Genetica........................................................................................................................................................................ 4
Inhoud....................................................................................................................................................................... 4
Begrippen 1e bach.....................................................................................................................................................4
Begin van de leerstof.................................................................................................................................................6
inleiding.................................................................................................................................................................6
HFST I: Mechanismen van single gene (‘eenvoudige’) aandoeningen...................................................................7
Causaliteit?........................................................................................................................................................7
Effecten van mutaties........................................................................................................................................8
fenotypische variabiliteit.................................................................................................................................11
copy number variaties (CNVs).........................................................................................................................11
Combinaties mogelijk van CNV (dup of del) + monogenische oorzaken..........................................................12
HFST II: Mechanismen van complexe/multifactoriële aandoeningen.................................................................12
Kenmerken......................................................................................................................................................12
Susceptibiliteit-en modifiergenen...................................................................................................................12
Gene interaction network...............................................................................................................................13
Neuropsychiatrische aandoeningen................................................................................................................13
HFST III: Epigenetische mechanismen.................................................................................................................13
genomische imprinting....................................................................................................................................14
tips examen.............................................................................................................................................................14
Ferdinande.................................................................................................................................................................. 14
Deel I: pathologie vd cel..........................................................................................................................................14
Adaptatie.............................................................................................................................................................14
Celshade (& Celdood)..........................................................................................................................................17
celschade.........................................................................................................................................................17
Reversibele celchade.......................................................................................................................................18
celdood (irreversibele schade)........................................................................................................................18
Celveroudering....................................................................................................................................................20
Deel II: inflammatie en immunopathologie.............................................................................................................20
IR op zelf-antigenen/AI-ziekten...........................................................................................................................21
Algemene pathogenese...................................................................................................................................21
B-cel gemedieerd.............................................................................................................................................22
T-cel gemedieerd.............................................................................................................................................22
Innate immune response.................................................................................................................................24
Overdreven IR......................................................................................................................................................25
Hypersensitiviteitsreacties..............................................................................................................................25
Granulomateuze ontsteking............................................................................................................................29
, Ongewenste IR....................................................................................................................................................30
Transplantpatho..............................................................................................................................................30
Deel III: repair en regeneratie.................................................................................................................................31
Basis van repair en regeneratie...........................................................................................................................31
Regeneratie.........................................................................................................................................................34
Repair.................................................................................................................................................................. 34
Effecten op wondheling.......................................................................................................................................35
Pathologische repair............................................................................................................................................36
Deel IV: hemodynamische stoornissen....................................................................................................................36
Oedeem...............................................................................................................................................................37
Hyperemie en congestie......................................................................................................................................37
Hemorrhagie (bloeding)......................................................................................................................................38
Thrombose..........................................................................................................................................................38
Embool................................................................................................................................................................ 39
Infarct.................................................................................................................................................................. 40
Shock...................................................................................................................................................................41
Atherosclerose....................................................................................................................................................42
Deel V: Metabole ziekten........................................................................................................................................43
Inborn errors of metabolism...............................................................................................................................43
Nutritionele ziekten.............................................................................................................................................43
Malnutritie en vitamine deficiënties................................................................................................................43
Obesitas...........................................................................................................................................................43
Endocriene stoornissen (hormonen)...................................................................................................................45
Schildklier........................................................................................................................................................45
Diabetes mellitus.............................................................................................................................................45
Neoplasie..................................................................................................................................................................... 46
1. Basisbegrippen en nomenclatuur........................................................................................................................46
1.1 Inleiding.........................................................................................................................................................46
1.2 definities en algemene begrippen.................................................................................................................46
1.3 naamgeving van tumoren..............................................................................................................................47
1.4 vereenvoudigde indeling maligne tumoren ih algemeen..............................................................................48
1.5 Kenmerken van benigne vs maligne tumoren...............................................................................................50
Differentiatie en anaplasie (gebrek diff)..........................................................................................................50
Groei................................................................................................................................................................51
Invasie.............................................................................................................................................................51
Metastasering..................................................................................................................................................52
2. Epidemiologie......................................................................................................................................................52
2.1 Inleiding.........................................................................................................................................................52
, 2.2 Omgevingsfactoren.......................................................................................................................................52
2.3 Leeftijd...........................................................................................................................................................53
2.4 Genetische predispositie...............................................................................................................................53
2.5 Andere predisponerende factoren................................................................................................................54
3. De moleculaire basis van kanker.........................................................................................................................54
3.1 Inleiding.........................................................................................................................................................54
3.2 Carcinogenese = (meestal) resultaat van progressieve accumulatie van multipele mutaties........................55
3.3 Tumoheterogeniteit (= belangrijk).................................................................................................................55
3.4 epigenetische afwijkingen in tumorcellen.....................................................................................................56
3.5 Alle kankers tonen een aantal belangrijke wijzigingen id celfysio (Hallmarks of cancer (8)).........................56
1. krijgen autonoom voldoende groeisignalen (oncogenen)...........................................................................56
2. ongevoelig voor groei-inhiberende signalen (tumorsuppressorgenen).......................................................62
3. gewijzigd metabolisme................................................................................................................................64
4. ontsnappen aan apoptosis...........................................................................................................................64
5. eindeloos replicatief potentieel (immortaliteit)..........................................................................................65
6. induceren angiogenesis...............................................................................................................................65
7. kunnen invaderen en metastaseren............................................................................................................65
8. kunnen ontsnappen aan IS..........................................................................................................................67
3.6 genomische instabiliteit.................................................................................................................................68
3.7 Kanker-bevorderende inflammatie................................................................................................................69
3.8 Moleculaire basis van kanker: multistep-carcinogenese...............................................................................70
3.9 Dysregulatie van met kanker geassocieerde genen.......................................................................................71
4. Carcinogene agentia............................................................................................................................................72
4.1 Chemische carcinogenese.............................................................................................................................72
4.2 Fysische carcinogenese (vorm+grootte)........................................................................................................72
4.3 UV-licht..........................................................................................................................................................72
4.4 Ioniserende straling.......................................................................................................................................74
4.5 Microbiële carcinogenese..............................................................................................................................74
5. Klinische aspecten van kanker.............................................................................................................................77
5.1 Klinische effecten van kanker........................................................................................................................77
5.2 Kankercachexie..............................................................................................................................................77
5.3 De rol van pathologische anatomie als laboratoriumspecialisme bij de diagnose van tumoren...................77
6. Invloed van obesitas en dieet op kanker.............................................................................................................78
6.1 Obestitas en kanker.......................................................................................................................................78
6.2 Dieet en kanker.............................................................................................................................................78
6.3 Omgevingsfacoren belangrijk bij colonCa......................................................................................................79
,Genetica
Doel: mechanismen BEGRIJPEN, inzicht, kennis/mechanismen toepassen, vooral mechanismen (met belang voor
diagnostiek of therapie) kennen (pattern recognition)
Inhoud
Chromosomale ↔ monogenische ↔ complexe aandoeningen
Single gene:
o 1. CNV’s: variatie naargelang locatie, hoe leidt dit tot ziekte; UCSC genome browser om op te
zoeken; interacties; kunnen ook een monogenische aandoening veroorzaken?; long range
elements)
o 2. mutaties; hotspots…; silent vs missense; dynamisch, causaal? Secundaire effecten; allel-
specifieke gentherapie, mosaïzicme…)
o 3. fenotypische variabiliteit: genotype-fenotype correlatie en dissociatie; oorzaken; modifier genen
Compexe aandoeningen: susceptibiliteitsgenen, multifactoriële overerving, neuropsychiatrische
aandoeningen…
Epigenetica
Begrippen 1e bach
Zaken die mogelijks van pas komen bij MVZ (niet te kennen, gwn ter info)
Ideogram = schematische voorstelling van karyotype
Chromosomale aandoeningen
o Aneuploïd (bvb trisomie, monosomie of tetrasomie voor een chromosoom)
o Haploïnsufficiëntie: wanneer je 1 kopij vd 2 kwijt bent is functie weg
o Insertie: dragers hiervan hebben 50% kans op abnormale nakomelingen (met deze insertie dus?)
o Interfase: tss deling: G1, S en G2
o Inversie: 2 breukpunten op eenzelfde chromosoom
ChromosomenOZ
o (array)CGH: comparative genomic hybridization (vergelijkende genoom hybridisatie): om verschil in
hoeveelheid ve bepaald DNA fragment te meten tss 2 DNA stalen
Staal normale cel met rode fluorescentie
Pt-staal met groene fluorescentie
De 2 DNA stalen worden dan als probe gebruikt voor FISH-analyse
Menselijk genoom en genen
o DNA: A,C,G,T ↔ RNA: A,C,G,U
o 3’ begin en 5’uiteinde
o Pyrimidines: cytosine, thymine en uracil (C, T en U)
o Purines: adenine (A) en guanine (G)
o Basecomplementariteit: A –T/U en G – C
o Nucleosoom: complex bestaande uit de histonkern, DNA rond histon en DNA-interval (omwat dus ~
200bp)
o RNA is de moleculaire link tss de 2 types van info over kern (DNA) en cytoplasma
(aminozuren/eiwitten)
o Transcriptie: synthese RNA uitgaande van de DNA template
Promoren, enhancers (en cis-acting elementen (liggen op zelfde chromosoom)) initieren en
reguleren transcriptie
Transcriptiefactoren: eiwitten die interageren met deze specifieke regulatorische
sequenties (zijn trans-acting elementen, liggen op een ander chromosoom)
, Nodig in eukaryoten dat dit bindt op promotor en RNA polymerase II complex
voordat transcriptie zal plaatsvinden
o Translatie: mRNA → AZ-sequentie; op ribosoom
o Posttranscriptionele (RNA-splicing…) ≠ posttranslationele modificaties (let hier mee op)
Mutaties
o Missense: verandering van 1 AZ (AZ-substitutie); kan evt ve stopcodon een coderend codon maken
→ abnormaal verlengd eiwit
o Nonsense: coderend codon verandert ie stopcodon → prematuur getrunceerd eiwit
Gedegradeerd door de cel adhv nonsense-mediated decay/NMD van mRNA
o Silentieuze: geen AZ verandering (wordt een codon die voor eenzelfde AZ codeert)
o Splice site mutatie: mutatie in splice donor of accepor (in intron gelegen wss?) → aberrante RNA
splicing
Splice donor: 5’ splice site (‘GT’ sequentie meestal)
Splice acceptor: 3’ splice site (met ‘AG’ sequentie meestal)
Gevolgen: normal splicing of exon skipping of intron retentie of activatie cryptische splice
site verder up- of downstream vd wild type splice site
o Duplicatie = speciale vorm van insertie, heel DNA fragment verdubbeld
o In frame mutatie: indel van 3 nucleotiden → ORF/open reading frame niet verstoord ↔
frameschift
o Dynamische mutatie: tripleat repeats die zich instabiel kunnen gedragen tijdens de meiose → afh
van locatie in genoom kan dit op den duur leiden tot een fenotype (TRE/triplet repeat expansie hier
dus de oorzaak)
Gekenmerkt door anticipatie = age of onset (aanvangsleeftijd)↓, ernst↑
o Loss of function (vermindering eiwit door inactivatie gen of prematuur stopcodon) ↔ gain of
function (intrinsiek verhoogde activiteit, toename kopijen, verwerven ve nieuwe eigenschap voor
het gen (bvb sikkelcelanemie); of foutieve expressie in tijd of ruimte (vfr oncogenen in kanker
vaak)
Monogenische aandoeningen en mendeliaanse overerving
o Onvolledig dominante aandoening: de heterozygote vorm vertoont wel een fenotype, maar deze is
minder erg dan in de homozygote vorm
o Soorten overerving
Autosomaal dominante overerving
♂ en ♀, Verticale transmissie over de generaties…
Bvb: neurofibromatosis type 1, Marfan, Achondroplasie, Huntington, Steinert
(myotone dystrofie)
Autosomaal recessief
♂ en♀, consanguïniteit, horizontale transmissie: kenmerk binnen een generatie,
maar niet het voorgaande
Bvb hereditaire hemochromatose, mucoviscidose, aangeboren metabolische
afwijkingen
X-gebonden recessief
Enkel ♂, moeder is draagster, maternele, verticale transmissie
Bvb hemofilie B, fragiele X syndroom, ziekte van Fabry, Duchenne of Becker
musculaire dystrofie (DMD of BMD)
X-gebonden dominant
♂ en ♀, bij aangetaste vader is dochter altijd aangetast, geen aangetaste zonen,
verticale transmissie
bvb …
Y-linked: zz, paternale transmissie, enkel ♂, fenotype in hemizygoot
Niet-mendeliaanse overerving
, o Penetrantie: hoe vaak fenotype bij afwijkend genotype (volledig of incompleet)
o Variabele expressie: aanwezigheid ve allel/genotype leidt tot verschillende ersnt vh fenotype
(symptomen variabel)
o Mozaïcisme
Somatisch: zit in de somatische cellen, maar dus niet in allemaal
Gonadaal: individu hiermee is normaal, maar heeft kans op meerdere aangetaste kinderen
o Genomische imprinting
Verschillen in genexpressie tss het allel afkomstig van moeder en het allel van vader: het
feit of een gen tot expressie komt en bijgevolg een bepaald ziektefenotype veroorzaakt is
afhankelijk van welke ouder het allel overgeërfd wordt
Heeft te maken met een verandering in chromatine die de genexpressie beïnvloedt (zonder
veranderen van DNA-sequentie zelf)
= een genactivatie (geen mutatie) en dus reversibel
Maternele imprint → inactief op materneel chromosoom (~paterneel)
Imprint: verworven gedurende de gematogenese (en is reversibel)
o Uniparentele disomie (UPD): 2 chromosomen van 1 van beide ouders
Oorzaak: trisomie tgv non-disjunctie tijdens de meiose, waarbij trisomie rescue uitgevoerd
wordt, maar per ongeluk het chromosoom dat enkelvoudig aanwezig is, wordt uitgestoten
→ 2 chromosomen van 1 ouder
2 vormen:
Isodisomie: de 2 chromosomen zijn genetisch identiek
Heterodisomie: de 2 chromosomen zijn homoloog, maar niet identiek
o Multifactoriële aandoening: genetische + omgevingsfactoren veroorzaken samen een aandoening
(beide nodig)
Mutatie detectie
o Mutatie-analyse: screening ch volledige gen (gekend ziektegen) om zowel gekende als ongekende
mutaties in het gen te kunnen vinden?
↔ directe mutatiedetectie: gericht kijken of pt een specifieke mutatie heeft ih gen
o Polymorfisme (≠ patho) ↔ pathogene mutatie (schadelijke gevolgen voor genfunctie)
Multifactoriële erfelijkheid
o Multifactoriële aandoening:
Interactie tss meerdere genen + omgevingsfactoren
Onduidelijk overervingspatroon, maar kan dus wel gedeeltelijk id familie zitten
Bvb aangeboren (klompvoeten, spina bifida, gespleten lip en verhemelte (CL + P),
hartafwijkingen, neurale buisdefecten); of op latere leeftijd (common diseases: DM II,
asthma, HT, epilepsie, psychiatrische aandoeningen…)
o Heritabiliteit = aandeel genen in de multifactoriële aandoeningen
o Syndromaal (binnen een syndroom, komt in associatie voor met andere afwijkingen) ↔ niet-
scyndromaal (geïsoleerd)
De praktijk vd genetische raadpleging
o Genetic counseling: info gegeven in dit gesprek over (risico op) een genetische aandoening bij
zichzelf of nakomelingen
o NIPT: afname van bloed, enkel van zwangere vrouw, er wordt gezocht naar circulerend vrij foetaal
DNA (cfDNA) in haar bloed; vanaf 11e week
o Genetische testing: testen van gezond individu met zicht op verandering eigen
gezondheidstoestand (presymptomatisch OZ) of die van hun kinderen (dragerschapsOZ)
Begin van de leerstof
inleiding
Zeldzame ziekten (7000) samen prevalenter dan kanker en aids samen
, Etiologie vaak gekender door extremer fenotype, en deze zz ziekten geven zo vaak etio prijs van
sporadische ziekten
o Bvb neurofibromatose: AD, NF1 gen-mutatie → huidtumoren/neurofibromen zenuwschede
(schwancellen)
Kan zich ook syndromaal presenteren: ATRX-gen mutatie → oa hypospadias (naast mentale retardatie en
rbc-afwijking) → zo bleek atrx zeer duidelijk geassocieerd met hypospadias indien afwezig (niet enigste
causale gen bleek, maar wel 1 vd velen, allemaal achterhaald door zz aandoeningen)
Mechanismen van ziektes: liggen tss aandoening (diagnostiek hiervoor) en symptomen (innovatie/therapie,
gebaseerd op mechanisme, hiertegen)
HFST I: Mechanismen van single gene (‘eenvoudige’) aandoeningen
Oorzakelijk gen (fout hier → ziekte/fenotype)
o vs modifiërend gen (betrokken, beïnvloeden verloop vd ziekte, veroorzaken deze niet)
pathogene varianten
o vaak eiwit wel normaal gevormd, dan speelt hoeveelheid dus een rol
→ LOF (meestal)
→ GOF, met oa 2 die typisch bij kanker plaatsvinden:
Ectopische expressie: op verkeerde plaats
Heterochrome expressie: op verkeerde moment; bvb plots GF↑ bij volwassenen →
tumoren
Meest frequente genetische afwijkingen zijn sporadische, de novo mutaties (minder frequent erfelijk)
o Geïnduceerd vs spontaan (meestal)
Geïnduceerd: door alcohol, kanker…; mutatie zelden hierdoor
Spontaan:
Door ROS
o Kankerpreventie → antioxidanten (in theorie, zou er wel heel veel van
moeten innemen om ROS↓ te doen)
Replicatie errors:
o thv proofreading: herkent mismatchen van baseparen en herstelt dit;
efficiëntie↓ met leeftijd↑
o en mismatch repair: bij mutatie in genen hierbij → werking↓ →
colonkanker… (zie van dorpe)
+- at random
o Echter grootte van genen ook een rol: hoe groter gen, hoe meer bp
gemuteerd kunnen worden
o Hot spots (oa CpG eilanden)
Transities (wisselen tss purines of pyrimidens onderling) zijn veel
frequenter dan transversies
Cytosine = oorzaak hier (CpG eilanden) → AT
C→T in 2 stappen reeds
o Caffeïne lijkt qua structuur op adenine → bij enorm hoge inname (> 1 kop/
dag zoiezo) → af en toe es per vergissing ingebouwd
Causaliteit?
Silent mutatie: meestal onschuldig, behalve bij progeria (bvb Hutchinson-Gilford (LMNA gen)), glycine →
glycine, AZ verandert niet
o LMNA-product bindt aan farnesyl (chaperone-eiwit dat het begeleidt naar zijn plaats); door
afwijking vh product kan het farnesyl niet meer loslaten → blijft er aanhangen → abnormale
nucleusrand → predispositie voor apoptose
o Silent mutaties hebben een effect op RNA (zie cursus dia 48) → RNA-analyse
o Zowel oorzaak als suscptibiliteitsfactor bij aandoeningen
, Missense mutatie (meest frequente mutatie, kan ziekteverwekkend zijn) vs SNP (onschuldig, dit noemt
men geen mutatie)
o EXAMENVRAAG HIEROVER
o Bij beide verandert 1 nucleotide
o Varianten in genoom: 5 klassen
I en II: zo goed als onschuldig (SNP)
IV en V: zo goed als ziekteverwekkend
III: variant van onbekende betekenis, nog nooit eerder ontdekt, men weet niet= SNP of
ziekteverwekkend?)…
Predictie functioneel effect (adhv 3 manieren, cfr dia 51)
o In silico tools: voorspelling kans ziekteverwekkend, vglijkend, adhv
computerberekening (vrij onbruikbaar)
o Seggregatie-analyse van families (nadeel: vaak kleine families met slechts
weinig zieken)
o Nt/AA karakteristieken (conservatie tss species en paralogen: vglijken adhv
grote databases…)
o Type AZ op plaats missense soms van belang: bvb glycinesubstitutie bij collageenafwijkingen
(Ehlers-Danlos) → structuur helix verandert hierdoor, door wegvallen vd glycine → lossere
structuur
Let op bij subklinische en late-onset aandoendingen bij het bepalen van causale genen (cfr long QT
syndroom)
Functionele analyses: om te bewijzen dat een variant de veroorzaker is ve ziekte (voor klasse III varianten)
o Adhv targeted mutagenese (via CRISPR/Cas), meestal door verwijderen ve bp in je genoom (of door
inbrengen mutatie kan ook)
CRISPR/Cas: knipt DNA in 2 via Cas-9 adhv een gRNA, DNA gaat via NHEJ knip herstellen
Adhv CRISPR/cas ga je nu donor DNA als template insereren op die plaats → vroegtijdig
stopcodon → gen geïnactiveerd → we kijken wat er gebeurt
o Rescue experiment:
Kind met klasse III variant in een gen
1. Dit gen ga je uitschakelen bij een gezonde zebravis → herkenbaar fenotype (= een
voorwaarde)
2. RNA vd pt, met variant erin injectecteer je id zebravis
RNA perfect functioneel, je redt het fenotype met RNA pt, dat dus zelf geen
fenotype veroorzaakt, maar het dus redt → gwne SNP
Fenotype blijft, RNA niet functioneel, dus de variant veroorzaakt wel degelijk de
ziekte → causale variant
Effecten van mutaties
CFTR gen in muco = 1st bestudeerde oorzakelijk gen id mens (altijd eerst in diermodellen)
5 klassen van effecten:
o Klasse V: transcriptie↓
= ergste vorm: minder of geen eiwit meer, bvb non-sense mutatie
o Klasse I: productie↓
Posttranslationele modificatie van eiwit thv ER loopt mis
o Klasse II: processing↓
Posttranslationele modificatie van eiwit thv Golgi loopt mis
o Klasse III: regulatie↓
Vervoer naar correcte plaats in cel loopt mis (chaperones)
4PBA = chemisch chaperone dat bij deze klasse effecten een hulp kan bieden; oa ook bij
muco, neemt functie over vd interne chaperones
