חקר הגנים GAP-43 ו- LSAMP כגנים המעורבים ברגישות למחלת הסכיזופרניה

Præsentationer af emnet: "חקר הגנים GAP-43 ו- LSAMP כגנים המעורבים ברגישות למחלת הסכיזופרניה"— Præsentationens transcript:

1 חקר הגנים GAP-43 ו- LSAMP כגנים המעורבים ברגישות למחלת הסכיזופרניה
מגישה: זגלסקי אספירה בהנחיית פרופ' נבון רות

2 מחלת הסכיזופרניה פוגעת בכ- 1% מכלל האוכלוסייה העולמית מחלה רב-סיבתית
פגיעה בחשיבה, התפיסה, ההתנהגות ותפקוד היומיומי הופעת הסימנים בגיל ההתבגרות ובבגרות מוקדמת מהלך קליני הטרוגני

3 מחקרים גנטיים מחקרי תאחיזה מחקרי אסוציאציה מחקרי ביטוי גנים
מחקרי משפחות, תאומים ואימוץ מחקרי תאחיזה מחקרי אסוציאציה מחקרי ביטוי גנים

4 LOD scores שבין 2.0 ל- 2.5 שהושגו ברמת מובהקות סטטיסטית
כרומוזום 3q13.3 DRD3 GAP-43 LOD scores שבין 2.0 ל- 2.5 שהושגו ברמת מובהקות סטטיסטית LSAMP GSK3 GSK3

5 מטרת העבודה: אסוציאציה בין המחלה לבין ה- SNPs, ביהודים אשכנזים.
בדיקת קיום הקשר בין הגנים GAP-43 ו- LSAMP למחלת הסכיזופרניה: אסוציאציה בין המחלה לבין ה- SNPs, ביהודים אשכנזים. נוכחות/העדר של צורות שיחבור חלופיות ברקמת DLPFC. ביטוי כמותי של הגנים ושל האיזופורמים ברקמת DLPFC.

6 LSAMP - Limbic system associated membrane protein
DRD3 GAP-43 LSAMP GSK3 LSAMP - Limbic system associated membrane protein

7 LSAMP גליקופרוטאין המשחק תפקיד חשוב בהתפתחות ותפקוד תקינים של מערכת הלימבית. GPI Ig1 Ig2 Ig3 COOH NH2

8 LSAMP distribution & function
Cingulate cortex Prefrontal cortex Hippocampus

9 1) אסוציאציה בין ה- SNPs בגן LSAMP לסכיזופרניה
יהודים אשכנזים צאצאים של אוכלוסיית מקור קטנה ממזרח וממרכז אירופה אוכלוסייה הומוגנית ומאופיינת היטב האוכלוסייה המועדפת לחיפוש גנים מועמדים

10 Genotype Distribution
אנליזת האסוציאציה Allele Distribution Genotype Distribution p-value CON (%) SCZ (%) Allele SCZ(%) Genotype SNP 0.016 51.37 48.62 65.17 34.82 G C 0.063 27.52 47.7 24.77 44.64 41.07 14.28 GG CG CC rs 0.018 75 25 63.28 36.71 0.059 55.83 38.33 5.83 40.62 45.31 14.06 rs 0.096 72.68 23.31 64.28 35.71 A 0.20 52.1 41.17 6.72 41.26 46.03 12.69 AA AG rs 0.062 27.31 0.15 52.10 rs

11 אנליזת ה- LD

12 אנליזת ההפלוטיפים 0.005 0.043 p-value Frequency (%) Haplotype SNP
Block number Con Sch NS 0.005 49.4 27.5 16.5 6.2 36.8 26.6 28.8 7.7 T-G-C C-C-A T-C-C C-C-C rs rs rs I 0.043 71.6 23.7 3.4 61.7 33.6 0.8 C-T-T G-C-C rs rs rs IV

13 כימות ה- mRNA ממוחות החולים והביקורות באמצעות מערכת qRT-PCR
TAQMAN probe Assay Brodmann area 46 Brodmann area 10 אין הבדל ברמת הביטוי של הגן LSAMP בין חולי סכיזופרניה לבין הביקורות P-value > 0.05

14 קיום הקשר בין השחבור החלופי בגן LSAMP למחלת הסכיזופרניה.
באמצעות: - נוכחות/העדר של צורות שחבור חלופיות בחולים לעומת הבריאים. - הבדל ברמות הביטוי של כל ההאיזופורמים של הגן בין החולים לבריאים.

15 תוצרי השחבור של הגן LSAMP
1. 1B 2 3 4 5 6 10 1B 2 3 4 5 6 7 8 10 2. 1B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3. 4. 1A 1B 2 3 4 5 6 10 5. 1A 1B 2 3 4 5 6 7 8 10 6. 1A 1B 2 3 4 5 6 7 8 9 10

16 בדיקת שיחבור חלופי ברקמת DLPFC
1. 2. 3. 1000 1078 931 4. 5. 6. 918 985 1066

17 כימות רמות הביטוי של קבוצות האיזופורמים 1 בחולים לעומת בבריאים
SYBR Green I Assay קבוצה 1: 10 6 5 2 4 3 1B 1B 1A

18 כימות ה- mRNA של האיזופורמים מקבוצה 1 של הגן LSAMP
Brodmann area 46 Brodmann area 10 P-value > 0.05 P-value > 0.05 אין הבדל ברמת הביטוי של האיזופורמים מקבוצה 1 בין חולים לבריאים

19 כימות רמות הביטוי של קבוצות האיזופורמים 2 בחולים לעומת בבריאים
SYBR Green I Assay קבוצה 2: 10 6 5 2 4 7 8 3 1B 1B 1A

20 כימות ה- mRNA של האיזופורמים מקבוצה 2 של הגן LSAMP
Brodmann area 46 Brodmann area 10 קבוצה 2: 10 6 5 2 4 7 8 3 1B 1B 1A 0.020 0.037 P-value = P-value > 0.05 קיים הבדל ברמת הביטוי של האיזופורמים מקבוצה 2 בין חולים לבריאים באזור BA 46

21 Pearson correlation קורלציה שלילית רק במדגם של החולים!!!
שינויים ביחס בין האיזופורמים של אותו גן גורמים למחלות בדרגות קושי שונות.

22 כימות רמות הביטוי של קבוצות איזופורמים בחולים לעומת בבריאים
SYBR Green I Assay קבוצה 3: 9 6 4 7 8 10 5 2 3 1B 1B 1A

23 כימות ה- mRNA של האיזופורמים מקבוצה 3 של הגן LSAMP
Brodmann area 46 Brodmann area 10 P-value > 0.05 P-value > 0.05 אין הבדל ברמת הביטוי של האיזופורמים מקבוצה 3 בין חולים לבריאים

24 לסיכום: אפשרות של מעורבות הגן בסכיזופרניה!
כיוונים לעתיד: חזרה בלתי תלויה על התוצאות בדיקת התפקיד הביולוגי של האיזופורמים בעלי רמות ביטוי יתר בחולים חקר הקשר בין הגן למחלות פסיכיאטריות נוספות

25 Growth Associated Protein-43
פוספופרוטאין פרה סינפטי הקשור לממבראנה של תא עצב. התפקידים: בעובר: ממשתתף ביצירה של סינפסות, בויסות ובניתוב הגדילה של האקסונים במוח. בבוגר: תפקיד ב- plasticity של הסינפסות, ותפקיד עקיף בשחרור הנוירוטרנסמיטר מסוג גלוטאמאט.

26 GAP-43 וסכיזופרניה רכישה, איבוד ואחסון של מידע חדש
רמות נמוכות בחולי סכיזופרניה

27 אנליזת אסוציאציה של ה- SNPs בגן GAP-43 למחלת הסכיזופרניה
97 kb Allele Distribution Genotype Distribution P-value CON (%) SCZ (%) Allele Genotype SNP 0.01 67.5 32.5 79.3 20.7 G T 0.11 57.9 19 23 67.7 22 10.1 GG GT TT rs 0.06 63.3 36.6 72.9 27 C 0.02 41.7 43.3 14.9 47.5 50.8 1.6 CC TC rs 0.07 20 80 28.3 71.7 A 0.12 4 31.9 63.9 4.9 46.6 48.3 GA AA rs

28 אנליזת ה- LD 97 kb

29 אנליזת ההפלוטיפים 0.035 0.045 P-value Haplotype SNP Block number 97 kb
Frequency (%) Haplotype SNP Block number Con Sch 0.035 NS 67.8 22.2 10 78.2 15.5 5.4 G-G A-T G-T Rs Rs I 0.045 40.2 36 8.1 44.2 26.5 17.6 10.3 G-C-A-G-T A-T-A-G-T G-C-G-G-T G-C-G-C-C Rs Rs Rs Rs283372 Rs283379 II

30 הממצאים הקודמים ב- DLPFC
18/19 Halim et al. (2003) 12/12 Hakak et al (2001). 6/6 Eastwood & Harrison. (2001) 17/17 Blennow et al. (1996) 15/15 = 11/11 Eastwood & Harrison. (1998) Weickert et al. (2001) Perrone-Bizzozero et al. (1996) ממצאים מספר הנבדקים (חולים/בריאים) מחקרים

31 כימות ה- mRNA של GAP-43 Brodmann area 46 Brodmann area 10
RT- PCR, TAQMAN probe Assay Brodmann area 46 Brodmann area 10 P-value > 0.05 P-value > 0.05 אין הבדל ברמת הביטוי של הגן GAP-43 בין חולי סכיזופרניה לבין הביקורות

32 3) קיום הקשר בין השחבור החלופי בגן GAP-43 למחלת הסכיזופרניה.
באמצעות: - נוכחות/העדר של צורות השחבור החלופיות בחולים לעומת הבריאים. - הבדל ברמות הביטוי של כל אחד מהאיזופורמים בין חולים לבריאים.

33 שיחבור חלופי בגן GAP-43 GAP-43_Δ2 GAP-43_+2 149 bp 100 bp
Alternative Exon 2 Exon 1 Exon 3 Exon 4 GAP-43_2 GAP-43_+2 GAP-43_Δ2 100 bp 149 bp GAP-43_+2

34 כימות ה- mRNA של צורות השחבור GAP-432
RT-PCR, SYBR Green I Assay Broadmann area 46 Broadmann area 10 P-value > 0.05 אין הבדל ברמת הביטוי של האיזופורם GAP-432 בין חולים לבריאים

35 כימות ה- mRNA של צורות השחבור של GAP-43+2
Broadmann area 46 Broadmann area 10 P-value > 0.05 אין הבדל ברמת הביטוי של האיזופורם GAP-43+2 בין חולים לבריאים

36 סיכום: קיום אסוציאציה חיובית בין הגן GAP-43 למחלת הסכיזופרניה.
אין הבדל ברמות הביטוי של הגן GAP-43 בחולים לעומת הבריאים ברקמת DLPFC. אין הבדל בשחבור החלופי בגן GAP-43 בין חולים לבריאים.

37 תודה על ההקשבה!

38 סימני המחלה סימנים חיוביים עיוותי מחשבה/מחשבות שווא, הזיות, מחשבות/דיבור לא מאורגנים, התנהגות בלתי מאורגנת או קטטונית. סימנים שליליים אדישות, חוסר רצייה, מיעוט דיבור, העדר קשר עין, מימיקה דלה, הסתגרות חברתית ועוד. הפרעה בתחומי תפקוד עיקריים עבודה, השכלה ומשפחה. ירידה בתקשורת בין אישית, בטיפול עצמי.

39 כיוונים עכשוויים בחקר סכיזופרניה
1) אבחון שינויים מבניים במוחות החולים 2) זיהוי מנגנון הפעולה של התרופות על רצפטורים ונוירוטרנסמיטורים 3) זיהוי גנים מועמדים למחלה באמצעות מבחני תאחיזה, אסוציאציה והתפקיד הביולוגי

40 1) שינויים נוירואנטומיים
הגדלת חדרי המוח NORMAL SCZ

41 1) שינויים נוירואנטומיים
ירידה בחומר האפור באזורים מסוימים של המוח

42 1) שינויים נוירואנטומיים
אנומליות של החומר הלבן עקב פתולוגיה במיאליניזציה

43 כיוונים עכשוויים במחקר מחלת הסכיזופרניה
2) שינויים פתולוגיים במערכות הנוירוטרנסמיטרים תיאוריה דופאמינרגית תיאוריה סרוטונרגית תיאוריה גלוטאמטרגית

44 SNPs genotyping MALDI-TOF PCR amplification

45 SNPs genotyping MALDI-TOF Homogenous MassEXTEND (hME) assay

46 המנגנון המולקולארי בו GAP-43 מעורב:
PKC פרה-סינפסה DAG NMDA receptor GAP-43 Ca2+ פוסט- סינפסה

47 כימות ה- mRNA ממוחות החולים והביקורות באמצעות מערכת qRT-PCR
TAQMAN probe Assay

48 הממצאים הקודמים ברקמת ה- DLPFC מספר הנבדקים (חולים/בריאים)
שיטה אזור במוח ירידה ב- 29% 6/6 ISHH BA46 Perrone-Bizzozero et al. (1996) ירידה ב- 42% 12/12 cDNA microarray Hakak et al (2001). ירידה ב- 40% 17/17 RPA Weickert et al. (2001) ללא שינוי 11/11 Eastwood & Harrison. (1998) 18/23 IB Halim et al. (2003) 15/15 WB BA24 Eastwood & Harrison. (2001) עלייה ב- 52% Blennow et al. (1996) עלייה ב- 50% BA10

49 DLPFC vs. Hippocampus DLPFC Hippocampus

50 מספר הנבדקים (חולים/בריאים)
הממצאים הקודמים ברקמת ה- hippocampus ממצאים מספר הנבדקים (חולים/בריאים) שיטה ירידה ב- 24% 14/14 IB Chambers J. et al. 2005 ירידה ב- 35% 15/15 Chambers J. et al. 2003 ירידה ב- 20% 10/11 ISHH Webster M. et al. 2001 ירידה ב- 31% 13/17 WB Perrone-Bizzozero N. et al. ירידה ב- 43% 11/11 Eastwood S. et al. 1998 עלייה ב- 13% 17/17 Blennow K et al. 1999

51 כימות רמות הביטוי של כל אחד מהאיזופורמים בחולים לעומת בבריאים
SYBR Green I Assay

52 א. ב. 3' UTR 5' UTR II IVI VI VII IIII רמות הביטוי (RQ) חולים בריאים

53