Anna M Czarnecka, MD
Physician, Researcher
What are the aims of my mitochndrial project?
Solid tumors exhibit alterations of the aerobic metabolism, characterized by increased glycolytic capacity and decreased respiration. First of all aerobic energy metabolism alternations have been assigned to disruption of the nuclear encoded enzymes, although mtDNA alterations are frequently observed in tumor cells. Mutations in the mtDNA may result in altered structure of mitochondrial proteins and thus disrupted oxidative phosphorylation (OXPHOS) which might shift metabolism towards anaerobic respiration. However, evidence for direct linkage of respiratory deficiency in a specific tumor type with a specific mtDNA mutation is still missing.
The aim of project is to define changes in the mitochondrial genome of cancer cells in comparison to normal cells of the same origin. Our group has previously characterized mitochondrial DNA mutations in colon cancer samples. First we would like to check if more mutations previously associated with mitochondrial disorders (MERRF, MELAS, LHON, NARP) can be found in cancer cells. The well characterized deleterious effect of such mutations could provide more evidence towards a direct causal link between OXPHOS deficiency and tumorigenesis. The second goal of work will be the characterization of novel mutations specific for different types of neoplasms and investigation of their impact on mitochondrial energy production. We are interested to establish a direct link between mtDNA mutations, altered metabolism and cancer development and/or progression.
The other aim of experiments is the functional analysis of cancer and corresponding normal tissues. This part of planned experiments would allow to compare OXPHOS activity in matched tumor and normal tissue samples.
The project is expected to result in the proposal of novel genetic markers specific for cancer. By virtue of their clonal nature and high copy number, mitochondrial mutations may provide a powerful molecular marker for noninvasive detection of cancer, as mtDNA may provide a distinct advantage over other nuclear genome–based methods for cancer detection. As a next step the analysis of the level of mitochondrial transcripts/proteins might define specific expression markers. This seems important as histopathological subtypes of cancer are associated with distinct clinical behavior. However, diagnosis is difficult because tumor subtypes have overlapping microscopic characteristics. Therefore, ancillary methods are needed to optimize classification and distinct gene expression profiles might serve as additional pathologic markers.
Solid tumors exhibit alterations of the aerobic metabolism, characterized by increased glycolytic capacity and decreased respiration. First of all aerobic energy metabolism alternations have been assigned to disruption of the nuclear encoded enzymes, although mtDNA alterations are frequently observed in tumor cells. Mutations in the mtDNA may result in altered structure of mitochondrial proteins and thus disrupted oxidative phosphorylation (OXPHOS) which might shift metabolism towards anaerobic respiration. However, evidence for direct linkage of respiratory deficiency in a specific tumor type with a specific mtDNA mutation is still missing.
The aim of project is to define changes in the mitochondrial genome of cancer cells in comparison to normal cells of the same origin. Our group has previously characterized mitochondrial DNA mutations in colon cancer samples. First we would like to check if more mutations previously associated with mitochondrial disorders (MERRF, MELAS, LHON, NARP) can be found in cancer cells. The well characterized deleterious effect of such mutations could provide more evidence towards a direct causal link between OXPHOS deficiency and tumorigenesis. The second goal of work will be the characterization of novel mutations specific for different types of neoplasms and investigation of their impact on mitochondrial energy production. We are interested to establish a direct link between mtDNA mutations, altered metabolism and cancer development and/or progression.
The other aim of experiments is the functional analysis of cancer and corresponding normal tissues. This part of planned experiments would allow to compare OXPHOS activity in matched tumor and normal tissue samples.
The project is expected to result in the proposal of novel genetic markers specific for cancer. By virtue of their clonal nature and high copy number, mitochondrial mutations may provide a powerful molecular marker for noninvasive detection of cancer, as mtDNA may provide a distinct advantage over other nuclear genome–based methods for cancer detection. As a next step the analysis of the level of mitochondrial transcripts/proteins might define specific expression markers. This seems important as histopathological subtypes of cancer are associated with distinct clinical behavior. However, diagnosis is difficult because tumor subtypes have overlapping microscopic characteristics. Therefore, ancillary methods are needed to optimize classification and distinct gene expression profiles might serve as additional pathologic markers.
What are the aims of my vulvar grant?
Mitochondria are dynamic intracellular organelles that play a central role in oxidative metabolism and apoptosis. The recent resurgence of interest in the study of mitochondria has been fuelled in large part by the recognition that genetic and/or metabolic alterations in this organelle are causative or contributing factors in a variety of human diseases including cancer. The role for mitochondria in tumorigenesis was hypothesized when tumor cells were found to have an impaired respiratory system and high glycolytic activity. Recent findings elucidating the role of mitochondria in apoptosis and the high incidence of mtDNA mutations in cancer samples further support this hypothesis. This project has been designed to verify the presence of mtDNA alternations in vulvar carcinoma. Vulvar carcinoma accounts for 3-5% of all genital cancers. The most common histology of vulvar cancer is squamous cell carcinoma. So far its molecular biology has not been analyzed in detail and no mtDNA analysis has been performed. Our first goal is to define the specific pattern of mtDNA mutations in cancer cells (mtDNA sequencing). As a control surgical margin and white blood cells are to be used. Our second goal is to define the pattern of alterations in transcription of mitochondrial DNA encoded polypeptides (Real Time PCR).
The project is expected to result in the proposal of novel genetic markers specific for vulvar cancer. By virtue of their clonal nature and high copy number, mitochondrial mutations may provide a powerful molecular marker for noninvasive detection of cancer, as mtDNA may provide a distinct advantage over other nuclear genome–based methods for cancer detection. The analysis of the level of mitochondrial transcripts might define specific expression markers. This seems important as histopathological subtypes of cancer are associated with distinct clinical behavior. However, diagnosis is difficult because tumor subtypes have overlapping microscopic characteristics. Therefore, ancillary methods are needed to optimize classification and distinct gene expression profiles might serve as additional pathologic markers.
The planned experiments are possible due to the collection of large number of samples covering the primary tumor, surgical margin, sentinel and inguinal lymph nodes (both left and right) and blood samples. Thus large-scale analysis of mtDNA mutations and mtDNA expression is possible. It seems reasonable to determine if mutated mtDNA molecules are present in blood or even in the surgical margin (defined by the pathologist as healthy tissue). The presence of mutations in the primary tumor and in the surgical margin could suggest that mtDNA mutation is an early event in the process of cell transformation. The presence of mutated molecules in blood could indicate metastatic potential of cancer cells and serve as a novel molecular bioassay for risk assessment and diagnosis of metastatic cancer.
Recent developments in the field of molecular techniques have provided new tools that have led to the discovery of many new promising biomarkers and we believe that it is possible to develop those in the field of gynecological oncology. Biomarkers may be instrumental in the development of new tests that will have a high specificity for the diagnosis and prognosis of cancer. We believe that defining mtDNA mutation and mtDNA transcription patterns in vulvar cancer may influence development of a biomarker that might provide additional information to currently available clinical and pathological tests. As a results of (multiple) biomarker-based analysis the pathologist may enhance the specificity of cancer detection and prediction of the biological behavior and outcome of cancer. One of the biomarkers might also be the analysis of groin node status at inguinofemoral lymphadenectomy (mtDNA mutations in cancer cells found). As lymph node metastasis is one of the earliest features of tumor cell spread in most human cancers, assessment of the regional lymph nodes is required for tumor staging, determining prognosis and planning adjuvant therapeutic strategies, and mtDNA markers may provide additional data for clinical analysis.
In summary, we believe that vulvar tumor subtypes might by classified by distinct mutation patterns and gene expression profiles, illustrating tumor pathobiology may be adjusted by novel molecular bioassays. We are interested to explore the potential utility that mtDNA mutations may afford for the identification and monitoring of neoplasia and malignant transformation where appropriate body fluids or non-invasive tissue access is available for mitochondrial DNA recovery.
Collaboration:
Magdalena Kowalewska, MS
Jakub Radziszewski, MD PhD
Centrum Onkologii w Warszawie
Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie
Mitochondria are dynamic intracellular organelles that play a central role in oxidative metabolism and apoptosis. The recent resurgence of interest in the study of mitochondria has been fuelled in large part by the recognition that genetic and/or metabolic alterations in this organelle are causative or contributing factors in a variety of human diseases including cancer. The role for mitochondria in tumorigenesis was hypothesized when tumor cells were found to have an impaired respiratory system and high glycolytic activity. Recent findings elucidating the role of mitochondria in apoptosis and the high incidence of mtDNA mutations in cancer samples further support this hypothesis. This project has been designed to verify the presence of mtDNA alternations in vulvar carcinoma. Vulvar carcinoma accounts for 3-5% of all genital cancers. The most common histology of vulvar cancer is squamous cell carcinoma. So far its molecular biology has not been analyzed in detail and no mtDNA analysis has been performed. Our first goal is to define the specific pattern of mtDNA mutations in cancer cells (mtDNA sequencing). As a control surgical margin and white blood cells are to be used. Our second goal is to define the pattern of alterations in transcription of mitochondrial DNA encoded polypeptides (Real Time PCR).
The project is expected to result in the proposal of novel genetic markers specific for vulvar cancer. By virtue of their clonal nature and high copy number, mitochondrial mutations may provide a powerful molecular marker for noninvasive detection of cancer, as mtDNA may provide a distinct advantage over other nuclear genome–based methods for cancer detection. The analysis of the level of mitochondrial transcripts might define specific expression markers. This seems important as histopathological subtypes of cancer are associated with distinct clinical behavior. However, diagnosis is difficult because tumor subtypes have overlapping microscopic characteristics. Therefore, ancillary methods are needed to optimize classification and distinct gene expression profiles might serve as additional pathologic markers.
The planned experiments are possible due to the collection of large number of samples covering the primary tumor, surgical margin, sentinel and inguinal lymph nodes (both left and right) and blood samples. Thus large-scale analysis of mtDNA mutations and mtDNA expression is possible. It seems reasonable to determine if mutated mtDNA molecules are present in blood or even in the surgical margin (defined by the pathologist as healthy tissue). The presence of mutations in the primary tumor and in the surgical margin could suggest that mtDNA mutation is an early event in the process of cell transformation. The presence of mutated molecules in blood could indicate metastatic potential of cancer cells and serve as a novel molecular bioassay for risk assessment and diagnosis of metastatic cancer.
Recent developments in the field of molecular techniques have provided new tools that have led to the discovery of many new promising biomarkers and we believe that it is possible to develop those in the field of gynecological oncology. Biomarkers may be instrumental in the development of new tests that will have a high specificity for the diagnosis and prognosis of cancer. We believe that defining mtDNA mutation and mtDNA transcription patterns in vulvar cancer may influence development of a biomarker that might provide additional information to currently available clinical and pathological tests. As a results of (multiple) biomarker-based analysis the pathologist may enhance the specificity of cancer detection and prediction of the biological behavior and outcome of cancer. One of the biomarkers might also be the analysis of groin node status at inguinofemoral lymphadenectomy (mtDNA mutations in cancer cells found). As lymph node metastasis is one of the earliest features of tumor cell spread in most human cancers, assessment of the regional lymph nodes is required for tumor staging, determining prognosis and planning adjuvant therapeutic strategies, and mtDNA markers may provide additional data for clinical analysis.
In summary, we believe that vulvar tumor subtypes might by classified by distinct mutation patterns and gene expression profiles, illustrating tumor pathobiology may be adjusted by novel molecular bioassays. We are interested to explore the potential utility that mtDNA mutations may afford for the identification and monitoring of neoplasia and malignant transformation where appropriate body fluids or non-invasive tissue access is available for mitochondrial DNA recovery.
Collaboration:
Magdalena Kowalewska, MS
Jakub Radziszewski, MD PhD
Centrum Onkologii w Warszawie
Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie
Jakie jest znaczenie mutacji petliD mtDNA? (Polish)
Mitochondrialne DNA (mtDNA) jest szczegolnie wrazliwe na wszelkie czynniki mutagenne ze wzgledu ograniczone mechanizmy naprawcze i brak histonow (chroniacych przed ROS). Z racji pelnionych funkcji jest tez stale narazone na wysoki poziom reaktywnych form tlenu(ROS). Mutacje w tym rejonie sa duzo ok. 10-krotnie czestsze niz w genomie jadrowym. Zmiany w sekwencji mtDNA moga prowadzic do rozregulowania fosforylacji oksydatywnej, co prowadzi do zwiekszonej produkcji kancerogennego ROS[2]. W komorkach kregowcow, ktore sa aktywne metabolicznie, wieksza czesc zawiera krotka, trojniciowa strukture, nazywana petla D[1]. Petla D jest regionem niekodujacym mtDNA o dlugosci 1124 bp, bedacym promotorem dla jego ciezkich i lekkich lancuchow. Zawiera niezbedne elementy trankrypcyjne i replikacyjne. Mutacje w tym rejonie nie prowadza do zmian w sekwencjach kodujacych, ale ingeruja w sekwencje kodujace regionu promotorowego i modyfikuja jego powinowactwo do czynnikow indukujacych i modyfikujacych replikacje mtDNA, i moga wplywac na poziom transkrypcji mtDNA[3]. Sa tam obecne 2 regiony super zmienne (HVI i HV2).Nazywane sa one ′hot spot -ami( ′goracymi miejscami) jako ze wiekszosc mutacji zachodzi wlasnie w tych rejonach. Analiza tych sekwencji jest uzywana w medycynie sadowej i diagnostyce medycznej[4] .
Mutacje w mtDNA od bardzo dawna podejrzewane byly o udzial w kancerogenezie. Obecnosc (zwiekszonej liczby) mutacji w petli D zostala potwierdzona w wielu rodzajach nowotworow m.in.: watroby, zoladku, macicy, szyjki macicy, jajnikow, prostaty, odbytnicy i innych. Czestosc owych mutacji rozni sie w zaleznosci od typu raka- od 2% w przypadku raka zoladka do 90% przy raku prostaty[3]. Wiekszosc zespolow zajmujacych sie ta tematyka szuka powiazan miedzy poszczegolnymi mutacjami a wystepowaniem okreslonych nowotworow, co jest dosc trudnym zadaniem, zwlaszcza ze na proces kancerogenezy ma zwykle wplyw wiecej niz jedna mutacja, niemniej sa jednak pewne rezultaty . Stwierdzono wiele zaleznosci miedzy wystepowaniem okreslonego typu mutacji a podatnoscia na pewne typy nowotworow. Wazne jest nie tylko miejsce mutacji. Badania zwiazane z rakiem watroby[5] sugeruja ,ze duzo wazniejszym markerem dla tego nowotworu jest nagromadzenie mutacji w mtDNA, co moze byc predykatorem kancerogenezy.. Wg Tamori liczba mutacji wzrasta na skutek chronicznego stanu zapalnego watroby, poprzez zwiekszenia ilosci ROS. Podobnie w przypadku raka szyjki macicy, gdzie jednym ze zrodel mutacji jest stan zapalny wywolany przez HPV[6]. Istotnym zagadnieniem jest tez identyfikacja czynnikow molekularnych powiazanych z odpowiedzia na dodatkowe chemioterapie, poniewaz pozwolilaby ona wyselekcjonowac pacjentow , ktorzy mogliby skorzystac z tej formy leczenia , a idac dalej mozliwosci uchronienia narzadow[2]
Dotychczas przeprowadzone badania sugeruja, ze badanie mutacji w D-loop moze miec bardzo duze znaczenie w medycynie. W tej chwili prowadzonych jest wiele badan. Wiele jest tez planowanych. Czesto sa to jednak proby niereprezentatywne, wiec wiele badan musi zostac powtorzonych na wiekszych probkach. Jednakze wyniki daja nadzieje na mozliwosc: przewidywania (podwyzszonego ryzyka) zachorowania, szybkiego i precyzyjnego diagnozowania, zastosowania odpowiedniego leczenie dostosowanego to profilu indywidualnego pacjenta (warto tu wspomniec o badaniach Lievre’a [1]). Jest to ogromna szansa na skuteczne leczenie.
Bibliografia:
1. Piechota J. (praca mgr) Analiza polimorfizmów miejsc restrykcyjnych w ludzkim mitochondrialnym DNA populacji polskiej dla enzymów Ava II I PstI., ZGUW, 2001, 3-21
2. Lievre A, Blons H, Houllier AM, Laccourreye O, Brasnu D, Beaune P, Laurent-Puig P Clinicopathological significance of mitochondrial D-Loop mutations in head and neck carcinoma. British Journal of cancer 2006, 94, 692-697
3. Pejovic , Ladner, Integan, Zheng, Fairchild, Dillon, Easly, Dillon, Marchetti, Schwartz, Lele, Costa, Odunsi: Somatic D-loop mitochondrial DNA mutations are frequent in uterine serous carcinoma. EJoC 2004, 40:2519-2524
4. Levin BC, Cheng R, Reedem DJ: A human mitochondrial DNA standard reference material fro quality control for forensick identification, medical diagnosis, and mutation detection. Genomics 1999, 55:135-146
5. Tamori A, Nishiguchi S, Nishikawa M, Kubo S, Koh N, Hirohashi K, Sihomi S, Inoue M: Corellation between clinical characteristics and mitochondrial D-loop DNA mutations in hepatocellular carcinoma. Journal of gastroenterology2004; 34:1036-1068
6. Sharma H, Singh A, Sharma Ch, Jain S K, Singh N: Mutations in the mitochondrial DNA D-loop region are frequent in cervical cancer. Cancer cell Int. 2005, 5:34
Mitochondrialne DNA (mtDNA) jest szczegolnie wrazliwe na wszelkie czynniki mutagenne ze wzgledu ograniczone mechanizmy naprawcze i brak histonow (chroniacych przed ROS). Z racji pelnionych funkcji jest tez stale narazone na wysoki poziom reaktywnych form tlenu(ROS). Mutacje w tym rejonie sa duzo ok. 10-krotnie czestsze niz w genomie jadrowym. Zmiany w sekwencji mtDNA moga prowadzic do rozregulowania fosforylacji oksydatywnej, co prowadzi do zwiekszonej produkcji kancerogennego ROS[2]. W komorkach kregowcow, ktore sa aktywne metabolicznie, wieksza czesc zawiera krotka, trojniciowa strukture, nazywana petla D[1]. Petla D jest regionem niekodujacym mtDNA o dlugosci 1124 bp, bedacym promotorem dla jego ciezkich i lekkich lancuchow. Zawiera niezbedne elementy trankrypcyjne i replikacyjne. Mutacje w tym rejonie nie prowadza do zmian w sekwencjach kodujacych, ale ingeruja w sekwencje kodujace regionu promotorowego i modyfikuja jego powinowactwo do czynnikow indukujacych i modyfikujacych replikacje mtDNA, i moga wplywac na poziom transkrypcji mtDNA[3]. Sa tam obecne 2 regiony super zmienne (HVI i HV2).Nazywane sa one ′hot spot -ami( ′goracymi miejscami) jako ze wiekszosc mutacji zachodzi wlasnie w tych rejonach. Analiza tych sekwencji jest uzywana w medycynie sadowej i diagnostyce medycznej[4] .
Mutacje w mtDNA od bardzo dawna podejrzewane byly o udzial w kancerogenezie. Obecnosc (zwiekszonej liczby) mutacji w petli D zostala potwierdzona w wielu rodzajach nowotworow m.in.: watroby, zoladku, macicy, szyjki macicy, jajnikow, prostaty, odbytnicy i innych. Czestosc owych mutacji rozni sie w zaleznosci od typu raka- od 2% w przypadku raka zoladka do 90% przy raku prostaty[3]. Wiekszosc zespolow zajmujacych sie ta tematyka szuka powiazan miedzy poszczegolnymi mutacjami a wystepowaniem okreslonych nowotworow, co jest dosc trudnym zadaniem, zwlaszcza ze na proces kancerogenezy ma zwykle wplyw wiecej niz jedna mutacja, niemniej sa jednak pewne rezultaty . Stwierdzono wiele zaleznosci miedzy wystepowaniem okreslonego typu mutacji a podatnoscia na pewne typy nowotworow. Wazne jest nie tylko miejsce mutacji. Badania zwiazane z rakiem watroby[5] sugeruja ,ze duzo wazniejszym markerem dla tego nowotworu jest nagromadzenie mutacji w mtDNA, co moze byc predykatorem kancerogenezy.. Wg Tamori liczba mutacji wzrasta na skutek chronicznego stanu zapalnego watroby, poprzez zwiekszenia ilosci ROS. Podobnie w przypadku raka szyjki macicy, gdzie jednym ze zrodel mutacji jest stan zapalny wywolany przez HPV[6]. Istotnym zagadnieniem jest tez identyfikacja czynnikow molekularnych powiazanych z odpowiedzia na dodatkowe chemioterapie, poniewaz pozwolilaby ona wyselekcjonowac pacjentow , ktorzy mogliby skorzystac z tej formy leczenia , a idac dalej mozliwosci uchronienia narzadow[2]
Dotychczas przeprowadzone badania sugeruja, ze badanie mutacji w D-loop moze miec bardzo duze znaczenie w medycynie. W tej chwili prowadzonych jest wiele badan. Wiele jest tez planowanych. Czesto sa to jednak proby niereprezentatywne, wiec wiele badan musi zostac powtorzonych na wiekszych probkach. Jednakze wyniki daja nadzieje na mozliwosc: przewidywania (podwyzszonego ryzyka) zachorowania, szybkiego i precyzyjnego diagnozowania, zastosowania odpowiedniego leczenie dostosowanego to profilu indywidualnego pacjenta (warto tu wspomniec o badaniach Lievre’a [1]). Jest to ogromna szansa na skuteczne leczenie.
Bibliografia:
1. Piechota J. (praca mgr) Analiza polimorfizmów miejsc restrykcyjnych w ludzkim mitochondrialnym DNA populacji polskiej dla enzymów Ava II I PstI., ZGUW, 2001, 3-21
2. Lievre A, Blons H, Houllier AM, Laccourreye O, Brasnu D, Beaune P, Laurent-Puig P Clinicopathological significance of mitochondrial D-Loop mutations in head and neck carcinoma. British Journal of cancer 2006, 94, 692-697
3. Pejovic , Ladner, Integan, Zheng, Fairchild, Dillon, Easly, Dillon, Marchetti, Schwartz, Lele, Costa, Odunsi: Somatic D-loop mitochondrial DNA mutations are frequent in uterine serous carcinoma. EJoC 2004, 40:2519-2524
4. Levin BC, Cheng R, Reedem DJ: A human mitochondrial DNA standard reference material fro quality control for forensick identification, medical diagnosis, and mutation detection. Genomics 1999, 55:135-146
5. Tamori A, Nishiguchi S, Nishikawa M, Kubo S, Koh N, Hirohashi K, Sihomi S, Inoue M: Corellation between clinical characteristics and mitochondrial D-loop DNA mutations in hepatocellular carcinoma. Journal of gastroenterology2004; 34:1036-1068
6. Sharma H, Singh A, Sharma Ch, Jain S K, Singh N: Mutations in the mitochondrial DNA D-loop region are frequent in cervical cancer. Cancer cell Int. 2005, 5:34
Dlaczego trzeba oznaczac haplogrupy podczas badania mutacji mtDNA? (Polish)
Haplogrupy sa zbiorami osobnikow majacych identyczne lub bardzo zblizone do siebie zapisy genetyczne. W zapisach tych wystepuja charakterystyczne sekwencje nukleotydowe, wyrozniajace te osobniki od innych, nalezacych do odrebnych haplogrup. Poniewaz haplogrupy powstaly w wyniku mutacji, jakie zachodzily w okreslonym miejscu i czasie, ich wystepowanie odpowiada zasiegowi geograficznemu populacji ludzkich, uksztaltowanemu w wyniku dawniejszych migracji ludzi. Haplogrupy sa oznaczane symbolami takimi jak: H, U, T itp.
W Polsce, podobnie jak w calej Europie, najliczniej wystepuje haplogrupa H (okolo 37%), natomiast rozklad reszty haplogrup nie odbiega od sredniej europejskiej - W Polsce, podobnie jak w calej Europie, najliczniej wystepuje haplogrupa H (okolo 37%), natomiast rozklad reszty haplogrup nie odbiega od sredniej europejskiej, U stanowi 21%, T 12%, J - 8%, V - 7%, K - 6%, W - 2%, a I - 3% [1,3].
Sekwencje charakterystyczne dla konkretnych mitochondrialnych haplogrup moga jednoczesnie pelnic patogenna funkcje: LHON (Leber's hereditary optic neuropathy) jest w 90% przypadkow wywolywana przez mutacje charakterystyczne dla haplogrupy J, jednoczesnie mezczyzni z haplogrupa U wykazuja podwyzszone ryzyko zachorowania na chorobe Parkinsona, gdy dla kobiet z ta sama haplogrupa ryzyko jest znacznie mniejsze, jak rowniez posiadacze haplogrupy J wykazuja zmieszone ryzyko zachorowania na chorobe Parkinsona w porownaniu z osobnikami najczesciej wystepujacej haplogrupy H [4].
Podczas poszukiwania mutacji odpowiedzialnych za procesy patologiczne nalezy koniecznie wczesniej okreslic haplogrupy pacjentow, aby uniknac tak oczywistych bledow jak zakwalifikowanie mutacji definiujacej haplogrupe jako definitywnie patogenna. Problem wydaje sie blahy do czasu, gdy ukazuja sie publikacje dumnie obwieszczajace odnalezienie mutacji odpowiedzialnych za procesy chorobotworcze, gdy po dokladniejszej weryfikacji okazuje sie, ze w istocie odkryto jedynie nowa podhaplogrupe, gdyz wszystkie mutacje byly obecne wsrod osobnikow tej samej haplogrupy. Oczywiscie ten fakt nie dyskwalifikuje potencjalnej patogennosci odkrytej mutacji, jednak do potwierdzenia tej tezy potrzeba dobrze zaplanowanych dalszych badan. Znacznie wieksze nadzieje mozna wiazac z odkryciem identycznej mutacji u pacjentow chorych na to samo schorzenie, a jednoczesnie nalezacych do roznych haplogrup [2].
W obecnym badaniu analizowaany jest rozklad haplogrup u pacjentow z rozpoznanymi nowotworami zlosliwymi. Badanie ma na celu ustalenie, czy przynaleznosc do ktorejs z haplogrup moze zwiekszac prawdopodobienstwo rozwouju raka, a takze estanowi podstawe planowanej analizy mutacji w genomie mitochodnrialnym. Oznaczenie haplogrupy pozwala uniknac uznania z mutacje polimorfizmu spotykanego w haplogrupie do ktorej nalezy pacjent.
Bibliografia:
1. Achilli A, Rengo C, Magri C, et al. 2004. The molecular dissection of mtDNA haplogroup H confirms that the Franco-Cantabrian glacial refuge was a major source for the European gene pool. Am J Hum Genet 75: 910-918.
2. Bandelt HJ, Achilli A, Kong QP, et al. 2005. Low "penetrance" of phylogenetic knowledge in mitochondrial disease studies. Biochem Biophys Res Commun 333: 122-130.
3. Piechota J, Tonska K, Nowak M, et al. 2004. Comparison between the Polish population and European populations on the basis of mitochondrial morphs and haplogroups. Acta Biochim Pol 51: 883-895.
4. van der Walt JM, Nicodemus KK, Martin ER, et al. 2003. Mitochondrial polymorphisms significantly reduce the risk of Parkinson disease. Am J Hum Genet 72: 804-811.
Haplogrupy sa zbiorami osobnikow majacych identyczne lub bardzo zblizone do siebie zapisy genetyczne. W zapisach tych wystepuja charakterystyczne sekwencje nukleotydowe, wyrozniajace te osobniki od innych, nalezacych do odrebnych haplogrup. Poniewaz haplogrupy powstaly w wyniku mutacji, jakie zachodzily w okreslonym miejscu i czasie, ich wystepowanie odpowiada zasiegowi geograficznemu populacji ludzkich, uksztaltowanemu w wyniku dawniejszych migracji ludzi. Haplogrupy sa oznaczane symbolami takimi jak: H, U, T itp.
W Polsce, podobnie jak w calej Europie, najliczniej wystepuje haplogrupa H (okolo 37%), natomiast rozklad reszty haplogrup nie odbiega od sredniej europejskiej - W Polsce, podobnie jak w calej Europie, najliczniej wystepuje haplogrupa H (okolo 37%), natomiast rozklad reszty haplogrup nie odbiega od sredniej europejskiej, U stanowi 21%, T 12%, J - 8%, V - 7%, K - 6%, W - 2%, a I - 3% [1,3].
Sekwencje charakterystyczne dla konkretnych mitochondrialnych haplogrup moga jednoczesnie pelnic patogenna funkcje: LHON (Leber's hereditary optic neuropathy) jest w 90% przypadkow wywolywana przez mutacje charakterystyczne dla haplogrupy J, jednoczesnie mezczyzni z haplogrupa U wykazuja podwyzszone ryzyko zachorowania na chorobe Parkinsona, gdy dla kobiet z ta sama haplogrupa ryzyko jest znacznie mniejsze, jak rowniez posiadacze haplogrupy J wykazuja zmieszone ryzyko zachorowania na chorobe Parkinsona w porownaniu z osobnikami najczesciej wystepujacej haplogrupy H [4].
Podczas poszukiwania mutacji odpowiedzialnych za procesy patologiczne nalezy koniecznie wczesniej okreslic haplogrupy pacjentow, aby uniknac tak oczywistych bledow jak zakwalifikowanie mutacji definiujacej haplogrupe jako definitywnie patogenna. Problem wydaje sie blahy do czasu, gdy ukazuja sie publikacje dumnie obwieszczajace odnalezienie mutacji odpowiedzialnych za procesy chorobotworcze, gdy po dokladniejszej weryfikacji okazuje sie, ze w istocie odkryto jedynie nowa podhaplogrupe, gdyz wszystkie mutacje byly obecne wsrod osobnikow tej samej haplogrupy. Oczywiscie ten fakt nie dyskwalifikuje potencjalnej patogennosci odkrytej mutacji, jednak do potwierdzenia tej tezy potrzeba dobrze zaplanowanych dalszych badan. Znacznie wieksze nadzieje mozna wiazac z odkryciem identycznej mutacji u pacjentow chorych na to samo schorzenie, a jednoczesnie nalezacych do roznych haplogrup [2].
W obecnym badaniu analizowaany jest rozklad haplogrup u pacjentow z rozpoznanymi nowotworami zlosliwymi. Badanie ma na celu ustalenie, czy przynaleznosc do ktorejs z haplogrup moze zwiekszac prawdopodobienstwo rozwouju raka, a takze estanowi podstawe planowanej analizy mutacji w genomie mitochodnrialnym. Oznaczenie haplogrupy pozwala uniknac uznania z mutacje polimorfizmu spotykanego w haplogrupie do ktorej nalezy pacjent.
Bibliografia:
1. Achilli A, Rengo C, Magri C, et al. 2004. The molecular dissection of mtDNA haplogroup H confirms that the Franco-Cantabrian glacial refuge was a major source for the European gene pool. Am J Hum Genet 75: 910-918.
2. Bandelt HJ, Achilli A, Kong QP, et al. 2005. Low "penetrance" of phylogenetic knowledge in mitochondrial disease studies. Biochem Biophys Res Commun 333: 122-130.
3. Piechota J, Tonska K, Nowak M, et al. 2004. Comparison between the Polish population and European populations on the basis of mitochondrial morphs and haplogroups. Acta Biochim Pol 51: 883-895.
4. van der Walt JM, Nicodemus KK, Martin ER, et al. 2003. Mitochondrial polymorphisms significantly reduce the risk of Parkinson disease. Am J Hum Genet 72: 804-811.
Jak prowadze zajecia z studentami? (Polish)
LABOLATORIUM - pracownia licencjacka/magisterska
................................................................................................................Cele:
#1 spojrzenie na temat genetyki raka z wielowymiarowej i integrujacej rozne aspekty funkcjonowania perspektywy;
#2 trening dostrzegania wyzwan, przed ktorymi stoimy w laboratorium i poszukiwaniu odpowiedzi na te wyzwania;
#3 rozwoj umiejetnosci stosowania technik wielowymiarowej analizy problemow w biologii molekularnej.
...........................................................................................................Przebieg:
Pracownia zapoznaje uczestnikow z wieloscia i zlozonoscia problemow w laboratorium biologii molekularnej. Temat pracy licencjackiej rozpatrywane jest w co najmniej trzech perspektywach jako problem dotyczacy pacjenta, zagadnienie naukowe i tematyka badawcza. Realizacja celow w kazdej z tych perspektyw nalezy do Studenta i wlasnie punkt widzenia Studentow bedzie omawiany w trakcie zajec.
Dyskusja i wymiana pogladow Prowadzacego ze Studentami pozwoli na blizsze zapoznanie sie z pogladami obu stron, z korzyscia dla obu stron.
Innym wymiarem kursu jest analiza problemow laboratorium biologii molekularnej w oparciu o protokoly i artykuly, krotkie teksty i opisy przypadkow. Materialy te, dostarczone zarowno przez prowadzacego jak i Studentow beda podstawa dyskusji w toku zajec.
Podstawa literaturowa do kursu jest niewielka, choc spodziewam sie, ze uczestnicy zapoznaja sie z dostarczonymi dodatkowo materialami – rozdzialami z ksiazek i podrecznikow oraz wskazanymi artykulami. Nie ma zatem jednego, wybranego podrecznika przerabianego metoda rozdzial po rozdziale. W zamian za to prosze o poswiecenie czasu na poszukiwanie i przygotowanie materialow na zajecia (np. publikacje z bazy PubMed).
..............................................................................................................Zadania:
1) Oczekuje obecnosci w laboratorium i aktywnego udzialu w prowadzonych pracach
UWAGA: zgodnie z obecnymi wymaganiami Kierownika Zakladu Praca Licencjacka musi miec czesc doswiadczalna
2) Oczekuje indywidualnego opracowania i zlozenia pracy licencjackiej/magisterskiej, ktorej tresc musi ilustrowac wskazane zagadnienie – jest to zawsze jeden z problemow omawianych w toku zajec. Pojedynczy Rozdzial pracy nie powinien przekraczac objetosci 7-8 stron standardowego tekstu komputerowego (Word, marginesy 2,5 cm, font Times New Roman 12), calosc pracy licencjackiej 40 stron (wymagania formalne Dziekanatu), magisterskiej - 100 (zdrowy rozsadek).
W ramach pracy oczekuje opracowania i przedstawienia rezultatow podjetego i zrealizowanego niewielkiego projektu badawczego. Oczekuje, iz kazdy Student na podstawie przeprowadzonych doswiadczen dokonana zestawienia i analizy faktow, oraz przedstawi prace, ktorej elementami beda:
(a) istotne z punktu widzenia analizowanego problemu fakty,
(b) sformulowany problem badawczy
(c) logiczna i spojna analiza faktow z punktu widzenia podjetego problemu.
.................................................................................................................Ocena:
Na ocene pracy pisemnej skladaja sie nastepujace punkty:
1. Czy praca jest zgodna z tematem?
2. Czy jest w pracy zwiazek przyczynowo-skutkowy faktow (np. objawy a choroba, mutacje a zaburzenia struktury bialka)?
3. Czy jest w pracy zwiazek przyczynowo-skutkowy pomiedzy poszczegolnymi akapitami jak i pomiedzy poszczegolnymi zdaniami w akapitach?
4. Czy jest poprany uklad rozdzialow (wstep - rozwiniecie - wnioski)?
5. Czy poprawna jest ortografia i interpunkcja?
6. Czy zaprezentowana zostala czytelna szata graficzna?
7. Czy jest w pracy odpowiednia bibliografia (sformatowana)?
LABOLATORIUM - pracownia licencjacka/magisterska
................................................................................................................Cele:
#1 spojrzenie na temat genetyki raka z wielowymiarowej i integrujacej rozne aspekty funkcjonowania perspektywy;
#2 trening dostrzegania wyzwan, przed ktorymi stoimy w laboratorium i poszukiwaniu odpowiedzi na te wyzwania;
#3 rozwoj umiejetnosci stosowania technik wielowymiarowej analizy problemow w biologii molekularnej.
...........................................................................................................Przebieg:
Pracownia zapoznaje uczestnikow z wieloscia i zlozonoscia problemow w laboratorium biologii molekularnej. Temat pracy licencjackiej rozpatrywane jest w co najmniej trzech perspektywach jako problem dotyczacy pacjenta, zagadnienie naukowe i tematyka badawcza. Realizacja celow w kazdej z tych perspektyw nalezy do Studenta i wlasnie punkt widzenia Studentow bedzie omawiany w trakcie zajec.
Dyskusja i wymiana pogladow Prowadzacego ze Studentami pozwoli na blizsze zapoznanie sie z pogladami obu stron, z korzyscia dla obu stron.
Innym wymiarem kursu jest analiza problemow laboratorium biologii molekularnej w oparciu o protokoly i artykuly, krotkie teksty i opisy przypadkow. Materialy te, dostarczone zarowno przez prowadzacego jak i Studentow beda podstawa dyskusji w toku zajec.
Podstawa literaturowa do kursu jest niewielka, choc spodziewam sie, ze uczestnicy zapoznaja sie z dostarczonymi dodatkowo materialami – rozdzialami z ksiazek i podrecznikow oraz wskazanymi artykulami. Nie ma zatem jednego, wybranego podrecznika przerabianego metoda rozdzial po rozdziale. W zamian za to prosze o poswiecenie czasu na poszukiwanie i przygotowanie materialow na zajecia (np. publikacje z bazy PubMed).
..............................................................................................................Zadania:
1) Oczekuje obecnosci w laboratorium i aktywnego udzialu w prowadzonych pracach
UWAGA: zgodnie z obecnymi wymaganiami Kierownika Zakladu Praca Licencjacka musi miec czesc doswiadczalna
2) Oczekuje indywidualnego opracowania i zlozenia pracy licencjackiej/magisterskiej, ktorej tresc musi ilustrowac wskazane zagadnienie – jest to zawsze jeden z problemow omawianych w toku zajec. Pojedynczy Rozdzial pracy nie powinien przekraczac objetosci 7-8 stron standardowego tekstu komputerowego (Word, marginesy 2,5 cm, font Times New Roman 12), calosc pracy licencjackiej 40 stron (wymagania formalne Dziekanatu), magisterskiej - 100 (zdrowy rozsadek).
W ramach pracy oczekuje opracowania i przedstawienia rezultatow podjetego i zrealizowanego niewielkiego projektu badawczego. Oczekuje, iz kazdy Student na podstawie przeprowadzonych doswiadczen dokonana zestawienia i analizy faktow, oraz przedstawi prace, ktorej elementami beda:
(a) istotne z punktu widzenia analizowanego problemu fakty,
(b) sformulowany problem badawczy
(c) logiczna i spojna analiza faktow z punktu widzenia podjetego problemu.
.................................................................................................................Ocena:
Na ocene pracy pisemnej skladaja sie nastepujace punkty:
1. Czy praca jest zgodna z tematem?
2. Czy jest w pracy zwiazek przyczynowo-skutkowy faktow (np. objawy a choroba, mutacje a zaburzenia struktury bialka)?
3. Czy jest w pracy zwiazek przyczynowo-skutkowy pomiedzy poszczegolnymi akapitami jak i pomiedzy poszczegolnymi zdaniami w akapitach?
4. Czy jest poprany uklad rozdzialow (wstep - rozwiniecie - wnioski)?
5. Czy poprawna jest ortografia i interpunkcja?
6. Czy zaprezentowana zostala czytelna szata graficzna?
7. Czy jest w pracy odpowiednia bibliografia (sformatowana)?