Genetyka medyczna i molekularna

Genetyka medyczna i molekularna - Opis

Książka prezentuje szeroki zakres wiedzy z zakresu genetyki człowieka i zastosowań biologii molekularnej w medycynie. Przedstawione są w niej ważne działy medycyny, w których istotną rolę odgrywa analiza genomu, dziedziczność jak też kwestie genetycznie uwarunkowanej zmienność osobniczej w konfrontacji ze środowiskiem. Szczególne miejsce, na wielu stronach, poświęcono problematyce leczenia chorób genetycznie uwarunkowanych w tym personalizacji leczenia z immunoterapią i terapią genową włącznie. Osobne miejsce poświęcono biomedycznym dokonaniom inżynierii genetycznej.

Obecne wydanie obejmuje podstawy genetyki i genomiki, zasady dziedziczenia i genetyczne uwarunkowanej zmienności osobniczej, metody i narzędzia analizy kwasów nukleinowych, zastosowania bioinformatyki w analizie genetycznej z uwzględnieniem wysoko przepustowego sekwencjonowania DNA, podstawy patologii molekularnej chorób dziedzicznych, nowotworowych, kompleksowych i mitochondrialnych.

Przedstawione spektrum zastosowań biologii molekularnej obejmuje także medycynę sądową i diagnostykę chorób infekcyjnych i inwazyjnych. Tradycyjnie o wartości opisywanej problematyki stanowią poradnictwo genetyczne i podstawy epidemiologii chorób genetycznie uwarunkowanych. Uwspółcześniono kompleks zagadnień dotyczący wiedzy z zakresu genetycznej różnorodności populacji ludzkich, biologii molekularnej w transplantologii i transfuzjologii jak też epigenetyki, farmakogenetyki i nutrigenetyki. Ponadto pragniemy zwrócić uwagę na nowe rozdziały poświęcone badaniom przesiewowym czy analizie DNA w (...) więcej genealogii.

Ważnym zagadnieniem poruszanym w książce są prawne i społeczne dylematy współczesnej genetyki.

Tematyka poruszana w książce, mimo widocznych osiągnięć, pozostaje w dalszym ciągu wyzwaniem dla nauki i jej laboratoryjnych zastosowań w najbliższych latach.
Publikacja jest kontynuacją kolejnych, poczynając od roku 1998, wznowień książki ,,Biologia molekularna w medycynie. Elementy genetyki klinicznej" jak też wydanej w 2019 r książki ,,Genetyka medyczna i molekularna".

Książka adresowana jest do szerokiego grona odbiorców: studentów medycyny, farmacji, biologii, biotechnologii, inżynierii genetycznej, lekarzy wszystkich specjalności, diagnostów laboratoryjnych, specjalizujących się w genetyce klinicznej i laboratoryjnej genetyce medycznej, pracowników firm farmaceutycznych, a także wszystkich, którzy chcieliby poszerzyć swoją wiedzę z zakresu genetyki człowieka.

Autorzy podręcznika są uznanymi autorytetami w zakresie swoich specjalności z wybitnym dorobkiem naukowym i edukacyjnym. Spis treści:
Okładka
Strona tytułowa
Strona redakcyjna
Spis treści
Przedmowa do wydania piątego
Przedmowa do wydania czwartego
Autorzy
1. Zakres zastosowań diagnostyki molekularnej w medycynie Jerzy Bal, Tadeusz Mazurczak
2. Podstawy genetyki i genomiki Jerzy Bal, Ewa Bocian
2.1. Podstawy genetyki molekularnej
2.1.1. Kwas deoksyrybonukleinowy i jego replikacja
2.1.2. Odczytywanie informacji genetycznej
2.1.3. Regulacja ekspresji
2.1.4. Gen
2.1.5. Świat RNA
2.2. Genom człowieka
2.2.1. Genomika
2.2.2. Struktura genomu
2.2.3. Kariotyp
2.3. Zmienność i dziedziczność
2.3.1. Mutacje
2.3.2. Aberracje chromosomowe
2.3.3. Polimorfizm
2.3.4. Relacje genotypfenotyp
2.3.5. Priony
3. Uwarunkowanie genetyczne chorób dziedzicznych Jerzy Bal, Tadeusz Mazurczak
3.1. Dziedziczenie autosomalne recesywne
3.2. Dziedziczenie autosomalne dominujące
3.3. Dziedziczenie sprzężone z chromosomem X
3.4. Dziedziczenie wieloczynnikowe
3.5. Dziedziczenie mitochondrialne
4. Genetyczna różnorodność współczesnych populacji ludzkich Ewa Ziętkiewicz, Patrycja Daca-Roszak
4.1. Mechanizmy powstawania różnorodności genetycznej w populacji
4.1.1. Mutacje i rodzaje markerów
4.1.2. Dryf genetyczny
4.1.3. Wpływ demografii na różnorodność populacji
4.2. Różnorodność genetyczna w badaniu historii populacji
4.2.1. Ocena poziomu różnorodności populacji i efektywna wielkość populacji
4.2.2. Ocena relacji między populacjami
4.2.3. Metody koalescencyjne w badaniach ewolucji sekwencji i ocenie wieku mutacji
4.2.4. Analiza nierównowagi sprzężeń
4.3. Ewolucja Homo s. sapiens w świetle danych genetycznych
4.3.1. Modele teoretyczne
4.3.2. Źródła danych
4.3.3. Różnorodność nukleotydowa i efektywna wielkość macierzystej populacji
4.3.4. Struktura genetyczna gatunku
4.3.5. Rozmieszczenie różnorodności w populacjach kontynentalnych
4.3.6. Wiek macierzystej populacji i datowanie ekspansji demograficznej Homo s. sapiens
4.3.7. Procesy migracji i kolonizacja świata
4.3.8. Efekty założyciela w populacjach ludzkich
4.3.9. Problemy związane z interpretacją różnorodności genetycznej w badaniu historii ewolucyjnej człowieka
4.4. Analiza archaicznego DNA: paleogenomika
4.4.1. Problemy metodyczne
4.4.2. Analiza archaicznych form Homo s. sapiens
4.4.3. Analiza procesów kolonizacji
4.4.4. Prehistoryczne migracje w Europie
4.5. Różnorodność genetyczna współczesnych populacji w zastosowaniach praktycznych
4.5.1. Populacyjne różnice częstości alleli w praktyce medycznej
4.5.2. Genetyczny profil populacji a mapowanie asocjacyjne w chorobach złożonych
4.5.3. Określenie przynależności populacyjnej i pochodzenia osób na podstawie markerów genetycznych zastosowanie w medycynie sądowej
4.5.4. Zmienność metylomu
4.5.5. Zmienność mikrobiomu
4.6. Kierunki dalszych badań
5. Prawo a dylematy współczesnej genetyki Marek Safjan, Leszek Bosek
5.1. Standardy europejskie
5.1.1. Kilka uwag prawnoporównawczych
5.1.2. Unia Europejska
5.1.3. Stanowisko Rady Europy
5.1.4. Regulacje zawarte w Konwencji o Ochronie Praw Człowieka i Godności Istoty Ludzkiej wobec Zastosowań Biologii i Medycyny
5.1.5. Postanowienia protokołu dodatkowego o zakazie klonowania
5.1.6. Postanowienia protokołu dodatkowego o testach genetycznych
5.2. Standardy powszechne
5.3. Założenia do dalszej ewolucji regulacji prawnych
5.4. Stan obecny według prawa polskiego
6. Analiza genomu
6.1. Metody analizy kwasów nukleionowych Jerzy Bal, Joanna Wiszniewska, Wojciech Wiszniewski
6.1.1. Enzymy restrykcyjne
6.1.2. Klonowanie DNA
6.1.3. Hybrydyzacja
6.1.4. Powielanie fragmentu DNA
6.1.5. Sekwencjonowanie DNA
6.1.6. Identyfikacja mutacji
6.2. Metody analizy cytogenetycznej i cytogenetyki molekularnej Ewa Bocian, Beata Nowakowska
6.2.1. Oznaczanie kariotypu
6.2.2. Metody analizy chromosomów
6.2.3. Kontrola jakości badań diagnostycznych w cytogenetyce klinicznej
6.3. Mapowanie i identyfikacja genów Jerzy Bal, Wojciech Wiszniewski
6.4. Redagowanie DNA Sylwia Rzońca-Niewczas
6.5. Bioinformatyka
6.5.1. Bazy danych i narzędzia bioinformatyczne Paweł Siedlecki
6.5.2. Sekwencjonowanie następnej generacji Tomasz Gambin
7. Aspekty kliniczne aberracji chromosomowych
7.1. Wskazania do analizy kariotypu
7.2. Zespoły niestabilności chromosomów
7.3. Interpretacja kariotypu
8. Diagnostyka molekularna
8.1. Strategia działania Jerzy Bal, Joanna Wiszniewska, Wojciech Wiszniewski
8.1.1. Badanie sposobu dziedziczenia się genu
8.1.2. Analiza mutacji
8.1.3. Problemy diagnostyczne
8.2. Nieinwazyjna prenatalna diagnostyka molekularna Katarzyna Guz, Beata Nowakowska, Agnieszka Orzińska, Sylwia Rzońca-Niewczas
8.2.1. Wolne płodowe kwasy nukleinowe
8.2.2. Markery dla wolnego płodowego DNA
8.2.3. Metody separacji i identyfikacji
8.2.4. Przykłady zastosowań NIPT
8.2.5. Zastosowanie łożyskowospecyficznych miRNA w diagnostyce wewnątrzmacicznego zahamowania wzrostu płodu oraz stanu przedrzucawkowego
8.3. Testy genetyczne Jerzy Bal
9. Choroby genetycznie uwarunkowane
9.1. Dziedziczne choroby układu odpornościowego Barbara Lisowska-Grospierre, Alain Fischer, Paula Dobosz
9.1.1. Ciężki złożony niedobór odporności
9.1.2. Funkcjonalne niedobory odporności limfocytów T
9.1.3. Wadliwe różnicowanie lub funkcja limfocytów B
9.1.4. Dziedziczne choroby autoimmunologiczne
9.1.5. Choroby złożone
9.2. Choroby metaboliczne Anna Tylki-Szymańska, Barbara Czartoryska
9.2.1. Definicja choroby metabolicznej
9.2.2. Przyczyny zaburzeń przemian metabolicznych
9.2.3. Diagnostyka
9.2.4. Możliwości leczenia
9.2.5. Skuteczność leczenia choroby rzadkie
9.3. Choroby kompleksowe Jacek J. Pietrzyk
9.3.1. Klasyfikacja
9.3.2. Znaczenie populacyjne
9.3.3. Genetyka populacyjna metodyka
9.3.4. Oszacowanie udziału czynników genetycznych i środowiskowych w etiologii chorób kompleksowych
9.3.5. Identyfikacja genów głównych
9.3.6. Wybrane przykłady chorób kompleksowych
9.3.7. Specyfika poradnictwa genetycznego w chorobach kompleksowych
9.3.8. Aktualny stan badań w chorobach kompleksowych
9.3.9. Przyszłe kierunki badań oczekiwania i ograniczenia
9.4. Choroby nowotworowe aspekty kliniczne Beata Lipska-Ziętkiewicz, Maria Małgorzata Sąsiadek
9.4.1. Onkogenetyka
9.4.2. Aktualny stan wiedzy w zakresie predyspozycji genetycznej do rozwoju nowotworów złośliwych poszczególnych narządów
9.4.3. Wielonarządowe zespoły predyspozycji do nowotworów
9.5. Choroby nowotworowe aspekty molekularne Janusz A. Siedlecki
9.5.1. Molekularne aspekty chorób nowotworowych
9.5.2. Etapy kancerogenezy
9.5.3. Zaburzenia w transmisji sygnałów wzrostu onkogeny
9.5.4. Utrata zdolności do rozpoznawania sygnałów antywzrostowych geny supresorowe
9.5.5. Zaburzenia w systemach naprawy DNA geny stabilizacyjne
9.5.6. Cykl komórkowy a transformacja nowotworowa
9.5.7. Zmiany epigenetyczne a transformacja nowotworowa
9.5.8. Nabywanie nieograniczonego potencjału podziałowego a transformacja nowotworowa
9.5.9. Transformacja nowotworowa a apoptoza
9.5.10. Nabywanie zdolności do unaczynienia guza
9.5.11. Nabywanie zdolności do tworzenia nacieków i przerzutów
9.5.12. Diagnostyka molekularna
9.5.13. Znaczenie badań genetycznych w klinice
9.6. Choroby mitochondrialne Ewa Bartnik, Katarzyna Tońska
9.6.1. Genom mitochondrialny
9.6.2. Mutacje mitochondrialnego DNA
9.6.3. Mutacje genomu jądrowego prowadzące do chorób mitochondrialnych
9.6.4. Korelacje genotypfenotyp w chorobach mitochondrialnych
9.6.5. Diagnostyka chorób mitochondrialnych
9.6.6. Poradnictwo genetyczne w chorobach mitochondrialnych
9.6.7. Leczenie chorób mitochondrialnych i strategie reprodukcyjne
9.6.8. Zmienność populacyjna mtDNA
9.6.9. Mitochondria w chorobach nowotworowych
9.6.10. Mitochondria a starzenie się
10. Biologia molekularna w transplantologii i transfuzjologii
10.1. Antygeny zgodności tkankowej Jacek Nowak, Ewa Brojer
10.1.1. Funkcje i mechanizmy działania HLA
10.1.2. Podłoże genetyczne antygenów HLA
10.1.3. Polimorfizm HLA
10.1.4. Zjawisko niezrównoważenia sprzężeń
10.1.5. Metody oznaczania antygenów HLA
10.1.6. Nazewnictwo antygenów HLA
10.1.7. Zastosowanie i znaczenie badań antygenów HLA
10.1.8. HLA a występowanie chorób
10.1.9. HLA a szczepienia ochronne
10.1.10. HLA a niepożądane reakcje na leki
10.2. Antygeny komórek krwi Katarzyna Guz, Ewa Brojer
10.2.1. Antygeny krwinek czerwonych
10.2.2. Antygeny krwinek płytkowych
10.2.3. Antygeny granulocytów
11. Genetycznie uwarunkowana zmienność osobnicza a współczesne problemy zdrowotne
11.1. Farmakogenetyka. Polimorfizm genetyczny działania leków w fazie farmakokinetycznej i farmakodynamicznej znaczenie farmakologiczne i toksykologiczne Władysława A. Daniel
11.1.1. Farmakogenetyka jako nowa dziedzina nauki
11.1.2. Polimorfizm reakcji utleniania z udziałem cytochromu P450
11.1.3. Polimorfizm reakcji sprzęgania
11.1.4. Fenotypowanie
11.1.5. Kliniczne znaczenie farmakogenetyki
11.1.6. Czy farmakogenetyka dotyczy jedynie enzymów metabolizujących leki?
11.1.7. Farmakogenetyka i farmakogenomika a indywidualizacja farmakoterapii
11.2. Nutrigenetyka Małgorzata Schlegel-Zawadzka
11.2.1. Produkty żywnościowe, składniki pokarmowe, zwyczaje i nawyki żywieniowe
11.2.2. Metodyka badań
11.2.3. Interakcja składników diety i genów
11.2.4. Fenotyp żywieniowy
11.2.5. Indywidualizacja diety, zapobieganie chorobom dietozależnym
11.2.6. Etyczne problemy a żywieniowe badania genetyczne
11.3. Wzmocnienie i predyspozycje genetyczne Marta Jurek, Jerzy Bal
12. Epigenetyka Monika Gos
12.1. Regulacja epigenetyczna
12.2. Mechanizmy regulacji epigenetycznej
12.2.1. Metylacja DNA
12.2.2. Modyfikacje kowalencyjne białek histonowych
12.2.3. Struktura chromatyny
12.2.4. Białka związane z regulacją ekspresji genów i przebudowaniem struktury chromatyny
12.2.5. Niekodujący RNA
12.3. Rodzicielskie piętnowanie genomowe
12.4. Zaburzenia procesów regulacji epigenetycznej jako przyczyna chorób dziedzicznych
12.4.1. Choroby związane z nałożeniem nieprawidłowego wzoru epigenetycznego
12.4.2. Choroby związane z defektem w genach kodujących modyfikatory epigenetyczne
12.5. Somatyczne zmiany epigenetyczne jako efekt konstytutywnego defektu genetycznego
12.6. Epigenetyczne zmiany somatyczne jako przyczyna chorób kompleksowych
12.6.1. Nowotwory
12.6.2. Demencja/otępienie
12.6.3. Choroby układu krążenia
12.7. Dziedziczenie międzypokoleniowe
13. Leczenie praktyka i nadzieje
13.1. Znaczenie terapii Jerzy Bal, Tadeusz Mazurczak
13.2. Techniki inżynierii genetycznej w terapii genowej, medycynie regeneracyjnej i transplantacyjnej Agnieszka Łoboda, Józef Dulak
13.2.1. Metody transferu genów techniki niewirusowe i wektory wirusowe
13.2.2. Techniki edycji genów (ZFN, TALEN, CRISPR/Cas9)
13.2.3. Komórki macierzyste
13.2.4. Terapie genetyczne
13.2.5. Zwierzęta transgeniczne w badaniach podstawowych i medycynie
13.3. Terapia genowa dziedzicznych chorób monogenowych Dorota Hoffman-Zacharska, Agnieszka Charzewska
13.3.1. Historia rozwoju terapii genowej
13.3.2. Koncepcje terapii genowej
13.3.3. Strategie terapii genowej
13.3.4. Dopuszczone terapie genowe w wybranych jednostkach klinicznych
13.3.5. Przyszłość terapii genowej
13.4. Terapia genowa chorób nowotworowych Janusz A. Siedlecki
13.4.1. Supresja fenotypu nowotworowego
13.4.2. Odpowiedź gospodarznowotwór
13.4.3. Niszczenie komórek nowotworowych
13.4.4. Ochrona komórek prawidłowych
13.4.5. Terapia proapoptyczna
13.4.6. Antyangiogenna terapia nowotworów
13.5. Immunoterapia Elżbieta Sarnowska
13.5.1. Inhibitory immunologicznego punktu kontroli
13.5.2. Terapia z użyciem cytokin
13.5.3. Wirusy onkolityczne
13.5.4. Szczepionki przeciwnowotworowe
13.5.5. Terapia adoptywna CAR-T
14. Program badań przesiewowych noworodków Mariusz Ołtarzewski, Monika Gos
14.1. Zasadność prowadzenia badań przesiewowych noworodków
14.2. Rys historyczny
14.3. Opis programu
14.4. Ogólne zasady realizacji badań przesiewowych noworodków
14.5. Etapy badania przesiewowego
14.5.1. Rejestracja etykiet
14.5.2. Pobieranie próbek krwi na bibułę szpitale i położne
14.5.3. Rejestracja i test w laboratorium
14.5.4. Baza danych, statystyka
14.6. Choroby objęte badaniami przesiewowymi i stosowane algorytmy diagnostyczne
14.6.1. Wrodzona niedoczynność tarczycy (WNT)
14.6.2. Fenyloketonuria (PKU)
14.6.3. Mukowiscydoza (CF)
14.6.4. Badanie przesiewowe wrodzonych wad metabolizmu metodą MS/MS
14.6.5. Wrodzony przerost nadnerczy (WPN)
14.6.6. Deficyt biotynidazy
14.7. Diagnostyka specjalistyczna i monitorowanie leczenia
14.8. Diagnostyka molekularna w badaniach przesiewowych
15. Epidemiologia chorób genetycznie uwarunkowanych Anna Latos-Bieleńska
15.1. Częstość występowania chorób genetycznych w różnych okresach życia człowieka
15.2. Choroby genetyczne a choroby rzadkie. Rejestry chorób genetycznych
15.3. Epidemiologia poszczególnych rodzajów chorób genetycznych
15.3.1. Aberracje chromosomowe i choroby genomowe
15.3.2. Choroby uwarunkowane jednogenowo
15.3.3. Choroby uwarunkowane wielogenowo/wieloczynnikowo (choroby kompleksowe)
15.4. Epidemiologia wrodzonych wad rozwojowych
16. Poradnictwo genetyczne i profilaktyka chorób Tadeusz Mazurczak
16.1. Poradnictwo genetyczne
16.1.1. Definicja i cele poradnictwa genetycznego
16.1.2. Metodyka poradnictwa genetycznego
16.1.3. Aspekty psychologiczne poradnictwa genetycznego
16.2. Profilaktyka chorób genetycznych
17. Spektrum zastosowań biologii molekularnej
17.1. Analiza DNA w genetyce sądowej Urszula Rogalla-Ładniak, Tomasz Grzybowski
17.1.1. Badania genetyczne w ustalaniu ojcostwa
17.1.2. Badanie śladów biologicznych w sprawach kryminalnych
17.1.3. Banki profili genetycznych
17.2. Analiza DNA w genealogii Michał Milewski
17.2.1. Cele badań genetycznych w genealogii
17.2.2. Rodzaje badań DNA wykorzystywanych w genealogii
17.2.3. Publiczne bazy danych użyteczne w genealogii genetycznej
17.2.4. Potencjalne zagrożenia towarzyszące badaniom z zakresu genealogii genetycznej
17.3. Diagnostyka chorób infekcyjnych i inwazyjnych
17.3.1. Podstawy diagnostyki molekularnej Norman J. Pieniążek
17.3.2. Analiza genetyczna w bakteriologii i epidemiologii zakażeń bakteryjnych Radosław Izdebski, Marta Biedrzycka, Paweł Urbanowicz, Janusz Fiett, Marek Gniadkowski
17.3.3. Czynniki zakaźne przenoszone przez krew Ewa Brojer, Piotr Grabarczyk
18. Biofarmaceutyki wytwarzane metodami inżynierii genetycznej Tomasz Pniewski, Małgorzata Kęsik-Brodacka
18.1. Inżynieria genetyczna i kultury komórkowe podstawą produkcji białek jako substancji czynnych biofarmaceutyków
18.2. Systemy do produkcji białek rekombinowanych
18.2.1. Systemy ekspresyjne w komórkach ssaczych
18.2.2. Bakulowirusowy system ekspresji w komórkach owadzich
18.2.3. Bakteryjny system ekspresyjny
18.2.4. Drożdżowy system ekspresyjny
18.2.5. Układy bezkomórkowe
18.3. Zwierzęta transgeniczne jako producenci biofarmaceutyków
18.4. Otrzymywanie biofarmaceutyków w roślinnych systemach ekspresyjnych
18.4.1. Rośliny transgeniczne
18.4.2. Rośliny transplastomiczne
18.4.3. Ekspresja przejściowa
18.4.4. Perspektywy rozwoju roślinnych biofarmaceutyków
18.5. Przeciwciała monoklonalne
18.6. Szczepionki
18.6.1. Szczepionki podjednostkowe
18.6.2. Adiuwanty
18.6.3. Szczepionki VLPs
18.6.4. Szczepionki terapeutyczne
18.6.5. Szczepionki terapeutyczne w leczeniu onkologicznym
18.6.6. Szczepionki oparte na kwasach nukleinowych
18.6.7. Wirusowe szczepionki wektorowe
18.6.8. Szczepionki mRNA
18.7. Immunomodulatory, białka krwi, hormony i inne biofarmaceutyki białkowe
18.8. Cząstki wirusopodobne i wironanocząstki jako adiuwanty i nośniki biofarmaceutyków
18.9. Aplikacja biofarmaceutyków przez błony śluzowe i indukcja tolerancji immunologicznej
18.10. Nutraceutyki
18.11. Biotechnologia w pozyskiwaniu naturalnych farmaceutyków
19. Słabość i siła genocentrycznej wizji biologii Andrzej Jerzmanowski
20. Uzupełnienia i załączniki Jerzy Bal, Ewa Bocian
20.1. Kod genetyczny
20.2. Przygotowanie materiału do badania
20.2.1. Pobranie krwi na izolację DNA
20.2.2. Pobranie krwi do badania cytogenetycznego
20.3. Nazewnictwo genów i mutacji
20.4. Ważniejsze osiągnięcia w genetyce i biologii molekularnej w latach 19532022
20.5. Słownik terminów
20.6. Przykłady wyników diagnostyki molekularnej
20.7. Deklaracja świadomej zgody
21. Załączniki
21.1. Konwencja o Ochronie Praw Człowieka i Godności Istoty Ludzkiej wobec Zastosowań Biologii i Medycyny
21.2. Projekt Protokołu Dodatkowego do Konwencji o Ochronie Praw Człowieka i Godności Istoty Ludzkiej wobec Zastosowań Biologii i Medycyny w sprawie zakazu klonowania istot ludzkich
21.3. Projekt komentarza do projektu Protokołu Dodatkowego w sprawie zakazu klonowania istot ludzkich
21.4. Protokół Dodatkowy do Konwencji o Prawach Człowieka i Biomedycynie o testach genetycznych dla celów zdrowotnych
Przypisy mniej