Úvod do molekulárnej medicíny
DESCRIPTION
Úvod do molekulárnej medicíny. MUDr. Ing. Bc. Peter Celec, PhD. Linus Carl Pauling (1901 – 1994) Nobel prize 1954 – Chemistry 1962 – Peace. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Úvoddo molekulárnej medicíny
MUDr. Ing. Bc. Peter Celec, PhD.
2
Linus Carl Pauling
(1901 – 1994)
Nobel prize
1954 – Chemistry
1962 – Peace
3
„Life is a relationship between molecules, not a property of any one molecule. So is therefore disease, which endangers life. While there are molecular diseases, there are no diseased molecules.“
Linus C. Pauling, 1962
4
Basics
5
Francis Crick
8.6.1916 – 28.7.2004
7
James Watson
6.4.1928 –
9
10
11
Molecular Medicine
Based on molecular knowledge Based on XNA Proteomics Genomics Molecular interactions
Regulations Signalling pathways
Gene therapy
12
What we will NOT talk about...
XNA structure Monogenic disorders Immunology Carcinogenesis
13
Genome (DNA)
Transcriptome (RNA)
Proteome (protein)
Metabolome (pathways)
Genome
14
15
Information processing
Communication Intercellular Intracellular
16
17
Signalling pathways
18
Ligands
Hydrophilic Small molecules Larges proteins
Hydrophobic Steroids Thyroxine Retinoids
19
Receptors
G-protein coupled Tyrosine kinases Ion channels Intracellular
20
Signalling pathways
21
Phosphate
22
G-protein coupled
23
G-protein coupled
Animation
24
Second messangers
cAMP cGMP IP3
DAG Ca++
25
Gene
„The gene is by far the most sophisticated program around.“
Bill Gates
26
Gene expression regulation
27
28
Jak – Janus (Roman god of gates and doors) KinaseJak – Just Another KinaseSTAT – Signal Transducers and Activators of TranscriptionAPS – Adaptor protein with Pleckstrin homology and Src homology 2 domains C-Cbl - Casitas B-lineage LymphomaEPO – Erythropoietin
29
Tyk2 – Tyrosine kinase 2mTOR – mammalian Target Of RapamycinMAPK – MAP (Microtubule Associated Protein) KinaseMAPK – MAP (Mitogen Activated Protein) KinaseISRE – Interferon-Stimulated Response ElementGAS – IFN-Gamma-Activation Site
30
GR – Glucocorticoid ReceptorFKBP – FK506 (tacrolimus)-Binding ProteinHSP – Heat Shock ProteinGRE – Glucocorticoid Response Element
31
c-Fos – FBJ (Finkel MP, Biskis BO, Jinkins PB) OsteoSarcoma virusAP-1 – Activator Protein 1
TGACTCA
32
FAPFAP – c-Fos AP-1 binding siteIP-1 – Inhibitory Protein 1
33
NFκB
34
FasL – Fas LigandTRAF – TNFα Receptor Associated FactorNIK – NFκB Inducing KinaseCBP – CREB Binding Protein
NFkB
35
MAP kinases
GEF – Guanine Nucleotide Exchange Factor
36
MAP kinases
Animation
37
...but...
38
Signalling pathways
39
Responses???
40
41
42
Apoptosis
43
Apoptosis
Videos
44
45
46
Autophagy
Macroautophagy Microautophagy
47
48
49
Oxygen sensing
50
HIF – Hypoxia Inducible FactorIGFR – Insulin like Growth Factor ReceptorEGFR – Epidermal Growth Factor ReceptorHER2 – Human Epidermal growth factor Receptor 2PI3K – PhosphatidylInositol-3-KinaseAKT – serine/threonine protein kinase BFRAP – FKBP rapamycin associated proteinPH – Prolin HydroxylasesHDAC – histone deacetylaseVHL – von Hippel-Lindau tumour suppressor proteinFIH – factor inhibiting HIF-1αB – elongin BC – elongin CC2 – cullin 2HRE – hypoxia response elementGLUT – glucose transporterARNT – Aryl hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator
51
52
Angiogenesis
53
54
55
AaronCiechanover
Avram Hershko
Irwin Rose
1/3 of the prizeIsrael
1/3 of the prizeIsrael
1/3 of the prize USA
Technion – IsraelInstutute ofTechnology Haifa, Israel
Technion – Israel Institute of Technology
Haifa, Israel
University of California Irvine, CA, USA
b. 1947 b. 1937 (Karcag, Hungary)
b. 1926
The Nobel Prize in Chemistry 2004"for the discovery of ubiquitin-mediated
protein degradation"
56
Ubiquitin
57
UbUb
E1E1
UbUb
E2E2
UbUb
E3E3
UbUb
2626SS prote proteaasome degradationsome degradation
TargetTarget
UbUbUbUbUbUb
Ubiquitin pathway
Ubi-activating E Ubi-conjugating E Ubi-ligase
58
Ub
ATP AMP + PPi
E1
Ub
E1C
E2C
E2
Ub
E3C
E3
Ub
Protein K
Protein
Ub
E3
E3
Protein K
Protein K
E2
Ub
E3
Ub
Protein K
E3
E2C
UbUb
Ub
Protein
Ub
UbUb
Ub
AMP + PPi
ProteinK
ProteinK
Pro
tein
KProtein K
Protein KProt
ein
KProtein K
Protein K
Proteosynthesis
Antigen presentation
H
A
B
C1
C2
D
E
Ub
Ub Ub
Ub
UbUb
UbUb
UbUb
Ub
Protein
Ub
ATP
Protein
Ub
UbUb
Protein
Ub
I
F
G
J
59
Molecular diagnostics
60
Kary Banks Mullis
(1944 – )
Nobel prize
1993 – Chemistry
61
PCR
62
63
PCR
Expensive?
64
65
PCR Analyzed by Electrophoresis
66
Real-time PCR
Quantitative PCR Fluorescent detection of PCR products in real
time
67
RFLP
68
RFLP & VNTR
Animation
69
Blotting
Western Southern Northern
70
Western Blot
71
Western Blot
Animation
72
Southern Blot
73
74
Southern Blot
Animation
75
RT PCR
Animation
76
FISH Procedure
77
FISH
78
Frederick Sanger(1918 –)Nobel prize1958 – Chemistry1980 – Chemistry
79
Sequencing
Animation
80
Microarray
2006 Ústav patologickej fyziológie
MUDr. Ing. Peter Celec, PhD.MUDr. Ing. Peter Celec, PhD.
Génová terapiaGénová terapia
DefiníciaDefinícia
PrincípyPrincípy
Rozdelenia Rozdelenia
VektoryVektory
KlinikaKlinika
ProblémyProblémy
Génová terapia
Definícia
Všetky prístupy na liečenie chorôb, ktoré Všetky prístupy na liečenie chorôb, ktoré využívajú nukleové kyseliny a génové inžinierstvo využívajú nukleové kyseliny a génové inžinierstvo
Princípy génovej terapie
Náhrada génuNáhrada génu
Zabitie Zabitie cieľovej cieľovej bunkybunky
Oprava mutácieOprava mutácie
Cielená iCielená inhibícia génovej expresienhibícia génovej expresie
Princípy génovej terapie
Náhrada génuNáhrada génu
Princípy génovej terapie
Zabitie Zabitie cieľovej cieľovej bunkybunky
Princípy génovej terapie
Zabitie Zabitie cieľovej cieľovej bunkybunky
Princípy génovej terapie
Zabitie Zabitie cieľovej cieľovej bunkybunky indukciou imunitného systému indukciou imunitného systému
Princípy génovej terapie
Oprava mutácieOprava mutácie
Princípy génovej terapie
Cielená iCielená inhibícia génovej expresienhibícia génovej expresie
Princípy génovej terapie
RNA interferenciaRNA interferencia
Rôzne delenia génovej terapie
Podľa funkčnej nukleovej kyselinyPodľa funkčnej nukleovej kyseliny
– DNA basedDNA based– RNA basedRNA based
Rôzne delenia génovej terapie
Podľa typu ovplyvnených buniekPodľa typu ovplyvnených buniek
– SomatickáSomatická– ZárodočnáZárodočná
Rôzne delenia génovej terapie
Rôzne delenia génovej terapie
Podľa prístupuPodľa prístupu
– In vivoIn vivo– Ex vivoEx vivo
Rôzne delenia génovej terapie
Podľa prístupuPodľa prístupu
Vektory
Vírusové Vírusové
NevírusovéNevírusové
BakteriálneBakteriálne
Vírusové vektory
RetrovírusRetrovírus
AdenovírusAdenovírus
Adeno-associovaný vírusAdeno-associovaný vírus
HerpesvírusHerpesvírus
AlfavírusAlfavírus
......
To integrate or not to integrate?
Nevírusové vektory
Nahá alebo obalená DNANahá alebo obalená DNA
Rôzne fyzikochemické transportné systémyRôzne fyzikochemické transportné systémy
Nevírusové vektory
Plazmidy PCR produkty
Injekcia nahej DNAElektroporácia
Gene gunLipoplexyPolyplexy
Oligodeoxynukleotidy
Bakteriálne vektory
BaktofekciaBaktofekcia– ListeriaListeria– EscherichiaEscherichia– SalmonellaSalmonella
Alternatívna génová terapiaAlternatívna génová terapia
Baktofekcia
Alternatívna génová terapia
Klinika
1990 – prvá klinická štúdia 1990 – prvá klinická štúdia
Severe combined immunodeficiencySevere combined immunodeficiency ((SCIDSCID))
Retrovírusový vektorRetrovírusový vektor
Integrácia do chromozómuIntegrácia do chromozómu
Ex vivoEx vivo
Klinika
Klinika
Klinika
Problémy GT
EtickéEtické
Prenos génuPrenos génu– ÚčinnosťÚčinnosť– ŠpecificitaŠpecificita– BezpečnosťBezpečnosť– Regulácia expresieRegulácia expresie
September 11, 2001September 11, 2001
February 15-16, 2001February 15-16, 2001