Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Inżynieria genetyczna w medycynie.

A. Kuźniewska, A.Broda
by

Anna Broda

on 29 November 2012

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Inżynieria genetyczna w medycynie.

Inżynieria genetyczna w medycynie 2.Genetyka w medycynie. Zastosowanie genetyki w medycynie: Diagnostyka molekularna:
-analiza materiału genetycznego,
-metody wykrywania białek,
Badania prenatalne,
Identyfikacja drobnoustrojów. Diagnostyka molekularna opiera się na analizie kwasów nukleinowych. Pozwala
zdiagnozować choroby uwarunkowane mutacjami w genach,
zidentyfikować mikroorganizmy chorobotwórcze oraz pasożyty.
określić podłożę chorób nowotworowych.
na skuteczne leczenie bądź wykrycie choroby przez pojawieniem się objawów.
Analiza materiału genetycznego pozwala wykryć wady i choroby genetyczne, a także zakażenia wirusowe poprzez zbadanie czy sekwencja określonego genu jest prawidłowa. Zakażenia wirusowe wykrywa się poprzez sprawdzenie czy w próbce pobranej od osoby chorej znajduje się materiał genetyczny bakterii lub wirusa. W tym celu stosuje się techniki takie jak łańcuchowa reakcja polimerazy(PCR), elektorforezę czy też rozcinanie DNA przez enzymy restrykcyjne.
Wykrywane choroby to glównie choroby jednogenowe (mutacja w jednym genie), ale równie wieloczynnikowe i nowotworowe.Analizę można wykonać poprzez hybrydydazję DNA i techniki PCR .

Hybrydyzacja -zjawisko spontanicznego parowania się zasad pochodzących z różnych nici kwasów nukleinowych. Może zachodzić pomiędzy dwiema cząsteczkami DNA, RNA lub DNA i RNA, o całkowitej lub częściowej komplementarności. Stabilność przyłączonych odcinków zależy od ilości zasad tworzących wiązania.

Hybrydyzacja odbywa się z użyciem sondy molekularnej( (fragmenty kwasów nukleinowych o określonej sekwencji nukleotydów bądź sklonowany fragment.) Wśród sond molekularnych wyróżnia się rodzaje:
radioaktywne - wykrywane dzięki autoradiografii.
fluorescencyjne - świecące po wzbudzeniu światłem o określonej długości fali.

Marker genetyczny- charakterystyczna właściwość organizmu wykorzystywana do określenia jego genotypu. Zwykle jest to obecność lub brak jakiegoś genu lub białka, albo występowanie jakiejś szczególnej jego postaci
Technika PCR - metoda powielania łańcuchów DNA w warunkach laboratoryjnych, polegająca na reakcji łańcuchowej polimerazy DNA w wyniku wielokrotnego podgrzewania i oziębiania próbki. Technika PCR pozwala na szybkie powielenie wybranego fragmentu DNA, a następnie określenie jego długości. Za jej pomocą można także stwierdzić czy poszukiwana sekwencja w ogóle znajduje się w próbce.
Zastosowanie: duże mutacje genowe: delecje, duplikacje, insercje.


ą je Rodzaj technik PCR:

Technika PCR – RFLP pozwala odkryć niektóre mutacje w interesującej nas sekwencji DNA.
real-time PCR - wykorzystując techniki fluorescencyjne, pozwala na monitorowanie ilości produktu reakcji w każdym cyklu,
MSP-PCR- PCR specyficzny dla metylacji
Amplifikacja allelo-specyficzna (PCR-ASA)
QF-PCR (wykrycie zespółu downa, wady cewy nerwowej.
Metody wykrywania białek - stosuje się je w diagnostyce chorób zakaźnyxh i onkologii.
Choroby zakaźne rozpoznaje się dzięki sprawdzeniu czy w pobranej od człowieka krwi znajdują się białka, które są charakterystyczne dla danego wirusa. W onkologii ustala się czy w organizmie pacjenta znajdują się cząsteczki białek obecnych jedynie na powierzchni komórek nowotworowych. Gdy występują oznacza to że dana osoba jest chora na chorobę nowotworową. Leczenie- można dopasować najskuteczniejsze leczenie do danej osoby, dla konkretnego pacjenta. – terapia spersonalizowana.
Choroby genetyczne wykrywane przez diagnostykę molekularną np. :
Choroba Parkinsona
Choroba Alzheimera
Mukowiscydoza
Infekcje np. :
HCV –wirus zapalenia wątroby tupu C
HIV- Ludzki wirus niedoboru odporności.
4.Klonowanie. Enzyzymy restrykcyjne są to enzymy przecinające nić DNA w miejscu wyznaczanym przez specyficzną sekwencję DNA.
Dzięki nim możliwa staję się manipulacja materiałem genetycznym.Wbudowanie obcego genu polega na przecięciu plazmidu tym samym enzymem restrykcyjnym, co cięty poprzednio fragment DNA. Obie cząsteczki posiadają wtedy takie same „lepkie końce”. Następnie mieszane są ze sobą oraz z enzymami umożliwiającymi ich łączenie - tzw. ligazami. Otrzymujemy wtedy nowe, zrekombinowane plazmidy. Klonowanie – w potocznym rozumieniu proces tworzenia idealnej kopii z oryginału.
W biologii mianem klonu określa się organizmy mające identyczny lub prawie identyczny materiał genetyczny.
Klonowanie używane jest w kilku znaczeniach :
1.Jest to proces tworzenia organizmu mającego taką sama informacje genetyczną jak dawca. Np. bliźniaki monozygotyczne.
2. Jest to proces otrzymywania organizmu o takiej samej informacji genetycznej z reguły poprzez wprowadzenie jądra komórkowego pobranego z komórki somatycznej do komórki jajowej, z której wcześniej zostało wyizolowane jądro. 3,Klonowanie genów poprzez wycinanie danego genu za pomoca enzymów restrykcyjnych z DNA i wprowadzenie tego genu do wektora(najczęściej plazmidu) poprzez ligazę. Ten zmodyfikowany plazmid przenoszony jest w miejsce , w które przenoszone sa bakterie, częśc z nich pobiera obce DNA i wbudowuje je w swoje komórki.
Przykład klonowania -owca Dolly:
1 etap- z owcy nr 1 pobrano komórkę jajową.
2 etap-komórka jajowa została pozbawiona jądra komórkowego.3 etap- z owcy nr 2 została pobrana komórka somatyczna.4 etap- wyizolowanie jądra i przeniesienie go z komórki somatycznej do komórki jajowej.5 etap- pod wpływem impulsów elektrycznych komórka jajowa zaczyna się dzielić (jeszcze poza organizmem). 6 etap-zarodek zostaje przeniesiony do owcy nr 3.7 etap- w wyniku rozwoju zarodka w macicy powstaje klon z materiałem genetycznym owcy 2.
Wykorzystanie klonowania:hodowanie komórek w celu otrzymania leczniczego białka. Otrzymuje się go po przez wprowadzenie kodującego tego białka genu do genomu oraz odpowiednią sewencję nukleotydów. W takich sposób można otrzymac : -przeciwciała człowieka używane do leczenia nowotworów, chrób układu krążenia-enzymy człowieka do zapobiegania zakrzepicy, do leczenia hemofilii,
Mówi się, że w przyszłości bedzie można za pomocą klonowania rozwiazać problem bezpłodności. Poprzez klonowanie można będzie także zaprzestać testów na zwierzętach naturalnych.
Hodowane tkanki i narządy można wykorzystać do leczenia chorób związanych z degeneracją tkanek np. choroby Alzheimera, chorób serca, stwardnienia rozsianego. Wyhodowane tkanki stosowane są do leczenia uszkodzonych części ciała np. podczas poparzenia, złamania.
Polega to na tym, ze od pacjenta pobiera się komórki macierzyste i hoduje się je w specjalnych pożywkach, narządy hoduje się na biodegradowalnym rusztowaniu , a komórki różnicują się w poszczególnych tkankach. Takie hodowanie narządów jest bardzo przydatne w transplantologii, ponieważ taka tkanka/ narząd nie zostanie odrzucana przez organizm ze względu na to że na początku została pobrana właśnie z tego organizmu.
Do tej pory z sukcesem przeszczepiono pacjentom : skórę, chrząstkę, naczynia krwionośne, pęcherz moczowy i tchawicę.
W przyszłości w transplantologii planuje się wykorzystać zwierzęta zmodyfikowane genetycznie -głownie świnię domową. Planuje się zmienić komórki w taki sposób aby nie zostały one postrzegane przez organizm jako obce, ale żeby przyjął on wprowadzone komórki. Wtedy wyhodowane narządy świni mogłyby stanowić źródło organów/tkanekdo przeszczepów bez ryzyka odrzucenia. ą je Badania prenatalne-badania płodu przeprowadzone w okresie rozwoju wewnątrzmacicznego.Dzielimy je na nieinwazyjne (np.USG) i inwazyjne.Badania inwazyjne pozwalają na poznanie kariotypu i analizę krwi dziecka. Niosą jednak ze sobą 1% ryzyko uszkodzenia płodu, dlatego wykonuje je się w przypadku uzasadnionego zagrożenia. Badania inwazyjne dzielimy na:
amniopunkcję - pobranie płynu owodniowego z powłok brzusznych w celu wyklucznia występowania chorób wynikających z mutacji chroosomowych.
biopsję kosmówki- w celu zbadania kariotypu płodu.
pobranie krwipłodu. ą je 3.Inżynieria. Insulina była pierwszym lekiem wytworzonym metodami inżynierii genetycznej (została zaakceptowana do stosowania u ludzi )Obecnie do produkcji insuliny wykorzystuje się bakterie Escherichia coli, którym wszczepia się gen ludzkiej insuliny. Hodowle bakteryjne syntetyzują ludzką insulinę, którą następnie oczyszcza się i wykorzystuje do produkcji leków.
Detemir insulina – insulina wytworzona metodami inżynierii genetycznej. Ma ona wydłużony czas działania. Jest stosowana w postaci wstrzyknięć w leczeniu cukrzycy. Utworzona poprzez rekombinację DNA drożdży Saccharomyces cerevisiae. Specyficzny profil farmakodynamiczny uzyskano przez tworzenie w miejscu wstrzyknięcia silnych połączeń między cząsteczkami leku oraz wiązaniu albumin przez łańcuch boczny kwasu tłuszczowego.
Czas działania zależy od dawki i wynosi do 24 h. Insulina Ryż siewny uzyskany metodami inżynierii genetycznej syntezuje karoten. Powstał z myślą o rynku azjatyckim, gdzie dzieci zapadają na ślepotę zmierzchową z uwagi na brak witaminy A. (-Karoten zawarty w jadalnych częściach tego ryżu jest prowitaminą A.)
Zawiera dodatkowe geny:
-psy - najpierw uzyskany z narcyza trąbkowego Gen ten powoduje syntazę fitoenu
-crtI uzyskany z bakterii Erwinia uredovora. Odpowiedzialny za desaturazę karotenu Mikroorganizmy zmodyfikowane genetycznie mogą wytwarzac białka identyczne do tych, które wystepują w naturalnie w przyrodzie. Te mikroorganizmy wykorzystuje się do produkcji:
Cytokin(białko pobudzające wzrost i podział komórek biorących udział w reakcji odpornościowej organizmu. ) np. interferon stosowany do leczenia przewlekłej białaczki szpikowej
Niektórych hormonów ludzkich : insulina, hormon wzrostu, czynniki krzepnięcia krwi
Białek będących składnikami szczepionek przeciw chorobom wirusowym i bakteryjnym.
wykorzystywane w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym (tak wytwarza się insulinę, interferon, hormon wzrostu, produkuje niektóre szczepionki).
Białko GFP - fluorescencyjne, nietoksyczne białko wyizolowane z meduzy stosowane w diagnoztyce do znakowania komórek nowotworowych. Terapia genowa, metoda leczenia chorób genetycznych polegająca na oddziaływaniu na materiał genetyczny pacjenta. Uszkodzone geny mogą zostać zastąpione prawidłowo działającymi genami wprowadzonymi do komórek pacjenta, a ich produkty - białka, pozwalają na przywrócenie właściwych funkcji komórek. Ponadto do komórek pacjenta można dostarczyć inne geny, których produkty przeciwdziałają rozwojowi choroby.
Terapia genowa jest obiecującą metodą leczenia wielu chorób – zarówno wrodzonych (choroby uwarunkowane genetycznie) jak i nabytych (choroby infekcyjne, układu krążenia, nowotwory)
Wskazania do terapii genowej:- brak efektywnego leczenia metodami konwencjonalnymi- choroba pojedynczego genu, który udało się sklonować - regulacja genu nie może być precyzyjna- choroba zagrażająca życiu.

Pojęcia

in vivo - prawidłowy gen wprowadzany jest bezpośrednio do organizmu.

ex vivo -odmiana technik in vitro, różniąca się od nich tym, że materiał biologiczny jest pozyskiwany z żywego organizmu w celu jego modyfikacji in vitro i ponownego podania z powrotem do organizmu.
- in vitro -procesy biologiczne przeprowadzane w warunkach laboratoryjnych, poza organizmem. Ograniczenia terapii genowej:.
- krótkotrwały charakter terapii genowej - aby terapia genowa stała się uznanym, nieeksperymentalnym sposobem leczenia, DNA wprowadzone do komórek docelowych musi pełnić swą funkcję przez dłuższy okres czasu, a same komórki winny długo żyć i funkcjonować. W terapii substytucyjnej, transgen z trudem i w sposób nieprzewidywalny integruje się z genomem, podziały komórek często znoszą leczniczy efekt transfekcji. Chorzy wymagają powtarzanych kuracji.
polimeraza

- odpowiedź immunologiczna - w typowej terapii in vivo podanie obcych antygenów (DNA, białka nośnika) do tkanek organizmu może wywołać odczyn immunologiczny.

- problemy z nośnikami wirusowymi (toksyczność wirusów, odczyn immunologiczny, łączenie z niewłaściwymi komórkami, brak kontroli ekspresji transgenu).

- wieloczynnikowy charakter większości chorób - tylko nieliczne choroby spowodowane są mutacją pojedynczego genu. Większość chorób ma podłoże wielogenowe i wieloczynnikową patogenezę. Przykłady: 1.Przed wprowadzeniem genu do plazmidu należy rozciąć kolistą cząsteczkę DNA plazmidu.
2.Gen wycięty z genomu innego organizmu łączy się z rozciętym plazmidem za pomoca ligazy.
Jak rozpoznać które bakterie pozytywnie przeszły transformację ? Aby je rozróżnić należy wcześniej w plazmid rekombinowanych bakterii wstawić gen odporności na dany antybiotyk i umiescić wszystkie bakterie na pożywce z takim samym antybiotykiem.Wtedy przeżyją tylko te bakterie, które pozytywnie przeszly transformację. Koniec
Full transcript