Человек как объект изучения наследственности. Современные методы диагностики наследственных заболеваний человека.

Генетика изучает наследственность и изменчивость в популяции, особенности наследования нормальных и патологических признаков. Влияние ген конституции на возникновение и развитие заболеваний.

Объект – человек. Он представляет собой сложный объект. Связано с особенностями его ген организации и сложным характером экспрессии многих признаков. У человека большие размеры генома – 3*10 в 9 степени пар нуклеотидов в гаплоидном наборе хромосом. Большое количество групп сцепления – 23. Много хромосом – 46. Значительное наследование разнообразие, которое заключается в том, если каждая пара хромосом содержит только по 1 паре аллелей, то число комбинации у гетерозигот составит 88 млн 388 тыс 608 потенциально отличающихся гамет. У человека много полигенных и мультифакториальных признаков, многие обладают не 100% пенетрантностью и сложным характером экспрессии. Затрудняет процесс идентификации и делает невозможным использование традиционных методов генетики. Невозможно экспериментировать, осложняет факт, что у человека большая продолжительность жизни, смена поколений (в 25 лет). Минимальный период жизни – 15 лет. Все позволяет исследованию проследить характер наследования признаков в 2-3 поколениях. Велика фенотипическая изменчивость людей, которая отражает ген разнообразие, так и непрерывно изменяющиеся условия среды. Человек являеться одним из наиболее хорошо изученных биологических объектов на земле. Отсутствие экспериментального скрещивания компенсацией возможностью анализировать браки и выявлять характер наследования интересующих признаков.

Все клетки томнипотентны (содержат полный, идентичный другим клеткам набор клеток). Можно создавать культуры клеток, клонировать, проводить ген анализ. Создаются ген карты всех хромосом человека. Завершено исследование по программе «Геном человека» с усилиями ученых разных стран. В хромосомах человека локализовано около 32 тысяч генных локусов. В генетике различают поколения наследственности и наследуемости. Свойство организмов обеспечивать структурную и функционированию преемственности между поколениями. Наследование – передача ген информации (тип или способ от 1 организма к другому).

Один из методов изучения – клинико-генеологический метод 1865 г и с успехом усп-я в мед-ген консультациях. Основоположник – Гальтон. Сущность – составление и анализ родословных. Человек, в отношении которой составление родословная – пробанд. При анализе выявляют следущие факты:

 

1. являеться признак наследственным

2. определяет тип наследования с помощью специально разработанных критериев

3. определяет генотип пробанда или его супруга

4. составляют схему брака

5. прогноз в отношении потомства

У человека основные типы моногенного наследования, при котором признак контролируеться 1 геном – локусом)

 

1) Аутосомно-доминантные (при брахедактимии, с.Марфана, глаукома)

2) Аутосомно-рецессивные (при альбинизме, фенилкетонурии, энзимопатии, сахарный диабет, б.Гильсона)

3) Промежуточный (серповидно-клеточная анемия, Х-сцепленный:

- рецессивный (глазной альбинизм, дальтонизм, гемофилия)

- доминантивный

У-сцепленное наследование, голондрическое – гипертрихоз, волосатые уши.

Успешное применение метода позволило выявить наследственный характер и тип наследования ген болезней и определить тип наследования непатологических признаков наследования. Для диагностики изучения наследственности человека.

Близнецовый метод (с 19 века, Гальтон, используется сейчас). Монозиготные или идентичные близнецы, так как они развиваться из 1 зиготы и имеют идентичный генотип. Сейчас для изучения наследственности человека используют новые современные методы. Основаны на достижениях таких наук, как биохимические, биофизика, физиология, морфология, иммунология.

Сейчас развиваться методы ДНК-диагностики, позволяющие диагностировать различные формы наследственной патологии человека.

1. Биохимический Сейчас метод является основным в диагностике моногенных болезней, обмена веществ. Объект – биологические жидкости: кровь, моча, пот, амниастическая жидкость, слюна, спинномозговая жидкость. Результат: в материале определяют активность ферментов или содержание продуктов метаболизма. В случаях: 2 уровня исследований:

- первичный (Цель: исключить здоровых индивидов из обследования, для него используют 2 вида скриненговых программ:

1) Массовые – применяют для диагностирования фенилкетонурии, гипотериоза, муковисцитоза, галактозимии. Для фенилкетонурии у новорожденных берут кровь на 3-5 день. Каплю крови помещают на хромотографную бумагу и направляют в лабораторию для определения фенилаланина. Для гипотериоза кровь берут на 3 день из пятки и определяют уровень гормона тироксина. Эти программы применяют для выявления болезней, которые распространяют в определенных границах наследования. Пример: в США организована скриненрированная программа гетерозиготных наследование детской амовротической дебилии. В Кипре и Италии программы направлены на гетерозиготных носителей – талассимии.

2) Селективные диагностирование прерывны – проверка биохимических показателей, аномалий обмена у пациентов на генные, наследственные болезни. В программах ипользовались простые качественные реакции. Тест с FeCl3 для выявления фенилкетонурии или тест для выявления кетокислот в моче. С помощью тонкослойной хромотографии мочи и крови можно диагностировать обмен кислот. С помощью электрофореза можно изучать виды гемоглобина и диагностировать группу заболеваний – гемоглобинопатия. Сейчас в России внедрена программа обязательно селективно скрининована на определение наследственных болезней обмена веществ с приведением 15 тестов, анализов мочи и крови: белок, кетокислоты, цистин, креотинин.

На 2 этапе применяют методы тонкослойной хромотографии мочи и крови. Позволяют выявить 140 видов наследственных болезней обмена веществ (болезни углеводного обмена, патология лизосом, накопления, обмена металлов, аминоацидопатии)

Широкое применение нашел биохимический метод в пренатальной диагностике наследственных болезней и пороков развития. К биохимическим методом относятся определение альфафето протеинов, хорионического гонатотропина. Эти методы просты, так как они основаны сывороткой крови беременной. Установлено, что при дефектов нервальной трубки плода при с.Дауна, аномалиях структурирования хорды и других изменяется уровень альфа-фитопротеинов по сравнению с нормой.

2. Цитогенетический метод – основан на изучении количества и структуры хромосом в норме и при патологии. Показания для метода:

1) Пренатальная диагностика пола, плода в семьях, где наблюдаются болезни Х-сцепленного типа.

2) Недиагностирование и недифференцирование олигофрения.

3) Привычные выкидыши и мертворождение

4) Множественные пороки развития у ребенка

5) Бесплодие

6) Нарушение менструации, первичная аменопорея

7) Пренатальная диагностика в возрасте матери старше 35 лет

 

Этот метод применения в мед практике с 1956г. К этому времени ученые Тио и Леван определили, что у человека 46 хромосом, затем в Денбери была предложена 1 групповая квалифицированная. Принята более современная система цитогенетическая номенклатура хромосом человека: ISCN – В Вашингтоне 1995 г! Согласно ей каждая хромосома имеет порядковый номер: длинное и короткое плечо.

В каждом участке хромосомы темные и светлые полосы, которые пронумерованы последовательно от центромеры к теломере. Темные и светлые полосы – выявленные в результате дифференцировано окрашивания хромосом эухроматические и гетерохросомные участки. Позволяют определять индивидуальный рисунок для каждой хромосомы. Объект является метафазные хромосомы, которые характеризуются в норме определенными размерами и морфологическими признаками. Все методы можно разделить на:

- Прямые – используют хромосомы активно делящихся клеток. Клетки красного костного мозга, хореуна, опухолей. К хореуна получают при брансабдоминальной хореобиографии. Для этого под контролем ультразвука делают прокол.

- Непрямые – гены, культивированные на испускаемых питательных средах. Лимфоциты переферической крови, фибробласты крови. С помощью них проводят кареотипирование (определение количества и качества хромосом, определяют пол организма, проводят диагностику геномных мутаций и операций). Можно поставить диагноз с.Дауна, Патау, Эдвардса.

Для изучения половых хромосом используют специфическую окраску Акрехин иприт, позволяет выявить У-хромосому. Окончательный диагноз можно поставить по анализу кариотипа.

Метод определения полового хроматина в соматических клеток, определение телец Бара, обнаружение изменяющихся при цитогенетических исследований числа и структуры хромосом дают возможность правильно поставить диагноз, выявить хромосомные болезни у плода и предотвратить рождение детей с тяжелыми хромосомными аномалиями.

Молекулярно-генетические методы: ДНК – диагностики. Позволяют осуществить точную и доклиническую диагностику заболеваний. Их используют для пренатальной диагностики наследственных болезней. Использовать на ранних этапах развития эмбриона и плода, независимо от биохимических или клинических проявлений болезней. Часто являются решающим в вопросе у судьбы беременности. Например: при кордоцентензии берут кровь из пуповинной вены плода и определяют особенности в структуре ДНК-клеток. У каждого человека структура ДНК одинакова. Для исследования выделяют ДНК из ядер лейкоцитов переферических клеток или из клеток ворсин.

В конце 20 века в генетике возникло направление по определению спец нуклеотидных последовательностей ДНК и РНК генное зондирование или гибридизационный анализ. Регистрируется до 30 пар нуклеотидов в длинной осущ с помощью синтезируемых и снабженных радиоактивной меткой участков ДНК, названных зондами. Такие зонды гибридизируются с изученными образцами ДНК, если известна первичная\ структура нормального и мутантного аллеля, то для обнаружений вводят зонд, который спец-и изменяющихся с нормальным или мутантным геном. Патология потом выявляется с помощью зонда. Этот метод применяется для диагностики болезней.

Молекулярно-диагностические методы для диагностики 300 болезней: диагностика гемофилии, гемоглабинопатии, митохондриальных болезней, муковисцидоза, галактозимии.

ДНК технологии используются при расшифровке генома человека, определение отцовства и степени родства, анализа клеток красного мозга донора, рецепиента при трансплантации органов. Весь спектр использования для диагностирования и профилактики наследственных патологий в мед-генетических консультациях. Главная цель – предупреждение рождения детей с тяжелыми и плохо подающими лечению заболеваниями, которые приводят к физическим слабостям.

Задачи мед генетике:

1) Ретро и проспективное консультирование семей и больных с наследственной патологии

2) Пренатальная диагностика врожденных и наследственных заболеваниях с помощью методов

3) Помощь врачам различных специальностей в постановке диагноза заболеваний

4) Разьяснение пациентам и семье в форме рисков рождения больного потомства и оказание консультац помощи в принятии решений

5) Привидение территориально регистра семей и больных с врожденной и наследственной патологии

6) Пропаганда мед ген знаний среди населения.