 5. Aynı bir genin farklı fenotiplerle ilişkili olabilmesi, 6. Özgün USG bulgusunun çoğu zaman olmaması ya da geç

gebelik haftalarında ortaya çıkması, 7. Önceki etkilenmiş olgulara ait tıbbi bilgilere ulaşılamaması, 8. Bazı hastalıklar için özgün testlerin (moleküler, enzimatik,

vd) yurt dışı bağlantısı ile yapılabilmesi, 9. Maliyetlerin yüksek olması, 10. Yeterli sayıda ve kalitede klinik genetik uzmanının

olmaması ve genetik laboratuvarlarının test kalitesinin, yöntem seçimlerinin, raporlandırmalarının yetersiz kalabilmesi,

11. Multidisipliner çalışmanın öneminin anlaşılmaması

Gebelik İzleyen Kadın Doğum Uzmanları İçin Öneriler

1. Başvuran gebe ve eşini görsel olarak değerlendirebilir, ellerini sıkabilirsiniz (Myotonik distrofi?),

2. Her gebede aile anamnezi alınmalı (mümkünse 3 kuşak), 3. Ailede etkilenmiş olgu/lar (herhangi bir anomali, mental gerilik, vs) varlığı

özellikle sorgulanmalı, 4. Etkilenmiş tek bir olgu (Fra X?) bile önemlidir, 5. Etkilenmiş olgu yoksa bile “akraba evliliği” önemsenmeli ve özellikle

ülkemizde sık görülen hastalıklar için (talasemi, SMA, vd) taşıyıcılık testi varsa yaptırılmalı,

6. Erkek infertilitesinde (vas deferens agenezisi varsa) parental kromozom analizlerinden sonra KF için taşıyıcılık testi yaptırılmalı,

7. Obstetrik öyküde, etkilenmiş tanısız olgu (fetus, yenidoğan, çocuk) varsa derhal genetik danışma/inceleme için aile, Tıbbi Genetik’e yönlendirilmeli,

8. Gebelik veya aile öyküsünde genetik bir hastalık öyküsü varsa moleküler yapılmış ya da henüz yapılmamış olsa dahi derhal genetik danışma/inceleme için aile, Tıbbi Genetik’e yönlendirilmeli ve KESİNLİKLE İNVAZİV GİRİŞİM ZAMANI BEKLENMEMELİ !!!

9. Kromozom anomalisi olmayan, US patolojisi saptanan olgularda Genetik sendromların araştırılması unutulmamalı (NT – Noonan PTPN11, metabolik hastalık, SMA ilişkisi; NIHF- İskelet anomali send., metabolik hastalık gibi),