Genetic Tests and Genetic Counseling 02-223 How to Analyze Your - - PowerPoint PPT Presentation

Genetic Tests and Genetic Counseling

02-­‑223 ¡How ¡to ¡Analyze ¡Your ¡Own ¡Genome ¡

Genetic Tests for Huntington Disease

• Hun7ngton ¡Disease ¡

– Incurable ¡brain ¡disorder ¡that ¡runs ¡in ¡families ¡ – Movement, ¡cogni7ve, ¡and ¡psychiatric ¡disorders ¡ – Disease ¡onset ¡around ¡age ¡40 ¡ – Dominant ¡muta7on ¡in ¡a ¡gene ¡on ¡chromosome ¡4 ¡

• Normal ¡chromosomes ¡– ¡35 ¡repeats ¡of ¡CAG ¡
• Hun7ngton ¡disease ¡muta7on ¡carriers ¡– ¡more ¡than ¡35 ¡repeats ¡

– If ¡you ¡have ¡an ¡affected ¡parent, ¡you ¡have ¡50% ¡chance ¡of ¡inheri7ng ¡the ¡disease ¡ muta7on ¡ – Gene7c ¡tests ¡available ¡

• If ¡you ¡know ¡Hun7ngton ¡disease ¡runs ¡in ¡your ¡family, ¡would ¡you ¡be ¡

interested ¡in ¡taking ¡the ¡gene7c ¡test? ¡

• What ¡if ¡you ¡haven’t ¡been ¡tested ¡but ¡your ¡children ¡or ¡parents ¡want ¡to ¡get ¡

tested? ¡

Genetic Test for Trisomy 18

• Trisomy ¡18 ¡

– a ¡gene7c ¡disorder ¡in ¡which ¡a ¡person ¡has ¡a ¡third ¡copy ¡of ¡material ¡from ¡ chromosome ¡18 ¡ – The ¡extra ¡gene7c ¡material ¡affects ¡normal ¡development ¡ – Small ¡head/jaws, ¡low ¡set ¡ears, ¡low ¡birth ¡weight, ¡mental ¡delay, ¡muscle ¡ weakness ¡ – Half ¡of ¡infants ¡with ¡this ¡condi7on ¡do ¡not ¡survive ¡beyond ¡the ¡first ¡week ¡

• f ¡life. ¡Some ¡children ¡have ¡survived ¡to ¡the ¡teenage ¡years, ¡but ¡with ¡

serious ¡medical ¡and ¡developmental ¡problems. ¡ – Gene7c ¡tests ¡are ¡available ¡during ¡pregnancy ¡

• Would ¡you ¡like ¡to ¡get ¡tested ¡during ¡the ¡pregnancy? ¡

Genetic Test for Tay-Sachs Disease

• Tay-­‑Sachs ¡disease ¡

– a ¡deadly ¡disease ¡of ¡the ¡nervous ¡system ¡passed ¡down ¡through ¡families ¡ – the ¡body ¡lacks ¡hexosaminidase ¡A, ¡a ¡protein ¡that ¡helps ¡break ¡down ¡a ¡chemical ¡ found ¡in ¡nerve ¡7ssue ¡called ¡gangliosides. ¡Without ¡this ¡protein, ¡gangliosides ¡build ¡ up ¡in ¡cells, ¡especially ¡nerve ¡cells ¡in ¡the ¡brain. ¡ – Symptoms ¡usually ¡appear ¡when ¡the ¡child ¡is ¡3 ¡to ¡6 ¡months ¡old. ¡The ¡disease ¡tends ¡to ¡ get ¡worse ¡very ¡quickly, ¡and ¡the ¡child ¡usually ¡dies ¡by ¡age ¡4 ¡or ¡5. ¡ – Recessive: ¡When ¡both ¡parents ¡carry ¡the ¡defec7ve ¡Tay-­‑Sachs ¡gene, ¡a ¡child ¡has ¡a ¡25% ¡ chance ¡of ¡developing ¡the ¡disease ¡ – most ¡common ¡among ¡the ¡Ashkenazi ¡Jewish ¡popula7on ¡

• About ¡1 ¡in ¡every ¡27 ¡members ¡of ¡the ¡Ashkenazi ¡Jewish ¡popula7on ¡carries ¡the ¡

Tay-­‑Sachs ¡gene ¡

• Would ¡you ¡like ¡to ¡get ¡tested ¡for ¡Tay-­‑Sachs ¡disease? ¡
• Would ¡the ¡test ¡results ¡influence ¡your ¡decision ¡on ¡who ¡to ¡marry? ¡

Genetic Tests for PKU

• Phenylketonuria ¡(PKU) ¡

– A ¡rare ¡condi7on ¡in ¡which ¡a ¡baby ¡is ¡born ¡without ¡the ¡ability ¡to ¡properly ¡ break ¡down ¡an ¡amino ¡acid ¡called ¡phenylalanine ¡ – Happens ¡about ¡1 ¡in ¡20,000 ¡infants ¡ – Causes ¡profound ¡neurological ¡and ¡cogni7ve ¡damage ¡ – Dietary ¡interven7on ¡(limi7ng ¡intake ¡of ¡phenylalanine) ¡can ¡make ¡a ¡ major ¡difference ¡in ¡the ¡child’s ¡health ¡propsect ¡ – Gene7c ¡screening ¡assay ¡is ¡a ¡standard ¡item ¡for ¡newborn ¡screening ¡ panels ¡

Growth of Genetic Testing

Hudson ¡et ¡al., ¡Nature ¡ Biotechnology, ¡2005 ¡

Genetic Tests

• Gene7c ¡tests ¡are ¡ogen ¡used ¡for ¡ ¡
• Diagnosis ¡for ¡prenatal, ¡pediatric, ¡and ¡adult ¡onset ¡diseases ¡
• Diseases ¡that ¡run ¡in ¡families ¡for ¡unaffected ¡but ¡concerned ¡individuals ¡

– Already ¡being ¡used ¡widely ¡for ¡prenatal ¡diagnosis ¡

• Noninvasive ¡or ¡minimally ¡invasive ¡screening ¡rou7nely ¡done ¡on ¡

pregnant ¡women ¡

– Maternal ¡blood ¡screening ¡ » Down ¡syndrome: ¡measures ¡protein ¡levels ¡(PPAP-­‑A ¡and ¡beta-­‑HCG) ¡in ¡ mother’s ¡blood ¡

• Invasive ¡tests ¡done ¡in ¡response ¡to ¡risk ¡factors, ¡symptoms ¡

Possible Benefits from Genetic Tests

• Clinical ¡

– Avoidance ¡of ¡onset ¡of ¡disease ¡ – Cura7ve ¡treatment ¡due ¡to ¡7mely ¡and ¡accurate ¡diagnosis ¡ – Avoidance ¡of ¡harms ¡from ¡inappropriate ¡treatment ¡or ¡monitoring ¡ – Symptoma7c ¡treatment ¡

• Psychological ¡or ¡social ¡

– Relief ¡from ¡uncertainty ¡ ¡ – Personal ¡planning ¡ ¡ – Improved ¡well-­‑being ¡ ¡ – Fulfilment ¡of ¡pa7ent ¡wishes ¡to ¡be ¡tested ¡

• Public ¡health ¡

– Decrease ¡popula7on ¡morbidity ¡and/or ¡mortality ¡from ¡gene7c ¡disease ¡ – Decrease ¡popula7on ¡frequency ¡of ¡treatment-­‑related ¡morbidity ¡or ¡mortality ¡

Genetics and Medicine

• Medical ¡gene7cists ¡

– MD ¡training ¡with ¡subspecialty ¡in ¡medical ¡gene7cs ¡ – Ogen ¡specialty ¡training ¡in ¡pediatrics ¡or ¡internal ¡medicine ¡ – With ¡whole-­‑genome ¡sequencing, ¡the ¡process ¡for ¡diagnosis ¡is ¡ increasingly ¡more ¡complicated ¡ ¡

• Gene-­‑gene ¡interac7on ¡
• Gene-­‑environment ¡interac7on ¡
• Gene7c ¡counselors ¡

– Trained ¡in ¡Master’s ¡program ¡and ¡board-­‑cer7fied ¡ – Works ¡with ¡medical ¡gene7cists ¡to ¡offer ¡counseling ¡to ¡pa7ents ¡

Genetic Counseling

• Gene7c ¡counseling ¡ ¡

– explains ¡the ¡nature, ¡usefulness ¡and ¡risks ¡associated ¡with ¡gene7c ¡tests ¡ – assures ¡that ¡par7cipa7on ¡in ¡gene7c ¡tes7ng ¡is ¡autonomous, ¡or ¡based ¡

• n ¡par7cipants’ ¡understanding ¡of ¡the ¡relevant ¡informa7on ¡
• Gene7c ¡counselors ¡ ¡

– iden7fy ¡families ¡at ¡risk ¡of ¡gene7c ¡condi7ons ¡ – inves7gate ¡the ¡gene7c ¡condi7on ¡that ¡is ¡present ¡in ¡the ¡family ¡ – interpret ¡informa7on ¡about ¡the ¡disorder ¡ – analyze ¡inheritance ¡paierns ¡and ¡risks ¡of ¡recurrence ¡ ¡ – with ¡the ¡family, ¡review ¡the ¡op7ons ¡that ¡are ¡available ¡ – Pre-­‑ ¡and ¡post-­‑test ¡counseling ¡

Biochemical Assays vs. Genetic Tests

• Gene7c ¡tests ¡

– directly ¡genotype ¡individuals’ ¡DNA ¡ – Even ¡if ¡we ¡determine ¡the ¡genotypes ¡of ¡individuals, ¡we ¡ogen ¡cannot ¡ determine ¡the ¡effects ¡of ¡the ¡muta7ons ¡on ¡phenotypes ¡

• Biochemical ¡Assays ¡

– Assay ¡for ¡biochemical ¡product ¡of ¡the ¡pathway ¡in ¡which ¡disease ¡genes ¡ are ¡ac7ve ¡ – When ¡there ¡are ¡different ¡muta7ons ¡that ¡influence ¡the ¡same ¡ biochemical ¡pathway, ¡a ¡single ¡assay ¡for ¡the ¡pathway ¡can ¡determine ¡a ¡ func7onal ¡deficit ¡ ¡

Biochemical Assays vs. Genetic Tests

• Why ¡not ¡biochemical ¡assays? ¡Advantages ¡of ¡gene7c ¡tests ¡

– Possible ¡to ¡detect ¡the ¡poten7al ¡func7onal ¡deficit ¡before ¡the ¡symptoms ¡ (imbalance ¡in ¡the ¡biochemical ¡pathways) ¡occur ¡

• Early ¡interven7on ¡to ¡reduce ¡the ¡damage ¡from ¡the ¡disease ¡
• Can ¡be ¡cri7cal ¡for ¡newborns ¡

– Non-­‑invasive ¡

• Can ¡be ¡performed ¡on ¡cell ¡sample ¡from ¡blood ¡or ¡from ¡swabbing ¡the ¡

inside ¡of ¡the ¡cheek ¡

• Do ¡not ¡need ¡the ¡genes ¡to ¡be ¡expressed ¡ ¡
• biochemical ¡assays ¡may ¡involve ¡invasive, ¡difficult, ¡and ¡expensive ¡

procedure ¡

Karyotyping

• Karyotyping ¡

– Taking ¡dividing ¡cells ¡from ¡the ¡fetal ¡sample ¡and ¡break ¡them ¡open ¡on ¡ glass ¡slides ¡so ¡that ¡individual ¡mito7c ¡chromosomes ¡spread ¡out ¡in ¡a ¡ loose ¡field ¡ – The ¡slides ¡are ¡stained ¡and ¡photographed ¡ – Used ¡for ¡autosomal ¡trisomies ¡and ¡sex ¡chromosome ¡anomalies ¡

• Turner ¡(XO) ¡syndrome ¡
• Klinefelter ¡(XXY) ¡syndrome ¡

Practical Challenges

• Interpre7ng ¡the ¡gene7c ¡tests ¡result ¡can ¡be ¡challenging ¡for ¡complex ¡

diseases ¡

• Individual ¡pa7ents ¡may ¡rely ¡on ¡false ¡informa7on ¡on ¡the ¡web! ¡
• Reliable ¡online ¡resources ¡such ¡as ¡GeneClinics, ¡OMIM ¡(Online ¡Medelian ¡

Inheritance ¡in ¡Man) ¡are ¡becoming ¡available ¡

• Consult ¡medical ¡gene7cists ¡or ¡gene7c ¡counselors ¡
• Informa7on ¡on ¡rare ¡gene7c ¡disorders ¡may ¡be ¡hard ¡to ¡find ¡even ¡at ¡a ¡

clinic ¡

• Developing ¡cost-­‑effec7ve ¡gene7c ¡tests ¡

– Development ¡of ¡gene7c ¡tests ¡follows ¡discovery ¡of ¡disease ¡genes ¡ – Less ¡incen7ves ¡to ¡develop ¡gene7c ¡test ¡for ¡rare ¡diseases ¡ – For ¡newly ¡discovered ¡genes, ¡gene7c ¡test ¡may ¡not ¡be ¡available ¡ ¡

• Pa7ents ¡can ¡par7cipate ¡in ¡research-­‑based ¡gene7c ¡tes7ng ¡

Genetic Tests for Complex Traits

• With ¡whole-­‑genome ¡sequencing, ¡in ¡the ¡future, ¡gene7c ¡tests ¡

for ¡complex ¡traits ¡will ¡be ¡available ¡

• Challenges ¡in ¡interpre7ng ¡test ¡results ¡for ¡complex ¡traits ¡

– Effect ¡size ¡of ¡each ¡muta7on ¡may ¡be ¡very ¡small ¡ – The ¡posi7ve ¡test ¡results ¡do ¡not ¡necessarily ¡mean ¡100% ¡certainty ¡in ¡ developing ¡the ¡par7cular ¡phenotype ¡

• Developing ¡phenotypes ¡only ¡under ¡“certain” ¡condi7ons ¡that ¡are ¡

difficult ¡but ¡not ¡impossible ¡to ¡avoid ¡

• How ¡to ¡interpret ¡the ¡“maybe” ¡results? ¡

– Gene7c ¡screening ¡for ¡non-­‑disease ¡phenotypes ¡such ¡as ¡cosme7c ¡traits, ¡ IQs ¡ ¡

Genetic Tests for Breast Cancer

• BRCA1 ¡and ¡BRCA2 ¡tes7ng ¡

– 36-­‑85% ¡chance ¡of ¡developing ¡breast ¡cancer ¡for ¡BRCA-­‑posi7ve ¡women ¡

• 13% ¡chance ¡for ¡the ¡general ¡popula7on ¡

– Possible ¡risk-­‑reducing ¡strategies ¡for ¡BRCA-­‑posi7ve ¡women ¡

• Increased ¡surveillance ¡for ¡early ¡detec7on ¡
• Risk-­‑reduc7on ¡surgery ¡to ¡remove ¡part ¡of ¡breast ¡and ¡ovarian ¡7ssues ¡
• Changing ¡life ¡style ¡

– But ¡the ¡test ¡results ¡are ¡not ¡defini7ve ¡answers ¡to ¡whether ¡you’ll ¡ develop ¡breast ¡cancer! ¡

Other Types of Genetic Tests

• Pharmacogenomic ¡tes7ng ¡

– Pa7ents ¡requiring ¡specific ¡medicines ¡might ¡undergo ¡a ¡gene7c ¡test ¡to ¡ determine ¡the ¡likely ¡rate ¡of ¡drug ¡metabolism, ¡thus ¡providing ¡the ¡ doctor ¡with ¡cri7cal ¡informa7on ¡for ¡proper ¡dosage ¡ – E.g., ¡Cytochrome ¡P450 ¡(CYP450) ¡tests ¡

• Our ¡body ¡contains ¡many ¡P450 ¡enzymes ¡to ¡process ¡drug ¡
• Gene7c ¡varia7on ¡in ¡these ¡enzymes ¡can ¡affect ¡how ¡each ¡person ¡

responds ¡to ¡the ¡drug ¡

• Iden7fica7on ¡of ¡individuals ¡

– Paternity ¡test, ¡iden7fying ¡rela7ves ¡ – Law ¡enforcement ¡– ¡iden7fying ¡criminals ¡

Summary

• Gene7c ¡tests ¡have ¡been ¡used ¡mainly ¡for ¡prenatal ¡screening ¡

but ¡will ¡be ¡more ¡widely ¡used ¡for ¡adult-­‑onset ¡diseases ¡in ¡the ¡ future ¡

• Gene7c ¡counselor ¡and ¡medical ¡gene7cists ¡can ¡assist ¡pa7ents ¡

for ¡interpre7ng ¡the ¡results ¡from ¡gene7c ¡tests ¡

• Issues ¡involved ¡in ¡interpre7ng ¡the ¡test ¡results ¡

– Ethical ¡issues ¡– ¡what ¡ac7ons ¡to ¡take ¡given ¡the ¡test ¡results ¡ – Challenges ¡in ¡interpre7ng ¡results ¡for ¡complex ¡traits ¡ ¡