NEFROLOJİDE GENETİK TANI Dr. Ahmet Nayır İstanbul Tıp Fakültesi Çocuk Nefrolojisi

Mutasyon ve polimorfizm İnsan Genom Projesi IVS 33 +2T>A Glu39X (Q39X) Ekson-İntron DNA Genetik Test Bağlantı Analizi Gen Klonlanması D2S1376 Dizi analizi 46,XX Kromozom 46,XY

Gen Çevre Kalıtımla geçen mutasyonlara ve de dış etkenlere (bakteri, virüs, toksik madeler) bağlı sonradan gelişen bütün hastalıkların bir genetik komponenti vardır.

Trafik kazası dışında genetik nedenli olmayan hastalık yoktur!

DNA Yaşam’ın Şifresidir Dört farklı kimyasal baz A denine T hymine C ytosine G uanine T P Baz--Şeker--Fosfat

DNA nın yapısı T P A C G

Gen ve Yapısı Her kromozom üzerinde, kalıtımın fiziksel ve fonksiyonel ünitesini oluşturan yüzlerce gen bulunur. Genler - Protein yapılarının şifrelendiği özgün DNA dizilerini içerir. - Tüm genomun sadece % 2 sini kapsar. - Yapı bakımından birbirine benzer.

GEN yapısı ekson promotor intron DNA 1 2 3 kırpılma noktası donor site acceptor site (verici) (alıcı) ATG TGA DNA 1 2 3

Genden Proteine protein ATG DNA 1 2 3 transkripsiyon 1 2 3 hnRNA kırpılma 1 2 3 mRNA DUR kodonu BAŞLAMA kodonu ATG translasyon protein

Genetik testlerde kullanılan temel teknolojiler Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) Seçilen bir DNA parçasını birkaç saat içinde milyonlarca defa çoğaltır DNA daki nükleik asit dizilimini belirler Dizi analizi

İnsan Genetik yapısı İnsan genomunda yaklaşık 30,000 to 35,000 arasında gen bulunduğu düşünülüyor. Hepsi birbirinden farklı olmakla beraber, bir gende ortalama 3000 nükleotid var. Saptanan genlerin yaklaşık % 50 sinin henüz fonksiyonları bilinmiyor. İki insan arasında nükleotid dizi benzerliği % 99.9 Monogenik yaklaşık 2000 hastalık geni tanımlanmıştır.

Hastalıklara neden olan genlerin saptanması Aday genin bölgesinin tanımlanması Bölgenin tüm DNA klonlarının elde edilmesi Bölgede tüm genlerin ayırt edilmesi Öncelik sırasına göre mutasyon taraması Aday genlerin hasta kişilerde mutasyon açısından incelenmesi

Diğer Kalıtım Modelleri 1. Otozomal dominant 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2. Otozomal resesif 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 3. X e bağlı Diğer Kalıtım Modelleri Non Mendelien kalıtım: - Mitokondrial kalıtım,imprinting , gonadal mozaisizm

- Markörler ve alleller 1. 2. allele 2 D9S100 4 D9S200 3 D0S300

Mutasyon ve Polimorfizm Genetik hastalıklara yol açan DNA farklılıklarına MUTASYON, yol açmayanlara POLİMORFİZM denir. Ancak, araştırmalar polimorfizmlerin de bazı hastalıklar için yatkınlık faktörü olduğunu göstermektedir.

Gen Mutasyon Tipleri Nokta mutasyonları Delesyonlar ve insersiyonlar

Gen Mutasyon Tipleri Nokta mutasyonları, substitution DNA da bir bazın çıkarak yerine başka bir bazın girmesi. Nelere yol açar ? - Yanlış anlamlı mutasyonlar, missense - Anlamsız mutasyonlar, nonsense - RNA kırpılma mutasyonları, splicing - Düzenleyici mutasyonları, regulatory

Gen Mutasyon Tipleri Yanlış anlamlı mutasyonlar, missense Fonksiyonun değişmesine neden our. SEN BİR ODA BUL• SEN BİR ADA BUL• Genetik hastalıklara neden olan mutasyonların > % 50 si bu mutasyonlardan kaynaklanır.

Gen Mutasyon Tipleri Anlamsız mutasyonlar, nonsense Translasyonda erken “dur” kodonu ve premature protein sentezi olur. Bu proteinler genellikle stabil değildir ve hücre içinde kısa sürede yıkıma uğrar. SEN HEM KOŞ HEM COŞ• SEN HEM COŞ• Hastalıklara neden olan mutasyonların ~%12 si bu tip mutasyonlardan kaynaklanır. Dur kodonu ? Dur kodonu

Gen Mutasyon Tipleri RNA kırpılma mutasyonları, splicing mRNA nın maturasyonunda önemli olan kırpılma noktalarını değiştiren mutasyonlardır. A L İ ‘ N İ N ATI A L İ Ş ‘ İ N ATI Hastalıklara neden olan mutasyonların ~%10 u bu tip mutasyonlardan kaynaklanır. ekson intron ekson

Genetik Testler ne amaçlar ile yapılır? 1. Tanı presemptomatik semptomatik 2. Genetik riskin saptanması (prediktif) presemptomatik predispozisyonel 3. Taşıyıcıların saptanması

Genetik Testler 1. Klinik testler Tanı, korunma ya da tedavi amaçlı 2. Çalışma testleri Hastalığın anlaşılması ya da klinik testin daha geliştirilmesi için 3. Araştırma testleri Henüz klinik uygulamaya hazır olmayan testler

Genetik Testler Direk DNA analizi İndirek DNA analizi bağlantı analizi

Mutasyon saptama ve tarama testleri Bilinmeyen aday genin aranması: Tarama (scanning) Bilinen bir genin olguda aranması: Arama (screening)

Tarama testleri Tüm gen dizileme (complete gene sequencing) Mutasyon tanısı için altın standart 10 kB2a kadar olan küçük genler için ideal DHPLC (high-performance liquid chromatography) 500 bp büyüklüğündeki PCR ürünlerinde saptama yapabilir Protein-truncation metodu Herediter kanser tanısında onkoloji merkezlerinde

Nefrolojide Genetik Testler nerelerde kullanılıyor? Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Polikistik böbrek hastalıkları ADPKD ARPKD Nefronoftizi MCKD

ADPKD özellikleri Sıklık 1/1000 Otozomal dominant Semptomlar orta yaşlarda çıkar Büyük polikistik böbrekler >% 50 böbrek yetersizliği Multiple organ sistemini ilgilendirir Genetik heterojenite

APKD genetik heterojenite

ADPKD genetik inceleme Prenatal ve presemptomatik tanı Fenotip ve genotip korelasyonu için Kist formasyonunun mekanizmalarını moleküler düzeyde daha iyi anlamak için Canlı donor olabilecek genç kişilerde

ARPKD= PKHD1 1:2000 doğumda bir 1994 (Gen lokus 6p12.1-p21) 2002 (Ward ve ark) PKHD1 klonlandı 16kb boyutunda 4,074 a.a. reseptöre benzer protein : fibrocystin (polyductin) PKHD1L1 polycystic kidney and hepatic disease 1 (autosomal recessive)-like 1 8 (q23.1-q23.2)

Juvenil nefronoftizi Klinik presantasyon Gen Exons Protein Juvenil form NPHP1 (2q12-13) NPHP4 (1p36) 20 30 nephrocystin nephrocystin-4/ nephroretinin Adolesan form Senior-Løken sendromu NPHP3 (3q21-q22) NPHP5 (3q) IQCB1 27 13 nephrocystin-3 nephrocystin-5 Infantil form NPHP2 (9q22-31) INVS 16 inversin İzole juvenil NPH’da ~% 50 büyük NPHP1 homozigot delesyonlar PCR ile kolayca saptanabilir

Mutasyon tarama: diğer NPHP genleri Juvenil nefronoftizi 1 2 3 NPHP1 hom ya da het delesyon Renal biyopsi Mutasyon tarama: diğer NPHP genleri NPHP1 delesyon yok NPHP1 marker’ler ile PCR

Medüller Kistik Böbrek (MCKD) Otozomal dominant 1q21ve 16q12 de yer alan iki farklı gen MCKD2 ve familyal juvenil hiperürisemik nefropati uromodilini kodlayan UMOD gen mutasyonu ile gelişmektedir.

Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Ailevi Nefrotik Sendromlar/FSGS Otozomal resesif kalıtım Fin tipi konjenital NS (NPHS1- 19q13) Steroid-resistan NS (NPHS2-1q25-31) Pierson sd (LAMB2 - 3p14-p22) – (mikrokoria-konj NS) Otozomal dominant kalıtım FSGS-1 locus: krom 19q13 (ACTN4) FSGS-2 locus: krom 11q21-q22 (TRPC6) FSGS-3 locus : krom 6 (CD2-associated protein) WT1 Epstein sd : MYH9 (non muscle myosin heavy chain IIA) Mitokondriyal sitopati ile birlikte (MELAS sendromu) Genellikle sağırlık ve/veya diyabet ve/veya diğer eksrarenal hastalıklar ile, ancak proteinüri ilk semptom olabilir. En sık mutasyon: A324G Knock-out fare modelleri CD2AP - NEPH1 - FAT - ILK

Herediter Nefrotik Sedromlar (NS) Cd2ap Neph1 Fat Farede NS Normal glomerüler filtratyon bariyeri WT1 Frasier ve Drash sd TRPC6: OD - FSGS LMX1B? Nail-Patella sendr. NPHS1: (nephrin) Konj NS Smarcal 1 Schimke hastalığı NPHS2 (podocin) SRNS ACTN4, MYH9 Kerjaschki ve ark. 2001 LAMB2: Pierson send

Fin tipi Konjenital nefrotik sendrom Otozomal resesif kalıtım 1:10, 000 doğum (Finlandiya) Doğumda yoğun proteinüri - büyük plasenta Kötü prognoz Nephrin proteinini kodlayan NPHS1 gen mutasyonu Finlandiya’da iki sık mutasyon: Fin-maj: 121delCT Fin-min: R1109X C N * Ruotsalainen ve ark, (1999). * ekstraselüler domain

Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Alport sendromu Herediter nefropati Sensorinöral sağırlık Sıklık = 1/5000 Hematüri +/- proteinüri Kronik böbrek yetersizliği Glomerüler bazal membran değişiklikleri Sensorinöral sağırlık Oküler lezyonlar Anterior lentikonus Makülopati

Alport sendromu ve tip IV kollagen zincirlerinde mutasyona yol açan genler 13q34 5’ 3’ COL4A2 COL4A1 COL4A4 COL4A3 2q35 Otozomal COL4A3 ya da COL4A4 Mutasyonları - her iki allelde = resesif otozomal AS - 1 allelde = otosomal dominant AS ya da familial benign hematüri ya da semptom yok Xq22 COL4A6 COL4A5 X-bağlı AS COL4A5 mutasyonu = AS COL4A5+COL4A6 delesyonları = AS ve difüz özofageal leiomyomatosis

Dominant geçişli dev trombosit sendromları Dev trombosit sendromu (DTS) otozomal dominant geçişli ve hematolojik bulgular ile seyreden heterojen bir gruptur. Bu hastalıklarda: makrotrombositopeni minor kanama granülosit inklüzyon cisimciği Dev trombosit sendromu Makro trombositopeni Inkluzyoncisimciği Yüksek-ton sağırlık Nefrit Katarakt May-Hegglin anomalisi + - Sebastian trombosit sendromu Fechtner sendromu Epstein sendromu Alport-benzer sendrom Alport sendromu dev trombosit inkluzyon cismi Hastalar genellikle kronik otoimmün trombositopeni hatalı tanısı ile immunosupresif tedavi (steroid vb.) ve splenektomi uygulamasına maruz kalırlar.

AS Prenatal Tanı X-bağlı resesif: COL4A5 de ya da komşuluğunda bağlantı analizi ile polimorfik marker aranması. 10-12.haftada korion villus biyopsisi ya da 16-18.haftada amniosentez yapılır. Otozomal resesif: COL4A3 and COL4A4 de ya da komşuluğunda bağlantı analizi ile polimorfik marker aranması

Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Glomerüloskleroz WT1 Denys-Drash sendromu 11p13 de lokalize tümör supresör gen nefronogenezde önemli rol oynar Denys-Drash sendromu İnkomplet Denys-Drash sendromu İzole DMS (difüz mezangial skleroz) Frasier sendromu

Phospholipase C epsilon İntrasellüler iletide görevli bir enzim Gen sembol: PLCE1 Kromozom bölge: 10q23.24 Kalıtım: Otozomal resesif Patoloji: DMS ve FSGS Proteinüri saptanması: 2 ay-9 yaş Klinik önemi:steroide ya da CyA’ya yanıt verebilir

Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Fabry hastalığı Sistinoz Hiperoksalüri

Tanı renal biyopsi ile yapılır rekombinant -galactosidase A Fabry hastalığı -galactosidase A eksikliğine bağlı X-bağlı geçişli Akroparestezi, angiokeratoma, hipohidrozis ya da korneal/lenticular lezyonlar Renal, kardiovasküler ve serebral hastalık Hasta gen Xq22.1 üzerinde yer alır İzole renal hastalık: Proteinüri ve yüksek kan basıncı Tanı renal biyopsi ile yapılır 200 üzerinde mutasyon Prenatal tanı + rekombinant -galactosidase A

İnsidans ~ 1 : 200,000 yenidoğanda Tüm dünyada ~ 2000 sistinozlu hasta Sistinoz: otozomal resesif geçişli, CTNS geninde (17p13) de mutasyon sonucu lizozomlarda sistin birikimi İnsidans ~ 1 : 200,000 yenidoğanda Tüm dünyada ~ 2000 sistinozlu hasta Böbrek: 200 - 400 x normal Karaciğer:80 - 1000 x normal Kas: 40 - 70 x normal Beyin: 5 - 20 x normal

Sistinoz İnfantil nefropatik, juvenil, adolesan tipler ilk 9 eksonda 65 kb bir delesyon Hızlı bir PCR yöntem gelişmiştir

Primer hiperoksalüri PH1 PH2 AGXT gen defekti Glyoxylate aminotransferase enzim eksikliği Enzim analizi ile tanı konulan olguların ancak % 47’sinde mutasyon gösterilmiş. Prenatal tanı ve taşıyıcılık açısından değerli Kromozom bölge: 2q36-37 PH2 GRHPR gen defekti Glyoxylate reductase/hydroxypyruvate reductase enzim eksikliği Gen sembolü: GRHPR Kromozom bölge: 9cen

Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Genetik tubüler hastalıklar Bartter sendromu Gitelman sendromu Liddle sendromu Pseudohypoaldosteronism tip 1 (PHA-1) Herediter Hipomagnezemiler Ca2+/Mg2+ sensing reseptör (CASR) mutasyonları Renal tubüler asidoz Dent hastalığı Nefrojenik diabetes insipidus Sistinüri X-bağlı dominant geçişli hipofosfatemik rahitis

Herediter Hipomagnesemi Renal hipomagnesemi ve oküler tutulum: Gen Sembol: CLDN19, Kromozom bölge: 1p34.2 Protein adı: Claudin-19 Hipomagnesemi ile sekonder hipokalsemi (HSH): Gen Sembol: TRPM6, Kromozom bölge: 9q22 , Protein adı: Transient receptor potential cation channel subfamily M member 6 Familial hipomagnesemi ile hiperkalsiüri ve nefrolalsinoz (FHHNC): Gen sembol: CLDN16, Kromozom bölge: 3q27-29 Protein adı: Claudin 16 (paracellin-1) Renal Hipomagnesemi 2: Gen Sembol: FXYD2, Kromozom bölge: 11q23, Protein adı: Sodyum/potasyum-transporting ATPase gamma zincir Dominant geçişli

Ca2+/Mg2+ sensing reseptör (CASR) mutasyonları Aktivasyonu Kromozom 3p13.3-q21 Otozomal dominant hipokalsemi Hipokalsemi, hiperkalsiüri, poliüri, hipomagnezemi İnaktivasyonu Ailevi hipokalsiürik hiperkalsemi Neonatal ağır hiperparatiroidi

Bartter sendromu Antenatal Bartter Sendromu Tip 1 Gen Sembol: SLC12A1, kromozom bölge: 15q15-q21.1 Protein adı: Solute carrier family 12 member 1 Bartter Syndrome Tip 2 Gen sembol ROMK, kromozom bölge: 11q24 Bartter Syndrome Tip 3 Gen Sembol: CLCNKB, kromozom bölge: 1p36, Protein adı: Chloride channel protein ClC-Kb Bartter Sendrom Tip 4 Gen Sembol: BSND, kromozom bölge: 1p31, Protein adı: Barttin

Dent Disease Düşük moleküler ağırlıklı proteinüri ve nefrokalsinoz X-bağlı resesif hipofosfatemik rahitis +/-hiperkalsiüri X-bağlı resesif nefrolitiaz Gen sembol: CLCN5 Kromozomal bölge: Xp11.22 Protein adı: Chloride channel protein 5 Gen sembol: OCRL Kromozomal bölge: Xq26.1 Protein adı: Inositol polyphosphate 5-phosphatase OCRL-1 Dent Disease with mutations in OCRL1. Am J Hum Genet (2005) 76: 260-7

Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Hemolitik Üremik Sendrom (HUS) C3 konvertaz aktivitesini kontrol eden faktör H fonksiyonunda azalma HUS ve MPGN II oluşumunda rol oynar. Ailevi ve sporadik HUS vakalarında faktör H mutasyonları gösterilmiştir. Trombotik Trombositopenik Purpura (TTP) Von Willebrand-cleaving protease ADAMTS13 eksikliği TTP oluşturur. Mutasyon 9q34 bölgesinde ADAMTS13 genindedir.

Polikistik böbrek hastalıkları Genetik proteinürik hastalıklar Genetik hematürik hastalıklar Genetik glomerülosklerotik hastalıklar Böbrek ile ilgili lizozomal ve peroksizomal hastalıklar Genetik tubüler hastalıklar Genetik geçişli trombotik mikroanjiopatiler Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar

Renal tümörler ile ilgili genetik hastalıklar Von Hippel-Lindau (VHL) sendromu Otozomal dominant geçişli VHL gen tümör supresör etkilidir 3q25 yerleşimindeki gende mutasyonlar saptanabilir Tuberous Sclerosis Complex (TSC) TSC1 9q34.3 protein: Hamartin TSC 2 16q13.3 protein: Tuberin Ailevi Renal Hücreli Karsinom Ailevi renal hücreli karsinomlarda kromozom 3 translokasyonu saptanmıştır. Translokasyon sonucu DIRC2 (disrupted in renal cancer) geni oluşmaktadır

Congenital Anomalies of the Kidney and Urinary Tract CAKUT Vezikoüreteral reflü: 13q33-34. Vats KR, Ishwad C, Frederick DR, Vats AN J Am Soc Nephrol 2006 Apr 17(4):1158-67 Renal Hipoplazi: 10q24.3-25.1 PAX2

Multifaktöryal Hastalıklar Birden fazla genin bir arada ve çevre faktörlerinin etkisiyle ortaya çıkan hastalıklardır. (Hipertansiyon, taş hastalığı, kanser, metabolik sendrom, ateroskleroz, diyabet vb.) Canlı doğumların ~ % 5 sinde görülür. 25 yaş sınırına kadar prevalansı ~ % 5.

Farmakogenetik test İlaç yan etkisi İlaç yanıtı İlaç seçimi

Etik ve kanuni sorunlar Özel hayat Hastalık damgası İş kaybı Sağlık kurumlarının giderleri Herkesin yararlanamaması