Οι αιμοσφαιρινοπάθειες είναι από τις πιο κοινές γενετικές ασθένειες παγκοσμίως, με τα άτομα με καταγωγή από τροπικές χώρες να βρίσκονται περισσότερο σε κίνδυνο. Οι διαταραχές της σύνθεσης της αιμοσφαιρίνης (θαλασσαιμία) και της δομής (δρεπανοκυτταρική αναιμία) ήταν ανάμεσα στις πρώτες γενετικές ασθένειες που ταυτοποιήθηκαν και διερευνήθηκαν κατά τα τελευταία 40 χρόνια. Η λεπτομερής ανάλυση των γονιδίων των σφαιρινών έχει καθιερώσει πολλές από τις βασικές αρχές της μοριακής γενετικής. Υπό αυτό το πρίσμα, η παρούσα διπλωματική εργασία θα επικεντρωθεί στη διερεύνηση μηχανισμών έκφρασης των γονιδίων των σφαιρινών.
Αρχικά, θα γίνει αναφορά στη δομή και λειτουργία της αιμοσφαιρίνης, στην παραγωγή των ερυθρών καθώς και τις διαφορές στην σύνθεση των αιμοσφαιρινικών αλυσίδων κατά τα στάδια της αναπτυξιακής πορείας του ανθρώπου.
Στη συνέχεια, η εργασία θα εστιάσει στη δομή και οργάνωση των γονιδίων των σφαιρινών και των ρυθμιστικών στοιχείων που διέπουν την έκφραση τους. Η αμινοξική αλληλουχία κάθε σφαιρινικής αλυσίδας καθορίζεται από το αντίστοιχο γονίδιο. Τα ανθρώπινα γονίδια σφαιρίνης είναι διατεταγμένα σε πολυγονιδιακά συμπλέγματα (multigene clusters), τα οποία αποτελούν κοινό τρόπο οργάνωσης γονιδίων των θηλαστικών. Όσον αφορά τα γονίδια των σφαιρινών, υπάρχει ο α- και ο β-γονιδιακός τόπος. Η μεταγραφική ρύθμιση των συμπλεγμάτων της ανθρώπινης αιμοσφαιρίνης επιτυγχάνεται με τη βοήθεια των cis-ρυθμιστικών στοιχείων. Υποκινητές, ενισχυτές και αποσιωπητικές αλληλουχίες διέπουν την κατάλληλη αναπτυξιακή έκφραση των μεμονωμένων γονιδίων σφαιρίνης. Κάθε γειτνιάζων ρυθμιστικό στοιχείο, όπως ο υποκινητής, ο ενισχυτής ή ο αποσιωπητής, διαθέτει θέσεις δέσμευσης, για ερυθροειδικούς ή μη, μεταγραφικούς παράγοντες, που αλληλεπιδρούν με ποικίλους συμπαράγοντες. Ωστόσο, στην έκφραση γονιδίων σφαιρίνης, επιδρούν γονιδιακοί τόποι είτε συνδεδεμένοι (linked) είτε μη-συνδεδεμένοι (unlinked) με το γονιδιακό τόπο. Έτσι, ενώ τα cis-δραστικά στοιχεία συντελούν στην ποικιλομορφία της έκφρασης των σφαιρινικών γονιδιακών τόπων, μεγαλύτερο ποσοστό της ποικιλομορφίας των χαρακτηριστικών (trait variance) οφείλεται σε παράγοντες που δεν είναι συνδεδεμένοι με το σφαιρινικό σύμπλεγμα, δηλαδή σε trans- δραστικά στοιχεία.
Επιπρόσθετα, θα γίνει μελέτη των θαλασσαιμικών συνδρόμων (α θαλασσαιμία, β θαλασσαιμία, δβ θαλασσαιμία, γδβ θαλασσαιμία, Ηb Lepore και κληρονομική παραμονή της ΗΒF), των δρεπανοκυτταρικών συνδρόμων (ομόζυγο, ετερόζυγο δρεπανοκυτταρική αναιμία καθώς και περιπτώσεις διπλής ετεροζυγωτίας) και άλλων σπανιότερων αιμοσφαιρινοπαθειών όπως η D, G αιμοσφαιρινοπάθεια και άλλες. Θα διερευνηθεί η μοριακή βάση καθώς και οι συχνότερα παρατηρούμενες μεταλλάξεις, αλλά θα συμπεριληφθεί και η κλινική εικόνα και οι τρέχουσες θεραπευτικές προσεγγίσεις των αιμοσφαιρινοπαθειών.
Τέλος, θα γίνει αναδρομική μελέτη και στατιστική αξιολόγηση στα άτομα που ελέγχθηκαν για πιθανή αιμοσφαιρινοπάθεια στο αιματολογικό εργαστήριο του Λαϊκού νοσοκομείου τα 5 τελευταία χρόνια. Θα διερευνηθούν τα ποσοστά εμφάνισης αιμοσφαιρινοπαθειών στο δείγμα καθώς και θα αναφερθούν αξιοσημείωτα ευρήματα.Hemoglobinopathies are some of the most common genetic diseases worldwide, especially in people coming from tropical countries. Defects of composition (thalassemia) and structure (sickle cell anaemia) were among the first genetic diseases to be identified and investigated over the last 40 years. A detailed analysis of the globin genes has established many of the basic principles of molecular genetics. In this way, the present diploma thesis will concentrate on the investigation of expression mechanisms of globin genes.
Initially, a reference to the structure and function of hemoglobin, the production of red blood cells and the differences in the composition of hemoglobin chains over the stages of human growth will be made.
Furthermore, this thesis will focus on the structure and organization of globin genes and their regulatory elements. The aminoxic sequence of each globin chain is determined by a corresponding gene. Human globin genes are arranged in multigene clusters, a common organization in mammal genes. There is a- and b- gene locus. Transcriptional regulation of human hemoglobin gene clusters is accomplished with the aid of cis-regulatory elements. Promoters, enhancers and silencing sequences affect the developmental expression of globin genes. Each adjacent regulatory element, such as the promoter, the enhancer or silencer has binding sites for erythroid or non-transcriptional factors that interact with a variety of cofactors. However, as far as the expression of globin genes is concerned, there are gene loci, either linked or unlinked to the globin gene locus. Thus, while cis-acting elements contribute to the variety of gene expression, a greater percentage of trait variance is due to factors not associated with the gene complex (trans-acting elements).
Additionally, a study of all thalassemia syndromes (a thalassemia, β thalassemia, δ thalassemia, γδ thalassemia, Hb Lepore and HPFH), sickle cell syndromes (homozygous, heterozygous sickle cell anemia as well as cases of dual heterozygosity) and other more rare hemoglobinopathies D, G and others will be carried out. The molecular basis as well as the most frequently observed mutations will be investigated. The clinical picture and current therapeutic approaches of hemoglobinopathies will be included as well.
Finally, a retrospective study and statistical evaluation will be carried out on individuals who have been tested for possible hemoglobinopathy in the Haematological Laboratory of the “Laiko” Hospital for the past 5 years
