Klinik
Nörogenetik
Betül Baykan, Nerses Bebek
Son
Güncelleştirme Tarihi: 31/12/2008
Son
yıllarda nörobilim alanındaki en hızlı gelişmeler hiç kuşkusuz nörogenetik
alanında yaşanmıştır. Nörolojik hastalıkların çoğunun önemli bir genetik boyutu
olması nedeniyle bu ilerlemeler umut vericidir. Gelişmelerin çoğu şu an için
araştırma boyutunda ve nadir rastlanan hastalıklarla sınırlı olmakla birlikte; sık
rastlanan karmaşık (kompleks) genetik geçişli nörolojik hastalıkların birçoğunun
da genetik temel ve belirteçleri giderek
daha fazla ortaya çıkarılmaktadır. Öte yandan, artan sayıda genetik test rutin
laboratuarlarda da yapılabilir duruma gelmektedir. Nörologların genetikteki bu
dev adımlardan uzak durmaları olası değildir. Bu bölümde klinik açıdan önem taşıyan
nörogenetik kavramlar mümkün olduğunca basit bir şekilde ele alınmaya
çalışılacaktır. Hastalıklara ait klinik ve moleküler genetik bilgiler ilgili bölümlerde
ayrıca ele alınmıştır.
Gerek
klasik epidemiyolojik çalışmalar gerekse son yıllarda yapılan çok sayıda
moleküler genetik çalışma birçok nörolojik hastalığın genetik etyolojisi
olduğuna işaret etmektedir.
Bu nedenle her
klinisyenin genomun yapısı ve fonksiyonu, kalıtım prensipleri ve tipleri ile
genotip- fenotip ilişkisi gibi temel ve klinik genetik konularında bilgi sahibi
olması gerekmektedir.
İNSAN GENOMU VE
ORGANİZASYONU
Her organizmanın olduğu
gibi insanın da türünün canlı bir örneğini oluşturmayı ve hayatını devam
ettirmeyi sağlayan tüm biyolojik bilgileri taşıyan bir genomu vardır. Sadece RNA
(ribonükleik asid) taşıyan nadir bazı viruslar dışında genomların hemen hepsi
gibi insan genomu da DNA’dan (deoksiribonükleik asid) oluşur. Mitokondriyal DNA’nın
da kalıtıma katkısı bulunmakla birlikte, her birey için esas genetik bilgi
nükleer kromozomal DNA’da kodlanır. DNA,
5 karbonlu bir şeker, nitrojen içeren bir baz ve fosfat grubundan oluşan
nükleik asit molekülüdür, çift heliks yapısındadır (Şekil 1 ). İki pürin (Adenin A –Guanin G), iki pirimidin (Timin T-Sitozin
C) bazı olmak üzere dört farklı nükleotid grubu bulunur, bunlar baş harfleriyle
temsil edilirler. Kural olarak A T’ye ve C G’ye bağlanır. Tek zincirli DNA
molekülüne polinükleotid de denir ve nükleotid moleküllerinin dizilmesinden
oluşur. DNA’nın iki zincirinin bu bağlanma kuralı nedeniyle, birbirini
tamamlayıcı (komplementer) olması gerekmektedir. Bu da DNA’nın tamamen aynı
şekilde kopyalanmasının, yani replikasyonunun temelini oluşturur. RNA yapısında
ise Timin T yerine Urasil U vardır ve bu küçük farklılık nedeniyle tek zincir
olarak kalır, özellikle protein sentezinde rol oynar.
Şekil 1. DNA’nın yapısı,
komplementerliği yanı sıra transkripsiyon ve translasyon aşamaları şematik olarak izlenmektedir.
İnsan somatik hücreleri
23 çift kromozom içerir, yani diploiddir.
22’si otozom ve diğer çift gonozomdur (X veya Y) (Şekil 2 A ve B). Seks hücreleri ya da gametler ise haploiddir ve
sadece 23 kromozomları vardır. Kromozomlar DNA (nükleer) ve yapısal proteinlerden
(ör: histon) oluşur, kromozomların uç noktalarına telomer, orta bölgelerine sentromer
denir. Kromozomlarda fosfodiester bağı ile bağlı olan yaklaşık 3 milyar baz
çifti kadar polinükleotid bulunmaktadır. DNA taşıdığı kimyasal bilgiyi nesilden
nesile aktarır.
Şekil 2 A ve Şekil 2 B. G Bandlama yöntemi ile elde edilen
normal 46,XX yani kadın (A) ve 46,XY yani erkek (B) karyotipleri.
Gen; özellikli RNA ekspresyonu için gerekli bilgiyi içeren DNA bölgesidir.
İnsanda en çok 1. kromozomda ve en az Y kromozomunda olmak üzere toplam 30-50
bin civarında gen vardır. Her bir genin kodlayan (ekson) ve kodlamayan (intron)
sekansları bulunur (Şekil 3). RNA
oluştuğunda eksonların arası intronlarla doludur, intronik sekanslar ‘’splicing’’
(kırpılma, uçlarını birbirine eklemek, tutturmak) denen bir işlem sonucu
uzaklaştırılınca olgun RNA ortaya çıkar (transkripsiyon aşaması). Her gende çok
sayıda ekson vardır ve birçok farklı RNA türü, tek bir genden alternatif ekson
kullanılarak ya da uç uca birleştirilerek üretilebilir. İnsan DNA’sının kodlayan
sekansı aynı zamanda protein sekansıdır. İnsan genomunun gen dizileri dışında
geri kalan çok büyük kısmı ise tekrarlayıcı
DNA’dan oluşur, burada hem kodlamayan tekrarlayıcı DNA, hem çok sayıda gen
kopyaları ve gen parçaları yer alır.
Çocuklar
genin, her biri anne ve babadan kalıtılan “allel’’ olarak adlandırılan 2 kopyasını taşırlar. Bir
gen ayrıca belli bir RNA transkripti sentezi için gereken tüm DNA sekanslarını
da içerir, promoter (başlatıcı- teşvikçi)
ve enhancer (arttırıcı) olarak bilinen transkripsiyon kontrol bölgeleri [3’–cleavage (yarıklanma), poliadenilasyon
bölgelerini ve splicing noktalarını belirleyen sekanslar buna örnektir] bulunur. Bu noktalardaki mutasyonlar da RNA
ekspresyonunu engelleyerek fonksiyonel polipeptid oluşumunu bozabilir.
Şekil 3. Bir genin yapısı şematik olarak
gösterilmiştir.
2001 yılında tüm insan nükleer genomu sekanslanmıştır. İnsan
genomunun 3.000.000.000 nükleotidden oluşan nükleer yerleşimli ana parçası
dışında çok küçük olan, 16.569 nükleotidden oluşan mitokondriyal genom parçası
da vardır. Mitokondriyal genom 37 gen
içerir, 24’ü olgun bir RNA ürününü (22
mitokondriyal tRNA molekülü ve 2 mitokondriyal
rRNA molekülü) ve kalan 13 gen de mitokondriyal
solunum zinciri ve oksidatif fosforilasyon enzimlerinin alt ünitelerini
kodlamaktadır. Ancak mitokondriyal polipeptidlerin çoğu da nükleer genlerce
kodlanmakta ve sitoplazmik ribozomlarda sentezlendikten sonra mitokondriye
taşınmaktadır. Zigot oluşumu sırasında nükleer genomun aksine mitokondriyal
genom sadece yumurta hücresinden kalıtılmaktadır. Sonuç olarak erkekler
mitokondriyal DNAlarını sonraki kuşaklara aktaramazlar ve bu nedenle
mitokondriyal hastalıklar sadece anneden çocuklara kalıtılabilir.
Birçok
gendeki DNA daha sonra polipeptid şekline, az bir kısım gen ise farklı
fonksiyonları olan olgun RNA şekline dönüşmektedir ve bunlar genelde gen
ekspresyonununda görev yapmaktadır. “Moleküler Biyolojinin Santral Dogması’’
diye de isimlendirilen bu süreçte; DNA RNA’nın sentezini ve dizisini denetler,
RNA ise polipeptidlerin dizisini ve hem kendinin hem de DNA’nın sentez ve
metabolizmasını düzenleyen özel proteinlerin sentezini denetler. Protein
sentezi bu şekilde 2 ana basamakta gerçekleşmektedir (Şekil 1):
1) Transkripsiyon
(kopyalama uyarlama): çekirdekte DNA’dan haberci RNA (mRNA) oluşumu.
2)
Translasyon (çeviri): mRNA’nın sitoplazmada çevrilerek, özelleşmiş
transfer RNA (tRNA)larla doğru aminoasidlerin getirilerek peptid bağları
ile bağlanması ve proteinin oluşturulması.
Bazı özel, çoğaltıcı ve başlatıcı olarak
isimlendirilen DNA bölgeleri RNA transkripsiyonunun başlangıcını yönetirler.
Promoter tarafından çalıştırılan RNA polimeraz DNA’nın
DNA’da
taşınan genetik bilgi daha sonra polipeptid zincirini oluşturacak aminoasit
dizisini tanımlayan bir genetik koda
sahiptir. Genetik kod 3 nükleotidden oluşan 64 adet kodon sayesinde
doğru şekilde aktarılır. Bu 64 kodon toplam 20 aminoasidi kodlamaktadır. Sadece
triptofan ve metyoninin bir tek kodonu vardır, diğerleri ise 2-6 farklı kodonca kodlanırlar (Şekil 4. ). Bunların dışında dört kodon ise noktalama görevi yapar
yani mRNA içinde hangi noktada translasyonun başlayacağı ve biteceğine işaret
eder.
İnsanların sineklere göre 3 kat fazla proteini
varken sadece 2 kat fazla geni vardır. İnsan genomuna has olan bir özellik
sayesinde aynı gen farklı proteinler oluşturabilmektedir. Bu RNA splicing ve
proteinlerin translasyon sonrası glikozilasyan ya da fosforilasyonu içeren
post-translasyonel mekanizmalarla modifiye edilmeleri sayesinde gerçekleşir. Proteomiks, yani protein farklılığı,
normal biyolojideki ve hastalık mekanizmalarındaki rolü ile ilgili olan
incelemeler, moleküler araştırmalarda yeni gelişen bir alandır. İnsan proteozomu
diğer ökaryotlarla karşılaştırıldığında en çarpıcı farklılık nöral gelişme,
yapı ve fonksiyon dışında immun fonksiyon, sinyal iletimi, homeostaz ve
apoptozla ilgili genlerin ileri derecede çeşitliliğidir. Şu an için
proteinlerin %40 kadarının fonksiyonu, henüz bilinmemektedir.
Şekil 4. 64 aminoasitin 3’lü nükleotid kodonları
ve 21 aminoasidin kodları görülmektedir.
MUTASYONLAR
Genetik bilgiyi taşıyan belli bir kromozom
bölgesindeki (lokus) gen dizileri bireylerde alternatif
şekillerde bulunabilir, bunlar o genetik dizinin allelik formları olarak
adlandırılır. Birçok gen için tüm bireylerde o gen dizisi tek bir şekilde
bulunur ve (wild-type) doğal tip olarak adlandırılır. Bir toplumda farklı
diziler belli bir sıklıkta bulunuyorsa bu durum o lokusun polimorfizmi olarak tanımlanır. Akraba olmayan iki kişi arasında her gende
ortalama olarak 500 baz çiftinde bir olmak üzere genomda toplam 6.000.000
farklılık görülür. Bu tek baz çifti değişiklikleri tek nükleotid polimorfizmi
(SNP) olarak adlandırılır. SNPler kromozomal bölge işaretleyicisi olarak
kullanılabilir. Her ebeveynin kromozom çiftleri farklı SNP’lere sahip
olacağından, her çocuğa aktarılan SNP saptanabilir.
Mutasyon ise DNA sekansındaki hastalığa neden olan
değişiklik olarak tanımlanır. Genomik, kromozomal ve gen mutasyonları olabilir.
Gen mutasyonları nokta mutasyonları,
delesyonlar, insersiyonlar, çerçeve kayması mutasyonları, duplikasyonlar ve
trinükleotid tekrar uzamaları şeklindedir.
Klasik olarak fenotipe olumsuz etkisi olan her tür DNA varyantı mutasyon kabul edilirken etkisiz ya da benign
etkili varyantlar polimorfizm olarak kabul edilmiştir. Ancak multifaktoryal
hastalıkların genetiği ile ilgili son çalışmalar polimorfizmlerin de bir araya
gelerek ya da çevresel faktörlerle etkileşerek fenotipe etkisi olabileceğini
düşündürmektedir. Bir diğer tanımlama ise toplumda az rastlanan allelin sıklığı
%1 den sıksa polimorfizm, eğer daha nadirse mutasyon olarak yorumlamanın doğru
olduğu şeklindedir.
Mutasyonlar
edinsel veya kazanılmış olabilir, edinsellerin özelliği tüm hücrelerde
bulunmasıdır, kazanılmış mutasyona ise belli bir dokuda kimyasal, biyokimyasal
ve fiziksel faktörler sebep olur. Eğer mutasyon mitoz açısından aktif bir
hücrede ortaya çıkarsa, bu hücreden köken alanlarda mutasyon görülür ancak bu
hücreden bağımsız olarak normal hücreler de olabilir ve mozaik denen durum gerçekleşir. Eğer mutasyon embriyogenez
sırasında gerçekleşirse çok sayıda mutant hücre oluşur ve fenotip ortaya çıkar.
Eğer mutasyon farklılaşmış bir dokuda ortaya çıkarsa sınırlandırılmış bir mozaisizm
olabilir ve bu durum tümörlerde görülür. Sadece somatik doku tutulmuşsa
mutasyon sonraki kuşaklara aktarılamaz ama germ hücrelerinde bir mutasyon
olursa bu mutasyon çocuklara aktarılır.
Mutasyon Tipleri
Mutasyonlar
yapılarına ve yaygınlıklarına göre isimlendirilirler. Kromozomal bozukluklar kromozomların sayısını etkileyebilir (poliploidi, trizomi, monozomi). Bazen de
bozukluk sayısal değil yapısal özellikte olabilir (örneğin, translokasyon, delesyon, duplikasyon, halka
kromozom). Kromozom bozukluklarına
neden olan moleküler veya fizyolojik faktörler tam olarak bilinmemektedir. Kromozom
düzensizliklerinin yani, inversiyon, delesyon ve translokasyonların homolog olmayan
tekrarlayıcı sekansların çaprazlaşması sırasında ortaya çıktığı
düşünülmektedir. Birçok kromozomal bozukluk de novo olarak ortaya çıkar ve ağır
bir fenotipe neden olur. İnversiyon ve dengeli translokasyon gibi durumlarda ise
genetik geçiş söz konusu olabilir.
Mutasyonların farklı
etkileri olabilir, kimi o birey için avantaj kimi dezavantaj oluşturabilir veya
tarafsız olabilir. Oluşan mutasyonun çevresel etkenlerle de etkileşmesi
fenotipi etkiler. Mutasyonların bazı tipleri ölümcülken bazıları iyi koşullarda
normal yaşamla, olumsuz koşullarda ise hasta fenotipin belirmesiyle sonuçlanır.
İki ana mekanizma vardır. (Loss-of-function) fonksiyon kaybettiren tipte bir mutasyon
sonucu gen ürünü işlevsiz hale gelmiştir. Bunlar genelde resesiftir, (Gain-of-function)
mutasyonu daha nadirdir, genelde otozomal dominanttır ve ortaya
çıkan proteinin anormal bir işlev kazandığı veya gerekenden fazla arttığı anlaşılır.
Bunlar genelde kodlayan bölümden çok düzenleyici bölümlerde yer alır. Olmaması
gereken bir dokuda ve zamanda aktifleşen bir protein, aşırı çalışan bir iyon
kanalı örneğindeki gibi epilepsiye neden olabilmektedir.
Gen
mutasyonları belli bir genin fonksiyonunu etkiler, bunu mRNA transkripsiyonunu,
protein ürününün yapısı ve sabitliğini değiştirerek meydana getirir. Nokta mutasyonu ya da tek baz çifti
mutasyonu tek bir nukleotid bazı başka biri ile yer değiştirdiğinde ortaya
çıkar. Eğer bir pürin bazı (A, T) bir diğer pürin bazının veya tersi bir
pirimidin diğer bir primidinin yerine geçerse (C, G) buna transizyon denir. Oysa pürin bazı primidinle değişirse ya da tam tersi
olursa transversiyon denir.
Tek bir baz çiftini değiştiren mutasyonlar tamamen
sessiz olabilir ya da büyük hastalıklara sebep olur. Mutasyon genin kodlanma
bölgesindeyse dört farklı sonuç olabilir.
Kodlamayan bölgelerde görülen mutasyonlar genellikle
sessizdir, ancak genin kodlamayan sekanslarında mutasyon olan bölge eğer mRNA
transkripsiyonunu veya uç uça birleşmeyi (splicing) düzenliyorsa gen fonksiyonu
etkilenebilir. İntronların mRNA oluşumu için uçuca eklenmesi gerekmektedir. Bu
işlemin çok düzgün yapılması önemlidir ve ek yerlerindeki nukleotidlerce
düzenlenir. Bu bölgenin mutasyonları bu nedenle tipik olarak bu nukleotidlerin
sinyallerini değiştirir ve sonuçta mRNA yapısı değişerek farklı bir proteine
neden olur. İntronlardaki mutasyonlar sonucunda ortaya çıkan anormal ‘’splicing’’e
bağlı ataksi telanjiektazi,
nörofibromatozis 1, frontotemporal demans (FTDP-17) gibi nörolojik
hastalıklar görülebilir.
İnsersiyon
ve delesyon baz çiftlerinin bir gen
sekansına eklenmesi veya eksilmesidir; birkaç baz çiftinden binlerceye kadar
değişen boyutlarda olabilir. DNA delesyonları ya da insersiyonları ya genin
kodlama sekansını bozabilir ya da geni tamamıyla silebilir. Örneğin Distrofin
genindeki delesyonlar okuma kalıbını bozarsa kısaltılmış, sorunlu bir proteinle
sonuçlanır ve ağır Duchenne Musküler Distrofisi fenotipine neden olur; okuma
çerçevesini koruyan internal gen delesyonu ise, genelllikle ılımlı Becker
Musküler Distrofisine neden olabilir. Distrofin geni 2 milyondan fazla baz
çifti (bp) içerir ve 40'dan fazla
ekzonu olması ile bilinen en geniş genlerdendir (Bakınız: Kas ve Nöromüsküler
Kavşak Hastalıkları). Eğer delesyon veya insersiyon 3 ve katları sayıda olursa
amino asid değişiklikleri olur ama tüm okuma kalıbı değişmez.
Çok geniş bölgelerin delesyonları ve duplikasyonları
özel bazı sendromlarla ilişkilidir. Örneğin periferik miyelin protein-22'yi
(PMP-22) kodlayan gendeki nokta mutasyonu demiyelinizan periferik nöropatiye (Charcot-Marie-Tooth
herediter nöropati tip 1 CMT1A) neden olur. CMT1A'nın en sık nedeni ise PMP22
genini içeren kromozom 17p bölgesinin 1.5 megabazlık (Mb) (1.5 milyon bp)
duplikasyonudur. Bununla birlikte aynı PMP-22 geninin 1.5 Mb'lik bölge
delesyonu, basınca duyarlı herediter nöropati (HNPP) ile sonuçlanmaktadır
(Bakınız: Polinöropatiler).
Genetik
heterojenite farklı genetik
mutasyonların benzer klinik fenotipler oluşturması durumunu ifade eder. Örneğin
Charcot-Marie-Tooth herediter nöropati tip 1 (CMT1) en az beş farklı gendeki
(PMP22, MPZ, SIMPLE/LITAF, EGR2, NEFL) farklı mutasyonların sonucu oluşabilir
(Bakınız: Polinöropatiler). Aynı şekilde dominant şekilde mutasyona uğramış
28’den fazla gen herediter ataksi formlarına neden olabilir (Bakınız:
Ataksiler). Klinik muayene genellikle hangi genin etkilendiğini belirleyemez. Eğer aynı gende farklı mutasyonlar klinik
bozukluk ortaya çıkarırsa bu durum allelik
genetik heterojenite olarak adlandırılır. Farklı genlerdeki farklı
kromozomal lokuslardaki mutasyonların her biri benzer bozukluğa sebep olduğunda
ise (örneğin kromozom 1, 17 ve X mutasyonları ile CMT sendromu) nonallelik genetik heterojenite olarak
adlandırılır.
Trinükleotid
Tekrar Hastalıkları
Üçlü nükleotid tekrar
uzamaları nörolojik hastalıkların
bazılarında ortak bir mekanizma olrak dikkati çekmektedir. Bu hastalıklarda,
normalde belli bir sayıda tekrarı bulunan, CAG, CTG veya GAA gibi üçlü
nükleotidler bir gen içinde anormal olarak artar. Trinükleotid tekrar uzamaları
kuşaktan kuşağa aktarılırken tekrar sayılarında artış görülür ve bazı hastalıklarda
anneden veya babadan kalıtıma göre bu tekrarlar artar. Sonuç olarak hastalık
bulgularında artış ve daha erken başlangıç yaşı gösterir. Bu duruma antisipasyon denir ve hastalığın şiddeti
artan ekspansyonun büyüklüğüne bağlıdır.
Örnek olarak Huntington hastalığı,
miyotonik distrofi, frajil X, spinoserebellar ataksi, Kennedy hastalığı verilebilir. Genetik
antisipasyon fenomeni nörolojik hastalıklar açısından önem taşımaktadır.
Tarihsel olarak bu terim ilk önce otozomal dominant miyotonik distrofide
sonraki jenerasyonlarda gözlenen klinik ağırlaşmayı tarif etmek için
kullanılmıştır. Tipik olarak bu gene sahip babalarda sadece erken yaşta
katarakt ortaya çıkabilir. Kız çocuklarında ılımlı kas güçsüzlüğü ve miyotoni,
kızların çocuklarında ise mental retardasyon, miyotoni ve ağır güçsüzlük
olabilir. Klinik olarak iyi bilinen, jenerasyonlar boyunca hastalık şiddetinin
artması durumunun artık biyolojik temeli bulunmuştur. Kromozom 19 üzerindeki
distrofia miyotonika protein kinaz (DMPK) geninin kodlamayan bölgesindeki
trinükleotit tekrar genişlemesi sonucu miyotonik distrofi oluşur. Genel popülasyonda
normalde 5 ile 34 arası CTG trinükleotid tekrarı vardır. 100 tekrardan fazla
genişleme miyotonik distrofi hastalığına neden olur. Tekrar sayısının artması,
binlerce tekrarlama daha ağır hastalık formu ile ilişkilidir. Genişleme boyutu
babadan oğula değişebilir ve jenerasyonlar arasında artma, antisipasyon denen
bu klinik fenomene neden olur (Ayrıca bakınız: Kas ve Nöromüsküler Kavşak
Hastalıkları).. Son çalışmalar DNA replikasyon çatalının yönünün tekrar
instabilitesinde kritik faktör olduğunu göstermektedir.
Kennedy'nin X'e bağlı spinobulber müsküler atrofisi,
frajil X mental retardasyon sendromu, Huntington hastalığı, herediter
ataksilerin bir çok formu (spinoserebellar ataksi SCA-1, -2, 3,-6, -7, -8, -12
ve -17 ve Friedreich ataksisi) ve dentatorubropallidoluysiyan atrofinin (DRPLA)
nadir bir formu gibi bir çok nörogenetik hastalığa instabil üçlü tekrarların
neden olduğu gösterilmiştir. Şekil 5’de
tekrar artışına bağlı ortaya çıkan genetik hastalıklar ve gen üzerindeki
yerleşimleri gösterilmiştir.
Şekil 5. Tekrar artışına bağlı nörolojik
hastalıklar ve gen üzerindeki yerleşimleri
Çoğu hastalık, genin kodlayan bölgesindeki CAG
tekrarlarının genişlemesi sonucu görülür. CAG tekrarının okuma çerçevesi bir
glutaminler grubunu kodlar ve sonrası protein ürününde uzun bir poliglutamin
alanı üretir. Poliglutaminlerin ekspansiyonu istenmeyen fonksiyon kazanımına
yol açar. Bu hastalıkların bazılarında; hastalık oluşmasına katkıda bulunan
anormal nükleer inklüzyona poliglutamin alanının neden olduğu gösterilmiştir.
Bir genişlemenin varlığı, hastanın hastalığı
oluşturabilen mutasyonu kalıttığı anlamına gelir, ancak sonuçların yorumu
karmaşık olabilir. Genişleme bulunması ile hastalık semptomlarının gelişmesi her
zaman aynı anlama gelmeyebilir. Örnek olarak Huntington Hastalığı’nda (HH) mutant
allelerde tekrar sayısı 36’dan fazladır. Normal HH allelleri 10-26 CAG tekrar sayısı arasındadır. Bir kişide normal ve
etkilenmiş kişiler arasındaki gri bir alanda genişleme saptanabilir (örneğin
Huntigton genindeki 27-35 tekrar gibi). Bu durumda hastalık belirtilerini
taşımayan bu bireydeki premutant form gelecek kuşağa aktarılırken tekrar sayısı
artabilir ve hastalığa yol açar. Yani yeni mutantlar premutasyondan full
mutasyona dönüşürler. Hastaların % 3’ü yeni mutasyon, % 97’si ebeveynden
kalıtılır.
Bazen hastalık fenotipi ile tekrar sayısı arasındaki
ilişki açık değildir. Bu belirsizlik hasta ve hekim için zorluk yaratabilir. Özet
olarak, tekrar boyutunun direkt olarak test edilebilmesi çok önemlidir. Ancak bu
kalıtımsal sendromlarda riskli olan kişileri tespit edebilmek, yani bu bilginin
prediktif tanı amaçlı kullanılmasında pratik, etik zorluklar ve öğrenilmesi
gereken çok şey vardır.
TIBBİ GENETİK
Tıbbi genetik tek gen mutasyonları, kromozom
anomalileri, multifaktöryel hastalıkların tanısı, kalıtım özellikleri ve
tedavisi ile ilgilenen bilim dalıdır. Genetik danışmanlık ve tarama da konuları
arasında yer alır. Klinik genetik klinik sorunları olan birey ve ailelere
genetiğin uygulanmasını içerir.
Tıbbi genetik açısından genetik
hastalıkların ana tipleri şu şekilde gruplandırılabilir:
1.
Tek
gen hastalıkları (Mendelyen veya monogenik): Bir tek gen veya gen
çiftinin etkisiyle oluşan, basit kalıtım paternine sahip hastalıklar,
2.
Kromozom
anomalileri: Down veya Turner sendromlarındaki gibi sayısal ve yapısal kromozom
bozuklukları,
3.
Multifaktöryel
hastalıklar: Genetik ve genetik dışı etkilerin bileşimi sonucu oluşur. Demans,
epilepsi, migren, kanserler, aterosklerotik kalp hastalığı örnek olarak
verilebilir.
Toplumdaki
hastalıkların çoğu bir veya daha fazla gen ile çevresel faktörlerin
etkileşimini içeren karmaşık (kompleks) etyolojiye bağlı olarak gelişir. Bu
hastalıklarda bazen tek bir gen hastalığı oluşturabilir, bazen de diğer genler
veya çevresel faktörler genetik yatkınlığa eklendiği zaman aynı hastalık
gelişir. Toplumda sık görülen diğer hastalıklar gibi nörolojik hastalıkların
bazıları Mendel tipi ya da Mendelyen kalıtım özelliği, çoğu ise kompleks
kalıtım özelliği gösterir. Etyolojik bakış açısıyla tek gen hastalıkları,
otozomal veya X’e bağlı (% 9), poligenik, multifaktöryel (çevresel etmenler ile
birlikte mültipl genlerin etkisi- %90), kromozom anomalileri (% 0.5-7) ve belirsiz
olanlardan oluşur.
Farklı nörolojik
bulguların bir arada olduğu 200’den fazla kalıtsal nörolojik tek gen hastalığı
bilinmektedir. Bunlar içinde Huntington Hastalığı, kas distrofileri en sık
karşılaşılan ve iyi bilinen örneklerdir. Kalıtsal bozukluklar klasik nörolojik
hastalıklardaki gibi direkt olarak veya metabolik, inme, kranyal malformasyon
gibi nedenlerle indirekt olarak sinir sistemini etkileyebilir.
Ailesel özellik
gösteren çoğu hastalıkta kalıtım şeklini tanımlamak kolay olmamaktadır. Bu
olgularda birden fazla gen aynı hastalığa yol açabilmekte (poligenik), edinsel
ve çevresel faktörler birlikte rol oynayabilmektedir (mültifaktöryel). Ayrıca
aynı hastalığa birden fazla genin neden olması (genetik heterojenite) ve
bir genin birbirinden farklı hastalık fenotiplerine yol açması (fenotipik heterojenite) da genetik
temelin aydınlatılmasını güçleştiren özelliklerdir.
Kompleks kalıtım,
genetik heterojenite ve fenotip değişkenliği hastalıkların genetik etiyolojinin
az bilinmesine yol açmıştır. Basit ve kompleks kalıtım paterninin saptanması
moleküler genetik araştırmalar açısından son derece önemlidir. Kompleks kalıtım
paterni gösteren hastalıklarda bağlantı analizini yapmak ve sorumlu geni
saptamak daha güçtür.
Genetik temeli
henüz bilinmeyen klinik durumlarda aile çalışmaları önem taşımaktadır. Nedeni
ne olursa olsun herhangi bir özelliğin, o özelliği taşıyan bireyin
akrabalarında genel topluma göre daha sık görülmesi ailesel özellik veya hastalığa işaret eder. Bu durumlarda fenotipin tanımlanması, aile
bireylerini değerlendirilmesi, aile ağacı çalışmaları ile kalıtım modeli
belirlenebilir. Kalıtım paterninin anlaşılması klinik açıdan riskin
belirlenmesi ve seçilecek genetik incelemeler açısından önem taşır.
İnsan genom
haritalaması sorumlu genin saptanmasını teorik olarak kolaylaştıran bir yol
olarak kabul edilir. Rekombinant DNA teknolojisindeki gelişmeler ile pozisyonel
klonlama, polimeraz zincir reaksiyonu (PZR) ile mutasyon taraması ve bağlantı
analizi çalışmaları daha kolay hale gelmiştir. Hayvan modelleri ve memelilerde
yapılan genom çalışmaları aday gen çalışmaları için önemli bir adım
oluşturmaktadır. Bu bilgilerin en önemli katkısı DNA’ya dayalı tanı imkânını
sağlamasıdır. Bu da genetik danışmanlık ve presemptomatik testi kolaylaştırır.
Ancak genin keşfinden nörogenetik pratiğinde test olarak kullanılmasına kadar
geçen süre uzundur.
1953’te DNA’nın
çift sarmal yapısının gösterilmesi, 1985’te polimeraz zincir reaksiyonunun (PZR)
kullanıma girmesi ve 1990’larda insan genom projesi ile nöroloji genetiğindeki
gelişmeler hız kazanmıştır. 1961’de yenidoğanda ilk metabolik bozukluk (Fenikketonüri)
tanımlanmış, 1983’te ilk genetik hastalığın haritalanması (Huntington)
gerçekleştirilmiş, ve ilk moleküler tanı uygulanan hastalık distrofin geni ile
Duchenne müsküker distrofisi olmuştur.
KROMOZOM BOZUKLUĞU SONUCU GELİŞEN NÖROLOJİK
HASTALIKLAR
Giderek daha detaylı kromozomal bantlama tekniklerin
kullanılmaya başlaması mikroskobik düzeyde kromozomal değişikliklerin
saptanmasına olanak sağlamıştır. Bu gelişme flurokroma bağlanmış biotin
antikorlarının kullanımını ile floresans in situ hibridizasyon (FISH) olarak
adlandırılan teknik sayesinde gerçekleşmiştir. Kromozomal bozuklukların çoğu
sporadiktir ve çok nadiren bir sonraki çocukta tekrarlama riski vardır.
Büyük çaplı kromozomal bozukluklar karyotipleme
sırasında gözlenebilen yapısal değişikliklerle sonlanır. Bu gibi bozukluklara
örnekler: trizomiler, delesyonlar, duplikasyonlar, insersiyonlar,
inversiyonlar, izokromozomlar, halka kromozomlar ve translokasyonlardır. Bu bozukluklar oldukça geniş gen segmentleri
içerdiklerinden birçok geni bozabilirler ve spontan abortus, neonatal
ölüm, ileri mental retardasyon ya da çeşitli
doğumsal aykırılıklar gibi ağır klinik bulgularla sonuçlanabilirler. Bu
tablolarda eşlik eden nörolojik problemler sıktır. En iyi bilinen trizomi 21 ya
da Down sendromu nöbet prevelansı %5
olan bir mental retardasyon nedenidir. Nörolojik açıdan önemli diğer özelliği
ise etkilenmiş bireylerde Alzheimer
hastalığının oldukça erken olarak 40 yaşından sonra sık ortaya
çıkmasıdır. Başka trizomi sendromlarında
da (13, 18 ya da 22. kromozom trizomisi) ve Wolf-
Hirschhorn sendromunda (4. kromozomun kısa kolu kısmi delesyona uğramıştır)
nöbetler görülmektedir, oysa diğer bir kısa kol delesyon sendromunda (cri du chat sendromu kedi ağlaması) nadiren
nöbet görülür. XXX sendromlu kadınlarda da mental retardasyon görülür.
Imprinting kromozomların ve genetik materyalinin özellikli bir
değişikliğine yani anne veya babadan kalıtılmaya göre değişikliğe dayanır. Onbeşinci
kromozomun aynı tarafı üzerindeki küçük bir delesyonun, eğer hasta delesyonu
annenin 15. kromozomundan alırsa Angelman
sendromu, babanın 15. kromozomundan alırsa Prader-Willi sendromu ortaya çıkmasına neden olması bu tablonun en
iyi bilinen örneğidir. Her iki hastalıkta da mental retardasyon ortak olmasına
rağmen nöbetler daha çok Angelman sendromunda görülür.
Her bir kromozom çiftinin biri anneden, diğeri ise
babadan kalıtılır. Kromozom çiftinin ikisi de sadece bir ebeveynden kalıtılırsa
bu kalıtım şekline uniparental dizomi
denilir. Bu bulgu otozomal resesif spinal musküler atrofide bildirilmiştir
(Bakınız: Motor Nöron Hastalıkları)
Nörogenetikteki gelişmeler
hastalıkların fizyopatolojisinin aydınlatılmasının yanı sıra, nörogenetik hastalıkların tanısı (klinik ve
laboratuar yetersiz kalabilir), prenatal tanı ve taşıyıcıların tanınması,
sağlık ve hastalıkta genetik faktörlerin rolü, diğer faktörlerin etkileşimi,
hastalıklardan korunma, kalıtsal hastalıklara yatkınlıkların ortaya konulması,
ilaçlara direnç ve cevap, hastalıkların sınıflandırılması, farklı tanı
yöntemleri ve yeni tedavi
stratejilerinin geliştirilmesini sağlamaktadır.
Nöroloji Genetiği
klinisyen ve moleküler genetikçinin ortaklaşa yürüttüğü titiz ve ayrıntılı bir
çalışmadır. Tanı veya araştırma amaçlı olsa da uyulması gereken belirli
basamaklar vardır. Bunlar indeks
olgunun fenotipinin değerlendirilmesi, etkilenen ve etkilenmeyen aile
bireylerinin incelenmesi, aile ağacının şekillendirilmesi ve yorumlanması,
kalıtım modelinin anlaşılmasını takiben, moleküler genetik incelemelerin
planlanmasıdır. Bu incelemeler genetik
bağlantı analizi, gen haritalaması ve mutasyonların belirlenmesi, gen
ürünlerinin ve hücresel görevlerinin tanımlanması gibi çeşitli olabilir,
genetik mutasyonun bilinmesi, hastalık doğası ve incelenen materyel gibi
özelliklere göre belirlenir. Tüm bu aşamalar genellikle uzun sürelidir
ve titiz bir çalışmayı gerektirir. Örneğin 10 kişilik bir ailenin
değerlendirilmesi ortalama 1 yıllık bir süreyi gerektirebilir.
I- Fenotipin tanımlanması: Fenotip; o bireyde gözlenen biyokimyasal, fizyolojik
ya da klinik karakteristiklere işaret eder. Genotip ise o bireyin genetik
yapısına özellikle de bir kromozomal
lokus üzerindeki alele işaret eder. Bir gen mutasyonunun klinik
ekspresyonu bu mutasyonun herhangi bir fenotipik belirtisini ifade eder. Bu
manifestasyonlar nöbet, mental retardasyon, deri lezyonları,
elektroensefalografi (EEG) bozuklukları, hareket bozukluğu, demans, ya da yavaş
sinir ileti hızlarını içerebilirler. Öncelikle indeks olgunun çok ayrıntılı
değerlendirilmesi gerekir. Hastanın özgeçmişinin
değerlendirilmesine antenatal dönem ile başlanmalıdır. Hastalık bulgularının
başlangıç yaşı, bulguların detaylı tanımlanması, nörolojik ve kognitif
bulgular, nörogörüntüleme, elektrofizyoloji (EEG, EMG), nöropsikolojik
özellikleri dokümante edilmelidir. Bu bilgilerle sendrom tanımlanmaya
çalışılmalıdır. Söz konusu tablonun genetik kökenli mi olduğunun yanıtı her
zaman kolay verilemez. Dikkatli aile öyküsü ve aile ağacı çalışması hastalığın
kalıtım şeklini ortaya koymaya yardımcı olabilir. Ancak geç başlangıçlı
hastalıklarda belirlemek zor olabilir. Aile öyküsünün olmamasının genetik
hastalık olmadığı anlamına gelmediği akılda tutulmalıdır. Gen
penetrasyonu geni taşıyanlar içinde klinik herhangi bir belirti olanların
oranına işaret eder. Örneğin 100 bilinen
mutasyon taşıyıcısının 80’i bazı klinik belirtiler gösterir. 20’si ise
göstermez, bu durumda genin %80 penetrans gösterdiği söylenir. Penetrans yaşa
ve uygulanan teste göre değişebilir.
Huntington hastalığına neden olan gen 20 yaşında %10 penetrans
gösterirken, 80 yaşında %90 penetrans gösterebilir. Ayrıca genin kaydedilen
penetransı ayrıntılı test ve muayene ile artabilir. Örneğin tuberosklerozis gen
penetransı; dikkatli cilt muayenesi ve riskli kişilerde beyin magnetik rezonans
incelemesi (MRI) ile artar. Benzer
şekilde asemptomatik epilepsi gen taşıyıcılarında klinikte nöbet olmadan sadece
EEG bozuklukları olabilir. Taşıyıcı
terimi sadece resesif bir hastalık için bir mutant aleli (geni) olan
asemptomatik kişiyi bildirmek için kullanılır. Son zamanlarda ise resesif veya
dominant anormal bir geni olan semptomatik veya asemptomatik herkes için de
kullanılabilmektedir.
II- Ailenin değerlendirilmesi: İndeks olgunun işbirliği ile tüm aile
bireyleri, özellikle aile bilgilerine
hakim olmaları nedeniyle yaşlı kadınlar dinlenmelidir. Ulaşılamayanlara
telefon, mektup, meslektaş yardımı ile ulaşılmalıdır. Mümkünse o bölgeye
gidilmesi birçok bilgiye ulaşılmayı sağlayabilir. Etkilenen ve etkilenmeyen her
bireye ulaşılmalıdır. Ailede her birey indeks olgu ile aynı fenotipi göstermeyebilir.
Örneğin idyopatik jeneralize epilepsilerde fenotipik değişkenlikler görülebilir,
aynı ailede jüvenil miyoklonik epilepsi ve çocukluk çağı absans epilepsili
bireylerle karşılaşılabilmektedir. Bu arada beyin sarsıntısı sonrası parsiyel
epilepsi gelişmesi gibi ailesel olgulardan tamamen bağımsız fenotipik özellikler gösteren bireyler de bulunabilir.
III- Aile ağacı: Hastanın diğer bireyler ile ilişkisini anlaşılır bir şema halinde
göstermesi açısından önemlidir. Tüm bu bilgilerle aile ağacı hazırlanmalı,
ayrıntılı olmalı, her bireyden alınan bilgi ile hazırlanmalıdır. Tüm bilgiler
işaretlenmelidir (İsim, doğum tarihi, ölü doğumlar, düşükler, akraba
evlilikleri, evlat edinmeler). Belirli aralıklarla doğumlar, yeni etkilenen
bireyler yenilenmelidir. Sonuç olarak hastalığın kalıtım paterni belirlenebilir
ve moleküler genetik incelemelere daha sağlıklı olarak karar verilebilir. Aile
ağacı hazırlanmasında kullanılan semboller Şekil
6’da gösterilmiştir.
Şekil 6. Aile ağacı çiziminde kullanılan bazı semboller örnek
bir aile ağacı (pedigri) üzerine yerleştirilmiştir.
IV- Kalıtım paterni:
Kalıtım paterni seçilecek genetik incelemeler ve
risk belirlenmesi açısından önem taşır. Ancak aynı sendromun farklı ailelerde
değişik kalıtım paternleri gösterebildiği de bilinmektedir.
1- Otozomal
dominant (OD) kalıtım modeli:
22 otozomdan herhangi
birinde tek bir mutant (hasta) allelin olması hastalığın görülmesi için
yeterlidir. (Şekil 7a). Bu kalıtım
şeklinin özellikleri:
Nörofibromatozis, tuberoz skleroz, Huntington
hastalığı, herediter ataksilerin çeşitli formları ve CMT tipI, miyotonik
distrofi, benign neonatal konvulziyonlar, ailesel Alzheimer hastalıklarının
bazı formları ve frontotemporal demanslar (FTD)
otozomal dominant kalıtımla geçen nörolojik bazı hastalıklara örnektir.
Bazı dominant mutasyonlar için heterozigot
taşıyıcılar hafif hastalık bulguları gösterebilir. Kromozom çiftindeki aynı
lokustaki mutant genin homozigot taşıyıcıları ise daha ağır klinik
manifestasyonlar gösterebilir. Herediter hiperkolesterolemide olduğu gibi
heterozigot taşıyıcılarda 48 yaşında miyokard infarktüsü, homozigotlarda ise
(her iki ebeveynden de mutasyonu kalıtmış olan)
12 yaşında koroner oklüzyon görülebilir. Bu durum dominant ve resesif
hastalıkları ayırt etmeyi güçleştirir. Huntington hastalığı örneğinde ise homozigot
form heterozigot formlardan kötü değildir.
Şekil 7 A,B,C. Farklı kalıtım
şekilleri gösteren aile ağacı örnekleri görülmektedir
A:
Otozomal dominant, B: Otozomal resesif,
C: X’e bağlı resesif kalıtım
2- Otozomal
resesif (OR) kalıtım modeli:
Bu kalıtım şeklinde mutasyonlu çift allel taşıyan
birey hasta olmaktadır. Akraba evliliği özellikle OR kalıtılan hastalıklarda
riski arttırmaktadır (Şekil 7b) Ancak akraba evliliği şart değildir,
ebeveynlerin aynı bölgeden olması, hastalığın o bölgede sık görülmesi de
yeterli olabilmektedir.
% 25 olasılıkla
ebeveynlerin ikisinden de (homozigot) mutasyon kalıtımı olan kişiler hastalığın
klinik manifestasyonlarını gösterir.
% 50 olasılıkla
taşıyıcı olur. Bir mutant bir normal allel aktarılır.
% 25 olasılığında
normal alleller aktarılır ve çocuk normal olur.
OR hastalıklar genellikle tek jenerasyonda, tipik
olarak kardeşlerde görülür (yatay
yayılım) ancak küçük ailelerde otozomal resesif hastalıklar izole ya da
sporadik vakalar olarak görülebilir. OR hastalıklar bazen aynı soydan evlenen
ailelerde çok sayıda kuşakta da görülebilir. Fenilketonüri, Tay-Sachs hastalığı, Lafora Hastalığı,
Unverrricht-Lundborg hastalığı, infantil spinal musküler atrofi, Wilson
hastalığı, Friedreich ataksisi otozomal resesif nörolojik hastalıklara örneklerdir.
3- X’e
bağlı resesif kalıtım modeli:
X’e bağlı kalıtılan hastalıklarda mutasyon X
kromozomu üzerinde bir gendedir. Heterozigot kadınlar genellikle klinik olarak
normaldirler. Bazen hafif hastalık bulguları vardır (manifest taşıyıcı). Etkilenen erkeklere hemizigot denir. X’e bağlı geçişli hastalıklarda hemen hemen normal
fenotipli taşıyıcı kadınlardan geçen çok sayıda kuşaklarda etkilenmiş erkekler
görülür, ve asla erkekten erkeğe geçiş yoktur (Şekil 7C) Menkes’in “kinky”
(kıvırcık, dolaşık) saç sendromu,
Pelizaeus- Merzbacher hastalığı, frajil X mental retardasyon sendromu,
Kennedy’nin spinal-bulber müsküler atrofisi, Duchenne ve Becker müsküler
distrofisi ve adrenolökodistrofi
X’e bağlı kalıtılan hastalıklara örnektir .
X’e bağlı kalıtılan hastalıklarda bazen
heterozigot kadın taşıyıcılar, rastlantısal
X inaktivasyonu fenomeni (liyonizasyon olarak da adlandırılır) nedeniyle
klinik bulgular gösterebilir. Herhangi bir hücrede sadece bir X aktiftir. Bu nedenle kadınlar X kromozomu için
mozaiktir. Az sayıda taşıyıcı kadında hücrelerinin çoğunda aktif olan X
kromozomu mutasyonu taşıyor olabilir ve bu nedenle hastalık belirtilerini gösterirler.
4- X’e bağlı Dominant Kalıtım
X’e bağlı otozomal dominant kalıtım da
görülebilir. Bu durumda heterozigot kadınlar da genellikle hastalığı eksprese
ederler. Ancak erkekten erkeğe geçiş burada da yoktur. X’e bağlı kalıtılan CMT
(CMTX) bu duruma bir örnektir.
Y
kromozomu testis-belirleyici faktör
gibi sadece birkaç gen içerir ve hiçbir nörolojik hastalık Y kromozom geni ile
ilişkili değildir. XYY karyotipli erkeklerde, davranış problemleri görülür
ancak mental retardasyon yoktur.
5- Mitokondriyal kalıtım
Daha önce anlatıldığı gibi mitokondriyal DNA anne
yumurtasının sitoplazmasından kalıtılır, ancak spermden kalıtılmaz. Etkilenmiş
annenin çocuklarının her birinde farklı sayıda DNA mutasyonlu mitokondri
mevcuttur. Mitokondriyal DNA nokta mutasyonları kadınlar aracılığı ile
kalıtılma eğilimindedir, buna karşın mitokondriyal DNA delesyonları kalıtılmaz,
bireylerde sporadik olarak görülür.
Primer mitokondriyal hastalıklar “ragged
red’’ liflerle seyreden miyoklonik epilepsi
(MERRF) sendromunu, mitokondriyal ensefalomiyopati, laktik asidoz ve
strok (MELAS) sendromunu, Leber’in herediter optik nöropatisini (LHON),
Kearns-Sayre sendromunu (miyopati, retinopati, kardiyomiyopati) içerir. Mitokondriyal makromoleküllerin çoğu ise,
mutasyonları tipik Mendelyen şekilde kalıtılan nükleer genler tarafından
kodlanılır. Nükleer mitokondriyal gen mutasyonları sekonder
mitokondriyopatilerden sorumludur.
Progresif eksternal oftalmoplejinin bazı formları buna örnektir.
Kalıtım normal ve mutant mitokondriyal (mt) DNA
oranına göre değişir.
6- Mültifaktöryel (çok faktörlü) Kalıtım:
Bazı klinik tabloların az sayıda genin birikici
etkisi sonrası ortaya çıktığı tahmin edilmektedir, poligenik durumlar genellikle spekülatiftir. Bazı tek gen
mutasyonlarının latent taşıyıcıları çevresel ajanlara maruz kalınca açığa
çıkabilir. Fenobarbital sonrası görülen akut semptomatik intermittant porfirya buna örnektir. Multipl skleroz
için de bilinmeyen çevresel tetikleyicilerin genetik immunolojik bir yatkınlık
ile etkileştiği bir multifaktoriyal kalıtımdan şüphelenilmektedir .
Toplumda en sık karşılaşılan mültifaktöryel
hastalıklardır. Nöral tüp defektleri, yarık damak dudak gibi doğumsal
anomaliler ve erişkin yaşta başlayan hastalıkların çoğunluğu bu özelliği
gösterirler. Hipertansiyon gibi sistemik hastalıkların yanısıra nörolojik
hastalıkların çoğu bu gruptadır. Örnek olarak epilepsilerin çoğu, migren,
demansiyel sendromların büyük kısmı verilebilir. Aşağıdaki özellikler kalıtım
şeklini belirler:
SPORADİK OLGULAR VE YENİ MUTASYONLAR
Bir ailede genetik kökenli olarak bilinen bir
hastalık sadece bir tek olguda ortaya çıkabilir. Bu tip izole vakalar
genellikle sporadik olarak
adlandırılırlar. Bu fenomen için her biri genetik danışmanlık açısından farklı
sonuçları olabilecek bir çok farklı olası açıklamalar ileri sürülmüştür.
Örneğin hastalık aslında genetik geçişli olmayabilir ancak çevresel faktörler
benzer hastalığa neden olabilir. Bu
durum “nongenetik fenokopi” olarak ortaya çıkabilir ve elbette kalıtılmaz. Örneğin kurşun zehirlenmesi akut intermittan
porfiryayı taklit edebilir. Ayrıca otozomal resesif hastalıklar küçük ailelerde
izole vakalar olarak ortaya çıkar, çünkü taşıyıcı ailelerin çocuklarında her
hamilelikte risk sadece %25’tir. Otozomal resesif hastalığı olan kişilerin
çocuklarında risk aynı gen hastalığının taşıyıcıları evlenmedikçe çok azdır. Dominant
hastalıkların sporadik örnekleri yeni mutasyonlar sonucu ortaya çıkarabilir (de novo mutasyon). İnsan hastalıklarının
yeni mutasyonlarının kesin sebepleri genellikle bilinmemektedir. Muhtemelen radyasyon,
toksinler, viral nedenler ve DNA replikasyon hataları rol oynamaktadır. Ayrıca
sporadik bir hastalık yanlış babalık belirtebilir. Bunda etkilenen kişinin
gerçek biyolojik babasının (babası olduğunu sandığı kişinin değil) taşıdığı
hastalık geninden etkilenmesi ve bu durumdan haberdar olmaması rol oynar.
Bununla beraber hastalık dominant ise etkilenen kişinin de çocukları %50
risklidir.
Dominant hastalık geni taşıyan bazı bireyler çok
hafif klinik bulgu gösterebilir ya da hiçbir klinik bulgu göstermeyebilir (penetrans yokluğu). Bu tip taşıyıcıların
etkilenmiş çocuklarının hiçbir ebeveyninde hastalık olmadığını sanılır ve yeni saptanan
olgunun yeni izole bir olgu olarak ortaya çıktığı düşünülür. Etkilenmiş kişinin
ebeveynleri ayrıntılı olarak değerlendirildiğinde hafif fiziksel bulgular açığa
çıkabilir ve sporadik sanılan olgunun durumu açıklanabilir. Bu tip klinik
senaryolar yüksek derecede değişken ekspresyon görülen CMT hastalığı,
nörofibromatozis, tuberosklerozis ve miyotonik distrofi gibi dominant
hastalıklarda genellikle sıktır.
Genlerin özelliklerine göre sınıflandırılmış olan
nöro-genetik hastalıklar ile ilgili şu anda bilinenler kısaca Tablo 1’de özetlenmiştir.
Tablo 1. Nörogenetik hastalıkların genlerin özelliklerine
göre sınıflandırılması (Bird ve Tapscott’tan uyarlanmıştır)
|
GEN SINIFI |
HASTALIK |
PROTEİN |
KROMOZOMAL LOKUS |
|
Yapısal
Genler |
Duchenne/Becker
müsküler distrofi |
Distrofin |
Xp21.2 |
|
|
Kavşak
tipi müsküler distrofi |
Sarkoglikan |
|
|
|
Charcot-
Marie Tooth hastalığı (CMT1A)/ basınca duyarlı herediter nöropati |
PMP-22 |
17p11.2 |
|
|
CMT1B |
PO
miyelin |
1q21.2-23 |
|
|
X'e bağlı
kalıtılan CMT |
Conneksin
32 |
Xq13 |
|
|
Frontotemporal
demans (FTDP17) |
Tau |
17q |
|
|
Retinitis
pigmentosa |
Rodopsin |
3q |
|
|
Startle
hastalığı (hiperekspleksiya) |
Glisin
reseptörü |
5q |
|
İyon
Kanalı Genleri |
Paramiyotoniya
konjenita |
Sodyum
kanalı |
17q23.1-25.3 |
|
|
Hiperkalemik
peryodik paralizi |
Sodyum
kanalı |
17q23.1-25.3 |
|
|
Hipokalemik
peryodik paralizi |
Kalsiyum
kanalı |
1q31 |
|
|
Miyotoniya
konjenita |
Klor
kanalı |
7q35 |
|
|
Epizodik
ataksi/ miyokimi (EA1) |
Potasyum
kanalı |
12p13 |
|
|
Epilepsi,
benign neonatal (iki form) |
Potasyum
kanalları |
8q20q |
|
Tümör Baskılayıcı
Genler |
Nörofibromatozis
2 (NF2) |
Merlin |
22q11.21-13.1 |
|
|
Nörofibromatozis
1 (NF1) |
Nörofibromin |
17q11.2 |
|
|
Retinoblastom |
Rb |
13q14.1-14.2 |
|
|
Von-
Hippel Lindau hastalığı |
VHL |
3p25 |
|
|
Tuberosklerozis
TSC1 |
Hammertin |
9q34 |
|
|
Tuberosklerozis
TSC2 |
Tuberin |
16p13.3 |
|
Protein
Transportu Genleri |
X'e bağlı
kalıtılan adrenolökodistrofi |
ALDP |
Xq28 |
|
|
Menkes
sendromu |
Bakır transport
protein |
Xq13.3 |
|
|
Spastik
parapleji (SPG10) |
KIF5A |
12q13 |
|
|
Wilson
hastalığı |
Bakır
transport protein |
13q14.3 |
|
|
Charcot-
Marie Tooth hastalığı,ara formu |
Dynamin 2 |
19p13 |
|
|
Konjenital
ekstraoküler fibrozis |
KIF21A |
12cen |
|
Trinükleotid
Genişlemeleri |
Frajil X
mental retardasyon (CGG) |
FMR1 |
Xq27.3 |
|
|
Huntington
hastalığı (CAG) |
Huntingtin |
4q16.3 |
|
|
Miyotonik
distrofi (DM1) (CTG) |
Miyozin
kinaz |
19q13.3 |
|
|
Spinoserebellar
ataksi |
|
|
|
|
SCA1
(CAG) |
Ataksin 1 |
6p23-24 |
|
|
SCA2
(CAG) |
Ataksin 2 |
12q23 |
|
|
SCA3:
Machedo- Joseph hastalığı (CAG) |
MJD |
14q |
|
|
SCA6
(CAG) |
CACNA1A |
19p13 |
|
|
SCA7
(CAG) |
Ataksin 7 |
3p12 |
|
|
Kennedy
spinobulber müsküler atrofi (CAG) |
Androjen
reseptörü |
Xq21.3-22 |
|
|
Dentatorubral-
pallidoluysian atrofi (CAG) |
DRPLA |
12 |
|
Hücre
Koruma Genleri |
Ailesel amiyotrofik
lateral skleroz (ALS) |
Süperoksit
dismutaz |
21q22.1-22.2 |
|
İşaretleyici
Molekül Genleri |
CMT1B |
PO
miyelin protein |
1q21.2-23 |
|
|
Miller-
Dieker sendromu |
G-
proteinleri |
17p13.3 |
|
Mitokondriyal
Genler |
Leigh
hastalığı |
OXPHOS
yolu |
- |
|
|
MERRF |
OXPHOS
yolu |
- |
|
|
MELAS |
OXPHOS
yolu |
- |
|
|
Leber'in
optik atrofisi |
OXPHOS
yolu |
- |
|
|
Kearns
-Sayre hastalığı |
OXPHOS
yolu |
- |
|
|
NARP/
Leigh ensefalopatisi |
OXPHOS
yolu |
- |
|
Mitokondri
ile İlişkili Genler |
Optik
atrofi, dominant |
Dinamin
ilişkili GTPaz |
3q28 |
|
|
CMT2A |
MFN2 |
1p36 |
|
Prion
Protein Genleri |
Ceutzfeldt-
Jakob hastalığı |
Prion
proteini (PrP) |
20pter-p12 |
|
|
Gerstmann-
Straussler Schenker sendromu |
PrP |
20pter-p12 |
|
|
Ailesel
fatal insomnia |
PrP |
20pter-p12 |
|
Hücre
Siklusu Genleri |
Retinoblastom |
Rb |
13q14.1-14.2 |
|
|
Von
Hippel- Lindau hastalığı |
Bilinmiyor |
3q25 |
|
Nükleer
Düzenleyici Faktörler |
Rett
Sendromu |
MeCP2 |
Xq28 |
|
Diffüz
RNA Düzenleme Değişikliği Genleri |
Miyotonik
distrofi 1 (DM1) |
DMPK |
19q13 |
|
|
Miyotonik
distrofi 2 (DM2) |
ZNF9 |
3q21 |
GENETİK ÇALIŞMALARA İLİŞKİN ETİK KURALLAR
Her birey sözlü ve
yazılı bilgilendirildikten sonra yazılı olur alınmalı, 18 yaşından küçükler
için ebeveyn oluru eklenmelidir. Ayrıca bölgesel etik komiteden onay alınması,
çalışma hakkında ayrıntılı bilgi verilmesi gereklidir.
GENETİK TESTLER
Genetik test şüpheli klinik
durumlarda genotip, mutasyon, fenotip ve
karyotiple ilgili ve insan DNA, RNA, kromozom, protein veya bazı
metabolitleriyle ilgili yapılan testlerdir. Bununla birlikte genetik bir
hastalığa tanı koymak için her zaman genetik bir test yapılmayabilir. Klinik
olarak değerlendirilen ailelerde yapılacak genetik incelemelere klinisyen ve
genetikçi birlikte karar vermelidir. Uygun çalışma gruplarının oluşturulması,
klinisyenler ve genetikçiler arasında işbirliğinin sağlanması en önemli
aşamadır.
DNA izolasyonu tüm genetik incelemeler için gerekli olan
DNA materyelinin elde edilmesini sağlar. Her bireyden 10 cc venöz kan EDTA’lı
(etilendiamintetraklorür) tüplere (mor kapaklı) alınmalıdır. Küçük çocuklarda veya
kan vermekten çok korkan erişkinlerde tükürüğün toplandığı özel kapların da kullanımı
mümkündür. DNA 72 saat içinde lökositlerden, doymuş tuz çözeltisi ve alkol
presipitasyon yöntemi veya hazır kitler ile ayrıştırılır. Eğer testi yapacak
olan genetik laboratuarının farklı bir önerisi yoksa, EDTA’lı kan +4 C’de,
buzdolabının yumurtalık kısmında bekletilebilir, dondurulmaması önerilir.
DNA’nın bir kısmı genetik incelemelerin yapıldığı laboratuara gönderilmeli,
geri kalan kısmı ise merkezde saklanmalıdır. Her aşama, özellikle örneklerin
numaralanması son derece önem taşır. DNA materyeli distile su ile seyreltilerek
uzun yıllar eksi 20-40 derecede saklanabilir.
Sorumlu geni
saptanmış olan genetik sendromların tanısı moleküler genetik testler
kullanılarak doğrulanabilmektedir. Bunlara örnek olarak spinal müsküler atrofi,
müsküler distrofiler verilebilir. Sadece kromozom lokalizasyonu bilinen
hastalıklarda ise bağlantı analizi gibi dolaylı yöntemler kullanılabilir. Bağlantı analizi (“Linkage”),
fenotipik özellikleri tanımlanan hastalık genlerinin saptanmasına olanak
sağlayan en önemli metod ve aşamadır. Daha önce tanımlandığı gibi yeterli
klinik bilgi ve DNA materyeli toplanan ailelerde uygulanabilir. Bu nedenle
aileler olabildiğince informatif olmalı, kalıtım paterni aile ağacı analizi ile
ortaya konmalıdır. Sorumlu gen saptandıktan sonra fonksiyonunu anlamak,
dolayısıyla genetik danışmanlık, gen terapisi yaklaşımlarını uygulamak,
amaçlanan hedeflerdir.
Genetik Testler
Araştırma testleri: hastalardan
alınan örnekler hastalık patolojisinin daha iyi anlaşılması ve klinik bir test
geliştirilmesi amacı ile kullanılır, inceleme testleri: değerli, ancak
henüz doğruluğu ve yararı genel kabul görmemiş testlerdir. Tanı testleri: tanı , tedavi ve hastalıklardan korunma amacı ile yapılan testlerdir. Sonuncuda bir raporla bildirilir, genelde
ücretlidir.
Genetik tanı testleri klinik uygulamada şüphelenilen bir hastalığın
tanısını doğrulamak, ayırıcı tanıda yer alan hastalıkları dışlamak, sağlıklı
bir kişide hastalığın oluşacağını öngörmek (prediktif tanı), taşıyıcıları belirlemek, bir çiftin çocuk kararına
destek olmak (prenatal), preimplantasyon, yenidoğan taramaları için
kullanılabilir.
Prenatal tanı, genetik hastalığı
olduğu bilinen ailenin çocuğuna doğum öncesi tanı verilmesi amacıyla yapılır.
Ancak spinal müsküler atrofi, Duchenne müsküler distrofi gibi hastalıklarda
uygulanır. İleri yaşta başlayan hastalıklar için uygulanmaz.
Prediktif tanı ise ailesinde genetik
bir hastalık olduğu bilinen ancak
belirtilerin henüz ortaya çıkmadığı diğer bireylere önceden bilgi vermek
için yapılır. Genetik danışma
verilmeyen ve bilgilendirilmiş onay formu olmayan hastaların örnekleri
incelemeye alınmamalıdır. Belirtileri ileri yaşlarda ortaya çıkacak
hastalıklarda riskli çocuklara korunma
önlemleri veya tedavi söz konusu değilse yapılmamalıdır.
Genetik testlerin yararları yanı sıra zararları olabilir. Hastalığın
tanısı-patofizyolojisinin anlaşılmasına katkı sağlaması olumlu yanıdır. Ancak
genetik hastalıkların büyük çoğunluğu için halen etkin bir tedavi
bulunmamaktadır. Tüm gelişmelere
karşın genetik testlerin risk ve yararları konusunda halen birçok bilinmeyen
vardır. Test sonucunun negatif olması ilerde hastalığın görülmeyeceği anlamına
gelmeyebilir. Tersine, test sonucunun pozitif bulunması da kişinin mutlak hasta
olacağını göstermeyebilir. Ailede genetik hastalık öyküsü olduğunda önce hasta bireyin test
edilmesi gerekir. Hangi
hastalarda genetik çalışma yapılabileceği, hekimin rolü ve görevleri iyi
bilinmelidir. Hastaya sonucu yalnız iken söylemek ve hastalık ile ilgili
sorulara hazırlıklı olmak gerekir, ancak test sonuçlarının yalnız kişiyi değil
aile bireylerini de etkilediği akılda tutulmalıdır. Testler genetik danışmanlık
konusunda deneyimli bir merkezde, psikiyatristin de bulunduğu bir kurul
tarafından değerlendirildikten sonra uygulanmalı ve sonuç hastaya sunulurken
gerekli bilgiler ve destek verilmelidir. Bu özellikle titizlenilmesi gereken
bir konudur. Huntington hastalığında presemptomatik testin pozitif sonucu
karşısında suisid girişiminde bulunan hastaların olduğu unutulmamalıdır..
GENETİK DANIŞMANLIK
Hekimlerin
objektif ve yargısız ancak diplomatik ve merhametli bir üslupla karmaşık bir
datayı hastaya iletmesini gerektirir. Genetik danışmanlıkta ilk basamak kesin
tanıyı koymaktır. Açıkçası, bu etkin danışmanlıkta son derece önemlidir ve
mümkün olabildiğince dikkatli yapılmalıdır. Doğru
tanı konulduktan sonra, genetik danışmanlıktaki ikinci basamak hastayı
eğitmektir. Bu indeks vakanın ve diğer aile üyelerinin ilgili genin kalıtımı
için ortalama riskini tahmin etmeyi de içerir. Riskler her zaman bağlam ve
bakış açısına göre değerlendirilmelidir. Örneğin her bir gebelikte tüm sağlıklı
çiftler %2-4 oranında doğumsal defektli çocuk doğurma riski taşırlar. Belli bir kişinin bir hastalığı kalıtma
riskine nasıl reaksiyon vereceği değişebilir, örneğin bir hasta %50 riski kaygı
verici bulmazken, diğeri %1 riski bile çok rahatsız edici bulabilir. Risk
hesaplamalarına ek olarak danışman beklenen semptom ve bulgular, hastalığın
doğal gidişi, ekspresyon değişkenliği ve uzun dönem prognoz hakkında
açıklamalar yapmalıdır. Ayrıca mevcut tedavi seçenekleri de tartışılmalıdır.
Hekimler semptomların ve birçok hastalığın prognozunun çeşitliliğine alışmış
durumdadırlar. Ancak hastalar daha kesin sonuçlar beklemekte ve bu
belirsizlikleri anlamakta zorlanabilmektedirler. Hastaya soru sorması için
fırsat vermelidir. Ayrıntılı genetik danışmanlık genellikle aylar ya da yılları
kapsayan bir süreçtir. Günümüzde hastalara yaklaşım açısından temel bir konu
başlığı haline gelen genetik danışmanlık açısından ülkemizdeki sorun eğitilmiş
kişi konusunda ciddi bir skınıtı olmasıdır..
GENETİK ARAŞTIRMA YÖNTEMLERİNİN BAZI TİPLERİ
Her genin testi
kendine özgüdür ve bazen bir geni analiz etmenin birkaç yöntemi vardır.
Restriksiyon Endonükleazlar
Bazı doğal bakteriyel
enzimler yabancı DNA'ları parçalara ayırma özelliğine sahiptir. Her
restriksiyon endonükleaz çeşitli baz uzunluğunda spesifik bir DNA sekansını (restriksiyon veya sınırlama bölgesi)
tanır ve yabancı DNA telini bu pozisyonda bu sekansla keser. Restriksiyon enziminin kestiği DNA tel
çiftlerinin sekansları palindromiktir (aynı sekansın tersi). Belli bir DNA
örneği bir restriksiyon enzimi ile kesilirse birçok ve belli büyüklükte
parçalar oluşur. Eğer bir noktada mutasyon varsa kesilme yeri kaybolabilir veya
başka bir kesilme noktası oluşabilir. Bu durum gel elektroforezi kullanılarak
beklenen 2 band yerine 1 band olması veya beklenenden farklı büyüklükte bandlar
olması gibi farklı şekillerde gösterilebilir.
Bir çok mutasyon araştırma
yöntemi DNA parçalarını büyüklüğüne göre ayıran bir görüntüleme tekniği olan jel elektroforezine dayanır. Bir uçtan
poliakrilamid (daha küçük parçalar için) veya agarozdan (daha büyük parçalar
için) oluşan jel yapısına DNA yüklenir ve elektroforez ortamında yürütülür. Bu
işlem sonucu DNA parçaları büyüklüklerine göre jel üzerinde ilerlerler (Şekil 8). Spesifik DNA sekansları
saptamak için kullanılan teknik, bulan kişiye göre adlandırılan Southern blotting’dir. Southern blot
anolojisiyle RNA moleküllerinin transferi Nothern blotting, proteinlerin transferi
ise Western blotting olarak adlandırılır.
Şekil 8. Jel elektroforezi. Polimeraz zincir reaksiyonu ve restriksiyon
enzim yöntemi ile (Multi-drug resistance) MDR polimorfizminin araştırıldığı
örnek agaroz jel elektroforezi
Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PZR) esas olarak küçük DNA parçalarını büyük oranda
çoğaltmak için bir araçtır, mutasyon araştırma öncesi kullanılır. PZR sentetik
DNA primerini genişletmek için ilgili DNA sekansına bağlanan ısıya dayanıklı
bir DNA polimeraz kullanır, reaksiyon kendini (zincir reaksiyonu) her siklusta
üretilen çiftle genişletir ve ısı ayarlanması önem taşır. Böylece epeyce küçük bir
parçadan büyük bir amplifikasyon ürünü sağlanır. Çok duyarlı olmasına rağmen PZR’la ilgili
problemler, bazen kontamine DNA amplifikasyonu sonucu yanlış pozitif sonuç
vermesidir. PZR hemen her araştırmada kullanılan bir tekniktir, ancak çok büyük
delesyon ve insersiyonları ve büyük sayıda tekrar artışlarını göstermede
etkisizdir.
‘’Single strand conformation polymorphism’’
(SSCP- Tek tel uyum polimorfizmi) tekniği de normal DNA ile araştırılan DNA’nın
gel elektroforezinde sekans farklılığı olup olmadığını anlamak için
karşılaştırılmasına dayanır. Aynı gende bir çok farklı mutasyon varsa
kullanılır, bir tarama tekniğidir ve bir değişiklik saptanırsa ne olduğunun
araştırmasına devam edilmesi gerekir.
DNA sekanslaması ya da dizilemesi tam olarak
sekansın gösterilmesidir. Küçük parçalar için mantıklıdır, çünkü pahalıdır ve
zaman harcayan bir yöntemdir (Şekil 9).
Bu nedenle öncesinde SSCP veya DHPLC gibi mutasyonun olduğu eksonu veya bölgeyi
belirleyen tekniklere tamamlayıcı olarak kullanılır.
Şekil 9. DNA sekanslama (dizileme) örneği. Her bir farklı renkteki
dalga farklı bir baza işaret etmektedir. Normal dizi bilindiğinden farklı olan
baz veya bazlar anlaşılabilir.
Genetik hastalığın
kromozomal lokasyonuna ait herhangi bir ipucu mevcut değilse, bağlantı
ilişkisini ortaya çıkarmak için tüm insan kromozomlarını içeren çok sayıda genetik işaretleyici sistematik
bir şekilde incelenmelidir. İşaretleyiciler polimorfik olmalı, yani herhangi
bir aile içinde farklı kombinasyonlarına rastlanabilmesi için genel
populasyonda birkaç tanımlanabilir formu bulunmalıdır. Teorik olarak, tüm
monogenik hastalıkların yeterli sayıda genetik belirteç, zaman ve efor ile
spesifik kromozomlar üzerinde yeri belirlenebilmektedir. Bu çalışmalar masraflı
ve zaman alıcı olabilmektedir.
İnsan genomunu
tamamen kapsayarak araştırmak için gerekli yüzlerce, hatta binlerce kalıtımsal
işaretleyici sayesinde yeni DNA polimorfizmlerinin belirmesinde çarpıcı
gelişmeler olmuştur. Bu belirteçlerin ilk örnekleri, bağlantı çalışmalarının
başarı oranını artıran ve çoğu aileyi bilgi verici yapan “değişken sayıda
tandem, mikrosatelit CA tekrarları (variable number tandem repeats VNTR) ve
SNP’ler (single nucleotid gene polimorphism) ile RFLP (restriction fragment
lenght polimorphism’ lerdir.
Sık kullanılan
araştırma yolları:
1. Bağlantı analizi (Linkage analysis)
2. İlişki-birliktelik (Association)
3. Hayvan modelleri
Bağlantı analizi detaylı klinik
bilgi ve DNA materyeli toplanan geniş ailelerde uygulanabilir, aday bölgelerde ya
da gerek görülürse tüm genomda çalışılabilir. Aileler olabildiğince informatif
yani geniş olmalı, kalıtım paterni aile ağacı analizi ile ortaya konmalıdır. Bağlantı
analizi iki veya daha fazla genetik loküsün birbirine olan yakınlığını yani
bağlantısını araştırmak için uygulanır. Loküs adlarındaki ilk sayı ilgili
kromozomu bildirir, p harfi kromozomun kısa q harfi ise uzun koluna işaret
eder, sonraki sayılarda bu bölgedeki lokalizasyonu bildirir (19p12.2 gibi).
Mayoz bölünme aşamasında ebeveynlerin kromozomları
çaprazlaşlarak (crossing-over) parça değisimlerine (rekombinasyon) uğrayabilmektedir.
İki loküs birbirine ne kadar yakınsa rekombinasyon olasılığı yani birbirinden
ayrılması, o denli düşük olasılıktadır. Bu amaçla insan genomunda bilinen
ikili, üçlü veya dörtlü nükleotid tekrarlarını içeren nükleotid sekansları işaretleyici
(“marker”) olarak kulllanılır. Bu tekrar bölgeleri bireylerde ebeveynlerden
Mendel kurallarına uygun olarak aktarılır ve farklı sayıda tekrar dizileri
içerirler. Burada amaçlanan o nükleotid tekrar sayısının hastalık fenotipi ile
geçip geçmediğinin matematiksel olarak tespitidir. Örneğin bir marker tekrar
bölgesi ile olası migren geni bölgesinin birbirine olan yakınlığı araştırılır.
Böylece markerin kromozomdaki lokalizasyonu bilindiğinden olası migren geninin
yaklaşık yerleşimi de belirlenebilir. Bağlantı saptanması sadece yeni bir başlangıç sayılabilir
çünkü sorumlu bölge daraltılmış olmakla birlikte burada yüzlerce gen yer almaktadır.
Aday bölgenin (lokalizasyonun) belirlenmesinden sonra pozisyonel klonlama yöntemi ile sorumlu genin
saptanmasına çalışılır. Bu bölgede daha önce bildirilen genler öncelikle
taranabilir. Eğer bildirilmiş gen yoksa nükleotid sekansları taranabilir. Uzun,
pahalı ve zor bir yöntemdir, ancak 1986 yılında uygulanmaya başaldığından beri
100’e yakın sayıda hastalık geni bu yöntemle saptanmıştır. Bağlantı analizi
uygulanırken asıl önemli noktayı rekombinasyon sıklığı ve oranı
oluşturmaktadır. Rekombinasyon oranı teta (q) ile gösterilir.
Teta=0.01, %1 oranında rekombinasyon olduğunu ve genetik mesafenin
İnsan genom
haritalaması sorumlu genin saptanmasını teorik olarak kolaylaştıran bir yol
olarak kabul edilir. Rekombinant teknolojisindeki gelişmeler ile pozisyonel
klonlama, polimeraz zincir reaksiyonu ile mutasyon taraması ve bağlantı analizi
çalışmaları daha kolay hale gelmiştir. Hayvan modelleri ve memelilerde yapılan
genom çalışmaları aday gen çalışmalarında önemli bir adım oluşturmaktadır.
Şekil 10. Haplotip örneği. Akrilamid jel
elektroforezi ile saptanan, juvenil miyoklonik epilepsili bir ailede 6p
lokusuna ait 6 marker ile yapılan haplotip analizi. Etkilenen her 3 bireyde de
mavi ile gösterilen haplotip bloğu gözlenmektedir. 4428 no’lu bireyde
crossing-over nedeniyle bloğun yalnızca 2 allelinde birliktelik vardır. Bu
bölgenin 1. kuşaktaki anneden kalıtıldığı görülmekle birlikte aynı haplotipi
taşıyan fenotip olarak sağlıklı bireylerin varlığı dikkati çekmekte ve
bağlantının olmadığını düşündürmektedir.
Buna karşın ilişkilendirme çalışmaları metodolojik olarak çok daha kolaydır ama
homojen klinik tabloya sahip olan büyük sayıda hasta grupları ve çok geniş
kontrol grubu gerektirir. Temeli polimorfik bir genetik işaretleyicinin allel
frekans sıklığının hastalar ve kontroller arasında kıyaslanmasıdır. Birçok gen
için tüm bireylerde o gen dizisi tek bir şekilde bulunur ve doğal tip (wild-type) olarak
adlandırılır. Bir toplumda farklı diziler belli bir sıklıkta bulunuyorsa bu
durum o loküsün polimorfizmi olarak tanımlanır. Polimorfizmler genelde iyi
huylu kabul edilirler ama yeni bilgiler ışığında bazılarının çevresel
faktörlerin etkisi ile multifaktoryal hastalıklarda fenotipi etkilediği
saptanmıştır. Genelde toplumda 1% den sıktır, bu oranlar toplumdan topluma
değişir.
İlişkilendirme çalışması için hastalık
patogenezinde anlamlı olabileceği öngörülen ve polimorfizm gösteren uygun bir
protein seçilir. Eğer metodolojik bir sorun yoksa anlamlı bir ilişki bu
polimorfizmin yatkınlık geni içinde yer aldığını ya da yatkınlık geni ile bağlantı dengesizliği (linkage
disequilibrium) içinde olduğunu gösterir. Ama birliktelik çalışmaları test
edilen genin hastalık
patofizyolojisindeki rolü konusunda bir anlam taşımaz ve etnik farklılıklardan
etkilenir. Literatürde birçok birbirini
doğrulamayan polimorfizm çalışması bildirilmiştir
Farmakogenetik (veya
farmakogenomik) ilaca verilen yanıtta bireyler arasında genetik olarak
belirlenen değişkenlik ile ilgili çalışmalar olarak tanımlanabilir. Gerek
farmakokinetik (ilacın emilimi, proteine bağlanması, etki yerine taşınması,
metabolizması ve atılması yani vücudun ilaca yaptıkları) gerekse farmakodinamik
(belli reseptörlere bağlanarak belli dokularda oluşturulan etkiler yani ilacın
vücuda yaptıkları) özelliklerin kişiden kişiye değişiklik göstermesinde genetik
bir kontrol olduğu öngörülmektedir. Toplumdaki bireylerde ilaçlara karşı farklı
tedavi cevaplarının ya da farklı ciddi yan etki olasılıklarının olması bu
değişken genetik temel ile açıklanmaktadır ve günümüzde giderek önemi ve klinik
kullanımı artan bir durumdur. Burada tek nükleotid polimorifzmlerinin rolü
olduğu düşünülmektedir, sessiz olanlarla fonksiyonel polimorfizmlerin ayırd
edilebilmesi gereklidir. Bu konuda yapılan çalışmaların en önemli sorunu çok
yüksek sayıda bireyin incelenmesinin gerekli olması ve tekrarlandığında farklı
sonuçlar bulunabilmesidir. İdeal olan fonksiyonel anlamı olduğu bilenen polimorfizmlerin
ya da en azından haplotiplerin (kromozom üzerinde blok olarak kalıtılacak
şekilde bağlantısı olan alanlar) çalışılmasıdır. Epilepsi tedavisinde
kullanılan ilaçların metabolizmasında görev alan enzimlerin farklı polimorfizmleri
buna bir örmektir ve ilaca direnç mekanizmalarında da çalışmalar başlamış
durumdadır.
NÖROGENETİK HASTALIKLARIN TEDAVİSİ
Nörogenetik hastalık
tedavisine birçok kimi basit kimi teorik yaklaşım geliştirilmiştir. Örneğin piridoksine
bağımlı otozomal resesif nöbetler yüksek doz piridoksinle (vitamin B6)
önlenebilir, alfa- tokoferol eksikliği vitamin E replasmanı ile tedavi
edilebilir. X’e bağlı kalıtılan Fabry
hastalığının sistemik enzim replasman tedavisi alfa-galaktosidazdır. Duchenne
musküler distrofi için gen replasman tedavisini ve mutasyon mekanizmasını
içeren çeşitli potansiyel tedaviler önerilmiştir. Kök hücreler farelerde
genetik santral miyelin defektini düzeltmede kullanılmaya başlanmıştır. Benzer
stratejilerin ilişkili insan hastalığında da yararlı olabileceği düşünülebilir.
KAYNAKLAR
1.
Bird
TD, Tapscott SJ: Clinical Neurogenetics. İçinde: Bradlley W.G. Daroff R.B.
Fenichel G.M. Jankovich J. (Eds.): Neurology in Clinical Practice. 5th ed.
Philadelphia, Elsevier, 2008;43: pp:781-806.
2.
Tan EC, Lai PS. Molecular
diagnosis of neurogenetic disorders involving trinucleotide repeat expansions.
Expert Rev Mol Diagn. 2005;5:101-9.
3.
Nussbaum
RL. McInnes RR. Willard HF. Genetics in Medicine. Thomson & Thomson. 6th
ed. Philadelphia, W.B. Saunders Company, 2001.
4.
Reis
J, Roman GC. Environmental neurology: a promising new field of practice and
research. J Neurol Sci. 2007;15:262:3-6.
5.
Johnson
G, Todd JA. Strategies in complex disease mapping. Current opinion in genetics
and development, 2000;10:330-334.
6.
Strachan
T. Read A.P. Genes in pedigrees. In Strachan T. Read A.P. (Eds.): Human
Molecular Genetics. 2nd ed. New York, Wiley-Liss, 2000;3:55-70.
7.
,
Second Edition. Maniatis Cold Spring Harbor laboratory Press, 1989;14:2-35.
8.
Strachan
T, Read AP. Identifying human disease genes. In Strachan T. Read A.P.(Eds.):
Human Molecular Genetics. 2nd ed. Wiley-Liss, New York,
2000;15:351-375.
9.
Zeviani
M, Carelli V. Mitochondrial disorders. Curr Opin Neurol. 2007;20:564-71.
10. Bird TD. Risks and benefits of DNA
testing for neurogenetic disorders. Semin Neurol. 1999;19:253-9.
11. Dürr A, Gargiulo M, Feingold J. Predictive testing: presymptomatic diagnosis in
neurogenetic disorders] Med Sci (Paris). 2005;21:934-9.
Genetikle ilgili başlıca web
sayfaları
