Mitokondrial DNA hastalıklarına PGD
ile tanı konulabilir mi?
Prof. Dr. Muhterem BAHÇE
GENLAB Genetik Hastalıklar Tanı Merkezi
ANKARA
http://bhavanajagat.wordpress.com/2010/08/05/what-is-life-life-is-knowledge-in-action/
*Mitokondrinin kökeni primitif bir
aerobik bakteriye (α-proteabacteria)
dayanmaktadır.
*Gelişim sürecinde ökaryot içine
girmiştir (endosimbiyoz)
*MtDNA’nın moleküler markerlarının
takibi ile ilk kadının 200 000 yıl önce
Afrika’da yaşadığı sonucuna
varılmıştır.
Elektron transport zinciri için gerekli 13 gen
içerir (67 gen nükleer DNA )
16,569 baz çift uzunluğunda sirküler bir DNA’ya sahiptir.
Mitokondri sayısı
Oosit
: 100 000
Blastosist
:
1 000
Primordiyal germ hücresi :
10
-Mitokondri fonksiyonları için yaklaşık 1500 nükleer
gene gereksinim vardır.
Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha
(PPARGC1A)
- Bu gen mutasyonları da hastalıklara neden
olabilir. 150’den fazla patolojik mtDNA mutasyonu
tanımlanmıştır.
- 1/5000 doğumda bir mtDNA’ya bağlı hastalık
görülmektedir. Bu oran fetüslerde daha yüksektir.
Mitokondrial DNA (mtDNA) hastalıkları
• NARP(Neurogenic muscle weakness, Ataxia,
Retinis Pigmentosa)/Leigh
• MELAS (Mitochondrial myopathy,
Encephalopathy, Lactic acidosis, and Stroke-like
episodes)
• LHON (Leber Hereditary Optic Neuropathy)
• Özel mtDNA mutasyonları
Mitokondriyal hastalıklardan etkilenen sistemler ve semptomlar
Kalp
Kardiyomiyopati
Kalp bloku
Pre eksitasyon sendromu
Renal
Renal tübüler defektler
Endokrin
Hipoparatiroidizm
Hipotiroidizm
Gonadal yetmezlik
Sindirim
Disfaji
Konstipasyon
Karaciğer yetmezliği
Periferik sinir sistemi
Miyopati
Aksonal sensorimotor
nöropati
Santral sinir sistemi
Ensefalopati
Stroke-benzeri nöbetler
Epilepsi ve bunama
Psikozis ve depresyon
Ataksi
Migren
Göz
Eksternal oftalmopleji
Ptozis
Katarakt
Pigmenter retinopati
Optik atrofi
İşitme
Bilateral sensorinöral
sağırlık
HOMOPLAZMİ
HETEROPLAZMİ
MELAS (m.3243A>G)(MT-TL1)
NARP/Leigh Synd. (m.8993T>G)(MT-ATP6)
32 embriyo ve 12 fetüste MtDNA’nın dağılım şekilleri incelenmiş.
m.3243A>G’nin dokularda ve oogenezde rasgele
m.8993T>G ise oogenezde daha belirgin, dokularda rasgele
MtDNA segregasyonu
*Mutant MtDNA beklenenden daha az oranda sonraki kuşağa
aktarılıyor. Negatif seleksiyon için farklı teoriler geliştirilmiş:
1. MtDNA hasarına bağlı hastalığı olan bireyler reprodüktif çağa
ulaşmadan hayatlarını kaybediyorlar.
2. Follikülogenez ve oogenezde mtDNA sayısı minimal düzeye
indiriliyor ve fenotipi olumsuz etkilenen mitokondriler mitofaj ile
elimine ediliyor. Daha sağlıklı olanlar sonraki kuşağa aktarılıyor.
3. Erken oogenez aşamasında Golgi etrafında endoplazmik retikulum
ve mitokondrilerden oluşan “Balbiani cisimcikleri” görülüyor. Bu
yapıya seçilmiş mitokondriler giriyor ve sonraki nesile bu yolla
aktarım oluyor.
Mitokondrial hastalıkların Prenatal
veya Preimplantasyon Genetik
Tanısı
nDNA
PND
PGD
mtDNA
PND
PGD
Prenatal tanı
CVS
AZ mutant yük
ÇOK mutant yük
ARA düzey ???
Farklı dokularda farklı dağılım???
Aynı dokuda zaman içinde mutasyon yükünün değişebilir???
Mutant doz ve hastalık ilişkisi ???
NARP, (neurogenic weakness, ataxia and retinitis pigmentosa )
mtDNA 8993T>G veya T>C
PGD
1. PB
2. Blastomer
3. Blastosist
MELAS
: m.3243A>G mutasyonu (MT-TL1) (n = 30),
MERRF
: m.8344A>G mutasyonu (MT-TK) (n = 15),
LEIGH
: m.9185T>G mutasyonu (MT-ATP6) (n = 6)
PB materyalinin analizleri sonucunda mtDNA mutasyon
(heteroplazmik) analizi için bu yöntemin güvenilir olmadığı
gösterilmiştir.
PGT’nin güvenilirliği
1. Mutasyon yükü ve hastalığın klinik ağırlığı arasındaki korelasyona
2. Mutant mtDNA’nın tüm blastomerlerde eşit oranda dağıldığı varsayımına
3. Mutant yükün zamanla (prenatal ve postnatal) değişmeyeceği varsayımına bağlıdır.
NARP ve Leigh sendromu (m.8993T>G ve m.8993T>C)
bu kriterlere uymaktadır. Ancak her bir olgu tek tek
değerlendirilmelidir.
MELAS(m.3243A>G) doku dağılımı değişkendir ve
zamanla mutasyon yükü değişebilir. %30 mutant yük
sonrası bulgu verebilir.
In spite of the benefits provided by PND and PGD
strategies, they are unable to provide an absolute
guarantee that offspring will not develop symptoms of the
disorder and their validity is extremely limited in cases
where mtDNA mutation load is poorly correlated with
disease severity.
8. Conclusions
We conclude that genetic management of mtDNA diseases is improving
and that PGD of mtDNA disease holds a great deal of promise,
offering diagnostic advantages over traditional pre-natal methods
of testing. Although therapeutic interventions for children and adults
affected by mtDNA disorders remain extremely limited, there have been
significant advances in the preconception correction of mtDNA disease
(i.e. in oocytes), via cytoplasmic and nuclear transfer on experimental
basis. However, at this time, such radical approaches to manage
transmission of mutant mtDNA are forbidden in most countries. Before
such methods can be considered as a viable approach to human
disease, much additional work in model organisms, proving safety,
efficacy, and improving efficiency, is required.
Teknik olarak mitokondri transferi veya nükleus
transferi ile mtDNA mutasyonuna bağlı hastalıkların
sonraki kuşağa geçişi önlenebilmektedir.
Tartışılması gereken konu üç ebeveynli bir bireyin
durumu ve bu işlemlerin hangi şartlar altında
uygulanacağıdır.