Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à...
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Polimorfismos do DNA: diversidade e doença
Genética MédicaHenriqueta Coimbra Silva
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Variabilidade genética inter-étnica e interindividual
Só 0,1 a 0,5% de diferenças a nível do DNA!
Polimorfismos cada 300 a 500 pb; > 10 7
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Variabilidade genética inter-étnica e interindividual
Inúmeras aplicações:
Antropologia
Medicina forense
Medicina clínica
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Objectivos
1. Descrever o conceito de polimorfismo;
2. Explicar os polimorfismos como fonte de variabilidade;
3. Descrever as características dos polimorfismos
4. Explicar as consequências dos polimorfismos na expressão génica: polimorfismos funcionais e não funcionais
5. Descrever as aplicações dos polimorfismos
6. Explicar a relação entre polimorfismos e doenças complexas
7. Descrever os métodos de identificação dos loci de susceptibilidade às doenças complexas, as suas vantagens e dificuldades
8. Avaliar a aplicação destes conceitos ao aconselhamento genético das doenças complexas: os exemplos da diabetes tipo 2 e da doença de Crohn
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1. Polimorfismo de DNA - conceito
Polimorfismos do DNA:
diferenças na sequência de bases sem consequências patológicas directas
Alelo com frequência na população geralmente > a 1%
Excepções?
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Polimorfismo....................................... ....................................... Mutação
Susceptibilidade à doença
> 80%50%< 50%5%
penetrância
1. Polimorfismo de DNA - conceito
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Selecção natural
Evolução Sobrevivência
2.Polimorfismos – fonte de variabilidade
0,1 a 0,5% de diferenças a nível do DNA
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Novas mutações
Pressão do meio ambiente
Pull genético
Selecção do pull genético
Variabilidade inter-étnica
Frequências alélicas
Variabilidade interindividual
2.Polimorfismos – fonte de variabilidade
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2. Polimorfismos – fonte de variabilidade
64% dos caucasianos e 5-10% dos asiáticos
13 a 26% dos caucasianos e 35 a 52% dos asiáticos
42 a 60% dos caucasianos e 16 a 36% dos africanos
NAT2: acetiladores lentos
GSTT1*0/*0
GSTM1*0/*0
RaçasPolimorfismo
Diferenças na resposta a carcinogénios, diferenças na resposta a fármacos,...
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Distribuição mundial do grupo sanguíneo B, com orig em na Ásia; este grupo sanguíneo não existe entre certas tribus índi as americanas.
2. Polimorfismos – fonte de variabilidade
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Endonucleases de restrição
EcoRI
↓5’ ....AACTGC G AATTC CTTAGACT....3’
3’....TTGACA CTTAA G GAATCTA....5’
↑Reconhecem sequências de restrição
3. Características dos polimorfismos: os RFLPs
Dois alelos possíveis: com e sem sequência de restr ição
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3. Características dos polimorfismos: os RFLPs
EcoRI
1 fragmento
2 fragmentos
800 pb
300 pb500 pb
-
+
1º PCR
2º Digestão
3º Electroforese
Técnica de RFLPs 800 pb
500 pb
300 pb
Alelo 1
Alelo 2
1,2 2,2 1,1
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3. Características dos polimorfismos: os VNTRs
MinissatélitesMotivos de 6 a 64 pb; arranjos de 0,1 a 20Kb
Quase exclusivamente em DNA não codificante
Localização preferencial nos telómeros
VNTRs: variable number of tandem repeats
DNA satéliteAranjos de 100kb a Mb
Na heterocromatina justa-centromérica
R1 R2 R3
R1 R2
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DNA Minissatélite
Família hiper-váriavel
DNA fingerprint
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3. Características dos polimorfismos: os VNTRs
Microssatélites (STRs)• Motivos <10 pb; extensão inferior a 150 pb...• Dispersos por todo o genoma• 2% do genoma (60Mb)• 1 em cada 30kb• Em DNA não codificante e codificante• Muito polimórficos (muito informativos)• Instáveis; muito mutáveis (taxa de mutação de 10-3)
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3. Características dos polimorfismos: os VNTRs
Os microssatélites têm origem em erros da replicação do DNA
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Mapa de STRs do cromossoma Y
Microssatélites:
• 2% do genoma (60Mb)
• 1 em cada 30kb
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3. Características dos polimorfismos: STRs
GTA GTA GTA ACTGTTA......TCC
GTA GTA GTA GTA GTA ACTGTTA......TCC
-
+
(GTA)n, n=3
(GTA)n, n=5
(GTA)n753
1º PCR
2º Electroforese
primer primer
primer primer
7,5 7,7 5,5 7,3
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266 pb + nx4
(TTTA)n
STR no intrão 4 do gene CYP19 : CYP19(TTTA)n
302pbn=9 310pb
n=11
Marcador: 500 LIZ
3. Características dos polimorfismos: STRs
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SNPs: single nucleotide polymorphisms
• Polimorfismos por substituição de um nucleótido
• Grande densidade, 12 x106 loci; 1 cada kb (100 a 300 pb?)
• 80% -90% da variabilidade do DNA
• Tipicamente com 2 alelos; menos variáveis do que os STRs
• Mais estáveis do que os STRs (taxa de mutação de 10-9)
3. Características dos polimorfismos: os SNPs
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/
Os RFLPs são SNPs
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The International SNP Map Working Group
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The International SNP Map Working Group
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3. Características dos polimorfismos: os CNVs
CNVs: Copy-Number Variations
• Duplicações e delecções de longos segmentos do DNA com 1 Kb a 3 Mb
• > 3000 CNVs; 800 com frequência na população > 3% (Wong et al, 2007)
Outros segmentos variáveis constituídos por translocações e inversões de longos segmentos
Variantes estruturais: 15% do genoma
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Localização dos CNVs
Wong et al, 2007
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CNVs
> 3000 CNVs; 800 com frequência na população > 3% (Wong et al, 2007)
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3. Características dos polimorfismos
Menos informativos
??
12 x 106
Elevada densidadeGWA em Doenças complexas
15% do genoma?
SNPs(GWS)
CNVs
Muitos alelosMuito informativos
> 105
Genética forenseMicrossatélites(STRs)
2 alelos> 105RFLPs
Nº de alelosNº de lociTipo de polimorfismo
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Haplótipos:• Blocos de SNPs próximos são herdados em conjunto (1 a 100 kb);• Haplótipos com vários SNPs são fenómenos únicos; • Alguns SNPS são suficientes para identificar um haplótipo: Tag SNPS
• Projecto HapMap
3. Características dos polimorfismos: os haplótipos
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ACTGACTGAC CCTTACGTTG TACTACGCAT AGATCGGTAA
ACTGACTGAC CCATACGTTG TACTAGGCAT AGATCGGCAA
ACGGACTGAC CCTTACGTTG TACTACGCAT ATATCGGTAA
T/G T/A C/G G/T T/C
3 haplótipos; 5 SNPs em desequilíbrio de ligação alé lico
500 pb
Quantos SNPs precisamos de caracterizar para definir os 3 haplótipos?
3. Características dos polimorfismos: os haplótipos
35%
45%
10%
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SNP databases :
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP ; SNPs from the complete genome; More than 6 millionvalidated SNPs
http://hapmap.org/cgi-perl/gbrowse ; Whole genome SNPs in four populations; More than 1 million SNPs
http://gvs.gs.washington.edu/GVS ; Access to dbSNP and HapMap SNPs; 4.3 million SNPs N/A
http://www.pharmgkb.org ; Genes involved in drug metabolism; SNPs from 167 genes
SNP500Cancer http://snp500cancer.nci.nih.gov/home_1.cfm ; Genes involved in cancer; More than13,400 SNPs
NIEHS SNPs Program http://egp.gs.washington.edu ; Environmental response genes; More than 83,000 SNPs
Human Cytochrome P450 (CYP) Allele Nomenclature Committ ee http://www.cypalleles.ki.se ; Humancytochrome P450 genes; SNPs from 25 CYP 450 genes
Cytokine Gene Polymorphism http://www.nanea.dk/cytokinesnps/ ; Cytokine gene polymorphisms inhuman disease; SNPs from more than 40 cytokine genes
Kim S., Misra A. SNP Genotyping: Technologies and Biom edical Applications. Annu Ver Biomed Eng; 2007;9:289-320.
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• Não funcionais : não codificantes(>) ou codificantes
• Funcionais
- em regiões codificantes: diferenças qualitativas
- em regiões reguladores (região promotora; 5’UTR, 3’UTR, regiões de splicing, intrões,..): diferenças qualitativas
Taxa de transcrição
Estabilidade do RNA
Processamento do RNA
Ligação a microRNAs
4. Polimorfismos funcionais e não funcionais
SNP sinónimos podem ser funcionais: estabilidade do RNA
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17 SNPs com evidência experimental de que interferem com sequências alvo de miRNAs, de 383 previstos
Saunders MA et al, 2007
4. Polimorfismos funcionais e não funcionais
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• No DNA não codificante :
Caracterização de indivíduos
Antropologia; Medicina forense
Mapeamento genético (marcadores)
Medicicna clínica (marcadores)
Silenciosos
Interferência com os níveis de expressão génica- eQTL- Expression Quantitative Trait Loci: variantes genéticas que interferem com a expressão de genes associados a doenças complexas
4. Polimorfismos funcionais e não funcionais
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No DNA codificante:
• Originando uma proteína com diferente actividade
• Originando ausência de proteína não fundamental
- delecções: GSTM1; GSTT1
- CYP2D6: proteína truncada
• Originando aumento ou diminuição dos níveis de proteína(interferência com a estabilidade do RNA)
Silenciosos: ?
4. Polimorfismos funcionais e não funcionais
Funcionais:?
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Polimorfismos do DNA: consequências
Silenciosos(marcadores)
Variabilidade genética
Susceptibilidade às infecções
Susceptibilidade
a genotóxicos
Susceptibilidade a doenças complexas
Raças, altura, cor dos olhos,...
Metabolismo de fármacos
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Origem da espécie humana e
das diferentes raças
5. Aplicações dos polimorfismos não funcionais :
Na antropologia
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5. Aplicações dos polimorfismos não funcionais
Identificação de vítimas de catástofre por estudos de DNA
Exclusão de paternidade com perfis de polimorfismos de tipo STR
Na medicina forense
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5. Aplicações dos polimorfismos não funcionais
Molecular Photofitting
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Controlo de transplante medular no tratamento de leucemias
Perfil do dador
Perfil do doente antes do transplante
Perfil do doente algum tempo após o transplante.
O que se pode concluir?
5. Aplicações dos polimorfismos não funcionais
Na clínica
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Filho doente(2,2)
Mãe, (1,2)Pai, (1,2)
Conclui que no pai e na mãe o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador àpresença da mutação patogénica.
1 12 2
2M
2M
N M N M- Locus do marcador
- Locus da doença
Considere uma doença autossómica recessiva. Um casal saudável tem um filho doente. Recorreu ao estudo de um polimorfismo com dois alelos, 1 e 2.
5. Aplicações dos polimorfismos não funcionais : no aconselhamento genético
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GSTM1NAT2CYP2D6CYP2A1.....
5. Aplicações dos polimorfismos funcionais
Cancro do
Pulmão
Bexiga
Estômago
Cólon
Mama
Próstata
...
Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos
Nitrosureias
Arilaminas
Pesticidas
...
Polimorfismos de genes que codificam enzimas de metabolismo
Diferentes capacidades de metabolização/activação de genotóxicos
Diferentes susceptibilidades àdoença
Susceptibilidade a genotóxicos ambientais
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NAT2
N-acetiltransferase
Acetiladoresrápidos
Acetiladoreslentos
↓↓↓↓ Eficácia da isoniazida
Tuberculose resistente
hepatites tóxicas
fulminantes64% dos caucasianos e 5-10%
dos asiáticosSulfonamidas
Hidralazina
Dapsona
Nitrazepam,..
5. Aplicações dos polimorfismos funcionais
Farmacogenómica
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CYP2D6
Debrisoquinahidroxilase
Metabolizadoresrápidos
Metabolizadoreslentos
β– bloqueantes
Analgésicos
Antiarrítmicos
Antidepressivos
Tamoxifen,....
Metabolizadoresultra-rápidos
5. Aplicações dos polimorfismos funcionais
Farmacogenómica
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SIDAGenótipos e susceptibilidade- ao vírus: polimorfismos do CCR5 - ao tratamento:
Del de 32-pb do CCR5 confere resistência aos homozigotos
5. Aplicações dos polimorfismos funcionais
polimorfismos do gene MDR1 que codifica a P-glicoproteína, a qual promove a saída dos antivíricos das células; o genótipo CC associa-se a um aumento da expressão da proteína e confere resistência à terapêutica.
Doença
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Polimorfismos do gene PRNP influenciam a susceptibilidade e fenótipos destas doenças
*homozigotia do codão 129M ou 129V -> susceptibilidade
Doenças dos priões:
- genética (mutações do gene PRNP)- não genética (contaminação)
5. Aplicações dos polimorfismos funcionais
![Page 50: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/50.jpg)
Meio ambienteHereditariedade poligénica
Genótipo
H. monogénica
H. multifactorial
6. Polimorfismos e susceptibilidade a doenças complexas
Doenças complexas
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6. Polimorfismos e susceptibilidade a doenças complexas
Manolio et al, 2008
Doenças monogénicas Doenças complexas (poligénicas)
![Page 52: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/52.jpg)
Polimorfismo....................................... ....................................... Mutação
Susceptibilidade à doença
> 80%50%< 50%5%
penetrância
Doenças complexas Doenças oligogénicasDoenças
monogénicas
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Comparação entre gémeos monozigóticos e dizigóticos
6
39
15
4,84,5
4.8
24-4010
3.5
1548
5
70
78
53
17,890
40
69-9050-60
12.3
7262
30
Epilepsia não traumática
Alzheimer
Esquizofrenia
Esclerose múltiplaAutismo
Diabetes tipo I
Diabetes tipo IID. de CrohnArtrite reumatóide
PsoríaseHTA
Lábio leporino
DizigóticosMonozigóticosDoençaConcordância (%)
Hereditabilidade (h2), fracção da variabilidade do fenótipo atribuível a o genótipo
h2 = 2 x (CMZ - CDZ)
6. Polimorfismos e susceptibilidade a doenças complexas
![Page 54: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/54.jpg)
• A susceptibilidade genética é atribuída ao efeito de múltiplos genes polimórficos, tendo cada um, individualmente, uma contribuição muito ténue –quantitative trait loci ou QTL .
• E a diferenças nos níveis de expressão de múltiplos genes, atribuídas a polimorfismos em sequências não codificantes os eQTL.
Poligénica + Meio ambiente
6. Polimorfismos e susceptibilidade a doenças complexas
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Estudos de ligação
Estudos de associação
Identificação de alelos ou segmentos cromosómicostransmitidos juntamente com a doença de geração em geração
Comparação de frequências de alelos entre populações doentes e não doentes
(associações estatísticas)
7. Doenças complexas - Identificação de loci de susceptibilidade
AB CD
AD BD
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Estudos de genes candidatos : seleccionam-se genes funcionalmente relacionados com o fenótipo
“Genome wide association scans ”
controlos doentes
O alelo D é mais frequente nos doentes
Estudos de associação
Comparam-se as frequências alélicas entre populações de doentes e saudáveis.
7. Doenças complexas - Identificação de loci de susceptibilidade
![Page 57: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/57.jpg)
Estudos de associação tipo “genome wide associationscans, GWAs”
Estudam-se milhares de SNPs distribuídos por todo o genoma(genome wide scan ) com microarrays em doentes e controlos.
Os SNPs mais frequentes nos doentes assinalam a presença de genes de susceptibilidade próximos, QTLs ou eQTLs.
7. Doenças complexas - Identificação de loci de susceptibilidade
![Page 58: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/58.jpg)
GWAs• Milhares de SNPs (>150.000)• SNPs comuns (freq. alélicas >5%)• Amostras de centenas a milhares de doentes e controlos
(consórcios)• Meta-análises: combinam bases de dados de modo a obter
populações de maior dimensão• Confirmação em estudos posteriores (reprodutibilidade)• Análises estatísticas que permitem incorporar informação de
genótipos não estudados mas que estão em desequilíbrio de ligação com os SNPs estudados (imputation of genotypes) com base no HapMap)
Falsos positivos! Necessários níveis de significância elevados, p<5x 10-7
7. Doenças complexas - Identificação de loci de susceptibilidade
![Page 59: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/59.jpg)
Manolio et al, 2009
GWA em doenças complexas
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Diabetes mellitus• 200 milhões de diabéticos no
mundo• DMT2 - 90%• DMT1 -10% • Raras formas monogénicas
8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
![Page 61: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/61.jpg)
Juvenil
Rara
Anti-diabéticos oraisSem obesidade
Tendência familiarFormas monogénicas
Sem associação ao HLA
>40 anos
6% da população
Anti-diabéticos oraisObesidade
Tendência familiarconcordância MZ – 40-100%
risco para irmãos – 30%
Sem associação ao HLA
Juvenil
0,4% da população
Requer insulinaSem obesidade
Tendência familiarconcordância MZ - 30%
risco para irmãos – 6-10%
Associação ao HLA-DR3 e DR4
Diabetes tipo 1 Diabetes tipo 2 MODY
8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
Heterogeneidade clínica, causal e genética
DMT2: forma comum, multifactorial, hereditabilidade de 0,26 (0 a 0,85)
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Lipodistrofia, HTA, esteatose hepática,...
Lipodistrofia
PPARG
AKT2
Acantosis nigricans, hiperandrogenismoAcção da insulina
Do receptor de insulinaKCNJ11
Surdez, outras anomalias neurológicasGenes mitocondriais
Gene da insulina
NEURODY (MODY 6)
Quistos renais, anomalias renais e genitaisHNF-1β (MODY 5)
Agenesia pancreática e diabetes neonatalem homozigotos
IPF1 α (MODY 4)
Tubulopatia renal; sensibilidade às sulfonilureias
HNF-1α (MODY 3)
Fenótipo ligeiro em heterozigotos; diabetes neonatal em homozigotos
Glucocinase (MODY 2)
↓TG, apoAII, apoCIII, e Lp(a) lipoproteinaSecreção da insulina
HNF-4α (MODY 1)
FenótipoAlteraçãoGene
Formas monogénicas, raras, de DMT2
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Factores de risco: história familiar; obesidade
8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
![Page 64: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/64.jpg)
0.931.29rs2237892β-cell dysfunctionGWA/2008KCNQ1
0.101.13rs10923931UnknownGWA/2008NOTCH2
0.761.09rs4607103UnknownGWA/2008ADAMTS9
0.901.15rs7578597UnknownGWA/2008THADA
0.271.09rs7961581UnknownGWA/2008TSPAN8/LGR5
0.181.11rs12779790UnknownGWA/2008CDC123/CAMK1D
0.501.10rs864745β-cell dysfunctionGWA/2008JAZF1
0.601.12rs10010131UnknownWFS1
0.471.10rs4430796β-cell dysfunctionHNF1B
0.321.14rs4402960β-cell dysfunctionGWA/2007IGF2BP2
0.831.20rs10811661β-cell dysfunctionGWA/2007CDKN2A/2B
0.321.14rs10946398β-cell dysfunctionGWA/2007CDKAL1
0.691.15rs13266634β-cell dysfunctionGWA/2007SLC30A8
0.651.15rs1111875β-cell dysfunctionGWA/2007HHEX/IDE
0.401.17rs8050136Altered BMIGWA/2007FTO
0.311.37rs7901695β-cell dysfunctionTCF7L2
0.351.14rs5215β-cell dysfunctionCandidate/2003KCNJ11
0.871.14rs1801282Insulin actionCandidate/200PPARG
Risk-allelefrequency
Effect sizeOR
Index variantProbable mechanismApproach/yearLocus (nearestgenes)
Loci associados à diabetes tipo 2 comum
Large scaleassociation/2007
Large scaleassociation/2006
Large scale association/2007
Prokopenko I et al., Trends in Genetics, 2008; 24:613-621
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8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
Dimensão da amostra
inicial réplicas
Freq alélica em controlos
OR
Estudos tipo GWA em diabetes tipo 2
p
Adaptado de Manolio et al, 2009
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• Efeito pouco significativo de cada loci – OR<2
• Loci estatisticamente associados à doença – podem não ser as variantes etiológicas
• Alguns loci são referenciados pelo gene candidato mais próximo
• Não há confirmação de causa-efeito
• Marcadores em DL alélica com os genes causais
Os marcadores estão presentes tanto nos doentes como nos não doentes, embora em frequências diferentes
8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
![Page 67: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/67.jpg)
Valor preditivo da genotipagem para a DMT2?
Van Hoek, et al., 2008.
• 6544 indivíduos; 1287 com DMT2 (caucasianos; Holanda)
• De 18 polimorfismos estudados, 9 revelaram-se factores de risco (ADAMTS9, CDKAL1, CDKN2A, FTO, IGF2BP2, JAZF1, SLC30A8, TCF7L2 e WFS1)
• AUC = 0,6 (95% CI 0,57-0,63) para os polimorfismos
• AUC = 0,66 (95% CI 0,63-0,68) para idade, sexo e IMC
• AUC = 0,68 (95% CI 0,66-0,71) para a associação dos polimorfismos e características clínicas
8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
Valor preditivo da genotipagem inferior ao do IMC
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Ensinamentos dos GWA na DMT2
• Etiopatogenia da doença
- anomalias da secreção da insulina – patologia das células β
• Novos alvos terapêuticos?
- PPARG: codifica os alvo das tiazolidinediona- KCNJ11: codifica parte do alvo das sulfonilureias
• Associação de alguns loci a múltiplos fenótipos - pleiotropismo- HNF1B e JAZF1 e cancro da próstata e CDKAL1 e doença de Crohn
• Mutações em alguns do genes identificados associam-se a formas monogénicas –PPARG, KCNJ11, HNF1B e WFS1
8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
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Ensinamentos dos GWA na DMT2
Perfil de susceptibilidade
- Identifica <10% da presdisposição hereditária para DMT2 (missing hereditability or genetic dark matter”)
- Identifica diferenças de risco de 4x (perfil genético de menor risco e perfil de maior risco)
- A avaliação do risco pela idade, IMC, idade e género tem maior valor preditivo
Lango H. et al, 2008
8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
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Aplicações:
• Testes de susceptibilidade e não de diagnóstico
Motivação para medidas preventivas: dieta, exercício físico
• Esclarecimento sobre os mecanismos etiopatogénicos da doença
• Identificação de novos alvos terapêuticos
• Selecção terapêutica
8. Susceptibilidade a doenças complexas: DMT2
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8. Susceptibilidade a doenças complexas: Crohn
Doença de Crohn
• Doença inflamatória intestinal
• 54 a 214/100.000
• Hereditabilidade de 0,8
• Factores do meio: tabaco
Ulcerações DiarreiaHemorragiasDores abdominaisPerda de pesoFistulizaçãoObstrução
Associação a SNPS em vários genes:CARD15 (NOD2);
IL23R,
ATG16L1
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CARD15 – identificado inicialmente em estudos de ligação
8. Susceptibilidade a doenças complexas: Crohn
Só estão identificados os alelos de risco para o CARD15 e o ATG16L1
Limbergen JV et al, 2009
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CARD15 (caspase activation recruitment domain 15): codifica uma proteína reguladora do NF-kB
Variantes: R702W; G908R; L1007fs (origina uma proteína truncada)
8. Susceptibilidade a doenças complexas: Crohn
Limbergen JV et al, 2009Bactérias Gram-negativas
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Etiopatogenia da doença – genes de proteínas envolvidas:
• na resposta imunitária inata : CARD15, TLR4, CARD9;
• na diferenciação de linfócitos Th17 : IL-23R, JAK2, STAT3, CCR6, ICOSLG;
• na autofagia : ATG16L1; IRGM, LRRK2
• na manutenção da barreira epitelial : IBD5, DLG5, PTGER4, ITLN1, DMBT1 e XBP1;
• na resposta imunitária secundária : região-HLA, TNFSF15/TL1A, IRF5, PTN2, PTN22, NKX2-3, IL-12B, IL-18RAP, MST1.
Novos alvos terapêuticos?
8. Susceptibilidade a doenças complexas: Crohn
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1,0
2,1
1,3
8,2
16,5
10,2
2,0
4,0
2,5
0,9
1,8
1,1
Não fumadores
Fumadores
Desconhecido
Pais
1,3
2,7
1,7
10,7
21,4
13,2
2,6
5,2
3,2
1,2
2,3
1,4
Não fumadores
Fumadores
Desconhecido
Descendentes
2,24,42,7
17,535,021,7
4,2
8,5
5,3
1,93,82,3
Não fumadores
Fumadores
Desconhecido
Irmãos
Parentesco com o doente Hábitos tabágicos 0 1 2
Não genotipado
Risco (%) associado ao nº de alelos mutados do CARD15
Risco absoluto de desenvolver doença de Crohn em familiares
Lewis et al, 2009
8. Susceptibilidade a doenças complexas: Crohn
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Risco para a população geral?
8. Susceptibilidade a doenças complexas: Crohn
Na presença de alelos de risco em 4 loci: ATG16L1; IBD5, IL3R e NOD2
→ Penetrância <2%
Utilidade da genotipagem??• > 14% da população tem pelo menos uma variante do CARD15• 52% da população tem pelo menos uma variante do ATG16L1• Sensibilidade e especificidade do diagnóstico genético?
FuturoModelos com mais variantes genéticas?Associar outros factores: idade do diagnóstico?
Okazaki T et al, 2008
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CGEMS: Cancer Genetic Markers of Susceptibility
Prostate cancerBreast cancerPancreatic cancerLung cancerBladder cancerRenal cancer
STAMPEED: SNP typing for Association with Multiple Phenotypes from Existing Epidemiologic Data
Early-onset myocardial infarctionAsthmaEarly coronary artery diseaseCV eventsCardiovascular risk factorsChildhood respiratory outcomesCentenarians,...
GEI: Genes, Environmemt and Health Initiative
Type 2 diabetesMaternal metabolism and birth weightOral cleftsDental caries Coronary diseaseLung cancerAddiction
GAIN: genetic association information network
Attention deficit hyperactivity disorderMajor depressive disorderSchizophreniaType I diabetic nephropathyPsoriasis
Manolio TA, et al, 2008
Fenótipos em estudo por consórcios com metodologia GWA
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Futuro• Identificação dos genes causais
• Estudo de CNVs?
• Estudo de SNPs raros (1-5% da população) em regiões com forte DL com doenças complexas – 1000 Genomes Project
• Previsão integrada do risco: associar factores de risco conhecidos (idade, sexo, factores ambientais,...) ao risco genético
• Avaliação do valor preditivo dos modelos
• Avaliação dos resultados: a genotipagem traduziu-se em melhorias para os doentes/portadores?
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Medicina personalizada
Perfil genético individual
Susceptibilidadegenética
Prevençãoprimária
ERBB2
Selecçãoterapêutica
Identificação de novos alvos terapêuticos
Prevençãosecundária
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![Page 83: Polimorfismos do DNA: diversidade e doença...o alelo 2 do polimorfismo serve de marcador à presença da mutação patogénica. 1 2 1 2 2 M 2 M N M N M-Locus do marcador-Locus da](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040203/5e9628148ee81b0f8b340c4f/html5/thumbnails/83.jpg)
Valor preditivo da genotipagem para a DMT2?
Polimorfismos e doenças complexas: DMT2
AUC (area under the receiver operating characteristic curve)
Varia de 0,5 (teste não discriminativo) a 1 (100% de eficácia)
Avalia a sensibilidade e a especificidade e o valor preditivo