V14. Genomics und neue Therapieformen

besseres verständnis pathologischer prozesse, bessere therapien und therapie-strategien.

subdisziplin der genetik, die sich rekombinanter DNA technologien, DNA sequenzierungs-methoden und der bioinformatik bedient um das genom zu sequenzieren, zu vergleichen und dessen funktion und struktur zu verstehen

• nur draft-versionen, nicht entschlüsselt.
• insgesamt 75% von repetetiven elementen gebildet. zwischen springenden genen. zu diesem zeitpunkt als genetic junk benannt.

• identifikation genomischer sequenz-veränderungen (mutationen, deletionen, inversionen, amplifikationen) -> genetische veränderungen bei malignomen
• identifikation genomischer sequenz-varianten (single nucleotide polymorphism) -> krankheits-assoziierte genetische varianten bei polygenetischen krankheiten.

identisch aussehen, unterschiedliche eigenschaften. gibt nicht die mutation anhand der sie die tumore definieren können. können sie viele gene anschauen und die mutationsmuster vergleichen -> individuelle mutationsmuster unterscheiden. mutation vorliegt prognostisch gut. diagnsotisch für die einteilung brauchbar

sequenz-variation (mutation) einzelner nukleotide im genom mit einer häufigkeit von mindestens 1% (biologische sequenz variabilität). in den meisten fällen nicht eine krankheitsverursachende mutation. einfachste form des genetischen polymorphismus. >100 mio validierte SNPs im humanen genom. assoziation einzelner SNPs mit spezifischen krankheiten -> genome-wide association studies. schauen ob bei gewissen krankheiten gehäuft kombination vorkommen. können überall im genom sein, kodierend oder nicht kodierend. führen sie zu einer änderung der as? -> nicht synonyme substitution

• nicht kodierende region oder kodierende region
• -> synonyme substitution (kein AS-wechsel) oder nicht synonyme substitution
• -> missense oder nonsense mtation

identifikation von spezifischen genexpressions-profilen. hierarchises clustering. alle samplens die sich möglichst gleichen und erkennen muster. aufgrund expressionsmuster untergruppen bilden

• charakterisierung von nicht im erbgut kodierten faktoren die zelluläre und physiologische eigenschaften bestimmen.
• DNA-modifikation (zb methylierung)
• histon-modifikation (dna um histone aufgewickelt. histon-moddifikation regulation der expression und ordnung)
• transkriptionsfaktor-bindung
• ChIP: chromatin immunoprezipitation: erkennen der modifikation mit AB.

• kausal / spezifisch (behandelt ursache)
• kurativ ( beseitigt die krankheit)
• nachhaltig / effizient (nur einmalige applikation oder wenige behandlungen nötig)
• voraussetzungen: eine vollständig aufgekläre pathogenese, neue therapie-methoden

• spezifische monoklonale AB, rekombinante proteine
• spezifische kleine moleküle (small molecule therapeutics)
• gentherapie

spezifische inhibition oder aktivierung durch bindung an signal moleküle, metabolische enzyme etc

• transfer von genetischem material in therapeutischer absicht
• ziel-zelle: keimbahn (ch verboten) oder körperzelle: somatic cell gene therapy (SCGT)
• gentransfer: in vivo oder ex vivo / in vitro -> in vitro differenzierte stammzellen oder ex vivo isollierte adulte stammzellen
• system: viral oder nicht viral

hauptproblem wenig spezifität auf bezug befall der zelle. integration der retroviren/lentiviren rein zufällig und limitiert die anwendung

• adenoviral vector: onkolytisches potential: tumorzelle relativ aggressiv zerstören, aber integrieren nicht ins genom , gehen so schnell verloren.
• retroviren: kein onkolytisches potential , aber integrieren ins genom. risiko einer onkogen aktivierung besteht, da unklar wo eingeführt.
• lentiviren: gleich wie retroviren

• langfristige (lebenslange) gen-ersatz-therapie, zb bei angeborenen immundefizienzen -> retro-/lentivirale vektoren
• kurz-/mittelfristige transgen-expression, zb tumortherapie, impfung -> adenovirale vektoren, AAV

• immunsystem unterscheidet nicht therapeutische und nicht therapeutische virus. adenoviren starke immunantwort
• zelluläre barrieren: kernhülle, nukleasen, lysosomale enzyme, plasmamembran
• extrazelluläre barrieren: physikalische und immunologische: zytokine, zelluläre immunität, komplement, antikörper

neue methode ermöglicht die sequenz-spezifische modifikation des erbgutes. bakteriophagen erkennen bakteriophagen-dna zerkleinert und einzelne abschnitte in crispr dna eingebaut. bibilothek von phagen dna. dazwischen repetitive elemente liegen. wird dann exprimiert, immer gekoppelt mit nadelstruktur. durch bakteriophagenspez sequenz phagen identifiziert, da sie dran binden -> zerschneiden.