Metodiche molecolari di ricerca e di analisi delle mutazioni geniche
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Biotecnologie Mediche Cinzia Di Pietro 0953782055 [email protected] http://www.bgbunict.it/ Biotecnologie Mediche Tecnologie da applicare per la salute dell’uomo Biotecnologie Mediche Prevenzione – Diagnostica - Terapia Prevenzione Ambiente e Genoma EPIGENETICA microRNAs • “A mio parere, il più grave errore che ho commesso è non aver dato sufficiente peso all’azione diretta dell’ambiente: il nutrimento, il clima, e così via, indipendentemente dalla selezione naturale… Quando scrissi l’Origine delle Specie, e per molti anni a seguire, non trovai che scarsissime prove dell’azione diretta dell’ambiente; ora invece sono numerose” (Darwin, 1888) Prevenzione Prevenzione Comprendere le basi molecolari dei fattori di rischio •Ricerca di mutazioni germinali di geni oncosoppressori nella prevenzione dei tumori; •Studio di SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) Differente predisposizione a determinate patologie Differente risposta a specifiche terapie Tratta da “lezioni di genetica” Prof. PF Pignatti Differente risposta a specifiche terapie Diagnosi •Screening degli eterozigoti; •Diagnosi Prenatale; •Diagnosi Preimpianto; •Diagnosi Neonatale; •Diagnosi precoce di tumori; •Valutazione della malattia minima residua Malattie ad eredità Mendeliana Terapie Prodotti ottenuti con l’impiego di biotecnologie: ormoni, fattori di crescita, vaccini, anticorpi monoclonali, terapie cellulari. QUALI SONO LE APPLICAZIONI DELLE BIOTECNOLOGIE IN MEDICINA Le biotecnologie applicate in medicina servono ad esempio per: •fabbricare medicine quali l'insulina che serve per curare le persone affette da diabete, l'ormone della crescita o somatotropina che serve per curare alcune forme di nanismo, e l'eritropoietina che serve nei casi di anemia •produrre gli interferoni che servono per combattere virus, per far regredire tumori •produrre gli antibiotici su scala industriale per difenderci dai batteri •produrre vaccini per esempio per difenderci dal virus dell'epatite B o dalla Bordetella pertussis, batterio responsabile della pertosse •individuare malattie infettive o genetiche in periodo prenatale e curare alcune malattie genetiche attraverso la terapia genica. Le ricerche sono state condotte sul cetuximab, un anticorpo monoclonale utilizzato per il trattamento del cancro del colon-retto metastatico ed è stato individuato un gene (KRAS) che predice l'efficacia di questa molecola sul paziente. I risultati mostrano che il cetuximab funziona meglio nei pazienti che non presentano mutazioni in questo marcatore. Questa scoperta è un altro decisivo passo avanti verso la messa a punto di terapie sempre più mirate e su misura per il paziente. 26 27 Spinal muscular atrophy refers to a group of autosomal recessive neuromuscular disorders characterized by degeneration of the anterior horn cells of the spinal cord, leading to symmetrical muscle weakness and atrophy. SMA is the second most common lethal, autosomal recessive disease in Caucasians after cystic fibrosis(Wirth, 2000). Potential applications of iPSCs. Stadtfeld M , Hochedlinger K Genes Dev. 2010;24:22392263 ©2010 by Cold Spring Harbor Laboratory Press spinal muscular atrophy type I (SMA I) is caused by mutation or deletion in the copy of the SMN gene, known as SMN1 “La scoperta della doppia elica mezzo secolo fa ha coinvolto la pratica medica con lentezza, ma sono probabili trasformazioni significative nei prossimi 50 anni. Bisogna cambiare la pratica medica e la formazione dei medici per poter realizzare i potenziali benefici” Bell, Nature 421: 414, 2003 Tratta da “lezioni di genetica” Prof. PF Pignatti • GCGGCGGCGGGCGGGTACTGGCTTCTGGGGCCAGGGGCCAGGGGCGGTGGGCGCCGGGACCGCGGAGCTGAGGA GCGGGGCCCGGCCAGGGCTGGAGACTTTGCGCCCGGGGGCACCGGGGCTGCGCGCGGTCGCACACATCCACCGGC GCGGCTTCCCTCGGCGGCCCGGGCTCCGCTCATCCTGCGGCGGGCGGCGCCGCTCAGGGGCGGGAAGAGGAGGCG GTAGACGCGACCACAGAAGATGTCGGGCCAAACGCTCACGGATCGGATCGCCGCCGCTCAGTACAGCGTTACAGGCT CTGCTGTAGCAAGAGCGGTCTGCAAAGCCACTACTCATGAAGTAATGGGCCCCAAGAAAAAGCACCTGGACTATTTGAT CCAGGCTACCAACGAGACCAATGTTAATATTCCTCAGATGGCCGACACTCTCTTTGAGCGGGCAACAAACAGTAGCTGG GTGGTTGTGTTTAAGGCTTTAGTGACAACACATCATCTCATGGTGCATGGAAATGAGAGATTTATTCAATATTTGGCTTC TAGAAATACACTATTCAATCTCAGCAATTTTTTGGACAAAAGTGGATCCCATGGTTATGATATGTCTACCTTCATAAGGCG CTATAGTAGATATTTGAATGAAAAGGCTTTTTCTTACAGACAGATGGCCTTTGATTTTGCCAGGGTGAAGAAAGGGGCC GATGGTGTAATGAGGACAATGGCTCCCGAAAAGCTGCTAAAGAGTATGCCAATACTACAGGGACAAATTGATGCACTGC TTGAATTTGATGTGCATCCAAATGAACTAACAAATGGTGTCATAAATGCAGCATTTATGCTTCTTTTCAAAGATCTTATCA AACTTTTTGCTTGCTACAATGATGGTGTTATTAACTTACTCGAAAAGTTTTTTGAAATGAAGAAAGGACAATGTAAAGATG CTCTAGAAATTTACAAACGATTTCTAACTAGAATGACACGAGTGTCTGAATTTCTCAAGGTTGCAGAGCAAGTTGGTATT GATAAAGGTGACATTCCTGACCTCACACAGGCTCCCAGCAGTCTTATGGAGACGCTTGAACAGCATCTAAATACATTAG AAGGAAAGAAACCTGGAAACAATGAAGGATCTGGTGCTCCCTCTCCATTAAGTAAGTCTTCTCCAGCCACAACTGTTAC GTCTCCTAATTCTACACCAGCTAAAACTATTGACACATCCCCACCGGTTGATTTATTTGCAACTGCATCTGCGGCTGTCC 15 February 2001 CAGTCAGCACTTCTAAACCATCTAGTGATCTCCTGGACCTCCAGCCAGACTTTTCCTCTGGAGGGGCAGCAGCAGCCG CAGCACCAGCACCACCACCACCTGCTGGAGGAGCCACTGCATGGGGAGACCTTTTGGGAGAGGATTCTTTGGCTGCA CTTTCCTCTGTTCCCTCTGAAGCACAGATTTCAGATCCATTTGCACCAGAACCTACCCCTCCTACTACAACTGCTGAAAT TGCAACCACTACTGCTGCCACCGCCGCTGCCACCACCACTACCATTCATCTCTTGCCAGCTTAGTAGGCAATCTTGGAA TTTCTGGTACCACAACAAAAAAGGGAGATCTTCAGTGGAATGCTGGAGAGAAAAAGTTGACTGGTGGAGCCAACTGGC AGCCTAAAGTAGCTCCAGCAACCTGGTCAGCAGGCGTTCCACCAAGTGCACCTTTGCAAGGAGCTGTACCTCCAACCA GTTCAGTTCCTCCTGTTGCCGGGGCCCCATCGGTTGGACAACCTGGAGCAGGATTTGGAATGCCTCCTGCTGGGACAG GCATGCCCATGATGCCTCAGCAGCCGGTCATGTTTGCACAGCCCATGATGAGGCCCCCCTTTGGAGCTGCCGCTGTAC CTGGCACGCAGCTTTCTCCAAGCCCTACACCTGCCAGTCAGAGTCCCAAGAAACCTCCAGCAAAGGACCCATTAGCGG ATCTTAACATCAAGGATTTCTTGTAAACAATTTAAGCTGCAATATTTGTGACTGAATAGGAAAATAAATGAGTTTGGAGAC TTCAAATAAGATTGATGCTGAGTTTCAAAGGGAGCCACCAGTACCAAACCCAATACTTACTCATAACTTCTCTTCCAAAAT GTGTAACACAGCCGTGAAAGTGAACATTAGGAATATGTACTACCTTAGCTGTTATCCCTACTCTTGAAATTGTAGTGTAT TTGGATTATTTGTGTATTGTACGATGTAAACAATGAATGGATGTTACTGATGCCGTTAGTGCTTTTTTGGACTTCACCTGA GGACAGATGATGCAGCTGTTGTGTGGCGAGCTATTTGGAAAGACGTCTGTGTTTTTGAAGGTTTCAATGTACATATAAC TTTTGAACAAACCCCAAACTCTTCCCATAAATTATCTTTTCTTCTGTATCTCTGTTACAAGCGTAGTGTGATAATACCAGA TAATAAGGAAAACACTCATAAATATACAAAACTTTTTCAGTGTGGAGTACATTTTTCCAATCACAGGAACTTCAACTGTTG TGAGAAATGTTTATTTTTGTGGCACTGTATATGTTAAGAAATTTTATTTTAAAAAATATAAAGGTTAACGTCCATAATAAAT ACTTCTCTTTGAAGCTACCTTATCAAGAACGAAAAATCGTATGGGAAGAATCCCCTATTTATCACTGCTATATTAAAATAT ATATATTTTAATTATATTTGACAGGTTTTGCATCTAAATTGACCTATTTATTCATTCTTGATTAAATGCACTGAAAAGTAAAA TTTAAAAGTGGTTGTATCTGAATTTACTGTGGGGATAACATACACTGTAATGGGGAAAAATTACCTAAAACCAATTTCAAA ATGGCTTTCTTTGTATTTCAGTTTAAAAACCCAGTGCATGTACGCCCTCTGAGATGCAATAAACACCTTGAACAAAG Human Genome Project Le malattie genetiche. Dalle malattie monogeniche ai fenotipi complessi. Metodi di Analisi degli acidi nucleici estrazione di DNA – RNA sonde molecolari e ibridazione PCR, RT-PCR, Real Time PCR disegno di primers per PCR utilizzando software disponibili online. Metodi per l’identificazione di mutazioni geniche Analisi specifica di mutazioni note Ricerca aspecifica di mutazioni Metodi High Throughput per l’analisi del Genoma, del Trascrittoma, del Proteoma, dell’Interattoma. Testi – Fonti bibliografiche Strachan e Read Genetica umana molecolare Zanichelli
