Kupferstoffwechselstörungen Thomas Müller Klinische Abteilung für Allgemeine Pädiatrie Medizinische Universität Innsbruck Kupferstoffwechsel im Hepatozyten MURR1 ? WD Molekulargenetik – direkte Mutationsanalyse • > 200 Mutationen in ATP7B (21Exons) bekannt • Viele Patienten “compound heterozygot“ • In ca. 30% Fälle nur 1 Mutation gefunden bzw. in • 10% keine Mutation gefunden Andere Gene des Kupferstoffwechsels? Input: kranker Organismus, etablierte Mutante, Cu exponierter Organismus Zelle Gewebe DNA Gen Klonierung und Identifikation RNA Expressionsprofil: Organismus Intra-individuelle Variabilität Comparative genomics Molekulare Phänotypsierung Transkriptionsregulation Downstream Analysen Protein Proteinprofil: Proteinstruktur Protein-Protein Interaktionen Genfunktion in komplexen biologischen Netzwerken: • Idendifikation von allelischen Varianten mit verschiedenen Phänotypen der Cu-Toxikose • Neue Erkenntnisse des Cu-Stoffwechsels im Menschen • Definition von neuen molekularen Biomarkern des Kupferstoffwechsels Nicht-Wilson´sche Kupfertoxikose • Indian childhood cirrhosis (ICC) • Endemic Tyrolean infantile cirrhosis (ETIC) • Idiopathic copper toxicosis (ICT) Morbus Wilson Nicht-Wilson´sche Kupfertoxikose • Serum Cöruloplasmin erniedrigt (< 20mg/dL, normal 20-40) • Serum Cöruloplasmin normal oder erhöht • Steatose->chronische Hepatitis-> Zirrhose • Keine Steatose, keine chronische Hepatitis • Kayser-Fleischer Kornealring • Kein Kayser-Fleischer Kornealring • ZNS Beteiligung • Keine ZNS Beteiligung • Unabhängig von Cu-Exposition • Kupferexposition essentiell? • > 200 Mutationen in ATP7B • Unbekannt? • Therapie: D-Penicillamin, LTx • Therapie: D-Penicillamin, LTx Indian childhood cirrhosis • Sen-Erstbeschreibung 1887 in Kalkutta • Manifestation in den ersten Lebensjahren Median: 18 Monate (6 Monate bis 5 Jahre) • Hindufamilien >> Moslemfamilien • Rasch, progredienter Verlauf: 86% Mortalität in 6 Monaten Nicht-Wilson´sche Kupfertoxikose Müller et al., Hepatology 2004 ETIC • 138 Fälle im Zeitraum von 1900-1974 • Stammbaumanalysen von 23 Familien mit 38 Kindern Æ autosomal rezessiver Erbgang • Unverzinntes Kupfergeschirr Æ hohe alimentäre CuBelastung • Ersatz von Kupfergeschirr Æ Eradikation seit 1974 • ETIC ist eine ökogenetische Erkrankung Müller et al., Lancet 1996; 347: 877 - 880 Unverzinntes Kupfergeschirr/ Hopfgarten Tirol 23 Familien mit 38 Kindern mit ETIC Müller et al., Lancet 1996; 347: 877 - 880 @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @@ @@ @ 12 ICC Familien; 13 Patienten (9M/4F) Indian Childhood Cirrhosis ICC001 ICC006 ICC010 ICC002 ICC007 ICC011 ICC003 ICC008 ICC012 ICC005 ICC009 ICC013 Was sind Microarrays? • Molekularbiologische Untersuchungssysteme zur Bestimmung der zellulären Genexpression • Auf einer Oberfläche immobilisierte DNA Sequenzen bzw. Oligonukleotide hybridisieren mit unterschiedlich Floureszenz-markierten Targetnukleinsäuren für DNA Analysen Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) • Einzelne DNA Sequenzalterationen • AAGGCTAA ATGGCTAA • Mind. 1% in der Bevölkerung • Alle 100-300 Basen bei 3 Billionen Basen im Genom • In kodierenden und nicht kodierenden Region • Viele SNPs keinen Einfluß auf Zellfunktion GeneChip® Mapping 10K 2.0 Array • 10 200 SNPs/ Chip • 250 ng DNA • 1 PCR mit 1 Primer • Mittlerer Abstand 258kb • Average homozygosity 0.38 Allel spezifische Hybridisierung mit 40 Proben / SNP = 1/1 ==1/1 1/1 =1/2 1/2 = 2/2 Mögliches Linkage ? 1 SNP 1 SNP 2 SNP 3 SNP 4 SNP 5 SNP 6 SNP7 SNP 8 SNP 9 SNP 10 SNP 11 SNP 12 SNP 13 SNP 14 SNP 15 SNP 16 SNP 17 SNP 18 SNP 19 SNP 20 SNP 21 SNP 22 SNP 23 SNP 24 SNP 25 5.2 Mb 25 SNPs 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 * * * * 13 Gene
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