DE10348600A1 - Use of a gene modification in the human GNAS1 gene to predict disease risks, disease courses and to predict the response to disease therapies - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer genomischen Genveränderung im Gen für die Galphas Untereinheit des humanen G-Proteins, die durch das Gen GNAS1 kodiert wird, zur Vorhersage von Krankheitsrisiken, Krankheitsverläufen und von Ansprechen auf Krankheitstherapien mittels pharmakologischer und nicht-pharmakologischer Maßnahmen und zur Vorhersage unerwünschter Arzneimittelwirkungen. Ferner betrifft die Erfindung die Bereitstellung von einzelnen Genveränderungen und Haplotypen, mit deren Hilfe weitere für die oben genannten Zwecke verwendbaren Genveränderungen detektiert und validiert werden können. Solche Genveränderungen können darin bestehen, dass im Exon 5 an Position 393 eine Substitution von Thymin durch Cytosin vorliegt, dass an Position -1211 eine Substitution von Guanin durch Adenin vorliegt oder dass an Position -839 eine Substitution von Thymin durch Guanin vorliegt. Die Genveränderungen können einzeln oder in beliebiger Kombination mittels dem Fachmann geläufigen Verfahren detektiert werden.The invention relates to the use of a genomic gene modification in the gene for the Galphas subunit of human G protein, which is encoded by the gene GNAS1, for predicting disease risks, disease courses and for response to disease therapies by means of pharmacological and non-pharmacological measures and for predicting undesirable effects drug reactions. Furthermore, the invention relates to the provision of individual gene changes and haplotypes, with the aid of which further gene changes that can be used for the above-mentioned purposes can be detected and validated. Such gene changes can be that there is a substitution of thymine by cytosine in exon 5 at position 393, that there is a substitution of guanine by adenine at position -1211 or that thymine is replaced by guanine at position -839. The gene changes can be detected individually or in any combination by means of methods familiar to the person skilled in the art.

Description

Verwendung einer Genveränderung im Humanen GNAS1-Gen zur Vorhersage von Erkrankungsrisiken, Krankheitsverläufen und zur Vorhersage des Ansprechens auf KrankheitstherapienUsing a genetic modification in the human GNAS1 gene to predict disease risks, disease courses and to predict response to disease therapies

Funktion und Bedeutung heterotrimerer G-ProteineFunction and meaning heterotrimeric G proteins

Alle Zellen des menschlichen Körpers verfügen über Membranrezeptoren an ihrer Oberfläche, über die alle Zellfunktionen gesteuert werden. Zu solchen Rezeptoren gehören die sogenannten heptahelikalen Rezeptoren für z. B. klassische Hormone, Neurotransmitter und Chemokine. Daneben gibt es eine Vielzahl von Rezeptoren für Wachstumsfaktoren und Rezeptoren mit intrinsischer Tyrosinkinaseaktivität, beispielsweise Rezeptoren für Insulin, Insulin-like Growth Factor, Epidermal Growth Factor, Platelet-derived Growth Factor und viele mehr. Weiterhin existieren viele Rezeptoren, die für die Regulation der Blutbildung verantwortlich sind, wie z.B. der Rezeptor für Erythropoietin. Über solche Rezeptoren werden unter anderem Zellwachstum, Motilität, Genexpression, Apoptose und Chemotaxis gesteuert. Die genannten Rezeptoren übermitteln ihre Signale ins Zellinnere über die Aktivierung sog. heterotrimerer G-Proteine. Diese G-Proteine bestehen aus einer großen Familie unterschiedlicher Isoformen und sind jeweils aus unterschiedlichen α-, β- und γ-Untereinheiten zusammengesetzt. Derzeit sind 5 β-Untereinheiten, 13 γ-Untereinheiten und mehr als 20 α-Untereinheiten bekannt, die durch unterschiedliche Gene kodiert werden (Farfel Z et al. The expanding spectrum of G protein diseases. N Engl J Med. 1999 Apr 1;340(13):1012–20). Durch die Kombination aus diesen verschiedenen α-, β- und γ-Untereinheiten entsteht eine Vielzahl unterschiedlicher heterotrimerer G-Proteine. Dabei determiniert die Isoform-Zusammensetzung, welches Heterotrimer durch einen bestimmten Rezeptor aktiviert werden kann. Die βγ-Untereinheiten sind funktionell als Monomer zu betrachten. Im Ruhezustand hat die α-Untereinheit GDP gebunden (1). Nach Aktivierung eines koppelnden Rezeptors setzt die α-Untereinheit GDP im Austausch gegen GTP frei und es kommt zur Dissoziation der βγ-Untereinheiten von den α- Untereinheiten. Sowohl die freien α- als auch die βγ-Untereinheiten können die Aktivität einer Vielzahl unterschiedlicher Effektoren steuern. Hierzu gehören beispielsweise Ionenkanäle, die Adenylylzyklase, die PI3-Kinase, unterschiedliche MAP-Kinasen usw. Die α-Untereinheiten verfügen über eine intrinsische GTPase-Aktivität die das nach Aktivierung gebundene GTP zu GDP hydrolisiert. Nachfolgend reassoziieren die freigesetzten βγ-Untereinheiten wieder mit der α-Untereinheit, wodurch der Aktivierungszyklus beendet wird. Damit steht das Heterotrimer für einen erneuten Aktivierungszyklus zur Verfügung (Bourne HR. How receptors talk to trimeric G proteins. Curr Opin Cell Biol. 1997;9(2):134–42). Ein Schema des G-Proteinzyklus ist in 1 dargestellt. Die Aktivierung solcher G-Proteine ist der entscheidende Schritt für die Zellaktivierung. Aufgrund der überragenden Bedeutung von G-Proteinen ist es unmittelbar einleuchtend, dass Mutationen oder genetische Polymorphismen in Genen, die für G-Proteine kodieren, einen nachhaltigen Einfluss auf die Aktivierbarkeit von Zellen haben müssen, falls diese Mutationen die Funktion oder Expression von G-Protein-Untereinheiten beeinflussen. Damit werden auch Erkrankungsrisiken oder Krankheitsverläufe in entscheidender Weise beeinflusst. Zudem ist das Ansprechen auf die Therapie von Erkrankungen, sei es durch Pharmaka oder durch andere Maßnahmen wie Bestrahlung, Diäten, Operationen, invasive Eingriffe etc. von der Aktivierbarkeit von G-Proteinen abhängig.All cells of the human body have membrane receptors on their surface that control all cell functions. Such receptors include the so-called heptahelical receptors for e.g. B. classic hormones, neurotransmitters and chemokines. There are also a variety of receptors for growth factors and receptors with intrinsic tyrosine kinase activity, for example receptors for insulin, insulin-like growth factor, epidermal growth factor, platelet-derived growth factor and many more. There are also many receptors that are responsible for regulating blood formation, such as the receptor for erythropoietin. Such receptors control cell growth, motility, gene expression, apoptosis and chemotaxis, among others. The receptors mentioned transmit their signals into the cell interior by activating so-called heterotrimeric G proteins. These G proteins consist of a large family of different isoforms and are each composed of different α, β and γ subunits. Currently 5 β subunits, 13 γ subunits and more than 20 α subunits are known which are encoded by different genes (Farfel Z et al. The expanding spectrum of G protein diseases. N Engl J Med. 1999 Apr 1; 340 (13): 1012-20). The combination of these different α, β and γ subunits creates a large number of different heterotrimeric G proteins. The isoform composition determines which heterotrimer can be activated by a specific receptor. The βγ subunits are to be considered functionally as a monomer. At rest, the α subunit bound GDP ( 1 ). After activating a coupling receptor, the α subunit releases GDP in exchange for GTP and the βγ subunits dissociate from the α subunits. Both the free α and βγ subunits can control the activity of a variety of different effectors. These include, for example, ion channels, the adenylyl cyclase, the PI3 kinase, different MAP kinases etc. The α subunits have an intrinsic GTPase activity which hydrolyzes the GTP bound after activation to GDP. Subsequently, the released βγ subunits reassociate with the α subunit, thereby ending the activation cycle. The heterotrimer is thus available for a renewed activation cycle (Bourne HR. How receptors talk to trimeric G proteins. Curr Opin Cell Biol. 1997; 9 (2): 134-42). A scheme of the G protein cycle is in 1 shown. The activation of such G proteins is the crucial step for cell activation. Due to the paramount importance of G proteins, it is immediately clear that mutations or genetic polymorphisms in genes that code for G proteins must have a lasting influence on the activability of cells if these mutations function or express G protein - affect subunits. This also has a decisive influence on the risk of illness or the course of illness. In addition, the response to the therapy of diseases, be it through pharmaceuticals or other measures such as radiation, diets, operations, invasive interventions, etc. depends on the activability of G proteins.

Bedeutung der Gαs-Untereinheitimportance the Gαs subunit

Die Gαs-Untereinheit wird in allen Körperzellen des Menschen exprimiert. Ihre Stimulation führt u.a. zur Aktivierung der Adenylyzyklase und damit zu einem Anstieg der intrazellulären cAMP-Konzentration. Damit können z.B. cAMP-abhängige Proteinkinasen aktiviert werden. Aber auch andere cAMP-abhängige Signalkaskaden werden durch Stimulation von Rezeptoren, die an Gαs koppeln gehemmt oder aktiviert. Ferner kann Gαs die Aktivität von Ionenkanälen, z.B. von Kalium- oder Kalzium-Kanälen, regulieren (siehe 2). Eine Vielzahl von Rezeptoren koppeln an Gαs, z.B. die Rezeptoren für Adenosin, Adrenalin, Noradrenalin, P2-purinerge Rezeptoren, Opioide, Dopamin, epidermal growth factor, FSH, VIP, Thyroliberin, Glucagon, Vasopressin, Histamin und viele mehr. Nach Stimulation Gαs-gekoppelter Rezeptoren wird in vielen Zelltypen Apoptose induziert, so dass sich ein Zusammenhang zu Tumorerkrankungen und deren Verlauf und Therapierbarkeit, aber auch ein Zusammenhang zu entzündlichen Erkrankungen und deren Verlauf und Therapierbarkeit ergibt. Daneben werden vielfältige Stoffwechselwege durch Gαs reguliert. Eine Hemmung der Expression von Gαs in Fibroblasten beschleunigt deren Differenzierung zu Adipozyten (Wang Hy et al., Antisense oligodeoxynucleotides to GS protein alpha-subunit sequence accelerate differentiation of fibroblasts to adipocytes. Nature. 1992 Jul 23;358(6384):334–7; Wang H et al. G(s)alpha repression of adipogenesis via Syk.J Biol Chem. 1999 Nov 5;274(45):32159–66; Übersicht bei Neves at al, G protein pathways.Science. 2002 May 31;296(5573):1636–9).The Gαs subunit is expressed in all human body cells. Their stimulation leads, among other things, to activation of the adenylycyclase and thus to an increase in the intracellular cAMP concentration. For example, cAMP-dependent protein kinases can be activated. However, other cAMP-dependent signal cascades are inhibited or activated by stimulation of receptors that couple to Gαs. Furthermore, Gαs can regulate the activity of ion channels, for example potassium or calcium channels (see 2 ). A variety of receptors couple to Gαs, e.g. the receptors for adenosine, adrenaline, noradrenaline, P2-purinergic receptors, opioids, dopamine, epidermal growth factor, FSH, VIP, thyroliberine, glucagon, vasopressin, histamine and many more. After stimulation of Gαs-coupled receptors, apoptosis is induced in many cell types, so that there is a connection to tumor diseases and their course and treatability, but also a connection to inflammatory diseases and their course and treatability. In addition, diverse metabolic pathways are regulated by Gαs. Inhibition of the expression of Gαs in fibroblasts accelerates their differentiation into adipocytes (Wang Hy et al., Antisense oligodeoxynucleotides to GS protein alpha-subunit sequence accelerate differentiation of fibroblasts to adipocytes. Nature. 1992 Jul 23; 358 (6384): 334-7 ; Wang H et al. G (s) alpha repression of adipogenesis via Syk.J Biol Chem. 1999 Nov 5; 274 (45): 32159-66; overview at Neves at al, G protein pathways.Science. 2002 May 31; 296 (5573): 1636-9).

Das GNAS1 GenThe GNAS1 gene

Das humane Gαs Gen (GNAS1) ist auf Chromosom 20g13.2–13.3 lokalisiert. Eine schematische Darstellung der Genstruktur findet sich in 3A. Die Benutzung unterschiedlicher Promotoren, P1, P2 oder P3 führt zur Entstehung unterschiedlicher mRNAs und damit zu unterschiedlichen Genprodukten (3B). Zwei lange (Gαs-1 und -2) und zwei kurze (Gαs-3 und -4) Isoformen von Gαs resultieren aus alternativem Spleißen von Exon 3 (T. Kozasa et al. Isolation and characterization of the human Gs alpha gene. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 85: 2081-2085, 1988.). Die Verwendung einer alternativen Spleiß-Acceptor site für Exon 4 führt zur Insertion eines weiteren Serins in Gsα-2 and -4 (4; P. Bray et al. Human cDNA clones for four species of G alpha s signal transduction protein. Proc.Natl.Acad.SCi.U.S.A. 83 (23):8893–8897, 1986). Die Spleißvarianten unterscheiden sich bezüglich ihrer Gewebeverteilung, ihrer Aktivierbarkeit durch G-Protein gekoppelte Rezeptoren und ihrer Aktivierung von Effektoren (J. Novotny and P. Svoboda. The long (Gs(alpha)-L) and short (Gs(alpha)-S) variants of the stimulatory guanine nucleotide-binding protein. Do they behave in an identical way? J.Mol.Endocrinol. 20 (2):163–173, 1998; R. Seifert et al. Different effects of Gsalpha splice variants on beta2-adrenoreceptor-mediated signaling. The Beta2- adrenoreceptor coupled to the long splice variant of Gsalpha has properties of a constitutively active receptor. J.Biol.Chem. 273 (18):5109–5116, 1998).The human Gαs gene (GNAS1) is located on chromosome 20g13.2–13.3. A schematic representation of the gene structure can be found in 3A , The use of different promoters, P1, P2 or P3 leads to the creation of different mRNAs and thus to different gene products ( 3B ). Two long (Gαs-1 and -2) and two short (Gαs-3 and -4) isoforms of Gαs result from alternative splicing of exon 3 (T. Kozasa et al. Isolation and characterization of the human Gs alpha gene. Proc. Natl. Acad. Sci. US A 85: 2081-2085, 1988.). The use of an alternative splice acceptor site for exon 4 leads to the insertion of another serine in Gsα-2 and -4 ( 4 ; P. Bray et al. Human cDNA clones for four species of G alpha s signal transduction protein. Proc.Natl.Acad.SCi.USA 83 (23): 8893-8897, 1986). The splice variants differ in terms of their tissue distribution, their activability by G-protein coupled receptors and their activation of effectors (J. Novotny and P. Svoboda. The long (Gs (alpha) -L) and short (Gs (alpha) -S) variants of the stimulatory guanine nucleotide-binding protein. Do they behave in an identical way? J. Mol. Endocrinol. 20 (2): 163-173, 1998; R. Seifert et al. Different effects of Gsalpha splice variants on beta2- adrenoreceptor-mediated signaling. The Beta2- adrenoreceptor coupled to the long splice variant of Gsalpha has properties of a constitutively active receptor. J.Biol.Chem. 273 (18): 5109-5116, 1998).

Somatische Mutationen in GNAS1Somatic mutations in GNAS1

Es wurden eine Reihe von somatischen Mutationen in GNAS1-Gen beschrieben, die zu seltenen Stoffwechselerkrankungen beitragen. Meistens handelt es sich hierbei um aktivierende (Endokrine GH-sezernierende Tumore, McCune-Albright-Syndrom, Fibröse Knochendysplasie) oder inaktivierende (z.B. Pseudohypoparathyroidismus Typ IA, Pseudopseudohypoparathyroidismus, (PPHP)) Mutationen im Bereich der GTPase-Region des Protein. (Übersicht bei: Weinstein et al., Endocrine Manifestations of Stimulatory G Protein α-Subunit Mutations and the Role of Genomic Imprinting Endocrine Reviews 22 (5): 675–705, 2001). Im Unterschied zu single nucleotide polymorphismen (SNP's) werden diese Mutationen bei den entsprechenden Patienten beispielsweise nicht in peripheren Blutzellen gefunden.There have been a number of somatic Mutations in the GNAS1 gene described that contribute to rare metabolic diseases. Most of these are activating (endocrine GH-secreting Tumors, McCune-Albright syndrome, fibrous Bone dysplasia) or inactivating (e.g. pseudohypoparathyroidism Type IA, pseudopseudohypoparathyroidism, (PPHP)) mutations in Area of the GTPase region of the protein. (Overview at: Weinstein et al., Endocrine Manifestations of Stimulatory G Protein α-Subunit Mutations and the Role of Genomic Imprinting Endocrine Reviews 22 (5): 675-705, 2001). In contrast to single nucleotide polymorphisms (SNP's), these mutations in the corresponding patients, for example, not in peripheral areas Blood cells found.

Genomische Mutation in GNAS1Genomic mutation in GNAS1

Jia et al. untersuchten 1999, ob das GNAS1 Gen zum Risiko einer essentiellen Hypertonie beiträgt (Jia H. et al., Association of the Gsα Gene With Essential Hypertension and Response to β-Blockade Hypertension. 1999;34:8–14.). Sie untersuchten einen häufigen stummen T393C Polymorphismus (SNP, single nucleotide polymorphism)in Exon 5 des GNAS1-Gens (Numerierung entsprechend der Sequenz der cDNA; 5). Dieser Polymorphismus ist durch das Fehlen einer Restriktionsschnittstelle für die Endonuklease FokI (Fok- beim T-Allel) oder die Anwesenheit dieser Schnittstelle (Fok+ beim C-Allel) gekennzeichnet. Das 393T-Allel fand sich häufiger bei Hypertonikern als bei normotensiven Kontrollen. Dieser Befund wurde später durch andere Untersucher bestätigt (Abe M et al., Association of GNAS1 gene variant with hypertension depending on smoking status. Hypertension. 2002;40:261–5). Daneben wurde beschrieben, dass hypertensive 393C-Allel-Träger bezüglich der Blutdrucksenkung besser auf β-Blocker ansprechen als 393T-Allelträger Jia H. et al., Association of the Gsα Gene With Essential Hypertension and Response to β-Blockade Hypertension. 1999;34:8–14.). Andere Untersucher zeigten einen Zusammenhang zwischen dem T393C-Status und dem Risiko für eine orthostatische Hypotonie (Tabara, Y. et al., Polymorphisms of genes encoding components of the sympathetic nervous system but not the renin±angiotensin system as risk factors for orthostatic hypotension Journal of Hypertension 2002, 20:651–656). Damit ist gezeigt, dass der T393C-Status bislang nur mit der Blutdruckregulation bzw. dem Ansprechen einer β-Adrenozeptorblockade in Verbindung gebracht wurde. Eine Korrelation zu anderen Erkrankungen, Erkrankungsverläufen oder zum Ansprechen auf Pharmaka im allgemeinen wurde bislang nicht beschrieben. Da dieser T393C-Nukleotidaustausch stumm ist und die kodierte Aminosäure (Isoleucin) nicht verändert, muss es weitere Polymorphismen geben, die mit dem T393C-Polymorphismus im Kopplungsungleichgewicht stehen.Jia et al. investigated in 1999 whether the GNAS1 gene contributes to the risk of essential hypertension (Jia H. et al., Association of the Gsα Gene With Essential Hypertension and Response to β-Blockade Hypertension. 1999; 34: 8–14.). They examined a common silent T393C polymorphism (SNP, single nucleotide polymorphism) in exon 5 of the GNAS1 gene (numbering according to the sequence of the cDNA; 5 ). This polymorphism is characterized by the lack of a restriction site for the endonuclease FokI (Fok- in the T allele) or the presence of this interface (Fok + in the C allele). The 393T allele was found more often in hypertensives than in normotensive controls. This finding was later confirmed by other investigators (Abe M et al., Association of GNAS1 gene variant with hypertension depending on smoking status. Hypertension. 2002; 40: 261–5). In addition, it was described that hypertensive 393C allele carriers respond better to β-blockers with regard to lowering blood pressure than 393T allele carriers Jia H. et al., Association of the Gsα Gene With Essential Hypertension and Response to β-Blockade Hypertension. 1999; 34: 8-14.). Other investigators showed a connection between the T393C status and the risk of orthostatic hypotension (Tabara, Y. et al., Polymorphisms of genes encoding components of the sympathetic nervous system but not the renin ± angiotensin system as risk factors for orthostatic hypotension Journal of Hypertension 2002, 20: 651-656). This shows that the T393C status has so far only been associated with blood pressure regulation or the response to a β-adrenoceptor blockade. A correlation to other diseases, disease courses or to response to pharmaceuticals in general has not yet been described. Since this T393C nucleotide exchange is silent and does not change the encoded amino acid (isoleucine), there must be other polymorphisms that are in coupling imbalance with the T393C polymorphism.

Gegenstand der ErfindungObject of the invention

Die hier beschriebene Erfindung zielt darauf ab

  • a. funktionsverändernde genomische Polymorphismen und Haplotypen im Gen GNAS1 bereitzustellen, die entweder zu einem Aminosäurenaustausch führen, oder
  • b. die das Spleißverhalten beeinflussen, oder
  • c. die zur Änderung der Proteinexpression oder zur Änderung der Expression von Spleißvarianten führen, oder
  • d. die zum Auffinden und/oder Validieren weiterer Polymorphismen bzw. Haplotypen im Gen GNAS1 geeignet sind.
The invention described here aims to
  • a. provide function-changing genomic polymorphisms and haplotypes in the GNAS1 gene which either lead to an amino acid exchange, or
  • b. that affect the splicing behavior, or
  • c. which lead to a change in the protein expression or to a change in the expression of splice variants, or
  • d. those suitable for finding and / or validating further polymorphisms or haplotypes in the GNAS1 gene are not.

Wegen der grundlegenden Bedeutung von Gαs für die Signaltransduktion sind solche Polymorphismen bzw. Haplotypen geeignet, generell Erkrankungsrisiken bzw. Krankheitsverläufe bei allen Erkrankungen vorherzusagen bzw. Therapieansprechen/Therapieversagen oder unerwünschte Nebenwirkungen für alle Pharmaka oder nicht-pharmakologische Therapien vorherzusagen.Because of the basic meaning by Gαs for the Signal transduction is suitable for such polymorphisms or haplotypes, to generally predict disease risks or disease courses for all diseases or therapy response / therapy failure or undesirable side effects for all pharmaceuticals or non-pharmacological To predict therapies.

Nachweis neuer Polymorphismen im Gen GNAS1 vor Exon 1Detection of new polymorphisms in the GNAS1 gene before exon 1

Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Auffinden der Polymorphismen G(-1211)A und T(-839)G (5), die durch systematische Sequenzierung von DNAs von Menschen, die homozygot für das 393C-Allel oder homozygot für das 393T-Allel sind, gefunden wurden. Hierzu wurden Gensequenzen, die vor Exon1 von GNAS1 liegen, mittels PCR-Reaktion amplifiziert und gemäß der Methode nach Sanger sequenziert. Die dazu erforderlichen Verfahren, z.B. das Ableiten von für die PCR-Reaktion erforderlichen Primerpaaren und die Auswahl von Sequenzierprimern sind dem Fachmann geläufig. Hierbei wurden neue Polymorphismen gefunden, wobei an Position – 1211 eine Substitution von Guanin durch Adenin vorliegt (G(-1211)A-Polymorphismus), oder wobei an Position -839 eine Substitution von Thymin durch Guanin vorliegt (T(-893)G-Polymorphismus). Die Nummerierung dieser SNPs erfolgt in der Weise, dass dem Nukleotid A des Startcodon ATG die Nummer +1 zugeordnet wird. Da es der Konvention entsprechend die Nummer 0 nicht gibt, ist dem vor dem A des Startcodon ATG liegenden Nukleotid die Nummer –1 zugeordnet.The main object of the present invention is to find the polymorphisms G (-1211) A and T (-839) G ( 5 ) found by systematic sequencing of DNAs from humans homozygous for the 393C allele or homozygous for the 393T allele. For this purpose, gene sequences which are in front of Exon1 of GNAS1 were amplified by means of a PCR reaction and sequenced according to the Sanger method. The person skilled in the art is familiar with the methods required for this, for example the derivation of primer pairs required for the PCR reaction and the selection of sequencing primers. New polymorphisms were found, with adenine substitution of guanine at position - 1211 (G (-1211) A polymorphism), or a guanine substitution of thymine at position -839 (T (-893) G- polymorphism). These SNPs are numbered in such a way that the nucleotide A of the start codon ATG is assigned the number +1. Since the convention does not have the number 0, the number -1 is assigned to the nucleotide in front of the A of the start codon ATG.

Der Nachweis dieser SNPs im Sinne ihrer erfindungsgemäßen Verwendung kann mit beliebigen, dem Fachmann geläufigen Verfahren nachgewiesen werden, z.B. direkte Sequenzierung, PCR mit nachfolgender Restriktionsanalyse, reverse Hybridisierung, Dot-blot- oder slot-blot-Verfahren, Massenspektrometrie, Taqman®- oder Light-Cycler®-Technologie, Pyrosequencing®. Invader®-Technologie, Luminex-Verfahren etc. Ferner können diese Genpolymorphismen gleichzeitig nach Mulitplex-PCR und Hybridisierung an ein DNA-Chip detektiert werden.The detection of these SNPs in terms of their use according to the invention can with any to the person skilled in the art procedures are shown, for example, direct sequencing, PCR and subsequent restriction analysis, reverse hybridization, dot blot or slot blot method, mass spectrometry, Taqman ® - or Light -Cycler ® technology, Pyrosequencing ® . Invader ® technology, Luminex method etc. Furthermore, these gene polymorphisms can be detected simultaneously after multiplex PCR and hybridization to a DNA chip.

Verteilung der T393C, G(-1211)A und T(-839)G Polymorphismen und abgeleiteter Genotypen bei unterschiedlichen Ethnien, Nachweis von Haplotypen und Verwendung dieser Genotypen zum Auffinden weiterer relevanter Polymorphismen und Haplotypen.Distribution of T393C, G (-1211) A and T (-839) G polymorphisms and derived genotypes with different ethnicities, detection of haplotypes and use of these genotypes to find other relevant polymorphisms and haplotypes.

Hierzu wurden unterschiedliche DNA-Proben von Kaukasiern, Schwarzafrikanern und Chinesen genotypisiert. Das Ergebnis ist in folgenden Tabellen dargestellt

Figure 00080001
For this purpose, different DNA samples from Caucasians, Black Africans and Chinese were genotyped. The result is shown in the following tables
Figure 00080001

Diese Genotypverteilung ist im chi² test mit einem Chi 43,3 und einem P<0.0001 hochsignifikant verschieden. Die 393T-Allelfrequenz (%T) ist bei Schwarzafrikanern am höchsten.

Figure 00090001
This genotype distribution is highly significant in the chi² test with a Chi 43.3 and a P <0.0001. The 393T allele frequency (% T) is highest among black Africans.
Figure 00090001

Diese Genotypverteilung ist im chi² test mit einem Chi 208,30 und einem P<0.0001 hochsignifikant verschieden. Die (-1211)G-Allelfrequenz (%G) ist bei Schwarzafrikanern am höchsten, gefolgt von Kaukasiern und Chinesen.

Figure 00090002
This genotype distribution is very significantly different in the chi² test with a Chi 208.30 and a P <0.0001. The (-1211) G allele frequency (% G) is highest in Black Africans, followed by Caucasians and Chinese.
Figure 00090002

Diese Genotypverteilung ist im chi² test mit einem Chi 72.2 und einem P<0.0001 hochsignifikant verschieden. Die (-839)T-Allelfrequenz (%T) ist bei Schwarzafrikanern und Chinesen am höchsten. Aus diesen Verteilungen kann man folgern, dass entwicklungsgeschichtlich (bezogen auf Kaukasier) das 393T-Allel, das (-1211)G-Allel und das (-893)G-Allel die jeweiligen „Urzustände" darstellen. Solche Unterschiede der Genotypverteilung bei unterschiedlichen Ethnien weisen in der Regel darauf hin, dass assoziierte Phänotypen für die Evolution bedeutsam waren und den Trägern einen bestimmten Vorteil brachten. Es ist dem Fachmann bekannt, dass ethnisch unterschiedliche Genotypverteilung ein Hinweis darauf sind, dass auch heute noch bestimmte Genotypen- und Haplotypen mit bestimmten Erkrankungen oder physiologischen und pathopyhsiologischen Reaktionsweisen oder Ansprechen auf Therapie, z.B. mit Pharmaka, assoziiert sind. Eine weitere Analyse zeigt ein Kopplungsungleichgewicht zwischen den drei Polymorphismen bei Kaukasiern. Unter Kopplungsungleichgewicht versteht man das Auftreten von Allelkombinationen (Haplotypen), die statistisch eindeutig häufiger oder seltener gemeinsam vorkommen, als dies bezogen auf ihre Frequenz zu erwarten wäre.This genotype distribution is included in the chi² test a Chi 72.2 and a P <0.0001 highly significant different. The (-839) T allele frequency (% T) is highest among black Africans and Chinese. From these distributions can one conclude that history of development (related to Caucasians) the 393T allele, the (-1211) G allele and the (-893) G allele represent the respective “original states” Differences in genotype distribution among different ethnic groups usually indicate that associated phenotypes for evolution were significant and the bearers brought a certain advantage. It is known to the person skilled in the art that ethnically diverse genotype distribution is an indication of this are that even today certain genotypes and haplotypes with certain diseases or physiological and pathophysiological Modes of reaction or response to therapy, e.g. with pharmaceuticals, are associated. Another analysis shows a coupling imbalance between the three polymorphisms in Caucasians. Under coupling imbalance one understands the occurrence of allele combinations (haplotypes), the statistically clearly more common or are less common than their frequency would be expected.

Die folgende Tabelle zeigt für Kaukasier die Verteilung von T393C Genotypen stratifiziert nach GNAS G(-1211)A Genotypen.

Figure 00100001
The following table shows the distribution of T393C genotypes stratified according to GNAS G (-1211) A genotypes for Caucasians.
Figure 00100001

Man erkennt eine deutliche Akkumulation des (-1211)G-Allels bei Trägern eines 393T-Allels (p<0.01). Die folgende Tabelle zeigt für Kaukasier die Verteilung von C393T Genotypen stratifiziert nach GNAS1 T(-893)G – Genotypen.

Figure 00110001
A clear accumulation of the (-1211) G allele can be seen in carriers of a 393T allele (p <0.01). The following table shows the distribution of C393T genotypes stratified for GNAS1 T (-893) G genotypes for Caucasians.
Figure 00110001

Man erkennt eine Akkumulation des (-893)T-Allels bei Trägern eines 393T-Allels. Die folgende Tabelle zeigt für Kaukasier die Verteilung von G(-1211)A-Genotypen stratifiziert nach GNAS1 T(-893)G -Genotypen.

Figure 00110002
One can see an accumulation of the (-893) T allele in carriers of a 393T allele. The following table shows the distribution of G (-1211) A genotypes stratified according to GNAS1 T (-893) G genotypes for Caucasians.
Figure 00110002

Man erkennt eine deutliche Akkumulation des (-893)T-Allels bei Trägern eines -1211G-Allels (p<0.0001). Weitergehende Analysen zeigen dass bei Kaukasiern präferentiell die Haplotypen 393T + G(-1211) + T(–839) (zu 60%) und C393 + (–1211)A + (–839)G zu 47 vorkommen. Daneben sind alle denkbaren Permutationen gefunden worden.A clear accumulation can be seen of the (-893) T allele with carriers a -1211G allele (p <0.0001). Further analyzes show that in Caucasians preferential the haplotypes 393T + G (-1211) + T (-839) (60%) and C393 + (-1211) A + (–839) G occur to 47. In addition, all possible permutations have been found Service.

Ein Gegenstand der Erfindung ist es, dass diese neuen Polymorphismen und Haplotypen jetzt dazu benutzt werden können um weitere relevante genomische Genveränderungen in GNAS1 zu detektieren und zu validieren. Hierzu wird folgendermaßen vorgegangen:

  • 1. Für bestimmte Phänotypen (zelluläre Eigenschaften, Krankheitszustände, Krankheitsverläufe, Arzneimittelansprechen usw.) wird zunächst eine Assoziation mit den Polymorphismen T393C, G(-1211)A und T(-839)G hergestellt, wobei diese Assoziationen für jeden Genotyp einzeln oder unter Verwendung aller Permutationen der Haplotypen aufgestellt werden können.
  • 2. Für neu detektierte Genveränderungen in GNAS1 wird untersucht, ob bereits bestehende Assoziationen unter Verwendung oben beschriebener Geno- oder Haplotypen verstärkt oder abgeschwächt werden.
It is an object of the invention that these new polymorphisms and haplotypes can now be used to detect and validate further relevant genomic gene changes in GNAS1. To do this, proceed as follows:
  • 1. For certain phenotypes (cellular properties, disease states, disease courses, drug responses, etc.), an association with the polymorphisms T393C, G (-1211) A and T (-839) G is first established, these associations for each genotype individually or under Use of all permutations of the haplotypes can be established.
  • 2. For newly detected gene changes in GNAS1, it is examined whether existing associations are strengthened or weakened using the genotypes or haplotypes described above.

Funktionelle Bedeutung des C393T Polymorphismus und daran koppelnder PolymorphismenFunctional meaning of the C393T polymorphism and associated polymorphisms

Es wurde untersucht, welche funktionellen Änderungen Genveränderungen im GNAS1-Gen zuzuordnen sind. Denkbar sind hier beispielsweise eine Korrelation zu alternativem Spleißen, gewebespezifische Expression oder eine Überexpression des Gαs -Proteins in Abhängigkeit von Genotypen des C393T-Polymorphismus bzw. des A-1211G-Polymorphismus. Hierzu wurde mRNA aus menschlichem Herz- und Fettgewebe gewonnen und mittels reverser Transkriptase in cDNA umgeschrieben. Das Verfahren ist dem Fachmann geläufig. Nachfolgend wurde das Expressionsniveau mittels realtime PCR (Tagman-verfahren) bestimmt und mit dem Housekeeping-Gen β-Actin abgeglichen. Die Ergebnisse sind in 6 dargestellt. Bei T-Allelträgern des C393T-Polymorphismus findet man signifikant höhere Expressionswerte als bei homozygoten CC-Genotypen. In ähnlicher Weise findet man im humanen Herzgewebe bei TT-Genotypen relativ höhere Expressionswerte als bei CC- und TC-Genotypen des C393T-Polymorphismus (6B). Ähnliches gilt für die Analyse nach dem A(-1211)G-Polymorphismus. Bei A- Allelträgern findet man im Fettgewebe (6C), im Herzgewebe (6D) und im Harnblasengewebe (6E) eine verstärkte Expression der Gαs mRNA, sowohl absolut, als auch in Relation zu Housekeeping-Genen (z.B. GAPDH, β-Aktin).It was examined which functional changes gene changes in the GNAS1 gene can be assigned. A correlation to alternative splicing, tissue-specific expression or an overexpression of the Gαs protein depending on genotypes of the C393T polymorphism or the A-1211G polymorphism are conceivable here, for example. For this purpose, mRNA was obtained from human heart and adipose tissue and transcribed into cDNA using reverse transcriptase. The process is familiar to the person skilled in the art. The expression level was subsequently determined using real-time PCR (Tagman method) and compared with the housekeeping gene β-actin. The results are in 6 shown. T allele carriers of the C393T polymorphism have significantly higher expression values than homozygous CC genotypes. Similarly, in human heart tissue, TT genotypes have relatively higher expression levels than CC and TC genotypes of the C393T polymorphism ( 6B ). The same applies to analysis according to the A (-1211) G polymorphism. With A allele carriers one finds in the adipose tissue ( 6C ), in the heart tissue ( 6D ) and in the bladder tissue ( 6E ) an increased expression of the Gαs mRNA, both absolutely and in relation to housekeeping genes (eg GAPDH, β-actin).

Damit wurde nachgewiesen, dass es im Gen GNAS1. Genveränderungen gibt, die eine Expressionsänderung von Gαs in unterschiedlichen Geweben bewirken. Dies kann der C393T-Polymorphismus, der A(-1211)G – Polymorphismus sein oder Polymorphismen, die mit diesen im Kopplungsungleichgewicht stehen. Bestandteil der hier beschrieben Erfindung ist es damit auch, die Expression von Gαs auf mRNA-Ebene oder Proteinebene zu quantifizieren, mit bekannten Polymorphismen des GNAS1 zu assoziieren und neue, noch geeignetere Polymorphismen zu entdecken und zu validieren.This proved that it in the GNAS1 gene. gene mutations that gives an expression change by Gαs effect in different tissues. This can be the C393T polymorphism, the A (-1211) G polymorphism be or polymorphisms associated with these in coupling imbalance stand. It is therefore part of the invention described here also, the expression of Gαs quantify at the mRNA level or protein level, with known ones Associate polymorphisms of GNAS1 and new, more appropriate ones Discover and validate polymorphisms.

Der hier gezeigt Befund einer genotypabhängigen Expression von Gαs ist überaus bedeutsam. Bei transgenen Tieren führt die Überexpression von Gαs zur vermehrten Apoptose kardialer Myozyten (Geng Y. et al., Apoptosis of cardiac myocytes in Gsalpha transgenic mice. Circ Res. 1999, 84, 34–42) als Ursache einer Herzinsuffizienz. Bei solchen Tieren kommt es zu vermehrtem Ca2+–Einstrom in Myozyten (Kim SJ et al., Differential regulation of inotropy and lusitropy in overexpressed Gsalpha myocytes through cAMP and Ca2+ channel pathways. J Clin Invest. 1999 Apr;103(7):1089–97). Daneben zeigen diese Tiere eine erhöhte Herzfrequenz und einen erhöhten Blutdruck (Uechi M et al., Depressed heart rate variability and arterial baroreflex in conscious transgenic mice with overexpression of cardiac Gsalpha. Circ Res. 1998 Mar 9;82(4):416–23) Ähnliche Effekte sind daher auch bei Menschen zu erwarten, die auf Grund einer Genveränderung in GNAS1 das Gas-Protein überexprimieren. Hier erwarten wir ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko, ein geändertes Ansprechen auf Substanzen, deren Rezeptoren Gαs aktivieren. Die geänderte Apoptoseneigung kann eine Vielzahl von Krankheitsverläufen (z. B. von Tumor- und Immunerkrankungen) beeinflussen und das Ansprechen auf Pharmaka bestimmen.The finding shown here of a genotype-dependent expression of Gαs is extremely important. at Transgenic animals, the overexpression of Gαs leads to increased apoptosis of cardiac myocytes (Geng Y. et al., Apoptosis of cardiac myocytes in Gsalpha transgenic mice. Circ Res. 1999, 84, 34-42) as the cause of heart failure. In such animals there is increased Ca2 + influx in myocytes (Kim SJ et al., Differential regulation of inotropy and lusitropy in overexpressed Gsalpha myocytes through cAMP and Ca2 + channel pathways. J Clin Invest. 1999 Apr; 103 (7): 1089– 97). In addition, these animals show increased heart rate and blood pressure (Uechi M et al., Depressed heart rate variability and arterial baroreflex in conscious transgenic mice with overexpression of cardiac Gsalpha. Circ Res. 1998 Mar 9; 82 (4): 416-23 ) Similar effects can therefore also be expected in people who overexpress the gas protein due to a gene change in GNAS1. Here we expect an increased cardiovascular risk, a changed response to substances whose receptors activate Gαs. The changed tendency to apoptosis can influence a variety of disease courses (e.g. tumor and immune diseases) and determine the response to pharmaceuticals.

Verwendung einer Genveränderung in GNAS1 zur Vorhersage von Erkrankungsrisiken und KrankheitsverläufenUsing a genetic modification in GNAS1 for predicting disease risks and disease courses

Aufgrund der Schlüsselfunktion der Gαs-Untereinheit für die Zellaktivierung ist es ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung, dass unter Verwendung von Genveränderungen in GNAS1 generell Erkrankungsrisiken und Krankheitsverläufe vorhergesagt werden können.Because of the key function of the Gαs subunit for the Cell activation it's an integral part of the invention that using genetic modification in GNAS1 generally predicted disease risks and disease courses can be.

Menschliche heterotrimere G-Proteine sind aus den Untereinheiten α, β und γ zusammengesetzt. Hiervon sind wiederum eine Reihe von Isoformen bekannt, die durch unterschiedliche Gene kodiert werden. Beispielweise gibt es 13 unterschiedliche γ-Isoformen (γ1–γ13), mindestens 5 unterschiedliche β-Isoformen (β1-β5) und eine Vielzahl unterschiedlicher α-Isoformen (αs (short and long), αo, αi1–3, αq, α11–16, αolf etc.) Da G-Proteine bekannterweise eine zentrale Rolle bei der Steuerung der Funktion aller menschlichen Zellen einnehmen, unabhängig davon, welche Zellrezeptoren aktiviert werden, ist unmittelbar zu erwarten, dass der Verlauf vielfältiger und ganz unterschiedlicher Erkrankungen bei einer genetisch determinierten, verstärkten Aktivierbarkeit von G-Proteinen beeinflusst wird. Gerade bei den vielfältigen Funktionen von G-Proteinen erlangen funktionsverändernde Mutationen eine ganz besonders herausragende Bedeutung und Vorhersagekraft. Diese steht im Gegensatz zu Mutationen in anderen Genen, welche für andere Proteine, z.B. Hormone oder Hormonrezeptoren kodieren.Human heterotrimeric G proteins are composed of the subunits α, β and γ. Again, a number of isoforms are known, which are characterized by different genes are encoded. For example, there are 13 different γ isoforms (γ1 – γ13), at least 5 different β-isoforms (β1-β5) and one Many different α isoforms (αs (short and long), αo, αi1-3, αq, α11-16, αolf etc.) Da G proteins are known to play a central role in control function of all human cells regardless of which cell receptors are activated is to be expected immediately, that the course is more diverse and very different diseases in a genetically determined, increased activatability is influenced by G proteins. Especially with the diverse functions Functional mutations of G proteins become completely different particularly outstanding importance and predictive power. This stands as opposed to mutations in other genes that are for others Proteins, e.g. Encode hormones or hormone receptors.

Dies bedeutet, dass durch Genveränderungen in Proteinen, die in allen menschlichen Körperzellen exprimiert werden und dort an zentraler Stelle eingehende Hormonsignale bündeln und dadurch Zellfunktionen regulieren, alle physiologischen und pathophysiologischen Vorgänge entscheidend beeinflusst oder zumindest moduliert werden. Daneben werden auch Antworten auf Pharmaka in besonderer Weise beeinflusst. Hiervon sind erwünschte, aber auch unerwünschte Arzneimittelwirkungen betroffen.This means that due to gene changes in proteins that are expressed in all human body cells and bundle incoming hormone signals at a central point and thereby regulating cell functions, all physiological and pathophysiological operations be decisively influenced or at least modulated. Besides responses to pharmaceuticals are also influenced in a special way. Of these are desired but also undesirable Drug effects affected.

Es wurde in der wissenschaftlichen Literatur wiederholt postuliert, dass Funktionsveränderungen von G-Proteinen einen nachhaltigen Einfluss auf vielfältige Erkrankungen bzw. auf den Verlauf vielfältiger Erkrankungen haben. Solche Genveränderungen können strukturverändernde Mutationen in G-Protein-Untereinheiten sein, die beispielsweise die Aktivierbarkeit durch einen Rezeptor verändern, die enzymatische GTPase Aktivität betreffen oder die Dimerisierung von βγ-Untereinheiten beeinflussen. Daneben könnten solche Veränderungen die Zusammensetzung heterotrimerer G-Proteine verändern. Ferner kann das Expressionsniveau solcher G-Proteinuntereinheiten verändert sein oder es können Spleißvarianten mit geänderter Funktion auftreten (Farfel Z et al., The expanding spectrum of G protein diseases. N Engl J Med. 1999 Apr 1;340(13):1012–20; Iiri T et al., G-protein diseases furnish a model for the turn-on switch. Nature. 1998 Jul 2;394(6688):35–8; Iiri T et al., G proteins propel surprise.Nat Genet. 1998 Jan;18(1):8–10. Spiegel AM. Hormone resistance caused by mutations in G proteins and G protein-coupled receptors. J Pediatr Endocrinol Metab. 1999 Apr;12 Suppl 1:303–9. Spiegel AM. Inborn errors of signal transduction: mutations in G proteins and G protein-coupled receptors as a cause of disease. J Inherit Metab Dis. 1997 Jun;20(2):113–21. Spiegel AM. The molecular basis of disorders caused by defects in G proteins. Horm Res. 1997;47(3):89–96. Spiegel AM. Mutations in G proteins and G protein-coupled receptors in endocrine disease. J Clin Endocrinol Metab. 1996 Jul;81(7):2434-42. Review. Spiegel AM. Defects in G protein-coupled signal transduction in human disease. Annu Rev Physiol. 1996;58:143–70).It was in the scientific Literature repeatedly postulates that functional changes of G proteins has a lasting impact on a wide range of diseases or more diverse on the course Have diseases. Such gene changes can change the structure Mutations in G protein subunits, for example the ability to be activated by a receptor, the enzymatic GTPase activity concern or affect the dimerization of βγ subunits. Next to it such changes change the composition of heterotrimeric G proteins. Further the level of expression of such G protein subunits may be changed or it can splice variants with changed Function occur (Farfel Z et al., The expanding spectrum of G protein diseases. N Engl J Med. 1999 Apr 1; 340 (13): 1012-20; Iiri T et al., G-protein diseases furnish a model for the turn-on switch. Nature. 1998 Jul 2; 394 (6688): 35-8; Iiri T et al., G proteins propel surprise.Nat Genet. 1998 Jan; 18 (1): 8-10. Mirror AM. Hormone resistance caused by mutations in G proteins and G protein-coupled receptors. J Pediatr Endocrinol Metab. 1999 Apr; 12 Suppl 1: 303-9. mirror AT THE. Inborn errors of signal transduction: mutations in G proteins and G protein-coupled receptors as a cause of disease. J Inherit Metab Dis. 1997 Jun; 20 (2): 113-21. Mirror AM. The molecular basis of disorders caused by defects in G proteins. Horm Res. 1997; 47 (3): 89-96. Mirror AM. Mutations in G proteins and G protein-coupled receptors in endocrine disease. J Clin Endocrinol Metab. 1996 Jul; 81 (7): 2434-42. Review. mirror AT THE. Defects in G protein-coupled signal transduction in human disease. Annu Rev Physiol. 1996; 58: 143-70).

Aus den genannten Beispielen geht folgendes hervor:

  • 1. Genveränderungen in Genen, die für ubiquitär exprimierte Proteine kodieren, beeinflussen vielfältige Erkrankungen bzw. verursachen vielfältige Erkrankungsrisiken
  • 2. G-Proteine steuern nahezu alle Signaltransduktionsvorgänge im menschlichen Körper
The following can be seen from the examples mentioned:
  • 1. Genetic changes in genes that code for ubiquitously expressed proteins influence a variety of diseases or cause a variety of disease risks
  • 2. G proteins control almost all signal transduction processes in the human body

Während aus der zitierten Literatur eindeutig hervorgeht, dass man ganz allgemein davon auszugehen hat, dass G-Proteinmutationen solche Erkrankungen hervorrufen können, so wurde ein Zusammenhang mit genomischen Mutationen im Gen GNAS1 für die GαS-Untereinheit heterotrimerer G-Proteine mit Erkrankungsrisiken in der Literatur weder beschrieben noch vermutet.While it is clear from the literature cited that it can be assumed in general that G protein mutations can cause such diseases, there has been a connection with genomic mutations in the GNAS1 gene for the GαS subunit of heterotrimeric G proteins with disease risks neither described nor assumed in the literature.

Als Erkrankungen, die mit einer Genveränderung in GNAS1 einhergehen, und beispielsweise durch ein geändertes Expressionsniveau von Gαs-Protein bestimmt werden, können genannt werden:

  • 1. Herz-Kreislauferkrankungen. Darunter fallen insbesondere Hypertonie, Schlaganfall, koronare Herzkrankheit und Myokardinfarkt, Herzinsuffizienz, Herzrhythmusstörungen, Präeklampsie bzw. Gestose. Da bereits ein Zusammenhang zwischen dem T393C-Polymorphimsmus und Hypertonie beschrieben wurde (Jia H. et al., Association of the G Gene With Essential Hypertension and Response to β-Blockade Hypertension. 1999;34:8–14.), ist es ein Bestandteil der vorliegenden Erfindung; dass die hier neu beschriebenen G(-1211)A- und T(-839)G-Polymorphismen ebenfalls ein Risikofaktor für Hypertonie sind, da sie mit dem T393C-Polymorphismus im Kopplungsungleichgewicht stehen. Da Hypertonie bekanntlich ein Hauptrisikofaktor für Schlaganfall, Herzinfarkt und Herzinsuffizienz ist, ist es ein weiterer Bestandteil der vorliegenden Erfindung, dass die genannten Genveränderungen in GNAS1 auch das Risiko für solche Erkrankungen erhöhen.
  • 2. Enokrinologische und Stoffwechselerkrankungen. Darunter fallen insbesondere Adipositas, metabolisches Syndrom, Typ-2 Diabetes-mellitus, Gicht, Osteoporose, Schilddrüsenerkrankungen wie Hyper- und Hypothyreose und M.Basedow, Hyper- und Hypoparathyreodismus, Morbus Cushing, Hxper- und Hypoaldosteronismus und viele mehr.
  • 3. Psychiatrische Erkrankungen wie Depression, Schizophrenie, Alkoholismus und Angststörungen, Phobien, Neurosen
  • 4. Neurologische Erkrankungen wie Morbus Parkinson, multiple Sklerose, Epilepsien
  • 5. Dermatologische Erkrankungen wie Psoriasis, Neurodermitis
  • 6. Tumorerkrankungen
Diseases which are associated with a gene change in GNAS1 and which are determined, for example, by a changed expression level of Gαs protein, can be mentioned:
  • 1. Cardiovascular diseases. These include in particular hypertension, stroke, coronary heart disease and myocardial infarction, heart failure, cardiac arrhythmia, preeclampsia or gestosis. Since a connection between the T393C polymorphism and hypertension has already been described (Jia H. et al., Association of the GSA Gene With Essential Hypertension and Response to β-Blockade Hypertension. 1999; 34: 8-14.), It is a component of the present invention; that the G (-1211) A and T (-839) G polymorphisms newly described here are also a risk factor for hypertension, since they are in coupling imbalance with the T393C polymorphism. Since hypertension is known to be a major risk factor for stroke, heart attack and heart failure, it is a further component of the present invention that the gene changes mentioned in GNAS1 also increase the risk of such diseases.
  • 2. Enocrinological and metabolic diseases. These include, in particular, obesity, metabolic syndrome, type 2 diabetes mellitus, gout, osteoporosis, thyroid diseases such as hyper- and hypothyroidism and M.Basedow, hyper- and hypoparathyroidism, Cushing's disease, hypertension and hypoaldosteronism and many more.
  • 3. Psychiatric disorders such as depression, schizophrenia, alcoholism and anxiety disorders, phobias, neuroses
  • 4. Neurological diseases such as Parkinson's disease, multiple sclerosis, epilepsy
  • 5. Dermatological diseases such as psoriasis, neurodermatitis
  • 6. Tumor diseases

Grundlegende Eigenschaften von malignen TumorenBasic Properties of malignant tumors

Bei malignen Tumoren, auch als Krebs bezeichnet, kommt es zu charakteristischen Veränderungen grundlegender Funktionen, die das Wachstum solcher Zellen in ungünstiger Weise befördern. Krebszellen sind gekennzeichnet durch einen Verlust der Kontaktinhibition und ein unkontrolliertes Zellwachstum. Ausgelöst werden solche Veränderungen durch eine Vielzahl von Noxen, sog. Kanzerogene, welche das Erbgut schädigen. Zu solchen Noxen gehören viele Chemikalien, Tabakrauch, aber auch UV-Licht. Daneben spielen genetische Faktoren bei der Krebsentstehung eine herausragende Rolle. Kennzeichnend für Krebszellen ist neben ihrem ungehemmten Wachstum auch die Neigung, Tochtergeschwülste (Metastasen) in anderen Organen abzusiedeln. Die Ausbreitung der Metastasen erfolgt regelmäßig über die Blutbahn oder über Lymphgefäße. Krebserkrankungen sind bei einem Großteil der Fälle nicht heilbar und führen zum Tode. Therapeutisch wird versucht, den Ausgangstumor und Metastasen operativ zu entfernen. Daneben können Tumore bestrahlt werden. Mittels sogenannter Zytostatika, Antikörper gegen bestimmte Proteine oder Oberflächenmarker oder immunmodulierender Substanzen (Zytokine, Interferone) wird versucht, die sich schnell teilenden Krebszellen abzutöten oder in den programmierten Zelltod (Apoptose) zu überführen. Die derzeit verfügbaren therapeutischen Maßnahmen führen in den meisten Fällen nur zu einem verlängerten Überleben, nicht zur definitiven Heilung.For malignant tumors, also as cancer referred to, there are characteristic changes in basic functions, that unfavorably promote the growth of such cells. cancer cells are characterized by a loss of contact inhibition and an uncontrolled cell growth. Such changes are triggered through a large number of noxae, so-called carcinogens, which are the genome damage. Such noxae belong many chemicals, tobacco smoke, but also UV light. Play next to it genetic factors play an important role in the development of cancer. Characteristic of In addition to their uninhibited growth, cancer cells also tend to metastases (Metastases) in other organs. The spread of the Metastases occur regularly through the Bloodstream or over Lymphatic vessels. cancers are with a large part of cases incurable and lead to death. The initial tumor and metastases are tried therapeutically to remove surgically. Next to it Tumors are irradiated. Using so-called cytostatics, antibodies against certain proteins or surface markers or immunomodulating substances (cytokines, interferons) tries to kill the rapidly dividing cancer cells or to be transferred to programmed cell death (apoptosis). The currently available therapeutic activities to lead in most cases only for prolonged survival, not for definitive healing.

Prognosefaktoren bei KrebserkrankungenPrognostic factors in cancer

Es ist von medizinisch überaus hoher Relevanz, Prognosefaktoren für den Verlauf von Krebserkrankungen zu definieren, die Auskunft über das Ansprechen auf bestimmte Therapieformen geben oder die generell prädiktiv für das Auftreten von Metastasen, die Tumorprogression und das Überleben sind. Bislang werden in der Medizin dem Fachmann allgemein bekannte Prognosefaktoren eingesetzt. Hierzu gehören beispielsweise die Größe des Tumors, seine Eindringtiefe in das umgebende Gewebe, organüberschreitendes Wachstum, das Eindringen in Blut- oder Lymphgefäße oder in Lymphknoten, sowie der Differenzierungsgrad der Tumorzellen. Daneben existieren einige relativ unspezifische serologische Marker. Das Verfahren zur Klassifikation der Tumore wird generell als „Staging" und „Grading" bezeichnet. Generell gilt, dass das Vorhandensein von Fernmetastasen und ein geringer Differenzierungsgrad prognostisch sehr ungünstige Parameter darstellen. Dennoch ist es die allgemeine Erfahrung in der Medizin, dass Patienten bei gleichem Tumorstadium drastisch unterschiedliche Krankheitsverläufe aufweisen. Während man bei manchen Patienten eine schnelle Progression der Erkrankung und das Auftreten von Metastasen und Rezidiven beobachtet, kommt die Erkrankung bei anderen Patienten aus unklaren Gründen zum Stillstand. Metastasen können hierbei lokal, regional und fern der Muttergeschwulst auftreten. Dazu ist es notwendig, dass eine hohe Zahl von Geschwulstzellen über den Lymph- oder Blutweg durch einfache Fortschwemmung in Flüssigkeit oder durch Abklatschen in benachbartes Gewebe gelangt. Unter Rezidivneigung versteht man das erneute Auftreten einer Geschwulst nach operativer unvollständiger oder Teilentfernung des Tumors. Hierbei handelt es sich nicht um eine erneute maligne Transformation, sondern um das Nachwachsen eines nicht vollständig entfernten Tumorgewebes. Eine Rezidivbildung ist auch durch Metastasen möglich, die viele Jahre latent bleiben können. Unter Progression versteht man das Wiederauftreten eines Tumors mit höherem Grading (mehr Entdifferenzierung) oder das Neuauftreten von Metastasen.It is of great medical relevance to define prognostic factors for the course of cancer that provide information about the response to certain forms of therapy or that are generally predictive of the occurrence of metastases, tumor progression and survival. Up to now, prognostic factors that are generally known to the person skilled in the art have been used in medicine. These include, for example, the size of the tumor, its depth of penetration into the surrounding tissue, growth beyond organs, penetration into blood or lymphatic vessels or lymph nodes, and the degree of differentiation of the tumor cells. There are also some relatively non-specific serological markers. The procedure for classifying the tumors is generally referred to as "staging" and "grading". In general, the presence of distant metastases and a low degree of differentiation are prognostically very unfavorable parameters. Nevertheless, it is the general experience in medicine that patients with the same tumor stage have drastically different disease courses. While rapid progression of the disease and the appearance of metastases and recurrences are observed in some patients, the disease comes to a standstill in other patients for unclear reasons. Metastases can occur locally, regionally and far from the mother tumor. For this it is necessary that a large number of tumor cells reach the adjacent lymphatic or blood path by simply flushing them into liquid or by clapping into neighboring tissue. Recurrence tendency is the recurrence of a tumor after incomplete or partial removal of the tumor. This is not a new ma ligne transformation, but the regrowth of a tumor tissue that has not been completely removed. Recurrence is also possible through metastases, which can remain latent for many years. Progression is the recurrence of a tumor with a higher grading (more dedifferentiation) or the reappearance of metastases.

Ganz offensichtlich gibt es eine Vielzahl individueller, unerkannter biologischer Variablen die den Verlauf einer Tumorerkrankung unabhängig von Staging und Grading in hohem Masse determinieren. Zu solchen Faktoren gehören genetische Wirtsfaktoren.Obviously there is one Numerous individual, unrecognized biological variables that Course of a tumor disease independent of staging and grading determine to a high degree. Such factors include genetic Host factors.

Daneben ist es wünschenswert, genetische Marker zu entwickeln, die prädiktiv für das Auftreten von Tumoren sind. Solche Marker erfüllen die Funktion, die betroffenen Individuen frühzeitig weiteren Screeningmassnahmen (Serologie, Röntgen, Ultraschall, NMR etc.) zuzuführen. Damit können Krebserkrankungen im Frühstadium erkannt und therapeutisch angegangen werden, wobei die Heilungs- und Überlebenschancen bei Tumoren im Frühstadium wesentlich besser sind als bei fortgeschrittenen Tumoren.In addition, it is desirable to have genetic markers to develop the predictive for the Occurrence of tumors are. Such markers fulfill the function, the affected ones Individuals early further screening measures (serology, X-ray, ultrasound, NMR etc.) supply. So that can Early stage cancer recognized and treated therapeutically, with the healing and chances of survival in early-stage tumors are much better than with advanced tumors.

Arten von TumorenTypes of tumors

Generell können alle Zellen des menschlichen Körpers maligne entarten und zu einer Krebserkrankung führen. Die hier und im weiteren gemachten Ausführungen beschreiben generelle Mechanismen der Tumorprogression, der Metastasierung und des therapeutischen Ansprechens. Insofern gelten die hier beschriebenen Mechanismen und Ansprüche für alle Tumore des Menschen, beispielsweise für die folgenden Tumoren: Generally, all human cells body malignant and lead to cancer. The here and beyond made executions describe general mechanisms of tumor progression, metastasis and the therapeutic response. In this respect, the ones described here apply Mechanisms and claims for all Human tumors, for example for the following tumors:

Tumoren des Urogenitaltrakts: Hier sind zu nennen das Harnblasenkarzinom, das Nierenzellkarzinom, das Prostatakarzinom und das Seminom.Urogenital tract tumors: Here These include bladder carcinoma, renal cell carcinoma, Prostate cancer and the seminoma.

Tumoren der weiblichen Geschlechtsorgane: Das Mammakarzinom, das Korpuskarzinom, das Ovarialkarzinom, das Zervixkarzinom.Tumors of the female genital organs: Breast cancer, carcinoma of the body, ovarian cancer, the Cervical cancer.

Tumoren des Gαstrointestinaltraktes: Das Mundhöhlenkarzinom, das Ösophaguskarzinom, das Magenkarzinom, das Leberkarzinom, das Gallengangskarzinom, das Pankreaskarzinom, das Kolonkarzinom, das Rektumkarzinom.Tumors of the gastrointestinal tract: oral carcinoma, esophageal carcinoma, gastric carcinoma, liver carcinoma, bile duct carcinoma, Pancreatic carcinoma, colon carcinoma, rectal carcinoma.

Tumore des Respirationstraktes: das Kehlkopfkarzinom, das Bronchialkarzinom.Tumors of the respiratory tract: the Larynx carcinoma, the bronchial carcinoma.

Tumore der Haut: das maligne Melanom, das Basaliom, das T-Zell-Lymphom Tumorerkrankungen des blutbildenden Systems: Hodgkin- und non-Hodgkin- Lymphome, akute und chronische Leukämien etc.Tumors of the skin: malignant melanoma, the basalioma, the T cell lymphoma of the hematopoietic Systems: Hodgkin and non-Hodgkin lymphomas, acute and chronic leukemia Etc.

Tumorerkrankungen des Gehirns bzw. des Nervengewebes: Glioblastom, Neuroblastom, Medulloblastom, meningeales Sarkom, Astrozytom.Tumor diseases of the brain or of nerve tissue: glioblastoma, neuroblastoma, medulloblastoma, meningeal Sarcoma, astrocytoma.

Weichteiltumore, beispielsweise Sarkome und Kopf-Hals-Tumore.Soft tissue tumors, for example sarcomas and head and neck tumors.

G Proteine und maligne Transformation von ZellenG proteins and malignant transformation of cells

Experimentelle in vitro Untersuchungen belegen, dass Mutationen in G-Proteinuntereinheiten eine maligne Transformation von Zellen bewirken können. Die Expression einer konstitutiv aktiven Gαq-Untereinheit mit fehlender GTPase-Aktivität führt zur malignen Transformation von Fibroblasten (Kalinec G et al., Mutated alpha subunit of the Gq protein induces malignant transformation in NIH 3T3 cells. Mol Cell Biol. 1992 Oct;12(10):4687–93). Ähnliche Beobachtungen wurden für die α-Untereinheiten Gα12, Gα13, Go, Gz und Gαi2 gemacht (Xu N et al., A mutant alpha subunit of G12 potentiates the eicosanoid pathway and is highly oncogenic in NIH 3T3 cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 1993 Jul 15;90(14):6741–5. Xu N et al Potent transforming activity of the G13 alpha subunit defines a novel family of oncogenes. Biochem Biophys Res Commun. 1994 Jun 15;201(2):603–9. Pace AM et al A mutant alpha subunit of Gi2 induces neoplastic transformation of Rat-1 cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 1991 Aug 15;88(16):7031–5. Wong YH et al., Mutant alpha subunit of Gz transforms Swiss 3T3 cells. Oncogene. 1995 May 18;10(10):1927–33). Diese Arbeiten belegen, dass Mutationen in α-Untereinheiten prinzipiell zur malignen Zelltransformation beitragen können.Experimental in vitro investigations prove that mutations in G protein subunits are malignant Can transform cells. The expression of a constitutively active Gαq subunit with lack of GTPase activity leads to malignant transformation of fibroblasts (Kalinec G et al., Mutated alpha subunit of the Gq protein induces malignant transformation in NIH 3T3 cells. Mol Cell Biol. 1992 Oct; 12 (10): 4687-93). Similar observations were made for the α subunits Gα12, Gα13, Go, Gz and Gαi2 made (Xu N et al., A mutant alpha subunit of G12 potentiates the eicosanoid pathway and is highly oncogenic in NIH 3T3 cells. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1993 Jul 15; 90 (14): 6741-5. Xu N et al Potent transforming activity of the G13 alpha subunit defines a novel family of oncogenes. Biochem Biophys Res Commun. 1994 Jun 15; 201 (2): 603-9. Pace AM et al A mutant alpha subunit of Gi2 induces neoplastic transformation of Rat-1 cells. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 1991 Aug 15; 88 (16): 7031-5. Wong YH et al., Mutant alpha subunit of Gz transforms Swiss 3T3 cells. Oncogene. 1995 May 18; 10 (10): 1927-33). These works prove that mutations in α subunits can contribute in principle to malignant cell transformation.

G-Protein-Mutationen und Krebserkrankungen beim MenschenG protein mutations and Cancer in humans

Beim Menschen wurden bei einigen selten Adenomen somatische Mutationen in den Untereinheiten Gαs und Gαi2 nachgewiesen. Diese werden als Gip2 (Gαi2-Untereinheit)bzw. als Gsp (Gαs-Untereinheit) bezeichnet. Hierbei handelt es sich dagegen nicht um genetische Wirtsfaktoren, die den Krankheitsverlauf modulieren, sondern um kausal wirkende Faktoren (Übersicht bei: Farfel Z et al. The expanding spectrum of G protein diseases. N Engl J Med. 1999;340(13):1012–20).In humans, in some rarely adenomas detected somatic mutations in the subunits Gαs and Gαi2. These are called Gip2 (Gαi2 subunit) or. as Gsp (Gαs subunit) designated. In contrast, these are not genetic Host factors that modulate the course of the disease, but around causal factors (overview with: Farfel Z et al. The expanding spectrum of G protein diseases. N Engl J Med. 1999; 340 (13): 1012-20).

Verwendung von Genveränderungen im Gen GNAS1 zur Vorhersage des Verlaufs von TumorerkrankungenUse of gene changes in the GNAS1 gene to predict the course of tumor diseases

Ein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung diagnostisch relevanter Genveränderungen im Gen GNAS1 als Prognosefaktor für alle Tumorerkrankungen des Menschen. Naturgemäß können hierbei nicht alle Tumorerkrankungen beschrieben werden. Das Prinzip wird daher an ausgewählten Beispielen erläutert, welche die generelle Verwendbarkeit demonstrieren:An essential part of the present invention is the provision of diagnostically relevant Gene changes in the GNAS1 gene as a prognostic factor for all tumor diseases in humans. Naturally, not all tumor diseases can be described here. The principle is therefore explained using selected examples that demonstrate its general applicability:

Beispiel 1: Chronisch lymphatische Leukämie (CLL)Example 1: Chronic lymphoblastic leukemia (CLL)

Bei der chronischen lymphatischen Leukämie handelt es sich um eine chronisch verlaufende Form einer Leukämie. Charakteristisch für die Krankheit ist eine große Zahl von entarteten Lymphozyten. Insgesamt 30 Prozent aller leukämischen Erkrankungen sind chronisch lymphatische Leukämien. Das mittlere Erkrankungsalter liegt bei 65 Jahren. Nur zehn Prozent der Patienten sind jünger als 50 Jahre. Männer sind etwa zwei- bis dreimal häufiger betroffen als Frauen. Risikofaktoren für die Entstehung einer CLL sind nicht bekannt. Jedoch tritt die Krankheit in Japan und China selten auf. Auch Japaner, die in die USA eingewandert sind, erkranken äußerst selten an einer CLL. Diese Tatsache deutet darauf hin, dass genetische Faktoren eine Rolle spielen. Die Therapie richtet sich nach dem Stadium der Erkrankung. Eine CLL kann bis zu 20 Jahre lang gutartig verlaufen, das heißt, der Patient zeigt außer vergrößerten Lymphknoten und eventueller Müdigkeit sowie Appetitlosigkeit keine Symptome. Die Behandlung setzt erst dann ein, wenn die Zahl der Lymphozyten über ein bestimmtes Maß anzusteigen beginnt, der Anteil der roten Blutkörperchen und die Zahl der Blutplättchen absinkt oder andere Komplikationen auftreten. Eine frühzeitige Behandlung hat keinen Einfluss auf den Verlauf und den Ausgang der Krankheit. Die wichtigste therapeutische Maßnahme ist die Chemotherapie. In bestimmten Fällen muss sich der Patient auch bestrahlen oder operieren lassen. Patienten können bis zu 20 Jahre mit der Diagnose CLL leben, ohne dass sich schwer wiegende Symptome zeigen. Je weiter die Erkrankung fortgeschritten ist, desto größer sind allerdings auch die Gesundheitsstörungen durch die Veränderung des Organsystems. Je nach Binet-Stadium der Krankheit kann der Arzt die Prognose abschätzen. Das Stadium einer CLL ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, wie viele Lymphozyten sich im Blut und Knochenmark befinden, wie groß Milz und Leber sind und ob eine Blutarmut vorliegt oder nicht. Eine CLL führt zu Veränderungen im Immunsystem, so dass Menschen, die an dieser Krankheit leiden, stärker gefährdet sind, andere Arten von Krebs zu entwickeln. Bei gleichem Binet-Stadium zeigen Patienten jedoch ganz unterschiedliche Krankheitsverläufe. Bestandteil der Erfindung ist es zu zeigen, dass Genveränderungen im Gen GNAS1 geeignet sind, den Verlauf der CLL vorherzusagen. Hierzu wurden Patienten mit CLL bezüglich der beschrieben Genveränderungen in GNAS1 genotypisiert und der Genstatus mit der Krankheitsprogression verglichen. Unter Progression definieren wir hier das Zeitintervall zwischen Erstdiagnose der CLL und der Therapiebedürftigkeit.In chronic lymphatic leukemia is a chronic form of leukemia. Characteristic for the Illness is a big one Number of degenerate lymphocytes. A total of 30 percent of all leukaemic Diseases are chronic lymphatic leukaemias. The median age of onset is 65 years old. Only ten percent of the patients are younger than 50 years. Men are about two to three times more common affected than women. Risk factors for the development of a CLL are not known. However, the disease occurs in Japan and China rarely on. Japanese people who immigrated to the USA are also extremely rare on a CLL. This fact suggests that genetic Factors play a role. The therapy depends on the Stage of disease. A CLL can be benign for up to 20 years get lost, that is, the patient shows except enlarged lymph nodes and eventual fatigue as well as loss of appetite no symptoms. The treatment only starts then when the number of lymphocytes increases above a certain level begins, the proportion of red blood cells and the number of blood platelets decreases or other complications occur. Early treatment has none Influence on the course and outcome of the disease. The most important therapeutic measure is chemotherapy. In certain cases, the patient must also irradiate or have surgery. Patients can up to to live 20 years with the diagnosis of CLL without being serious Show symptoms. The further the disease has progressed, the more are bigger, however also the health disorders through the change of the organ system. Depending on the binet stage of the disease, the doctor can estimate the forecast. The stage of a CLL is characterized, among other things, by how many lymphocytes are in the blood and bone marrow, how large spleen and liver and whether there is anemia or not. A CLL leads to Changes in Immune system so that people who suffer from this disease are more at risk to develop other types of cancer. At the same binet stage however, patients show very different disease courses. component The invention is to show that gene changes in the GNAS1 gene are suitable are to predict the course of the CLL. For this purpose, patients with CLL regarding of the described gene changes genotyped in GNAS1 and the gene status with disease progression compared. Here we define the time interval under Progression between the initial diagnosis of CLL and the need for therapy.

7A zeigt einen signifikanten Unterschied bezüglich Therapiefreiheit in Abhängigkeit vom GNAS1 T393C-Status, wobei der CC-Genotyp mit einer um das Zweifache beschleunigten Krankheitsprogression assoziiert ist (Hazard Ratio 2.07; p = 0.02). 7B zeigt einen signifikanten Unterschied bezüglich Therapiefreiheit in Abhängigkeit vom GNAS1 G(-1211)A-Status, wobei der GG-Genotyp mit einer um das Dreifache beschleunigten Krankheitsprogression assoziiert ist (Hazard Ratio 3.01; p = 0.01). Besonders stark wird der Effekt bei kombinierter Analyse der Allele bzw. Genotypen (-1211) GG + 393 CC versus (-1211)AG/AA + 393 CT/TT (8A). In ähnlicher Weise können Analysen des G(-1211)A-Status und des T(-839)G-Status kombiniert werden, wie dies in 8B gezeigt wird. 9 belegt, dass Genveränderungen in GNAS1 zur Prognose der CLL besonders auch im Frühstadium (BINET A) herangezogen werden können, wie das für den G(-1211)A Status gezeigt wird. 7A shows a significant difference in freedom from therapy depending on the GNAS1 T393C status, whereby the CC genotype is associated with a two-fold accelerated disease progression (hazard ratio 2.07; p = 0.02). 7B shows a significant difference with regard to freedom from therapy depending on the GNAS1 G (-1211) A status, whereby the GG genotype is associated with a three-fold accelerated disease progression (hazard ratio 3.01; p = 0.01). The effect becomes particularly strong when the alleles or genotypes are combined (-1211) GG + 393 CC versus (-1211) AG / AA + 393 CT / TT ( 8A ). Similarly, analyzes of the G (-1211) A status and the T (-839) G status can be combined as shown in 8B will be shown. 9 proves that gene changes in GNAS1 can be used to predict CLL, especially in the early stages (BINET A), as is shown for the G (-1211) A status.

Beispiel 2 : HarnblasenkarzinomExample 2: Bladder cancer

Blasenkrebs ist ein bösartiger Tumor an der Schleimhaut der Blase. Blasenkrebs tritt am häufigsten zwischen dem 60. und 70. Lebensjahr auf. Männer sind davon dreimal so häufig betroffen wie Frauen. Bei Männern ist Blasenkrebs nach Lungen- und Prostatakrebs die dritthäufigste Krebsform. Blasenkrebs kann durch äußere Einflüsse hervorgerufen werden. Zu den Risikofaktoren gehören, Rauchen, ständige Belastung des Organismus durch Chemikalien beispielsweise Farbstoffe, Schmerzmittelmissbrauch. Bei vielen Patienten ergeben die Untersuchungen, dass es sich um einen oberflächlichen Tumor handelt. Dieser kann operativ mit Hilfe des Zystoskops entfernt werden. Mehr als 70 % der Patienten, die wegen eines oberflächlichen Blasenkarzinoms behandelt wurden, zeigen im Verlauf ein Tumorrezidiv. Dabei kommen in mehr als der Hälfte Rezidivtumoren mit nicht-muskelinvasiver Erkrankung vor. Diese können durch transurethrale Resektion kurativ behandelt bzw. kontrolliert werden. Es ist deshalb wichtig, diese Läsionen frühzeitig zu erkennen und den Patienten regelmäßig und engmaschig nachzusorgen. Dabei steht an 1. Stelle die Zystoskopie mit Urinzytologie. In regelmäßigen Intervallen dienen Ausscheidungsurogramme zur Kontrolle möglicher Tumormanifestationen in Nierenbecken und Harnleitern. Bislang gibt es kaum valide Marker, die für den weiteren Verlauf der Erkrankung prädiktiv sind. Derzeit werden daher die klassischen Faktoren wie Eindringtiefe, Differenzierungsgrad, Metastasierung, Lymphknotenbefall etc. für die Prognose herangezogen. Genetische Marker für Tumorprogression, Rezidivneigung, Überlebenswahrscheinlichkeit und Therapieansprechen würden die Betreuung von Patienten mit Harnblasenkarzinom wesentlich verbessern. Ein weiterer Bestandteil der Erfindung besteht darin, dass die Verwendung von Genveränderungen in GNAS1 dazu geeignet den weiteren verlauf der Erkrankung vorherzusagen. 10A zeigt den Zeitpunkt bis zum Auftreten von Metastasen in Abhängigkeit vom GNAS1 T393C- Status. Hierbei ist das Metastasierungsririko bei Patienten mit TC/CC Genotyp um 1,2–4.0; p = 0.015). Die das 2,5-fache Erhöht (95 mediane Zeit bis zur Metastasierung beträgt 29 Monate bei TT-Genotyp, hingegen 13 Monate beim kombinierten TC/CC-Genotyp. Eine ähnliche Beziehung wird gefunden, wenn die Zeit bis zur Tumorprogression untersucht wird (10B). Hierunter verstehen wir, das Auftreten von Metastasen oder das Wiederauftreten des Tumors mit höherem Staging oder Grading. Der Kurvenverlauf ist für die 393 TT-, TC- und CC- Genotypen signifikant verschieden (p = 0.027, Logrank-Test, wobei den CC- und TC-Genotypen der ungünstigere Verlauf zugeordnet wird. Schließlich wird der Zusammenhang zwischen GNAS1 T393C-Status und Überleben dargestellt (10C). Auch hier erkannt man wiederum, dass Patienten mit den GNAS1 393-Genotypen TC und CC früher versterben als Patienten mit dem TT-Genotyp. Die Überlebenszeit beträgt im Median 44 Monate bei Patienten mit dem TT-Genotyp, hingegen nur 20,5 Monate für den kombinierten TC/CC-Genotyp. Wegen des signifikanten Kopplungsungleichgewichts zum T393C-Polymorphismus kann in ähnlicher Weise der G(-1211)A-Polymorphismus verwendet werden. Es ist davon auszugehen, dass eine verstärkte Apoptoseneigung bedingt durch eine vermehrte Gas -Expression bei 393T-Trägern bzw. -1211A-Trägern den Erkrankungsverlauf günstig beeinflusst.Bladder cancer is a malignant tumor on the bladder mucosa. Bladder cancer most often occurs between the ages of 60 and 70. Men are affected three times as often as women. Bladder cancer is the third most common form of cancer in men after lung and prostate cancer. Bladder cancer can be caused by external influences. Risk factors include smoking, constant exposure of the organism to chemicals such as dyes, painkiller abuse. For many patients, the studies show that it is a superficial tumor. This can be surgically removed using the cystoscope. More than 70% of patients treated for superficial bladder cancer show a tumor recurrence in the course. Recurring tumors with non-muscle-invasive disease occur in more than half of them. These can be treated or controlled curatively by transurethral resection. It is therefore important to recognize these lesions early and to follow up the patient regularly and closely. The first place is cystoscopy with urine cytology. Elimination urograms are used at regular intervals to check for possible tumor manifestations in the kidney pelvis and ureters. So far there are hardly any valid markers that are predictive for the further course of the disease. Therefore, the classic factors such as depth of penetration, degree of differentiation, metastasis, lymph node involvement etc. are currently used for the prognosis. Genetic markers for tumor progression, recurrence tendency, survival probability and therapy response would be the care of Significantly improve patients with bladder cancer. Another component of the invention is that the use of gene changes in GNAS1 is suitable for predicting the further course of the disease. 10A shows the time until the occurrence of metastases depending on the GNAS1 T393C status. The risk of metastasis in patients with a TC / CC genotype is around 1.2–4.0; p = 0.015). The 2.5-fold increase (95 median time to metastasis is 29 months for the TT genotype, but 13 months for the combined TC / CC genotype. A similar relationship is found when examining the time to tumor progression ( 10B ). By this we mean the occurrence of metastases or the recurrence of the tumor with higher staging or grading. The curve shape is significantly different for the 393 TT, TC and CC genotypes (p = 0.027, logrank test, with the CC and TC genotypes being assigned the less favorable shape. Finally, the relationship between GNAS1 T393C status and Survival shown ( 10C ). Again, one recognizes that patients with the GNAS1 393 genotypes TC and CC die earlier than patients with the TT genotype. The median survival time was 44 months for patients with the TT genotype, but only 20.5 months for the combined TC / CC genotype. Because of the significant coupling imbalance to the T393C polymorphism, the G (-1211) A polymorphism can be used in a similar manner. It can be assumed that an increased tendency to apoptosis due to increased gas expression in 393T carriers or -1211A carriers has a favorable influence on the course of the disease.

Beispiel 3: NierenzellkarzinomExample 3: Renal Cell Carcinoma

Nierenkrebs ist eine schwer wiegende Krankheit. Die Heilungschancen sind abhängig von der Tumorgröße und von der Tumorausbreitung. Bei Patienten ohne Metastasen beträgt die 10-Jahres-Überlebensrate bis zu 80%, allerdings mit einer erheblichen interindividuellen Variabilität. Durch den heute weit verbreiteten Einsatz von Ultraschalltechnik werden viele der Tumoren bereits in einem frühen nicht metastasierten Stadium erkannt und können so rechtzeitig behandelt werden. Bei einem Vorliegen von Fernmetastasen ist es möglich, die operative Entfernung der Niere mit einer anschließenden Immuntherapie mit Interleukin-2 oder Interferon-Alpha zu kombinieren. Dadurch wird die körpereigene Krebszellabwehr gestärkt. Beim metastasierten Nierenzellkarzinom kann mit der Kombination von Interferon, Interleukin-2 und 5-Fluorouracil in Studien eine Ansprechrate von 36 Prozent erreicht werden. Derzeit gibt es keine prädiktiven Marker für die Progression, das Überleben oder Therapieansprechen bei Patienten mit Nierenzellkarzinom. Unter Verwendung des GNAS1 T393C-Polymorphismus erkannte man eine beschleunigte Progression bei Patienten mit den TC/CC-Genotypen (11A). Ferner wird hier gezeigt, dass das Überleben bei Patienten mit Nierenzellkarzinom vom GNAS1-T393C-Status abhängt (11B). Hier versterben die Patienten mit dem CC-Genotyp am frühesten, gefolgt von den TC- und TT-Genotypen, wobei letztere am längsten überleben. In der multivariaten Analyse sind GNAS-Status (p= 0.012), Grading (p < 0.001) und Stadium (p < 0.001) unabhängige Prädiktoren für das Überleben. Wegen des signifikanten Kopplungsungleichgewichts zum T393C-Polymorphismus kann in ähnlicher Weise der G(-1211)A-Polymorphismus verwendet werden.Kidney cancer is a serious illness. The chances of recovery depend on the size and spread of the tumor. In patients without metastases, the 10-year survival rate is up to 80%, but with considerable inter-individual variability. Thanks to the widespread use of ultrasound technology today, many of the tumors are recognized at an early, non-metastatic stage and can be treated in time. If distant metastases are present, it is possible to combine surgical removal of the kidney with subsequent immunotherapy with interleukin-2 or interferon-alpha. This strengthens the body's own cancer cell defense. In metastatic renal cell carcinoma, the combination of interferon, interleukin-2 and 5-fluorouracil can be used to achieve a response rate of 36 percent in studies. There are currently no predictive markers for progression, survival, or therapeutic response in patients with renal cell carcinoma. Accelerated progression was seen in patients with the TC / CC genotypes using the GNAS1 T393C polymorphism ( 11A ). It also shows that survival in patients with renal cell carcinoma depends on the GNAS1-T393C status ( 11B ). Here the patients with the CC genotype die the earliest, followed by the TC and TT genotypes, the latter surviving the longest. In multivariate analysis, GNAS status (p = 0.012), grading (p <0.001) and stage (p <0.001) are independent predictors of survival. Because of the significant coupling imbalance to the T393C polymorphism, the G (-1211) A polymorphism can be used in a similar manner.

Beispiel 4: Akute myeloische Leukämie (AML)Example 4: Acute myeloid leukemia (AML)

Die Zellen mit der größten Bedeutung für die AML sind die Granulozyten und die Monozyten. Die Hauptfunktion dieser Zellen ist die Immunabwehr. Der AML liegt eine Entartung der Stammzelle zugrunde. Diese Entartung führt dazu, dass die Stammzelle die Fähigkeit zur Differenzierung in funktionstüchtige Blutzellen verliert. Voll erhalten bleibt dabei ihre Vermehrungstendenz. Es kommt so zu einer bösartigen Vermehrung von unreifen Zellen, den Blasten. Diese wuchern im Knochenmark zu schnell, zu unkontrolliert und werden zu früh in das Blut entlassen.The cells with the greatest importance for the AML are the granulocytes and the monocytes. The main function of this Cells is the immune defense. The AML is a degeneration of the stem cell based. This degeneration leads that the stem cell's ability for differentiation into functional blood cells. Their tendency to reproduce remains fully intact. It happens to a malicious one Proliferation of immature cells, the blasts. These proliferate in the bone marrow too fast, too uncontrolled and released into the blood too soon.

Somit erlangen sie nicht die erforderliche Reife und können deshalb auch nicht ihren Aufgaben wie zum Beispiel der Infektionsabwehr nachkommen. Da der Raum im Knochenmark begrenzt ist, verdrängen die Leukämiezellen die heranwachsenden roten Blutkörperchen und Blutplättchen. Es werden zuwenig Erythrozyten und Thrombozyten produziert. Folgen sind eine Blutarmut und eine übermäßige Blutungsneigung. Da die Leukämiezellen durch das Blut- und Lymphgefäßsystem zirkulieren, wandern sie auch in Lymphknoten, Milz und Leber und führen dort zu einer Funktionsbeeinträchtigung. Oft kommt es dadurch zu einer Größenzunahme dieser Organe. Die akute myeloische Leukämie ist also als bösartige Expansion und Verlust der Differenzierungsfähigkeit blutbildender Zellen im Knochenmark aufzufassen. Betroffen sind dabei vor allem die Zellen der myeloischen Reihe, also Monozyten und Granulozyten. Grundlegender Bestandteil der Behandlung von Patienten mit akuter myeloischer Leukämie ist die Chemotherapie. Dabei wird eine Wachstumshemmung der Leukämiezellen durch die Gabe von Medikamenten versucht. Solche Medikamente werden auch als Zytostatika bezeichnet. Ergänzt werden kann die Chemotherapie durch zwei weitere Therapieoptionen: die Stammzelltransplantation und die Knochenmarkstransplantation.So they do not get the required Maturity and ability therefore not their tasks, such as infection control progeny. Since the space in the bone marrow is limited, the leukemia cells displace the growing red blood cells and platelets. Not enough erythrocytes and platelets are produced. consequences are anemia and an excessive tendency to bleed. Because the leukemia cells through the blood and lymphatic system circulate, they also migrate into lymph nodes, spleen and liver and to lead there to a functional impairment. This often leads to an increase in size of these organs. So acute myeloid leukemia is considered malignant Expansion and loss of the ability to differentiate hematopoietic cells in the bone marrow. The cells of the are particularly affected myeloid series, i.e. monocytes and granulocytes. basic Part of the treatment of patients with acute myeloid leukemia is chemotherapy. This will inhibit the growth of leukemia cells tried by giving medication. Such drugs will be also called cytostatics. Chemotherapy can be supplemented through two further therapy options: stem cell transplantation and bone marrow transplant.

Leider ist es bisher nicht gelungen, Medikamente zu entwickeln, die selektiv die Leukämiezellen schädigen. Die Nebenwirkungen der Chemotherapie haben ihre Ursache in einer Schädigung gesunder, sich natürlicherweise rasch teilender Zellen. Zytostatika, also Medikamente, welche die Zellteilung stören, werden meist in Kombinationen und nach einem zeitlich festgelegten Schema verabreicht. In ca. 70 bis 80 % wird nach 2 bis 3 Behandlungszyklen eine vollständige Remission, also eine Rückbildung aller Krankheitszeichen erreicht. Durch intensive Chemotherapie werden 99 bis 99,9 % aller Leukämiezellen zerstört. Die verbleibenden leukämischen Zellen lassen sich aber bei der Mehrzahl der Patienten trotz intensiver Konsolidierungstherapie nicht vernichten. Nach 5 Jahren leben daher nur noch 20 bis 40 % der Patienten. Es wurde nun untersucht, ob Genveränderungen im GEN GNAS1 las Prognosefaktoren für das Überleben bei Patienten mit AML verwendet werden können. Es wurde ein signifikante Zusammenhang mit dem Genotypstatus bezogen auf den A(-1211)G- Polymrophsimsu gefunden. 12 zeigt, dass Patienten mit dem AA-Genotyp des A(-1211)G-Polymorphismus die beste Überlebenschance haben, während der Krankheitsverlauf bei AG- und GG-Genotypen beschleunigt ist. Alle in die Studie eingeschlossenen Patienten hatten eine intensive Chemotherapie oder eine Knochenmarktransplantation erhalten. Damit wird nicht nur gezeigt, dass Genveränderungen im Gen GNAS1 Marker für die Progression der AML sind, sondern dass diese Genveränderungen auch als allgemeine pharmakogenetische Marker für Krebschemotherapeutika und Knochenmarktransplantation eingesetzt werden können.Unfortunately, it has so far not been possible to develop drugs that selectively damage the leukemia cells ended. The side effects of chemotherapy are caused by damage to healthy, naturally rapidly dividing cells. Cytostatics, i.e. drugs that interfere with cell division, are usually administered in combinations and according to a schedule. In about 70 to 80% a complete remission, i.e. a regression of all symptoms, is achieved after 2 to 3 treatment cycles. Intensive chemotherapy destroys 99 to 99.9% of all leukemia cells. The remaining leukemic cells cannot be destroyed in the majority of patients despite intensive consolidation therapy. After 5 years, only 20 to 40% of the patients are still alive. It has now been investigated whether gene changes in GEN GNAS1 read prognostic factors can be used for survival in patients with AML. A significant correlation was found with the genotype status based on the A (-1211) G polymrophsimsu. 12 shows that patients with the AA genotype of the A (-1211) G polymorphism have the best chance of survival, while the course of the disease is accelerated in AG and GG genotypes. All patients included in the study had received intensive chemotherapy or a bone marrow transplant. This not only shows that gene changes in the GNAS1 gene are markers for the progression of AML, but that these gene changes can also be used as general pharmacogenetic markers for cancer chemotherapy drugs and bone marrow transplantation.

Mögliche molekulare Ursachen der GNAS-abhängigen Tumorprogression.Possible molecular causes the GNAS dependent Tumor progression.

Hierzu wurde cDNA von CLL-Zellen mit Affymetrix-Genchips hybridisiert wie in der Literatur beschrieben (Dürig J et al., Expression of ribosomal and translation-associated genes is correlated with a favorable clinical course in chronic lymphocytic leukemia. Blood. 2003 Apr 1;101(7):2748–55). Das Expressionsniveau der Gene wurde nicht nach dem klinischen Verlauf, sondern nach dem Status des GNAS1 G(-1211)A-Polymorphismus untersucht. Das Ergebnis ist in 13 gezeigt. Natütlich kann hier nicht eine Darstellung aller der auf dem Affymetrix-Chip befindlichen 30.000 Gene erfolgen. Interessanterweise findet man bei (-1211)A-Allelträgern im Vergleich zum GG Genotyp eine signifikante Mehrexpression Apoptoseassoziierter Gene, z.B. von Caspase 8, immediate early response 3, IL24, CDKN1a usw. Damit ist die Vermutung naheliegend, dass eine verstärkte Signaltransduktion über Gαs auf Grund der vermehrten Expression zu einer verstärkten Apoptoseneigung beiträgt. Dies zeigt auch, dass Genveränderungen im GNAS-Gen dazu verwendet werden können, krankheitsrelevante Gene und neue Angriffspunkte für Pharmaka zu entdecken.For this, cDNA from CLL cells was hybridized with Affymetrix gene chips as described in the literature (Dürig J et al., Expression of ribosomal and translation-associated genes is correlated with a favorable clinical course in chronic lymphocytic leukemia. Blood. 2003 Apr 1; 101 (7): 2748-55). The expression level of the genes was examined not according to the clinical course, but according to the status of the GNAS1 G (-1211) A polymorphism. The result is in 13 shown. Of course, not all of the 30,000 genes on the Affymetrix chip can be shown here. Interestingly, in (-1211) A allele carriers, compared to the GG genotype, there is a significant increase in expression of apoptosis-associated genes, e.g. from caspase 8, immediate early response 3, IL24, CDKN1a, etc. This suggests that there is an increased signal transduction via Gαs Due to the increased expression contributes to an increased propensity to apoptosis. This also shows that gene changes in the GNAS gene can be used to discover disease-relevant genes and new targets for pharmaceuticals.

Pharmakogenetik - Diagnostik der Wirksamkeit von Pharmaka, der Potenz und Effizienz von Pharmaka und dem Auftreten unerwünschter WirkungenPharmacogenetics - diagnostics the effectiveness of pharmaceuticals, the potency and efficiency of pharmaceuticals and the occurrence of unwanted effects

Grundlagen und Ziele der PharmakogenetikBasics and goals of pharmacogenetics

Die Wirksamkeit von Arzneimitteln und/oder das Auftreten unerwünschter Nebenwirkungen wird neben den spezifischen Stoffeigenschaften der chemisch definierten Produkte durch eine Reihe von Parametern definiert. Zwei wichtige Parameter, die erzielbare Plasmakonzentration und die Plasmahalbwertszeit bestimmen in hohen Maße die Wirksamkeit oder Unwirksamkeit von Pharmaka oder das Auftreten unerwünschter Wirkungen. Die Plasmahalbwertszeit wird unter anderem dadurch bestimmt mit welcher Geschwindigkeit bestimmte Pharmaka in der Leber oder anderen Körperorganen zu wirksamen oder unwirksamen Metaboliten verstoffwechselt und mit welcher Geschwindigkeit sie aus dem Körper ausgeschieden werden, wobei die Ausscheidung über die Nieren, über die Atemluft, über den Schweiß, über die Spermaflüssigkeit, über den Stuhl oder über andere Körpersekrete erfolgen kann. Daneben wird die Wirksamkeit bei oraler Gabe durch den sog. "first-pass-Effekt" limitiert, da nach Resorption von Pharmaka über den Darm ein bestimmter Anteil in der Leber zu unwirksamen Metaboliten verstoffwechselt wird.The effectiveness of drugs and / or the occurrence of undesirable Side effects are in addition to the specific properties of the substance chemically defined products defined by a number of parameters. Two important parameters, the achievable plasma concentration and the plasma half-life largely determine the effectiveness or ineffectiveness of pharmaceuticals or the occurrence of undesirable effects. The plasma half-life is determined, among other things, by what speed certain drugs in the liver or other body organs to be effective or inactive metabolites metabolized and at what speed them out of the body are excreted, the excretion via the kidneys, via the Breathing air, over the sweat over which Sperm fluid, about the Chair or over other body secretions can be done. In addition, the effectiveness with oral administration is determined by limits the so-called "first pass effect" because after Absorption of pharmaceuticals via the intestine a certain proportion in the liver to inactive metabolites is metabolized.

Mutationen oder Polymorphismen in Genen metabolisierender Enzyme können die Aktivität derselben in der Weise verändern, dass deren Aminosäurezusammensetzung verändert wird, wodurch die Affinität zum metabolisierende Substrat erhöht oder erniedrigt wird und damit der Metabolismus beschleunigt oder verlangsamt sein kann. In ähnlicher Weise können Mutationen oder Polymorphismen in Transportproteinen die Aminosäurezusammensetzung in der Weise verändern, dass der Transport und damit die Ausscheidung aus dem Körper beschleunigt oder verlangsamt wird.Mutations or polymorphisms in Genes of metabolizing enzymes can the activity change them in the way that their amino acid composition changed becomes what the affinity is increased or decreased to the metabolizing substrate and so that the metabolism can be accelerated or slowed down. In a similar way can Mutations or polymorphisms in transport proteins affect the amino acid composition change in the way that the transport and thus the excretion from the body accelerates or is slowed down.

Zur Auswahl der für einen Patienten optimal geeigneten Substanz, der optimalen Dosierung, der optimalen Darreichungsform und zur Vermeidung unerwünschter, z.T. gesundheitsschädlicher oder tödlicher Nebenwirkungen ist die Kenntnis von genetischen Polymorphismen oder von Mutation, die zur Änderung der Genprodukte führen, von herausragender Bedeutung.To select the most suitable for a patient Substance, the optimal dosage, the optimal dosage form and to avoid unwanted, z.T. health Hazards or more deadly Side effects is knowledge of genetic polymorphisms or of mutation leading to change of gene products lead of paramount importance.

Die Wirkung von Hormonen im menschlichen Körper und die Bedeutung von Polymorphismen in HormonrezeptorenThe effect of hormones in the human body and the importance of polymorphisms in hormone receptors

Ein Vielzahl von Hormonen und Peptidhormonen des menschlichen Körpers aber auch Rezeptorantagonisten üben ihre Wirkung an sogenannten Rezeptoren der Körperzellen aus. Dies sind Proteine unterschiedlicher Zusammensetzung. Nach Aktivierung dieser Rezeptoren müssen diese Signale ins Zellinnere geleitet werden, was über die Aktivierung von heterotrimeren G-Proteinen vermittelt wird. Solche G-Proteine sind aus unterschiedlichen α-, β- und γ- Untereinheiten zusammengesetzt. Diese Rezeptoren lassen sich, je nach Aktivierbarkeit durch definierte Hormone, in bestimmte Gruppen unterteilen. Dem Fachmann ist bekannt, dass Mutationen oder Polymorphismen in bestimmten Rezeptoren die Wirksamkeit bestimmter Agonisten oder Antagonisten an diesen Rezeptoren determinieren können. So beeinflusst ein häufiger Gly16Arg- Polymorphismus im Gen, das für den β2-Adrenozeptor kodiert, die Stärke der Ansprechbarkeit auf das β2-Sympathomimetikum Salbutamol (Martinez FD, et al. Association between genetic polymorphisms of the beta2-adrenoceptor and response to albuterol in children with and without a history of wheezing. J Clin Invest. 1997 Dec 15;100(12):3184–8). Polymorphismen im D2-Rezeptorgen bestimmen die Häufigkeit des Auftretens von Dyskinesien bei der Behandlung des Morbus Parkinson (Parkinson's disease) mit Levadopa (Oliveri RL, et al.; Dopamine D2 receptor gene polymorphism and the risk of levodopa-induced dyskinesias in PD. Neurology. 1999 Oct 22;53(7):1425–30): Polymorphismen im μ-Opiatrezeptor-Gen bestimmen die analgetische Wirksamkeit von Opiaten (Uhl GR, et al. The mu opiate receptor as a candidate gene for pain: polymorphisms, variations in expression, nociception, and opiate responses. Proc Natl Acad Sci U S A. 1999 Jul 6;96(14):7752–5).A variety of hormones and peptide hormones of the human body but also practice receptor antagonists their effect on so-called receptors of the body cells. These are proteins different composition. After activating these receptors have to these signals are directed into the cell what about the Activation of heterotrimeric G proteins is mediated. Such G proteins are composed of different α, β and γ subunits. Depending on the activatability, these receptors can be defined by Hormones, divided into certain groups. The person skilled in the art knows that mutations or polymorphisms in certain receptors Effectiveness of certain agonists or antagonists on these receptors can determine. So one affects more often Gly16Arg polymorphism in the gene coding for the β2 adrenoceptor, the Strength responsiveness to the β2 sympathomimetic Salbutamol (Martinez FD, et al. Association between genetic polymorphisms of the beta2-adrenoceptor and response to albuterol in children with and without a history of wheezing. J Clin Invest. 1997 Dec 15; 100 (12): 3184-8). polymorphisms in the D2 receptor gene determine the frequency the occurrence of dyskinesia in the treatment of Parkinson's disease (Parkinson's disease) with Levadopa (Oliveri RL, et al .; Dopamine D2 receptor gene polymorphism and the risk of levodopa-induced dyskinesias in PD. Neurology. 1999 Oct. 22; 53 (7): 1425-30): Polymorphisms in the μ-opiate receptor gene determine the analgesic effectiveness of opiates (Uhl GR, et al. The mu opiate receptor as a candidate gene for pain: polymorphisms, variations in expression, nociception, and opiate responses. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 1999 Jul 6; 96 (14): 7752-5).

Die genannten Genveränderungen in spezifischen Rezeptoren können nur in der Weise zur Diagnostik der Wirkungen von Pharmaka benützt werden, als diese Pharmaka spezifische Agonisten oder Antagonisten an den betrachteten Rezeptoren sind. Wünschenswert ist hingegen eine individuelle Diagnostik der generellen Ansprechbarkeit gegenüber allen Pharmaka und die individuelle Vorhersage des Risikos unerwünschter Wirkungen unter Therapie mit Pharmaka.The gene changes mentioned in specific receptors are only used to diagnose the effects of pharmaceuticals, than these drugs specific agonists or antagonists to the considered receptors. Desirable however, is an individual diagnosis of general responsiveness across from all pharmaceuticals and the individual prediction of the risk of undesirable Effects under therapy with drugs.

Die Diagnostik der Aktivierbarkeit von G-Proteinen erlaubt eine generelle Diagnostik der Wirksamkeit von Pharmaka, deren optimale Dosierung und das Auftreten von Nebenwirkungen.The diagnosis of the activatability of G proteins allows a general diagnosis of the effectiveness of pharmaceuticals, their optimal dosage and the occurrence of side effects.

Unter Pharmaka verstehen wir generell Stoffe, die dem menschlichen Körper von außen zugeführt werden, um bestimmte Zustände herzustelle. Solche Stoffe können Hormone, nieder- oder hochmolekulare Substanzen, Peptide- oder Proteine, Antikörper u.v.m. sein.We generally understand pharmaceuticals Substances to the human body from the outside be fed about certain conditions herzustelle. Such substances can Hormones, low or high molecular weight substances, peptides or proteins, antibodies and much more. his.

Die meisten zur Behandlung von Krankheiten, körperlichen Fehlfunktionen oder Befindlichkeitsstörungen eingesetzten Pharmaka sind Hormone, Agonisten an Hormonrezeptoren, Antagonisten an Hormonrezeptoren oder andere Substanzen, welche die Expression von Rezeptoren oder die Konzentration von Hormonen direkt oder indirekt beeinflussen. Eine Reihe von Pharmaka übt diesen Einfluss dadurch aus, dass unter Therapie mit solchen Substanzen physiologische Gegenregulationen erfolgen, welche die Konzentrationen von Hormonen erhöhen, die G-Proteingekoppelte Rezeptoren aktivieren. Als allgemein bekanntes Beispiel sei hier die Therapie mit harntreibenden Substanzen (Diuretika), insbesondere Schleifendiuretika und Thiaziddiuretika genannt. Der bei Therapie auftretende Verlust von Kochsalz und die Blutdrucksenkung führen zur Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteronsystems. Das vermehrt gebildete Hormon Angiotensin II stimuliert eine vermehrte Resorption von Natrium in der Niere, stimuliert die Salzaufnahme, erhöht den Blutdruck durch einen direkten vasokonstriktorischen Effekt auf glatte Gefäßmuskelzellen und induziert Proliferationsvorgänge. Es ist allgemein bekannt, dass diese von Angiotensin II hervorgerufenen Mechanismen nach Kopplung des Hormons an Rezeptoren erfolgt, welche Ihre Wirkung über eine Aktivierung heterotrimerer G-Proteine vermitteln. Die Effizienz dieser Wirkungen sind dann vorhersagbar, wenn die Stärke der Aktivierbarkeit von G-Proteinen diagnostiziert werden kann. Andere Pharmaka üben Ihre Wirkung dadurch aus, dass sie die Wiederaufnahme von aus Neuronen freigesetzten Transmittern, z.B. Noradrenalin, Adrenalin, Serotonin oder Dopamin, hemmen. Hier kann als Beispiel das Pharmakon Sibutramin genannt werden, welches im Zentralnervensystem die Wiederaufnahme von Serotonin und Noradrenalin hemmt, dadurch das Hungergefühl reduziert und die Thermogenese steigert. Entsprechend kann Sibutramin zur Therapie der Adipositas eingesetzt werden. Da Noradrenalin und Sibutramin G-Protein-gekoppelte Rezeptoren aktivieren, ist die Diagnostik der Aktivierbarkeit von G-Proteinen zur Vorhersage der Wirksamkeit von Sibutramin und dem Auftreten typischer, Sibutramin-assoziierter Nebenwirkungen (z.B. Anstieg von Herzfrequenz und Blutdruck) in besonderem Maße geeignet.Most used to treat diseases, physical Malfunctions or mental disorders used pharmaceuticals are hormones, agonists on hormone receptors, antagonists on hormone receptors or other substances which the expression of receptors or directly or indirectly affect the concentration of hormones. A number of pharmaceuticals practice this influence from the fact that under therapy with such substances Physiological counter-regulations take place, which are the concentrations of hormones increase activate the G protein-coupled receptors. As a well known An example here is therapy with diuretics, especially called loop diuretics and thiazide diuretics. The loss of saline during therapy and lowering of blood pressure to lead to activate the renin-angiotensin-aldosterone system. The more educated Hormone angiotensin II stimulates an increased absorption of sodium in the kidney, stimulates salt intake, increases blood pressure through a direct vasoconstrictive effect on smooth vascular muscle cells and induced Proliferation processes. It is well known that these are caused by angiotensin II Mechanisms occur after coupling the hormone to receptors Your effect over mediate activation of heterotrimeric G proteins. The efficiency these effects are predictable if the strength of the Activability of G proteins can be diagnosed. Other drugs exert their effect by that the resumption of transmitters released from neurons, e.g. Inhibit norepinephrine, adrenaline, serotonin or dopamine. Here The pharmacon sibutramine, which is the reuptake of serotonin and noradrenaline in the central nervous system inhibits the feeling of hunger reduced and thermogenesis increased. Similarly, sibutramine can be used to treat obesity. Because norepinephrine and Diagnostics is to activate sibutramine G protein-coupled receptors the activatability of G proteins to predict effectiveness of sibutramine and the appearance of typical sibutramine-associated Side effects (e.g. increase in heart rate and blood pressure) in special measure suitable.

Der Erfindung liegt nun zugrunde, dass ein Verfahren entwickelt wurde, das generell zur Diagnostik der Aktivierbarkeit von G-Proteinen geeignet ist. Hierzu werden eine oder mehrere Polymorphismen im Gen GNAS1 untersucht, das für die humane Gαs-Untereinheit heterotrimerer G-Proteine kodiert. Besonders geeignet sind hierfür Polymorphismen, welche die Diagnose des Auftretens oder des Nichtauftretens eines alternativen Spleißvorgangs des Gens oder eine geänderte Expression von Gαq vorhersagen. Bei Überexpression kommt es vorhersagbar zu einer gesteigerten Aktivierbarkeit von heterotrimeren G-Proteinen und zur verstärkten Aktivierbarkeit aller Zellen des menschlichen Körpers. Damit erlaubt eine Bestimmung des Vorliegens von Polymorphismen in GNAS1 die Diagnostik der Wirksamkeit und unerwünschten Wirkungen von Arzneimitteln, insbesondere Agonisten und Antagonisten aller Rezeptoren, deren Wirkungen über heterotrimere G-Proteine vermittelt werden. Daneben können solche Polymorphismen in GNAS1 dazu verwendet werden, die Wirkungen von Pharmaka zu diagnostizieren, die entweder indirekt oder infolge von Gegenregulationsmechnanismen des Körpers die Konzentrationen von endogenen Hormonen erhöhen oder erniedrigen, deren Rezeptoren heterotrimere G-Proteine aktivieren. Somit erlaubt die Erfindung eine Diagnostik von Wirkungen und unerwünschten Wirkungen aller Pharmaka und beschränkt sich nicht auf Pharmaka die in agonistischer oder antagonistischer Weise spezifische Rezeptoren beeinflussen. Zusätzlich kann die Diagnostik des Allel- oder Haplotypstatus in GNAS1 dazu eingesetzt werden, die individuell optimale und verträgliche Dosierung von Arzneimitteln zu ermitteln.The invention is based on the fact that a method has been developed which is generally suitable for the diagnosis of the activatability of G proteins. For this purpose, one or more polymorphisms in the gene GNAS1 are examined, which codes for the human Gαs subunit of heterotrimeric G proteins. Polymorphisms which predict the diagnosis of the occurrence or non-occurrence of an alternative splicing process of the gene or a changed expression of Gαq are particularly suitable for this. Overexpression predictably leads to an increased activatability of heterotrimeric G proteins and to an increase All cells of the human body can be activated. A determination of the presence of polymorphisms in GNAS1 thus enables the diagnosis of the effectiveness and undesirable effects of drugs, in particular agonists and antagonists of all receptors, the effects of which are mediated by heterotrimeric G proteins. In addition, such polymorphisms in GNAS1 can be used to diagnose the effects of drugs that either indirectly or as a result of body counter-regulation mechanisms increase or decrease the concentrations of endogenous hormones whose receptors activate heterotrimeric G proteins. Thus, the invention allows a diagnosis of effects and undesirable effects of all pharmaceuticals and is not limited to pharmaceuticals that influence specific receptors in an agonistic or antagonistic manner. In addition, the diagnosis of allelic or haplotype status in GNAS1 can be used to determine the individually optimal and tolerable dosage of medicinal products.

Zur Diagnostik einer gesteigerten oder reduzierten Aktivierbarkeit von G-Proteinen dient insbesondere der Nachweise des T393T-Polymorphismus oder des G(-1211)A-Polymorphismus oder des T(-839)G-Polymorphismus entweder alleine oder in allen denkbaren Kombination.For the diagnosis of an increased or reduced activatability of G proteins serves in particular Detection of T393T polymorphism or G (-1211) A polymorphism or of the T (-839) G polymorphism either alone or in all conceivable Combination.

Daneben können zur Diagnostik alle weiteren Genveränderungen in GNAS verwendet werden, die in einem Kopplungsungleichgewicht zu diesen Polymorphismen stehen und/oder den alternativen Spleißvorgang oder die Expression zusätzlich fördern oder hemmen.In addition, all others can be used for diagnostics gene mutations used in GNAS in a coupling imbalance stand by these polymorphisms and / or the alternative splicing process or the expression additionally promote or inhibit.

Diese Genveränderungen können mit beliebigen, dem Fachmann geläufigen Verfahren nachgewiesen werden, z.B. direkte Sequenzierung, Restriktionsanalyse, reverse Hybridisierung, Dot-blot- oder slot-blot-Verfahren, Massenspektrometrie, Taqman- oder Light-Cycler-Technologie, Pyrosequencing etc. Ferner können diese Genpolymorphismen gleichzeitig nach Mulitplex-PCR und Hybridisierung an ein DNA-Chip detektiert werden. Daneben können zur Diagnostik einer gesteigerten Aktivierbarkeit von G-Proteinen auch andere Verfahren eingesetzt werden, die den direkten Nachweis des Expressionsniveaus von Gαs oder Spleißvarianten von Gαs ermöglichen.These gene changes can be done with any, the expert common Procedures are detected, e.g. direct sequencing, restriction analysis, reverse hybridization, dot blot or slot blot method, mass spectrometry, Taqman or light cycler technology, Pyrosequencing etc. These can also Gene polymorphisms simultaneously after multiplex PCR and hybridization be detected on a DNA chip. In addition, an increased diagnosis can be made Activation of G proteins also uses other methods be the direct detection of the expression level of Gαs or splice variants of Enable Gαs.

Das genannte Verfahren eignet sich insbesondere zur Diagnostik der Wirkung von Agonisten oder Antagonisten an Rezeptoren, deren Wirkungen bekanntermaßen von G-Proteinen vermittelt werden. Hierzu werden die folgenden Beispiele genannt, wobei die Liste der Beispiele verlängert werden könnte:

  • 1. Adrenerge Rezeptoren, inbesondere α- und ß-Adrenozeptoren und deren Isoformen und Untergruppen, d.h. α1- und α2-Adrenozeptoren sowie β1-, β2-, β3 und β4-Adrenozeptoren
  • 2. Muskarinrezeptoren und deren Isoformen, z.B. m1-,m2-, m3-, m4 und m5-Muskarinrezeptoren und deren Subtypen. Typische Antagonisten an Muskarinrezeptoren sind beispielsweise Atropin, Scopolamin, Ipratroprium, Pirenzepin und N-Butylscopolamin. Typische Agonisten sind Carbachol, Bethanechol, Pilocarpin etc.
  • 3. Dopaminrezeptoren, z.B. D1-, D2-, D3-, D4-, und D5-Rezeptoren und deren Isoformen und Spleißvarianten
  • 4. Serotoninrezeptoren, z.B. 5-HT1- 5-HT2-, 5-HT3-, 5-HT4-, 5HT-5, 5HT-6 und 5-HT7-Rezeptor und deren Subtypen, Isoformen und Spleißvarianten. Typische Agonisten sind Sumatriptan und Cisaprid, Antagonsiten sind beispielsweise Ondansetron, Methysergid, Buspiron und Urapidil.
  • 5. Endothelinrezeptoren und deren Subtypen, Isoformen und Spleißvarianten
  • 6. Bradykininrezeptoren, z.B. B1- und B2-Rezeptoren und deren Subtypen, Isoformen und Spleißvarianten
  • 7. Angiotensinrezeptoren, z.B. AT II Typ1 und Typ2 Rezeptor, typische Antagonisten am AT II-Rezeptor sind Losartan und andere Sartane.
  • 8. Rezeptoren für Endorphine und Opiate, z.B. der μ-Opiatrezeptor
  • 9. Chemokinrezeptoren CCR1-12 und CXCR1-8 für z.B. Interleukin-1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/11/12, RANTES, MIP-1α, MIP-1β, stromal cell-derived factor, MCP1-5, TARC, Lymphotactin, Fractalkine, Eotaxin 1-2, NAP-2, LIX etc.
  • 10. Adenosinrezeptoren und deren Subtypen, Isoformen und Spleißvarianten
  • 11. Rezeptoren für Thrombin (Protease-aktivierte Rezeptoren)
  • 12. Rezeptoren für Lyso-Phophatidsäure, Phosphatidsäure, Rezeptoren für Sphingosinphosphate und deren Derivate
  • 13. Rezeptoren für Prostaglandine und Thromboxane, z. B. für PGE1, PGE2, PGF, PGD2, PGI2, PGF2α, Thromboxan A2, etc.
  • 14. Rezeptoren für Neuropetide, z.B. NPY1-5
  • 15. Histaminrezeptoren, z.B. H1-H3-Rezeptoren
  • 16. Rezeptoren für Plättchen-aktivierender Faktor (PAF-Rezeptor)
  • 17. Rezeptoren für Leukotriene
  • 18. Rezeptoren für Insulin, Glucagon, Insulin-like growth factor (IGF-1 und IGF-2), Epidermal Growth Factor (EGF) und platelet-derived growth factor (PDGF)
  • 19. Rezeptoren für Wachstumshormon (GH), Somatostatin (SSTR1-5), thyreotropes Hormon (TSH), Oxytocin, Prolactin, Gonadotropine
  • 20. Rezeptoren für Zytokine, z.B. Interferone
  • 21. Rezeptoren für Purine
  • 22. Orphanrezeptoren, deren Wirkungen durch G-Proteine vermittelt werden.
  • 23. Rezeptoren für Leptin
The method mentioned is particularly suitable for the diagnosis of the effect of agonists or antagonists on receptors, the effects of which are known to be mediated by G proteins. The following examples are given here, although the list of examples could be extended:
  • 1. Adrenergic receptors, in particular α and β adrenoceptors and their isoforms and subgroups, ie α1 and α2 adrenoceptors as well as β1, β2, β3 and β4 adrenoceptors
  • 2. Muscarinic receptors and their isoforms, eg m1, m2, m3, m4 and m5 muscarinic receptors and their subtypes. Typical antagonists on muscarinic receptors are, for example, atropine, scopolamine, ipratroprium, pirenzepin and N-butylscopolamine. Typical agonists are carbachol, bethanechol, pilocarpine etc.
  • 3. Dopamine receptors, for example D1, D2, D3, D4 and D5 receptors and their isoforms and splice variants
  • 4. Serotonin receptors, for example 5-HT1- 5-HT2, 5-HT3, 5-HT4, 5HT-5, 5HT-6 and 5-HT7 receptors and their subtypes, isoforms and splice variants. Typical agonists are sumatriptan and cisapride, antagonists are for example ondansetron, methysergide, buspirone and urapidil.
  • 5. Endothelin receptors and their subtypes, isoforms and splice variants
  • 6. Bradykinin receptors, for example B1 and B2 receptors and their subtypes, isoforms and splice variants
  • 7. Angiotensin receptors, eg AT II type 1 and type 2 receptor, typical antagonists on the AT II receptor are losartan and other sartans.
  • 8. Receptors for endorphins and opiates, for example the μ-opiate receptor
  • 9. Chemokine receptors CCR1-12 and CXCR1-8 for eg interleukin-1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/11/12, RANTES, MIP-1α, MIP-1β, stromal cell -derived factor, MCP1-5, TARC, lymphotactin, fractalkine, eotaxin 1-2, NAP-2, LIX etc.
  • 10. Adenosine receptors and their subtypes, isoforms and splice variants
  • 11. Receptors for thrombin (protease-activated receptors)
  • 12. Receptors for lysophosphatidic acid, phosphatidic acid, receptors for sphingosine phosphates and their derivatives
  • 13. Receptors for prostaglandins and thromboxanes, e.g. B. for PGE1, PGE2, PGF, PGD2, PGI2, PGF2α, Thromboxan A2, etc.
  • 14. Receptors for neuropetides, eg NPY1-5
  • 15. Histamine receptors, for example H1-H3 receptors
  • 16. Platelet Activating Factor Receptors (PAF Receptor)
  • 17. Receptors for leukotrienes
  • 18. Receptors for insulin, glucagon, insulin-like growth factor (IGF-1 and IGF-2), epidermal growth factor (EGF) and platelet-derived growth factor (PDGF)
  • 19. Receptors for growth hormone (GH), somatostatin (SSTR1-5), thyreotropic hormone (TSH), oxytocin, prolactin, gonadotropins
  • 20. Receptors for cytokines, eg interferons
  • 21. Receptors for purines
  • 22. Orphan receptors, the effects of which are mediated by G proteins.
  • 23. Receptors for leptin

Vorhergesagt werden können ferner die Wirkungen von Pharmaka, welche die Wiederaufnahme, den Abbau oder die Neusynthese von Neurotransmittern beeinflussen oder bei denen unter Therapie Veränderungen bei der Expression oder Ansprechbarkeit der oben genannten Rezeptoren auftreten (z.B. Sibutramin, Fluoxetin). Diagnostiziert werden können außerdem die Wirkungen aller Pharmaka, welche auf direktem oder indirektem Wege auch in Folge einer physiologischen Gegenreaktion die Konzentrationen von Agonisten, welche die obengenannten Rezeptoren aktivieren, verändern. Vorausgesagt werden kann ferner der Einfluss der Strahlentherapie bei KrebspatientenCan also be predicted the effects of pharmaceuticals, the resumption, the breakdown or affect the resynthesis of neurotransmitters or at those undergoing therapy changes in the expression or responsiveness of the above-mentioned receptors occur (e.g. sibutramine, fluoxetine). The can also be diagnosed Effects of all pharmaceuticals, which are direct or indirect also as a result of a physiological backlash of agonists that activate the above-mentioned receptors. predicted can also be the influence of radiation therapy in cancer patients

Insbesondere die Wirkungen und unerwünschten Wirkungen der folgenden Pharmaka aus den folgenden Indikationsbereichen können diagnostiziert werden:

  • 1. Antihypertensiva, z.B. β-Blocker (Propanolol, Bisprolol, etc.), Diuretika (Hydrochlorothiazid und weitere Thiaziddiuretika; Furosemid, Piretanid und weitere Schleifendiuretika, Chlorthalidon), α1-Adrenozeptorblocker (z.B. Doxazosin, Prazosin), Angiotensinrezeptor-Blocker (z.B. Losartan), ACE-Hemmer (Enalapril, Captopril, Ramipril etc.), Ca2+-Kanalblocker (z.B. Nifedipin, Verapamil, Amlodipin, Felodipin), Clonidin, Reserpin, Renin- Inhibitoren
  • 2. Pharmaka zur Behandlung der Herzinsuffizienz, z.B. β-Blocker (z.B. Propanolol, Metoprolol), ACE-Hemmer (z.B. Captopril, Enalapril, Ramipril, etc.), Angiotensin-Rezeptorblocker (z.B. Losartan), Digitalisglykoside, Katecholamine, Diuretika.
  • 3. Pharmaka zur Behandlung des niedrigen Blutdrucks oder einer Herzinsuffizienz, z.B. α- und β-Smpathomimetika (Effortil, Adrenalin, Noradrenalin, Dobutamin, β-Adrenozeptorblocker, ACE-Hemmer, Angiotensin II-Rezeptorblocker.)
  • 4. Pharmaka zur Behandlung der Migräne, z.B. Sumatriptan, Rizatriptan, Zolmitriptan und weitere Agonisten an Serotoninrezeptoren, β-Blocker (Propanolol, Timolol), Ergotamin und Dihydroergotamin
  • 5. Analgetika vom Morphintyp (Morphin, Codein, etc.)
  • 6. Pharmaka zur Behandlung der koronaren Herzkrankheit wie Adenosin, β-Blocker (z.B. Propanolol, Acebutolol), Nitrate und Ca2+-Kanalblocker
  • 7. Pharmaka zur Behandlung psychiatrischer Erkrankungen (Schizophrenie, manisch-depressive Erkrankungen, Psychosen, Depressionen) und von Suchtkrankheiten wie Alkoholismus, (z.B. Fluoxetin, Paoxetin, Imipramin, Desipramin, Doxepin, Mianserin, Trazodon, Lofepramin), Angstsyndrome (Diazepam, etc.), welche z.B. das dopaminerge, serotonerge oder adrenerge System beeinflussen. Aber auch Pharmaka, die ihre Wirkung über Rezeptoren für GABA-, Glycin- oder Glutamat bzw. deren Derivate vermitteln.
  • 8. Pharmaka zur Behandlung des Morbus Alzheimer (z.B. Tacrin) und zur Behandlung des Morbus Parkinson (z.B. Bromocriptin, L-DOPA, Carbidopa, Biperiden, Seleginil, etc.) welche Transmitterkonzentrationen an z.B. muskarinergen oder dopaminergen Substanzen, beeinflussen
  • 9. Pharmaka zur Behandlung von Asthma bronchiale, welche z.B. entweder direkt bronchodilatierend oder antiinflammatorisch wirken, z.B. Salbutamol, Terbutalin, Albuterol, Theophyllin, Montelukast, Zafirlukast, Cromoglicinsäure, Ipratropiumbromid. Zu solchen Pharmaka gehören auch Antikörper die gegen bestimmte Proteine und Rezeptoren gerichtet sind.
  • 10. Pharmaka zur Behandlung von Motilitätsstörungen des Magens oder Darms und Pharmaka zur Behandlung des Reizdarmsyndroms (irritable bowel syndrome) z.B. N-Butylscopolamin, Pirenzepin, Metoclopramid)
  • 11. Pharmaka zur Behandlung der Adipositas, welche entweder direkt lipolytisch wirksame Rezeptoren aktivieren, z.B. β3-adrenerge Agonisten, oder zentral wirksam sind, z.B. Sibutramin, oder ähnliche Substanzen, die das Sättigungsgefühl verändern oder welche die Thermogenese beeinflussen. Dazu gehören auch Pharmaka, welche die Magenentleerung beeinflussen.
  • 12. Pharmaka zur Behandlung chronischer Entzündungsvorgänge oder von Störungen des Immunsystems, z.B. Zytokine (Interferone) bei der Therapie von Virushepatitiden oder Interleukin-2 bei HIV-Infektion. Zu solchen Erkrankungen zählen auch Morbus Crohn, Colitis ulcerosa, Asthma, Psoriasis, Neurodermitits, Heuschnupfen,
  • 13. Pharmaka zur Behandlung der Gestose und der Präeklampsie/Eklampsie und des HELLP-Syndroms
  • 14. Pharmaka zur Behandlung von Fertilitätsstörungen oder zur Beseitigung von Zyklusstörungen bei der Frau oder zur Empfängnisverhütung
  • 15. Pharmaka zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen
  • 16. Antidiabetika (Acarbose, Insulin, Troglitazone, Metformin, etc.)
  • 17. Hypnotika, Antiemetika und Antiepileptika
  • 18. Pharmaka zur Behandlung von Störungen des Sexuallebens, z.B. der erektilen Dysfunktion, der weiblichen sexuellen Dysfunktion, Libidomangel, Orgasmusstörungen (Phosphodiesteraseinhibitoren wie Sildenafil, Prostaglandin E1, Agonisten an Dopamin-Rezeptoren, z.B. Apomorphin, Yohimbin, Phentolamin)
  • 19. Pharmaka zur Therapie von Krebserkrankungen und Chemotherapeutika, z.B. 5-Fluoruracil, Antikörper gegen Proteine (z.B. gegen HER-2), Substanzen, die Tyrosinkinasen blockieren, etc.
  • 20. Pharmaka zur Behandlung von allergischen und Tumorerkrankungen, bei denen die Wirkung über die Verabreichung von CpG-Nukleotiden erzielt wird.
In particular, the effects and undesirable effects of the following drugs from the following indication areas can be diagnosed:
  • 1.Antihypertensives, e.g. β-blockers (propanolol, bisprolol, etc.), diuretics (hydrochlorothiazide and other thiazide diuretics; furosemide, piretanide and other loop diuretics, chlorthalidone), α1-adrenoceptor blockers (e.g. doxazosin, prazosin receptor, angiotensin receptor, angiotensin) ), ACE inhibitors (enalapril, captopril, ramipril etc.), Ca 2+ channel blockers (e.g. nifedipine, verapamil, amlodipine, felodipine), clonidine, reserpine, renin inhibitors
  • 2. Pharmaceuticals for the treatment of heart failure, for example β-blockers (for example propanolol, metoprolol), ACE inhibitors (for example captopril, enalapril, ramipril, etc.), angiotensin receptor blockers (for example losartan), digitalis glycosides, catecholamines, diuretics.
  • 3. Pharmaceuticals for the treatment of low blood pressure or heart failure, e.g. α- and β-smpathomimetics (Effortil, adrenaline, noradrenaline, dobutamine, β-adrenoceptor blockers, ACE inhibitors, angiotensin II receptor blockers.)
  • 4. Pharmaceuticals for the treatment of migraines, for example sumatriptan, rizatriptan, zolmitriptan and other agonists on serotonin receptors, β-blockers (propanolol, timolol), ergotamine and dihydroergotamine
  • 5. Morphine-type analgesics (morphine, codeine, etc.)
  • 6. Pharmaceuticals for the treatment of coronary heart disease such as adenosine, β-blockers (eg propanolol, acebutolol), nitrates and Ca 2+ channel blockers
  • 7.Pharmaceuticals for the treatment of psychiatric diseases (schizophrenia, manic-depressive diseases, psychoses, depression) and addictive diseases such as alcoholism (e.g. fluoxetine, paoxetine, imipramine, desipramine, doxepin, Mianserin, trazodone, lofepramine), anxiety syndromes (diazepam, etc. ), which influence the dopaminergic, serotonergic or adrenergic system, for example. But also pharmaceuticals that mediate their effect via receptors for GABA, glycine or glutamate or their derivatives.
  • 8. Pharmaceuticals for the treatment of Alzheimer's disease (eg tacrine) and for the treatment of Parkinson's disease (eg bromocriptine, L-DOPA, carbidopa, biperiden, seleginil, etc.) which influence transmitter concentrations on, for example, muscarinic or dopaminergic substances
  • 9. Pharmaceuticals for the treatment of bronchial asthma which, for example, either have a direct bronchodilating or anti-inflammatory effect, for example salbutamol, terbutaline, albuterol, theophylline, montelukast, zafirlukast, cromoglicinic acid, ipratropium bromide. Such pharmaceuticals also include antibodies directed against certain proteins and receptors.
  • 10. Pharmaceuticals for the treatment of gastric or intestinal motility disorders and pharmaceuticals for the treatment of irritable bowel syndrome (irritable bowel syndrome), for example N-butylscopolamine, pirenzepin, metoclopramide)
  • 11. Pharmaceuticals for the treatment of obesity, which either directly activate lipolytically active receptors, for example β3-adrenergic agonists, or are centrally active, for example sibutramine, or similar substances which change the feeling of satiety or which influence thermogenesis. This includes pharmaceuticals that affect gastric emptying.
  • 12. Pharmaceuticals for the treatment of chronic inflammatory processes or disorders of the immune system, for example cytokines (interferons) in the therapy of viral hepatitis or interleukin-2 for HIV infection. Such diseases also include Crohn's disease, ulcerative colitis, asthma, psoriasis, neurodermatitis, hay fever,
  • 13. Pharmaceuticals for the treatment of gestosis and preeclampsia / eclampsia and HELLP syndrome
  • 14. Pharmaceuticals for the treatment of fertility disorders or for the elimination of menstrual disorders or for contraception
  • 15. Pharmaceuticals for the treatment of cardiac arrhythmias
  • 16.Antidiabetics (acarbose, insulin, troglitazone, metformin, etc.)
  • 17. Hypnotics, antiemetics and antiepileptics
  • 18. Pharmaceuticals for the treatment of disorders in sexual life, for example erectile dysfunction, female sexual dysfunction, libido deficiency, orgasm disorders (phosphodiesterase inhibitors such as Sil denafil, prostaglandin E1, agonists on dopamine receptors, e.g. apomorphine, yohimbine, phentolamine)
  • 19. Pharmaceuticals for the treatment of cancer and chemotherapeutic agents, e.g. 5-fluorouracil, antibodies against proteins (e.g. against HER-2), substances that block tyrosine kinases, etc.
  • 20. Pharmaceuticals for the treatment of allergic and tumor diseases, in which the effect is achieved by the administration of CpG nucleotides.

Selbstverständlich ist es nicht möglich, im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung den Nachweis zu führen, dass alle Pharmakawirkungen durch den GNAS1-Genstatus determiniert werden. Dagegen sollen hier Beispiele für Pharmaka mit unterschiedlichen Wirkmechanismen gezeigt werden, so dass diese Befunde generalisiert werden können.Of course it is not possible in the Within the scope of the invention described here to provide evidence that all pharmacological effects are determined by the GNAS1 gene status. In contrast, examples of Pharmaceuticals with different mechanisms of action are shown, so that these findings can be generalized.

Beispiel 1: Wirksamkeit von SibutraminExample 1: Efficacy of sibutramine

Hier wurden adipöse Patienten im Rahmen einer Plazebokontrollierten, doppelt-blind durchgeführten Studie über 1 Jahr mit 15 mg Sibutramin/die behandelt. Sibutramin ist ein zentral wirksamer Reuptake-Inhibitor von Noradrenalin und Serotonin, die beide ihre Wirkung über G-Proteingekoppelte Rezeptoren entfalten. Sibutramin (Handelsnamen: Reductil, Meridia) verstärkt das Sättigungsgefühl und erleichtert im Rahmen strukturierter Gewichtsreduktionsmaßnahmen (Steigerung der körperlichen Aktivität, Reduktion der Kalorienaufnahme) das Abnehmen. Klinisches Endziel der Studie war die Gewichtsabnahme nach 1 Jahr. Das genotypabhängige Vergleich Placebo versus Sibutramin ist in 14A dargestellt. In der Placebogruppe konnten Patienten mit GNAS1 393 CC- bzw. CT-Genotyp deutlich besser abnehmen (7,0 und 4,7 %) als diejenigen mit TT-Genotyp (1,5 %). Die Gabe von Sibutramin führt nur bei Trägern des TC- und TT-Genotyps zu einer deutlichen (p = 0,027) Steigerung der Gewichtsabnahme, während dieser günstige Arzneimitteleffekt bei Patienten mit CC-Genotyp nicht beobachtet wurde. Damit ist eine Therapie mit Sibutramin vorwiegend bei Patienten mit TT/TC-Genotyp angezeigt, während Patienten mit CC-Genotyp auch unter Placebo gut abnehmen können.Obese patients were treated with 15 mg sibutramine / die as part of a placebo-controlled, double-blind study over a period of 1 year. Sibutramine is a centrally effective reuptake inhibitor of norepinephrine and serotonin, both of which exert their effect via G protein-coupled receptors. Sibutramine (trade names: Reductil, Meridia) increases the feeling of satiety and facilitates weight loss as part of structured weight reduction measures (increase in physical activity, reduction in calorie intake). The clinical end goal of the study was weight loss after 1 year. The genotype-dependent comparison of placebo versus sibutramine is in 14A shown. In the placebo group, patients with the GNAS1 393 CC or CT genotype lost significantly more weight (7.0 and 4.7%) than those with the TT genotype (1.5%). The administration of sibutramine leads to a significant (p = 0.027) increase in weight loss only in carriers of the TC and TT genotype, whereas this beneficial medicinal effect was not observed in patients with the CC genotype. Therapy with sibutramine is therefore indicated primarily in patients with a TT / TC genotype, while patients with a CC genotype can also lose weight well under placebo.

Daneben wurde die Studienpopulation bezüglich des GNAS1 G(-1211)A Polymorphismus genotypisiert (14B). In der Placebogruppe konnten Patienten mit GNAS1 (-1211) GG-Genotyp deutlich besser abnehmen (7,3 %) als diejenigen mit AA- und AG-Genotyp (1,8 und 3,1 %). Die Gabe von Sibutramin führt nur bei Trägern des AG- und AA-Genotyps zu einer deutlichen (p = 0,027) Steigerung der Gewichtsabnahme, während dieser günstige Arzneimitteleffekt bei Patienten mit GG-Genotyp nicht beobachtet wurde. Damit ist eine Therapie mit Sibutramin vorwiegend bei Patienten mit AG/AA-Genotyp angezeigt, während Patienten mit CC-Genotyp auch unter Placebo gut abnehmen können. Die Zeitverläufe der Gewichtsabnahme für jeden Genotyp des C393T-Polymorphismus (Sibutramin versus Placebo) sind in den 15A, 15B und 15C dargestellt.). Man sieht, dass nur TC- und TT-Genotypen von einer Therapie mit 15 mg Sibutramin täglich profitieren, während CC-Genotypen ohne Medikament abnehmen können. Damit wird gleichzeitig gezeigt, dass auch die Vorhersage des Erfolgs nicht-pharmakologischer Maßnahmen zur Gewichtsreduktion unter Verwendung von Genveränderungen im Gen GNAS möglich sind. Dazu gehören strukturierte Gewichtsabnahmeprogramme (z.B. Optifast, Weight Watchers, andere Schulungsprogramme), die Einnahme von sättigenden Quellstoffen (CM3, BMI23) oder von kalorienreduzierten Nahrungsmitteln.In addition, the study population was genotyped for the GNAS1 G (-1211) A polymorphism ( 14B ). In the placebo group, patients with the GNAS1 (-1211) GG genotype lost significantly more weight (7.3%) than those with the AA and AG genotype (1.8 and 3.1%). The administration of sibutramine leads to a significant (p = 0.027) increase in weight loss only in carriers of the AG and AA genotype, whereas this beneficial drug effect was not observed in patients with the GG genotype. Therapy with sibutramine is indicated primarily in patients with AG / AA genotype, while patients with CC genotype can also lose weight well under placebo. The weight loss curves for each genotype of the C393T polymorphism (sibutramine versus placebo) are shown in the 15A . 15B and 15C shown.). It can be seen that only TC and TT genotypes benefit from therapy with 15 mg sibutramine per day, while CC genotypes can lose weight without medication. This also shows that it is also possible to predict the success of non-pharmacological measures for weight loss using gene changes in the GNAS gene. This includes structured weight loss programs (e.g. Optifast, Weight Watchers, other training programs), the intake of satiating source substances (CM3, BMI23) or low-calorie foods.

Beispiel 2: Wirksamkeit oraler Anti-Diabetika zur Gewichtsabnahme und zur Verbesserung der InsulinsensitivitätExample 2: Efficacy oral anti-diabetic to lose weight and improve insulin sensitivity

Das Polycystische Ovarial Syndrom (PCOS) ist eine häufige endokrine Erkrankung, die durch chronische Anovulation und Hyperandrogenismus charakterisiert ist.Polycystic Ovarian Syndrome (PCOS) is a common one endocrine disease caused by chronic anovulation and hyperandrogenism is characterized.

Etwa 5 % aller prämenopausalen Frauen sind davon betroffen. Die meisten Frauen mit PCOS haben eine Insulinresistenz und damit ein erhöhtes Risiko für ein metabolisches Syndrom (Adipositas, Typ- 2 Diabetes, Fettstoffwechselstörung und Hypertonie). Die Behandlung von PCOS- Patienten mit Metformin verbessert die Fertilität, Androgen level, reduziert die Insulinresistenz und erleichtert eine Gewichtsreduktion. Hier wurden Frauen mit PCOS-Syndrom über 12 Monate mit Metformin behandelt. Dabei wurde die Änderung des Body Mass Index (BMI) und der Insulinresistenz nach der HOMA-IR-Methode (homeostasis model assessment for insulin resistance) mit GNAS- Genotypen des C393T-Polymorphismus untersucht. 16A zeigt deutlich die stärkste Verbesserung des HOMA-IR-Index bei Individuen mit CC-Genotyp (2,9) im Gegensatz zu 2,2 bei TC- und nur 0,9 bei TT-Genotypen. Damit zeigen CC und TC- Genotypen unter Metformin- Therapie die deutlichste Zunahme der Insulinsensitivität, während TT-Genotypen davon nur gering profitieren. In gleicher Weise verhalten sich die Änderungen des BMI (Maß für das Körperfett). Hier erfolgt eine Abnahme um 15,8 % beim CC-Genotyp, während der BMI bei TC- und TT-Genotypen um nur 4,8 bzw. 1,5 % reduziert wurde (16B). Damit ist gezeigt, dass Genveränderungen im Gen GNAS dazu verwendet werden können, die Wirksamkeit oraler Antidiabetika vorherzusagen. Dazu gehören neben Metformin die sog.About 5% of all premenopausal women are affected. Most women with PCOS have an insulin resistance and thus an increased risk of a metabolic syndrome (obesity, type 2 diabetes, fat metabolism disorder and hypertension). Treatment of PCOS patients with metformin improves fertility, androgen levels, reduces insulin resistance and facilitates weight loss. Here women with PCOS syndrome were treated with metformin for 12 months. The change in body mass index (BMI) and insulin resistance was examined using the HOMA-IR method (homeostasis model assessment for insulin resistance) using GNAS genotypes of the C393T polymorphism. 16A clearly shows the greatest improvement in the HOMA-IR index in individuals with a CC genotype (2.9) in contrast to 2.2 in the TC genotype and only 0.9 in the TT genotype. CC and TC genotypes show the most significant increase in insulin sensitivity under metformin therapy, while TT genotypes benefit only slightly. The changes in the BMI (measure of body fat) behave in the same way. There is a decrease of 15.8% for the CC genotype, while the BMI for TC and TT genotypes was reduced by only 4.8 and 1.5%, respectively ( 16B ). This shows that gene changes in the GNAS gene can be used to predict the effectiveness of oral antidiabetic agents. In addition to metformin, this includes the so-called

Glitazone, Tolbutamid, Sulfonylharnstoffe und seine Derivate sowie Aracabose.Glitazone, tolbutamide, sulfonylureas and its derivatives and aracabose.

Beispiel 3: Vorhersage der Wirkung von KatecholaminenExample 3: Prediction the effects of catecholamines

Hierzu wurden menschliche Fettzellen ex vivo mit Isoprenalin stimuliert und die Lipolyse anhand der Freisetzung von Glycerol quantifiziert (Hauner H et al. Effects of the G-protein beta3 subunit 825T allele on adipogenesis and lipolysis in cultured human preadipocytes and adipocytes. Horm Metab Res. 2002;34(9):475–80). Hier zeigt sich die stärkste Stimulation der Lipolyse bei Fettzellen von Individuen mit dem GNAS 393 TT -Genotyp (17). Dies stimmt mit der Beobachtung einer vermehrten Expression von Gαs-Protein bei diesem Genotyp überein. Hiermit wird gezeigt, dass Genveränderungen im GNAS-Gen dazu verwendet werden können, die Wirkung von Katecholaminen vorherzusagen. Dies betrifft demnach Substanzen, die direkt α- und/oder β-Adrenozeptoren stimuliern und auch Substanzen, welche eine vermehrte Freisetzung von Katecholaminen induzieren. Daneben können Nebenwirkungen vorhergesagt werden, wobei durch Gabe beliebiger Substanzen eine Sympathikusaktivierung verursacht wird (Sildenafil und ähnliche PDE-Hemmer).For this purpose, human fat cells were stimulated ex vivo with isoprenaline and lipolysis was quantified based on the release of glycerol (Hauner H et al. Effects of the G-protein beta3 subunit 825T allele on adipogenesis and lipolysis in cultured human preadipocytes and adipocytes. Horm Metab Res. 2002 ; 34 (9): 475-80). This shows the strongest stimulation of lipolysis in fat cells of individuals with the GNAS 393 TT genotype ( 17 ). This is consistent with the observation of increased expression of Gαs protein in this genotype. This shows that gene changes in the GNAS gene can be used to predict the effects of catecholamines. Accordingly, this concerns substances which directly stimulate α- and / or β-adrenoceptors and also substances which induce an increased release of catecholamines. In addition, side effects can be predicted, whereby the administration of any substance causes sympathetic activation (sildenafil and similar PDE inhibitors).

Beispiel 4: Vorhersage von Kardiovaskulären Nebenwirkungen unter Therapie mit SibutraminExample 4: Prediction of cardiovascular Side effects with sibutramine therapy

Aufgrund des Wirkmechanismus (zentrale Hemmung der Wiederaufnahme von Noradrenalin und Serotonin) kommt es unter der Einnahme von Sibutramin zu typischen Nebenwirkungen wie Mundtrockenheit, Schlafstörungen und Obstipation. Gefährlicher sind jedoch die kardiovaskulären Nebenwirkungen, z.B. Anstieg der Herzfrequenz und des Blutdrucks, die zu Tachykardien und zum Myokardinfarkt führen können. Bislang ist keine Vorhersage dazu möglich, bei welchen Personen dies auftritt.Due to the mechanism of action (central Inhibition of the reuptake of norepinephrine and serotonin) comes it taking typical side effects while taking sibutramine such as dry mouth, trouble sleeping and constipation. dangerous however, are the cardiovascular Side effects, e.g. Increase in heart rate and blood pressure, which can lead to tachycardia and myocardial infarction. So far there is no prediction possible to with which people this occurs.

Es wurde hier der Zusammenhang von Genveränderungen im Gen GNAS mit der Änderung von Herzfrequenz unter Einnahme von Sibutramin versus Placebo untersucht (18). Man erkennt bei 393TC- (18B) und TT-Genotypen (18C) eine durch Sibutramin (versus Placebo) signifikant gesteigerte Herzfrequenz um 10 (TC) bis zu 20 Schläge pro Minute. Dieser Effekt tritt bei CC-Genotypen nicht auf (18A). Ferner beobachtet man unter Therapie mit Sibutramin einen signifikanten Anstieg des Blutdrucks bei 393 TT Genotypen (19C), der bei CC- (19A) und TC-Genotypen (19B) nicht auftritt.The relationship between gene changes in the GNAS gene and changes in heart rate when taking sibutramine versus placebo was examined ( 18 ). You can see at 393TC- ( 18B ) and TT genotypes ( 18C ) a heart rate significantly increased by sibutramine (versus placebo) by 10 (TC) up to 20 beats per minute. This effect does not occur with CC genotypes ( 18A ). Furthermore, a significant increase in blood pressure was observed in 393 TT genotypes during therapy with sibutramine ( 19C ) at CC- ( 19A ) and TC genotypes ( 19B ) does not occur.

Die Verwendung von Genveränderungen ist daher dazu geeignet, Patienten zu identifizieren, bei denen unter Therapie mit Medikamenten kardiovaskuläre Nebenwirkungen auftreten. Diese Effekte können direkt verursacht werden, indem solche Medikamente Rezeptoren stimulieren, die Gαsvermittelt eine Vasokonstriktion oder eine Herzfrequenzsteigerung hervorrufen. Dazu gehören beispielsweise Sibutramin, Triptane und Noradrenalin/Serotonin-Wiederaufnahmehemmer. Ferner gehören dazu Medikamente, die den Abbau von Katecholaminen hemmen (MAO-Hemmer) und trizyklsiche Antidepressiva. Ferner gehören dazu Medikamente, die einen Blutdruckabfall bewirken und reflektorisch eine Aktivierung des Sympathikus induzieren (z.B. Sildenafil und andere Inhibitoren von Phosphodiesterasen, Nitrate).The use of gene changes is therefore suitable for identifying patients in whom Cardiovascular side effects occur during therapy with medication. These effects can directly caused by such drugs stimulating receptors, mediates the gas cause a vasoconstriction or an increase in heart rate. This includes for example sibutramine, triptans and noradrenaline / serotonin reuptake inhibitors. Furthermore belong medicines that inhibit the breakdown of catecholamines (MAO inhibitors) and tricyclic antidepressants. It also includes medication that a Cause drop in blood pressure and reflex activation of Induce sympathetic nervous system (e.g. sildenafil and other inhibitors of Phosphodiesterases, nitrates).

Figurenbeschreibungfigure description

1: Der G-Proteinzyklus NA, Noradrenalin; β1, β1-adrenerger Rezeptor; Gαs, stimulatorische α-Untereinheit, AC, Adenylylcyclase; PKA, Proteinkinase A; Einzelheiten zur G-Protein-Aktivierung im Text. 1 : The G protein cycle NA, norepinephrine; β1, β1 adrenergic receptor; Gαs, stimulatory α subunit, AC, adenylyl cyclase; PKA, protein kinase A; Details on G protein activation in the text.

2: Der Gαs Signalweg. Das Diagramm zeigt wie demonstrates cAMP-Weg mit vielfältigen Signaltransduktionskomponenten verbunden ist, einschließlich Ionenkanäle, Transkriptionsfaktoren und metabolische Enzyme. AC, Adenylyl cyclase; PKA, Protein Kinase A; PDE, Phosphodiesterase; L-Ca++ Kanal, L-Typ Ca2+-Kanal; CNGC, cyclic nucleotide-gated channel; PhosK, Phosphorylase-Kinase; GlyPhos, Glycogen Phosphorylase; CREB, cAMP response element-binding protein; EPAC, the cAMP- and AMP-regulated exchange factor for Rap1; Rap1, eine kleine GTPase; MAPK, mitogen-activated protein kinase; Raf1 und B-Raf, MAP kinase kinase kinasen; MEK, MAPK/ERK-Kinase; MEKK, MAPK/ERK-Kinase-Kinase; GRK, G-Protein-Rezeptorkinase; RGS, „regulators of G protein signaling"; βAR, β-adrenerger Rezeptor (aus: Neves at al, G protein pathways.Science. 2002 May 31;296(5573):1636–9). 2 : The Gαs signal path. The diagram shows how the demonstrated cAMP pathway is linked to a variety of signal transduction components, including ion channels, transcription factors and metabolic enzymes. AC, adenylyl cyclase; PKA, protein kinase A; PDE, phosphodiesterase; L-Ca ++ channel, L-type Ca 2+ channel; CNGC, cyclic nucleotide-gated channel; PhosK, phosphorylase kinase; GlyPhos, Glycogen Phosphorylase; CREB, cAMP response element-binding protein; EPAC, the cAMP and AMP regulated exchange factor for Rap1; Rap1, a small GTPase; MAPK, mitogen-activated protein kinase; Raf1 and B-Raf, MAP kinase kinase kinases; MEK, MAPK / ERK kinase; MEKK, MAPK / ERK kinase kinase; GRK, G protein receptor kinase; RGS, "regulators of G protein signaling"; βAR, β-adrenergic receptor (from: Neves at al, G protein pathways. Science. 2002 May 31; 296 (5573): 1636-9).

3A: Intron/Exon-Struktur des humanen GNAS1 3A : Intron / exon structure of human GNAS1

3B: Benutzung unterschiedlicher Promotoren P1, P2 oder P3 in GNAS1 führt zur Entstehung unterschiedlicher Genprodukte (prä-mRNAS). 3B : Using different promoters P1, P2 or P3 in GNAS1 leads to the creation of different gene products (pre-mRNAS).

4: Spleißvarianten von Gαs. Die Benutzung unterschiedlicher Spleißsites führen zu einem Einschluß eines CAG-Triplets (Serin) aus Exon 4. Die Exklusion von Exon 3 führt zur Ausbildung von Gαs-short. 4 : Splice variants from Gαs. The use of different splice sites leads to the inclusion of a CAG triplet (serine) from exon 4. The exclusion of exon 3 leads to the formation of Gαs-short.

5: Struktur von GNAS1 und Lage neuer und bekannter Polymorphismen. Dargestellt sind der T393C-Polymorphismus in Exon 5, sowie die Polymorphismen G(-1211)A und T(-839G) vor dem Exon 1. ATG bezeichnet das Startcodon in Exon 1. Die Nummerierung der Promoter/Enhancerbereich -Polymorphismen erfolgt in der Weise, dass dem Nukleotid A des Startcodons ATG der Wert +1 zugeordnet wird. 5 : Structure of GNAS1 and location of new and known polymorphisms. The T393C polymorphism in exon 5 and the polymorphisms G (-1211) A and T (-839G) before exon 1 are shown. ATG denotes the start codon in exon 1. The numbering of the promoter / enhancer region polymorphisms is carried out in this way that the nucleotide A of the start codon ATG is assigned the value +1.

6A: Relative Expression von Gαs mRNA (Ratio Gαs/β-Actin)in humanem Fettgewebe in Abhängigkeit von Genotypen des C393T-Polymorphismus. Bei T-Allelträgern findet man eine verstärkte Expression von Gαs. 6A : Relative expression of Gαs mRNA (ratio Gαs / β-actin) in human adipose tissue depending on genotypes of the C393T polymorphism. An increased expression is found in T allele carriers by Gαs.

6B: Relative Expression von Gαs mRNA (Ratio Gαs/β-Actin)in humanem Fettgewebe in Abhängigkeit von Genotypen des C393T-Polymorphismus. Bei TT-Genotypen findet man eine verstärkte Expression von Gαs. 6B : Relative expression of Gαs mRNA (ratio Gαs / β-actin) in human adipose tissue depending on genotypes of the C393T polymorphism. In TT genotypes there is an increased expression of Gαs.

6C: Relative Expression von Gαs mRNA (Ratio GαsGAPDH)in humanem Fettgewebe in Abhängigkeit von Genotypen des G(-1211)A-Polymorphismus. Bei A-Allelträgern findet man eine verstärkte Expression von Gαs. 6C : Relative expression of Gαs mRNA (ratio GαsGAPDH) in human adipose tissue depending on genotypes of the G (-1211) A polymorphism. A allele carriers show an increased expression of Gαs.

6D: Relative Expression von Gαs mRNA (Ratio Gαs/GAPDH)in humanem Herzgewebe in Abhängigkeit von Genotypen des G(-1211)A-Polymorphismus. Bei A- Allelträgern findet man eine verstärkte Expression von Gαs. 6D : Relative expression of Gαs mRNA (ratio Gαs / GAPDH) in human heart tissue depending on genotypes of the G (-1211) A polymorphism. A allele carriers show an increased expression of Gαs.

6E: Relative Expression von Gas mRNA (Ratio Gαs/GAPDH)in humanem Harnblasengewebe in Abhängigkeit von Genotypen des G(-1211)A-Polymorphismus. Bei A-Allelträgern findet man eine verstärkte Expression von Gαs. 6E : Relative expression of gas mRNA (ratio Gαs / GAPDH) in human urinary bladder tissue depending on genotypes of the G (-1211) A polymorphism. A allele carriers show an increased expression of Gαs.

7A: GNAS1 T393C-Status und Krankheitsprogression bei Patienten mit CLL; ED = Erstdiagnose. 7A : GNAS1 T393C status and disease progression in patients with CLL; ED = initial diagnosis.

7B: GNAS1 G(-1211)A-Status und Krankheitsprogression bei Patienten mit CLL; ED = Erstdiagnose. 7B : GNAS1 G (-1211) A status and disease progression in patients with CLL; ED = initial diagnosis.

8A: Kombinierte Analyse des GNAS1 T393C-Status und des GNAS1 G(-1211)A-Status auf die Krankheitsprogression bei Patienten mit CLL; ED = Erstdiagnose. 8A : Combined analysis of GNAS1 T393C status and GNAS1 G (-1211) A status for disease progression in patients with CLL; ED = initial diagnosis.

8B: Kombinierte Analyse des GNAS1 (-839) TT-Status und des GNAS1 G(-1211)A-Status auf die Krankheitsprogression bei Patienten mit CLL; ED = Erstdiagnose. 8B : Combined analysis of GNAS1 (-839) TT status and GNAS1 G (-1211) A status for disease progression in patients with CLL; ED = initial diagnosis.

9: GNAS1 G(-1211)A-Status und Krankheitsprogression bei Patienten mit CLL Binet-Stadium A; ED = Erstdiagnose. 9 : GNAS1 G (-1211) A status and disease progression in patients with CLL Binet stage A; ED = initial diagnosis.

10A: GNAS1 T393C-Status und Zeit bis zur Metastasierung bei Patienten mit Harnblasenkarzinom. 10A : GNAS1 T393C status and time to metastasis in patients with bladder cancer.

10B: GNAS1 T393C-Status und Zeit bis zur Tumorprogression bei Patienten mit Harnblasenkarzinom. 10B : GNAS1 T393C status and time to tumor progression in patients with bladder cancer.

10C: GNAS1 T393C-Status und Überleben bei Patienten mit Harnblasenkarzinom. 10C : GNAS1 T393C status and survival in patients with bladder cancer.

11A: GNAS1 T393C-Status und Zeit bis zur Tumorprogression bei Patienten mit Nierenzellkarzinom. 11A : GNAS1 T393C status and time to tumor progression in patients with renal cell carcinoma.

11B: GNAS1 T393C-Status und Überleben bei Patienten mit Nierenzellkarzinom. 11B : GNAS1 T393C status and survival in patients with renal cell carcinoma.

12: GNAS A(-1211)G-Status und Überleben von Patienten mit akuter myeloischer Leukämie. Alle Patienten hatten eine Chemotherapie und/oder eine Knochenmarktransplantation erhalten. 12 : GNAS A (-1211) G status and survival of patients with acute myeloid leukemia. All patients had received chemotherapy and / or bone marrow transplantation.

Die Daten sprechen dafür, dass neben dem Überleben auch das Therapieansprechen auf Chemotherapeutika bzw. Knochenmarktransplantation vorhergesagt werden kann.The data suggest that besides survival also the response to chemotherapy drugs or bone marrow transplantation can be predicted.

13: Genexpression bei Lymphozyten von Patienten mit CLL in Abhängigkeit vom GNAS G(-1211)A-Genotyp CDNA wurde auf Genchips von Affymetrix hybridisiert und die Stärke des Hybridisierungssignals quantifiziert. Das Verfahren zur quantitativen Genanalyse ist dem Fachmann bekannt. Man erkennt eine statistisch signifikante, stärkere Expression Apoptose-relevanter Gene bei AA/AG-Genotypen gegenüber dem GG-Genotyp. 13 : Gene expression in lymphocytes from patients with CLL depending on the GNAS G (-1211) A genotype CDNA was hybridized on Affymetrix gene chips and the strength of the hybridization signal was quantified. The method for quantitative gene analysis is known to the person skilled in the art. A statistically significant, stronger expression of apoptosis-relevant genes in AA / AG genotypes compared to the GG genotype can be seen.

14A: Abhängigkeit der Wirkung von Sibutramin gegenüber Placebo im Rahmen der Therapie von Adipositas. Placebo bzw. Sibutramin (15 mg/Tag) wurden über 1 Jahr verabreicht. Dargestellt ist die Gewichtsabnahme nach 1 Jahr (%) in Abhängigkeit vom GNAS1 C393T-Genotyp. Nur Patienten mit TT- und TC Genotyp profitieren signifikant (p = 0.027) von einer Therapie mit Sibutramin gegenüber Placebo. Beim CC- Genotyp zeigt sich kein signifikanter Effekt des Pharmakons gegenüber Placebo. 14A : Dependence of the effect of sibutramine on placebo in the context of therapy for obesity. Placebo and sibutramine (15 mg / day) were administered over 1 year. The weight loss after 1 year (%) is shown depending on the GNAS1 C393T genotype. Only patients with TT and TC genotypes benefit significantly (p = 0.027) from sibutramine therapy compared to placebo. In the CC genotype, there was no significant effect of the drug compared to placebo.

14B: Abhängigkeit der Wirkung von Sibutramin gegenüber Placebo im Rahmen der Therapie von Adipositas. Placebo bzw. Sibutramin (15 mg/Tag) wurden über 1 Jahr verabreicht. Dargestellt ist die Gewichtsabnahme nach 1 Jahr (%) in Abhängigkeit vom GNAS1 G(1211)A-Genotyp. Nur Patienten mit AA- und GA Genotyp profitieren signifikant (p = 0.027) von einer Therapie mit Sibutramin gegenüber Placebo. Beim GG- Genotyp zeigt sich kein signifikanter Effekt des Pharmakons gegenüber Placebo. 14B : Dependence of the effect of sibutramine on placebo in the context of therapy for obesity. Placebo and sibutramine (15 mg / day) were administered over 1 year. The weight loss after 1 year (%) is shown depending on the GNAS1 G (1211) A genotype. Only patients with AA and GA genotypes benefit significantly (p = 0.027) from sibutramine therapy compared to placebo. In the GG genotype, there was no significant effect of the drug compared to placebo.

15: Zeitverläufe der Gewichtsveränderungen unter Placebo bzw. Sibutramin für den GNAS 393 CC Genotyp (A), den TC-Genotyp (B) und den TT-Genotyp (C). Man sieht, dass nur TC- und TT-Genotypen von einer Therapie mit 15 mg Sibutramin täglich profitieren, während CC-Genotypen ohne Medikament abnehmen können. 15 : Time course of weight changes under placebo or sibutramine for the GNAS 393 CC genotype (A), the TC genotype (B) and the TT genotype (C). It can be seen that only TC and TT genotypes benefit from therapy with 15 mg sibutramine per day, while CC genotypes can lose weight without medication.

16: Einfluss einer Therapie mit einem oralen Anti-Diabetikum (Insulinsensitizer; Metformin ) auf Insulinresistenz (A) und Body Mass Index (BMI; B) bei Frauen mit polycystischen Ovarien. Die Therapie erfolgte mit Metformin über 12 Monate. A.: Dargestellt ist die Änderung des HOMA-IR Index als Maß für die Insulinresistenz. Die stärkste Abnahme findet sich bei GNAS 393 CC und TC-Genotypen. B. Änderung des Body Mass Index (BMI) 16 : Influence of therapy with an oral anti-diabetic (insulin sensitizer; metformin) on insulin resistance (A) and body mass index (BMI; B) in women with polycystic ovaries. Therapy with metformin continued for 12 months. A .: The change in the HOMA-IR index is shown as a measure of insulin resistance. The strongest decrease is found in GNAS 393 CC and TC genotypes. B. Changing the Body Mass Index (BMI)

17: Isoprenalin-stimulierte Lipolyse in humanen Fettzellen in Abhängigkeit von GNAS C393T -Status. In Fettzellen von Menschen mit TT-Genotyp findet man eine gesteigerte Lipolyse, gemessen als Freisetzung von Glycerol. 17 : Isoprenaline-stimulated lipolysis in human fat cells depending on GNAS C393T status. Increased lipolysis, measured as free, is found in fat cells of people with a TT genotype setting of glycerol.

18: Verwendung einer Genveränderungen im humanen GNAS1 Gen zur Vorhersage eines Anstiegs der Herzfrequenz unter Therapie mit Sibutramin. Dargestellt sind die Effekte in Abhängigkeit von Genotypen des C393T-Polymorphismus. 18 : Use of a gene modification in the human GNAS1 gene to predict an increase in heart rate during therapy with sibutramine. The effects are shown depending on genotypes of the C393T polymorphism.

19: Verwendung einer Genveränderungen im humanen GNAS1 Gen zur Vorhersage eines Anstiegs des diastolischen Blutdrucks unter Therapie mit Sibutramin. 19 : Use of a gene modification in the human GNAS1 gene to predict an increase in diastolic blood pressure during therapy with sibutramine.

Dargestellt sind die zeitabhängigen Veränderungen des diastolischen Blutdrucks (DBP) über die Zeit in Abhängigkeit von Genotypen des C393T-Polymorphismus.The time-dependent changes are shown of diastolic blood pressure (DBP) over time of genotypes of the C393T polymorphism.

Claims (7)

Verwendung einer Genveränderung im humanen GNAS1-Gen zur Vorhersage von KrankheitsrisikenUse of a gene modification in the human GNAS1 gene to predict disease risks Verwendung einer Genveränderung im humanen GNAS1-Gen zur Vorhersage von KrankheitsverläufenUse of a gene modification in the human GNAS1 gene to predict disease courses Verwendung einer Genveränderung im humanen GNAS1-Gen zur Vorhersage von ArzneimittelwirkungenUse of a gene modification in the human GNAS1 gene to predict drug effects Verwendung nach Anspruch 1–3 unter der Bedingung, dass der T393C-Polymorphismus untersucht wird.Use according to claims 1-3 provided that the T393C polymorphism is examined. Verwendung nach Anspruch 1–3 unter der Bedingung, dass der G(-1211)A-Polymorphismus untersucht wird.Use according to claims 1-3 provided that the G (-1211) A polymorphism is examined. Verwendung nach Anspruch 1–3 unter der Bedingung, dass der G(-839)T-Polymorphismus untersucht wird.Use according to claims 1-3 provided that the G (-839) T polymorphism is examined. Verwendung nach Anspruch dass eine Kombination dieser Polymorphismen untersucht wird.Use according to claim that a combination of these Polymorphisms is examined.
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