 |
наследственных форм патологии
|
|
|
|
· Клинико-синдромологический
· Близнецовый
· Биологического моделирования
· Клинико-генеалогический
· Цитогенетический
· Биохимический
· Генетики соматических клеток
- Гибридизация
- Селекция
- Клонирование
· Молекулярно-генетический
- Гибридизация ДНК
- Клонирование ДНК
- Блот-гибридизация ДНК
- Полимеразная цепная реакция
ЭКСПРЕСС-МЕТОДЫ И МЕТОДЫ ПРЕНАТАЛЬНОЙ
ДИАГНОСТИКИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЧЕЛОВЕКА
1. Экспресс-методы -это быстрые предварительные методы диагностики наследственной патологии у человека (скрининг-методы).
1.1. Микробиологический ингибиторный тест Гатри позволяет выявлять некоторые биохимические нарушения у новорожденных. Из пятки новорожденного берут каплю крови на диски фильтровальной бумаги, которые помещают на агаровую культуру В. subtillis. Последнюю выращивают на минимальной питательной среде, содержащей антиметаболит искомой аминокислоты (например, фенилаланина). Антиметаболит должен одновременно тормозить рост микробов. При наличии в крови младенца большого количества фенилаланина разрушается антиметаболит, и микробы начинают бурно расти. Меняя антиметаболиты, с помощью этого теста можно диагностировать наличие в крови определенных аминокислот и углеводов (лейцина, гистидина, фруктозы, галактозы и др.).
1.2. Химические экспресс-методы: используют простые цветные реакции для быстрой предварительной диагностики наследственных болезней обмена веществ. Например, для предварительной диагностики фенилкетонурии новорожденным в пеленки заворачивают полоску фильтровальной бумаги, смоченной 10% раствором FeCl3. При наличии в моче фенилпировиноградной кислоты наблюдается зеленое окрашивание фильтровальной бумаги. Для окончательной постановки диагноза используют биохимические методы, дающие более точные результаты.
|
|
|
1.3. Выявление Х- и Y-полового хроматина. Для выявления Х- и Y-хроматина чаще всего используется соскоб клеток слизистой оболочки щеки (буккальный эпителий). Для выявления Х-хроматина окрашивание мазков проводят ацеторсеином, и препараты просматривают в обычном световом микроскопе. Этот метод позволяет определить количество Х-хромосом в кариотипе (их на одну больше, чем количество глыбок Х-хроматина). Для выявления Y-хроматина мазки окрашивают акрихин-ипритом и рассматривают в люминесцентный микроскоп - Y-хромосома дает яркое зеленое свечение. Этот метод позволяет установить количество Y-хромосом в кариотипе.
1.4. Дерматоглифический анализ - это изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. На этих участках кожи имеются крупные дермальные сосочки, а покрывающий их эпидермис образует гребни и борозды. Дерматоглифические узоры обладают высокой степенью индивидуальности и остаются неизменными в течение всей жизни. Поэтому их используют для определения зиготности близнецов, для идентификации личности в криминалистике и установления отцовства в судебной медицине. Трудности использования дерматоглифического анализа в медицине заключаются в отсутствии специфических изменений дерматоглифики при определенных заболеваниях. В медико-генетических консультациях дерматоглифический анализ чаще используется в качестве экспресс-метода диагностики некоторых геномных мутаций (болезни Дауна), реже - хромосомных мутаций.
Папиллярные гребни на различных участках гребешковой кожи образуют узоры разного типа и ориентации. Узоры изучают на отпечатках, сделанных на бумаге, после нанесения на кожу типографской краски. На пальцевых подушечках имеются узоры трех типов: дуги (А - arch), петли (L - loop) и завитки (W - whorl). Для большинства узоров характерна дельта (трирадиус) - место схождения трех разнонаправленных папиллярных линий. Дуга представляет собой открытый, бездельтовый узор; петля - замкнутый с одной стороны, однодельтовый узор; завиток - полностью замкнутый, двухдельтовый узор. Иногда встречаются комбинированные сложные узоры. Количественным показателем узора является гребневый счет - число папиллярных линий между дельтой и центром узора. Гребневый счет дугового узора равен нулю. Узоры, аналогичные пальцевым, имеются и на ладонях - в области тенора и гипотенора и на II, III, IV и V межпальцевых промежутках. В межпальцевых промежутках имеются трирадиусы (a,b,c,d), а вблизи браслетной складки расположен главный ладонный трирадиус t. Если соединить трирадиусы a, d и t, то получим главный ладонный угол atd, который в норме не превышает 57°. На ладони различают три главные флексорные (сгибательные) борозды: борозды большого пальца, косая и поперечная. Иногда косая борозда сливается с поперечной в одну четырехпальцевую борозду (ЧПБ). Частота ее встречаемости в норме не превышает 5%. Совокупность радиальных петель на IV и V пальцах, четырехпальцевой борозды и главного ладонного угла свыше 60°-80° свидетельствует о врожденной компоненте наследственного заболевания.
|
|
|
2. Методы пренатальной диагностики наследственных болезней.
Пренатальная диагностика связана с решением ряда биологических и этических проблем до рождения ребенка, так как при этом речь идет не об излечении болезни, а о ее предупреждении до формирования клинической картины, чаще путем изгнания плода. На современном уровне развития пренатальной диагностики можно предотвратить рождение ребенка с тяжелыми наследственными заболеваниями примерно в 15-20% случаев.
Методы, применяемые для пренатальной диагностики, делят на непрямые, когда объектом исследования является беременная женщина, и прямые, когда исследуется сам плод.
К непрямым методам относят акушерско-гинекологическое обследование, медико-генетическое (генеалогическое, цитогенетическое, биохимическое) и анализ содержания альфа-фетопротеина.
Прямые методы исследования плода неинвазивные - это ультразвуковые, рентгенологические, электрокардиографические и др. Инвазивные методы предполагают получение плодного материала для дальнейших генетических исследований. Это хорионбиопсия (8-12-я недели беременности), амниоцентез (ранний – 13-14-я недели беременности и обычный – 18-22-я недели беременности) и фетоскопия (II триместр беременности).
|
|
|
Определение альфа-фетопротеина (АФП) в амниотической жидкости и сыворотке крови беременной женщины позволяет диагностировать некоторые серьезные пороки развития плода (дефекты закрытия нервной трубки, анэнцефалию, врожденные дефекты кожи и др.), при которых его содержание значительно повышается. Концентрацию АФП определяют радиоиммунными методами. АФП обнаруживается в амниотической жидкости уже на 6-й неделе беременности (1,5 мкг/мл); наиболее высокая его концентрация наблюдается на 12-14-й неделях беременности (около 30 мкг/мл), затем она резко снижается и на 20-й неделе составляет лишь 10 мкг/мл. Хорошие результаты дает определение уровня АФП в сыворотке крови матери, повышение которого обусловлено поступлением этого белка из сыворотки крови плода через плаценту при некоторых пороках развития.
Ультрасонография - это использование ультразвука для получения изображения плода и его оболочек (прямой неинвазивный метод). По общему мнению, она безопасна, поэтому продолжительность исследования не ограничена, а, в случае необходимости, ее можно применять повторно. Она основана на том, что высокочастотные звуковые волны проникают через ткани организма и отражаются от границы сред с различными акустическими свойствами. Ультразвук не проникает через костную ткань и полые органы, заполненные воздухом. Начиная с 5-й недели беременности, можно получить изображение яйцевой оболочки, а с 7-й недели - и самого эмбриона. К концу 6-й недели беременности можно зарегистрировать сердечную деятельность эмбриона. В первые три месяца беременности ультразвуковое исследование еще не выявляет аномалии развития плода, но может определить его жизнеспособность. На 2-м триместре возможности ультразвуковой диагностики значительно возрастают. На 12-20-й неделе уже доступна диагностика близнецовой беременности, локализации плаценты, анэнцефалии, дефектов закрытия нервной трубки и костной системы, атрезии желудочно-кишечного тракта.
|
|
|
Рентгеновское обследование применяется крайне редко в связи с его мощным мутагенным эффектом.
Хорионбиопсия - взятие эпителия ворсинок хориона для исследования - проводят трансцервикально (через канал шейки матки) под контролем ультрасонографии между 8-й и 12-й неделями беременности (прямой инвазивный метод). Полученную ткань используют для цитогенетических и биохимических исследований и анализа ДНК. С помощью этого метода можно выявлять все виды мутаций (генные, хромосомные и геномные).
Амниоцентез - получение амниотической жидкости и клеток плода для последующего анализа (прямой инвазивный метод). Пункцию проводят в конце первого, начале второго триместра беременности (13-22 недели) через брюшину в амбулаторных условиях под контролем ультразвукового обследования. Стерильным одноразовым шприцем набирают 10-20 мл амниотической жидкости. Жидкость используют для биохимических методов исследования (выявляют генные мутации), а клетки - для цитогенетического анализа, исследования ДНК и выявления Х- и Y-хроматина (диагностируют геномные и хромосомные мутации). Осложнения при этом методе исследования не превышают 1%.
Фетоскопия - осмотр плода фиброоптическим эндоскопом, введенным в амниотическую полость через переднюю стенку матки (прямой инвазивный метод). Метод позволяет осмотреть плод, пуповину, плаценту и произвести биопсию. Метод сопровождается высоким риском прерывания беременности и технически сложен, поэтому имеет пока ограниченное применение.
Дальнейшее развитие и распространение методов пренатальной диагностики наследственных заболеваний позволит значительно снизить частоту наследственной патологии новорожденных.
ПРИНЦИПЫ ТЕРАПИИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА
Можно выделить три основных подхода к лечению наследственных болезней и болезней с наследственной предрасположенностью: этиотропный, патогенетический и симптоматический.
ЭТИОТРОПНАЯ ТЕРАПИЯ
Этиотропный подход направлен на устранение причины заболевания. С этой целью разрабатываются, апробируются и частично могут быть применены методы коррекции генетических дефектов, называемые генной терапией. Генная инженерия бурно развивается в последние годы, что является непосредственным следствием успешно выполняемой международной программы «Геном Человека». Непременным условием генной терапии конкретной наследственной патологии является наличие клонированного (и нормального!) гена, ответственного за развитие заболевания (моногенного, как правило). В общем виде целью генной терапии является внесение в клеточный геном поражённых органов нормально экспрессируемого «здорового» гена, выполняющего функцию мутантного («больного») гена. Эта конструктивно и технически непростая и пока еще дорогостоящая процедура выполняется преимущественно при помощи трансфекции - введения в геном клетки вектора, содержащего нужный и здоровый ген человека. В качестве векторов обычно применяют модифицированные (дефектные по репликации) вирусы (ретро-, адено- и др.). Процедуру трансфекции обычно выполняют ex vivo: при культивировании клеток больного человека; при успешном внедрении вектора с нужным геном в геном культивируемых клеток последние вводят тем или иным способом в нужный орган пациента. В качестве клеток-мишеней для генной терапии применяют только соматические (но не половые) клетки - носители патогенных генов.
|
|
|
В настоящее время апробированы и утверждены сотни генотерапевтических протоколов для лечения моногенных и многофакторных заболеваний (например, тяжёлого комбинированного иммунодефицита, семейной гиперхолестеринемии, муковисцидоза, некоторых мышечных дистрофий, различных онкологических и инфекционных заболеваний).
ПАТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ
Цель патогенетической терапии - разрыв звеньев патогенеза. Для достижения этой цели применяют несколько методов.
· Заместительная терапия - введение в организм дефицитного вещества (не синтезирующегося в связи с аномалией гена, который контролирует продукцию данного вещества; например, инсулина при СД, тироксина при гипотиреозе, гормона роста – при карликовости, соответствующих ферментов при гликогенозах и агликогенозах, антигемофильного глобулина человека при гемофилии).
· Коррекция метаболизма путём:
- ограничения попадания в организм веществ, метаболически не усваивающихся (например, фенилаланина или лактозы);
- выведения из организма метаболитов, накапливающихся в нём в избытке (например, фенилпировиноградной кислоты или холестерина);
- регуляции активности ферментов (например, подавление активности креатинфосфокиназы при отдельных видах миодистрофий; активация липопротеинлипазы крови при гиперхолестеринемии).
· Хирургическая коррекция дефектов (например, создание шунта между нижней полой и воротной венами у пациентов с «гепатотропными» гликогенозами).
СИМПТОМАТИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ
Симптоматическая терапия направлена на устранение симптомов, усугубляющих состояние пациента (например, применение веществ, снижающих вязкость секретов экзокринных желёз при муковисцидозе; хирургическое удаление дополнительных пальцев и/или перемычек кожи между ними при поли- и синдактилии; выполнение пластических операций при дефектах лица, пороках сердца и крупных сосудов).
Профилактика
Цель профилактического направления медицинской генетики - предотвратить или снизить риск возникновения заболеваний:
· вновь появившихся вследствие мутации в половых клетках родителей;
· унаследованных от предыдущих поколений;
· возникающих в связи с наследственной предрасположенностью под влиянием факторов среды.
Эта цель может быть достигнута на четырёх этапах индивидуального развития:
· прегаметическом (охрана здоровья человека в репродуктивном возрасте, охрана окружающей среды);
· презиготном (например, искусственная инсеминация, медико-генетическое консультирование);
· пренатальном (все виды дородовой диагностики);
· постнатальном (раннее выявление, «профилактическое лечение» - до развития симптомов заболевания; охранительный режим).
Контроль мутагенной опасности факторов окружающей среды реализуется путём предотвращения образования, снижения содержания, длительности и/или силы действия на организм химических, физических и биологических мутагенных агентов. Достигается комплексом организационных и гигиенических мер на производстве, в учреждениях и быту (например, возведением очистных сооружений; применением спецодежды; очисткой воздуха, воды и продуктов питания; использованием средств противорадиационной защиты).
Диспансеризация
Диспансеризация семей с наследственной патологией проводится с целью предупреждения рождения больного ребёнка или зачатия аномального плода (первичная профилактика).
МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА
Генетика - наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организмов. Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости у человека на всех уровнях организации: молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном и популяционном; особенности наследования признаков в норме и их изменения под действием условий окружающей среды.
Задачами генетики человека являются:
1) определение полной нуклеотидной последовательности ДНК генома человека, локализации генов и создание их банка;
2) ранняя диагностика наследственной патологии путем совершенствования методов пренатальной и экспресс-диагностики;
3) широкое внедрение медико-генетического консультирования;
4) разработка методов генной терапии наследственных заболеваний на основе генной инженерии;
5) выявление генетически опасных факторов внешней среды и разработка методов их нейтрализации.
Изучение генетики человека связано с большими трудностями:
1) сложный кариотип - много хромосом и групп сцепления;
2) позднее половое созревание и редкая смена поколений;
3) малое количество потомков;
4) невозможность экспериментирования;
5) невозможность создания одинаковых условий жизни.
Несмотря на перечисленные трудности, генетика человека изучена на сегодня лучше, чем генетика многих других организмов (например, млекопитающих), благодаря потребностям медицины и разнообразным современным методам исследования.
Основные методы исследования генетики человека.
Клинико-генеалогический метод был введен в конце XIX века Ф. Гальтоном. Он основан на построении родословных и прослеживании в ряду поколений передачи определенного признака.
Этапы генеалогического анализа:
1) сбор данных о всех родственниках обследуемого (анамнез);
2) построение родословной;
3) анализ родословной и выводы.
Метод позволяет установить:
1) является ли данный признак наследственным;
2) тип и характер наследования;
3) зиготность лиц родословной;
4) пенетрантность гена,
5) вероятность рождения ребенка с данной наследственной патологией.
Составление родословной начинают со сбора сведений о семье консультирующегося или пробанда. Консультирующимся называется лицо, обратившееся к врачу, или первое попавшееся в поле зрения исследователя лицо. Пробанд - больной или носитель изучаемого признака. Во многих случаях консультирующийся и пробанд являются одним и тем же лицом. Дети одной родительской пары называются сибсами (братья и сестры). Семьёй в узком смысле называют родительскую пару и их детей, но иногда и более широкий круг кровных родственников, хотя в последнем случае лучше применять термин род. Сложность сбора анамнеза заключается в том, что пробанд должен хорошо знать, по-возможности, большинство своих родственников и состояние их здоровья.
Клинико-синдромологический метод позволяет выявлять морфологические, биохимические и функциональные признаки наследственных форм патологии (например, дефицит плазменного фактора VIII при подозрении на гемофилию А; кариотип 45,Х0 при подозрении на синдром Шерешевского – Тернера; поражения скелета, ССС и глаз при подозрении на синдром Марфана).
Близнецовый метод изучения генетики человека введен в медицинскую практику Ф. Гальтоном в 1876 г. Он позволяет определить роль генотипа и среды в проявлении признаков.
Различают моно- и дизиготных близнецов. Монозиготные (однояйцевые) близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки, имеют совершенно одинаковый генотип и, если они отличаются фенотипически, то это обусловлено воздействием факторов внешней среды. Дизиготные (двуяйцевые) близнецы развиваются после оплодотворения сперматозоидами нескольких одновременно созревших яйцеклеток, будут иметь разный генотип, и их фенотипические различия обусловлены как генотипом, так и факторами внешней среды. Монозиготные близнецы имеют большую степень сходства по признакам, которые определяются в основном генотипом. Например, монозиготные близнецы всегда однополы, у них одинаковые группы крови по разным системам (ABO, Rh, MN и др.), одинаковый цвет глаз, однотипны дерматоглифические показатели на пальцах и ладонях и др. Эти фенотипические признаки и используются в качестве критериев диагностики зиготности близнецов.
Процент сходства группы близнецов по изучаемому признаку называется конкордантностью, а процент различия - дискордантностью. Так как монозиготные близнецы имеют одинаковый генотип, то конкордантность их выше, чем у дизиготных.
Для оценки роли наследственности и среды в развитии того или иного признака используют формулу Хольцингера:
КМБ% - КДБ%
Н = ————————
100% - КДБ%
где Н - доля наследственности, КМБ% - конкордантность монозиготных близнецов, КДБ% - конкордантность дизиготных близнецов.
Популяционно-статистический метод изучения генетики человека основан на использовании закона Харди-Вайнберга. Он позволяет определять частоту генов и генотипов в популяциях людей. Например, гомозиготы по гену HbS в Беларуси практически не встречаются, а в странах Западной Африки частота их варьирует от 25% в Камеруне до 40% в Танзании. Изучение распространения генов среди населения различных географических зон (геногеография) дает возможность установить центры происхождения различных этнических групп и их миграции, определить степень риска появления наследственных болезней у отдельных индивидуумов.
Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании хромосом с целью выявления структурных нарушений в хромосомном наборе (кариотипирование). В качестве материала используют тканевые культуры с большим числом делящихся клеток, чаще лимфоциты периферической крови. Хромосомы на стадии метафазы изучают при помощи специальных методов окрашивания и составляют идиограммы (систематизированные кариотипы с расположением хромосом от наибольшей к наименьшей).
Этапы метода:
1) культивирование клеток человека (чаще лимфоцитов) на искусственных питательных средах;
2) стимуляция митозов фитогемагглютинином (ФГА);
3) добавление колхицина (разрушает нити веретена деления) для остановки митоза на стадии метафазы;
4) обработка клеток гипотоническим раствором, вследствие чего хромосомы рассыпаются и лежат свободно;
5) окрашивание хромосом;
6) изучение под микроскопом и фотографирование;
7) вырезание отдельных хромосом и построение идиограммы.
Метод позволяет выявлять геномные (например, болезнь Дауна) и хромосомные (например, синдром кошачьего крика) мутации. Хромосомные аберрации обозначают номером хромосомы, короткого или длинного плеча и избытком (+) или нехваткой (-) генетического материала. Например, синдром кошачьего крика обозначают: 5р-.
Биохимические методы основаны на изучении активности ферментных систем (либо по активности самого фермента, либо по количеству конечных продуктов реакции, катализируемой данным ферментом). Они позволяют выявлять генные мутации - причины болезней обмена веществ (например, фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия). С помощью биохимических нагрузочных тестов можно выявлять гетерозиготных носителей патологических генов, например, фенилкетонурии. Исследуемому человеку вводят внутривенно определенное количество аминокислоты фенилаланина и через равные промежутки времени определяют его концентрацию в крови. Если человек гомозиготен по доминантному гену (АА), то концентрация фенилаланина в крови довольно быстро возвращается к контрольному уровню (определяется до введения фенилаланина), а если он гетерозиготен (Аа), то снижение концентрации фенилаланина идет вдвое медленнее. Аналогично проводятся тесты, выявляющие предрасположенность к сахарному диабету, гипертонии и др. болезням.
Объекты исследования:
· метаболиты в биологических жидкостях и клетках (например, фенилаланин при фенилпировиноградной олигофрении; кетоновые тела (КТ) при сахарном диабете);
· аномальные белки (например, НЬ при гемоглобинопатиях);
· дефектные ферменты (например, холинэстераза, глутатионпероксидаза, каталаза).
Этапы исследования:
· первый - использование скрининговых программ диагностики (например, тонкослойной хроматографии, электрофореза, микробиологических методов);
· второй - применение подтверждающих методов (например, флюорометрических, спектрофотометрических, количественного определения метаболитов, тестирования активности фермента).
Молекулярная диагностика. Эти методы позволяют анализировать фрагменты ДНК, находить и изолировать отдельные гены и сегменты генов и устанавливать в них последовательность нуклеотидов. Для широкого применения в практическом здравоохранении методов рекомбинантной ДНК необходимо создание библиотек радиоактивных зондов всех последовательностей ДНК генома человека, что теперь успешно выполняют.
1. Метод клонирования ДНК позволяет изолировать отдельные гены или их части, транскрибировать (создавать их копии) и транслировать изолированные гены. Это стало возможным благодаря открытию ферментов-рестриктаз.
2. Гибридизация нуклеиновых кислот. При этом методе линейные отрезки двухцепочечной ДНК подвергают тепловой обработке и получают одноцепочечные фрагменты (денатурирование). Денатурированную ДНК инкубируют при таких условиях (t = 37°С), когда происходит гибридизация, т.е. взаимное распознавание двух комплементарных нитей посредством спаривания азотистых оснований. Часто для идентификации порядка нуклеотидов используют в качестве «зонда» одну радиоактивную нить ДНК. Можно идентифицировать как полностью, так и частично гомологичные последовательности. Специфичность гибридизации нуклеиновых кислот позволяет обнаружить единственный ген среди десятков тысяч. Различные модификации этого метода позволяют в клинике анализировать очень малые количества ДНК, взятые у больного.
Блот-гибридизация. Для выявления интересующих (в том числе мутантных) генов ДНК подвергают рестрикции. Полученные фрагменты ДНК подразделяют по молекулярной массе, денатурируют и переносят на носитель (нейлоновую или иную мембрану). Фиксированную на носителе в виде пятна ДНК гибридизируют с меченным радиоактивным изотопом ДНК- или РНК-зондом. В результате определяют положение аномального фрагмента ДНК.
3. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) применяется для изучения регионов предполагаемых мутаций и других особенностей структуры ДНК. Для исследования можно использовать любой биологический материал, содержащий ДНК (например, кусочек ткани, каплю или пятно крови, смыв полости рта, луковицу корня волос). На первом этапе исследуемую ДНК подвергают отжигу: расщепляют на две нити при нагревании до 95-98 °С. Затем одну из нитей гибридизируют и стимулируют синтез последовательности, комплементарной исследуемой ДНК (с помощью термофильной ДНК-полимеразы). В первом цикле ПЦР гибридизацию выполняют с исследуемым фрагментом ДНК, а в последующих - с вновь синтезированными. При каждом цикле реакции число синтезированных копий участка ДНК увеличивается двукратно. Циклы повторяют до накопления нужного количества ДНК. Эту методику разработал и предложил Кэри Муллис.
Методы генетики соматических клеток дают возможность изучать многие вопросы генетики человека в эксперименте. Для культивирования чаще используют клетки соединительной ткани (фибробласты) и лимфоциты крови. На искусственных питательных средах их можно клонировать, т.е. получать потомков одной клетки. Все они будут иметь одинаковый генотип (как монозиготные близнецы) и, следовательно, на клеточном уровне можно изучать роль генотипа и среды в проявлении признаков.
Можно проводить селекцию клеток - отбор клеток с заранее заданными свойствами. Для этого используют селективные питательные среды. Например, если в питательную среду добавить не лактозу, а другие сахара, то из большого числа клеток найдется несколько, которые смогут существовать без лактозы, и в дальнейшем можно получить клон таких клеток.
Наибольший интерес для генетики человека представляет метод гибридизации соматических клеток. В 1960 г. французский ученый Ж. Барский, выращивая в культуре клетки две линии мышей, обнаружил, что некоторые из них по своим морфологическим и биохимическим свойствам оказались промежуточными между исходными родительскими клетками. Это были гибридные клетки. Такое спонтанное слияние соматических клеток в культуре ткани происходит довольно редко. В дальнейшем было установлено, что при введении в культуру клеток РНК-содержащего вируса парагриппа Сендай, инактивированного при облучении ультрафиолетом, частота гибридизации клеток значительно повышается, и в смешанной культуре разных типов клеток образуются гетерокарионы -клетки, содержащие два ядра разных клеток в одной цитоплазме. Часть таких клеток способна размножаться митозом. После митоза из двухядерного гетерокариона образуются две одноядерные клетки, каждая из которых представляет собой синкарион - настоящую гибридную клетку, содержащую хромосомы обеих исходных клеток.
Гибридизация возможна не только между клетками организмов разных видов, но и типов: человек-мышь, человек-комар и др. Синкарионы обычно удается получать при гибридизации клеток разных видов, относящихся к одному классу. В таких синкарионах происходит объединение геномов двух видов. Например, гибридные клетки человека и мыши имеют 43 пары хромосом: 23 - от человека и 20 - от мыши. В дальнейшем происходит постепенное удаление хромосом того организма, клетки которого имеют более медленный темп размножения. У гибридных клеток человек-мышь удаляются хромосомы человека. В гибридных клетках функционируют хромосомы как человека, так и мыши, гены которых детерминируют синтез соответствующих белков. Морфологически можно отличить каждую из хромосом (дифференциальное окрашивание). Если в гибридной клетке отсутствует какая-либо хромосома и не происходит синтез каких-то белков, то можно предположить, что гены, детерминирующие синтез этих белков, локализованы в данной хромосоме. Таким образом, метод позволяет устанавливать группы сцепления у человека, а используя нехватки и транслокации - выяснять и последовательность расположения генов, т.е. строить генетические карты хромосом человека.
Биологическое моделирование определенных наследственных аномалий человека можно проводить на мутантных линиях животных, имеющих сходные нарушения. Например, у собак встречается гемофилия, обусловленная рецессивным сцепленным с Х-хромосомой (с полом) геном; несращение губы и неба у мышей сходно с аналогичными аномалиями человека; у хомяков и крыс встречаются сахарный диабет, ахондроплазия, мышечная дистрофия и др. Хотя мутантные линии животных не дают точную картину наследственных болезней человека, даже частичное воспроизведение их фрагментов в ряде случаев позволяет изучить механизмы первичного отклонения от нормы. Закон гомологичных рядов Н. И. Вавилова (виды и роды генетически близкие обладают сходными рядами наследственной изменчивости) позволяет с определенными ограничениями экстраполировать экспериментальные данные на человека.
Математическое моделирование - это метод создания и изучения математических моделей. Его применяют для расчетов частот генов в популяциях при различных воздействиях и изменениях окружающей среды. Математические методы широко применяются в тех случаях, когда невозможно использование экспериментальных методов (например, анализ большого количества сцепленных генов у человека).
Медицинская генетикаизучает роль наследственности и изменчивости в возникновении, развитии и исходах патологии человека, разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики наследственных и ненаследственных заболеваний.
Медицинская генетика как наука базируется на ряде принципиальных положений, раскрывающих суть проблемы наследственных болезней человека и принятых в настоящее время как аксиомы:
• наследственные болезни являются частью общей наследственной изменчивости человека. Нет резкой границы между наследственной изменчивостью, ведущей к изменению нормальных признаков, и изменчивостью, приводящей к возникновению наследственных болезней;
• в развитии наследственных признаков или болезней принимают участие наследственная конституция и внешняя среда. При этом для развития одних признаков или болезней определяющую роль играет наследственность, а для других существенное значение имеет внешняя среда, но нет таких признаков, которые зависели бы только от наследственности или только от среды;
• наследственная отягощенность современного человечества состоит из накопленных в процессе эволюции патологических мутаций и из вновь возникающих наследственных изменений в половых клетках. Количественный объем вновь возникающих мутаций может увеличиться под влиянием мутагенных факторов среды:
• ионизирующая радиация;
• химические вещества;
• другие воздействия;
• среда обитания человека продолжает изменяться, что приводит к появлению новых видов наследственной патологии - экогенетических болезней, поскольку меняется генетическая структура популяций человека:
• расширился круг потенциальных брачных партнеров;
• широких масштабов достигла миграция населения;
• увеличивается мутагенная нагрузка;
• современная медицина обладает большими возможностями в диагностике, лечении и профилактике наследственных болезней, а в будущем будет обладать еще большими. Больной или носитель патологического задатка - полноправный член общества и имеет равные права со здоровым человеком. Прогресс медицины и общества приводит к следующему:
• увеличение продолжительности жизни больных с наследственными болезнями;
• восстановление у них репродуктивной функции;
• и, следовательно, рост их числа в популяции.
Медицинская генетика помогает понять взаимодействие биологических и средовых факторов в патологии человека. На основании медико-генетических знаний приобретаются навыки диагностики наследственных болезней.
В настоящее время сложилась стройная система профилактики наследственных болезней, куда входят:
• медико-генетическое консультирование;
• перинатальная диагностика;
• массовая диагностика у новорожденных наследственных заболеваний обмена, поддающихся диетической и лекарственной терапии;
• диспансеризация больных и членов их семей.
Внедрение этой системы обеспечило снижение частоты рождения детей с врожденными пороками развития и наследственными болезнями на 60-70%.
Исходя из уже реализуемых в практическом здравоохранении достижений генетики, можно прогнозировать такие перспективы:
• широкое применение преимплантационной диагностики в основных медико-генетических центрах;
• проведение генетического тестирования на болезни с наследственным предрасположением и принятие, согласно полученным результатам, профилактических мер;
• создание новых подходов и методов лечения (в том числе генная терапия отдельных заболеваний);
• производство новых типов лекарств на основе генной информации;
• население среднего и старшего возраста может быть обследовано на предмет риска многих болезней, которые могут быть предупреждены или облегчены путем диетического или лекарственного воздействия;
• проверка индивидуальной чувствительности к лекарствам молекулярно-генетическим методом должна стать стандартной процедурой перед любым медикаментозным лечением.
МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ
Отрасль профилактической медицины, главной целью которой является предупреждение рождения детей с наследственной патологией. Появление генетической консультации как самостоятельного учреждения обычно связывают с именем S.С. Reed (1947), однако еще в 30-х годах русский клиницист-генетик С.Н. Давиденков проводил генетическое консультирование и сформулировал основные положения по методике консультирования семей с наследственными заболеваниями нервной системы (1934). Современная генетическая консул
|
|
|
