2.3. Цитогенетический метод

Данный метод основан на изучении хромосом клетки. Благодаря его использованию были открыты все хромосомные болезни человека. Широкое применение метода стало возможным лишь в 1956 г., когда Тео и Levar установили, что диплоидный набор хромосом у человека - 2п = 46 хромосомам.

Препараты хромосом можно приготовить практически из всех клеток тканей человека, содержащих делящиеся клетки. Однако чаще других используют клетки костного мозга, крови (лимфоциты) или культуры фибробластов соединительной ткани. Из перечисленных наиболее простым и доступным является метод культивирования клеток крови.

Клеточные элементы крови в обычных условиях не делятся. Однако митоз можно вызвать искусственно, например, фитогемаглютенином (ФГА). Чтобы остановить митоз в конце профазы, когда хромосомы максимально спирализованы, добавляют специфические вещества, подавляющие синтез ахромотинового веретена деления (колхицин). Далее клетки обрабатываются гипотоническим раствором цитрата натрия, чтобы вызвать набухание ядер с последующим разрывом ядерной оболочки, и затем фиксируют фиксатором (спирт, уксусная кислота и другие). В зависимости от целей исследований применяют различные методы окраски - от простых, когда каждая хромосома окрашивается равномерно, до более сложных, с помощью которых происходит дифференцированное окрашивание различных хромосом.

2.3.1.Морфологические признаки хромосом

Согласно Денверовской классификации (1960), предложено нумеровать хромосомы от 1 до 23. В этом же году Патау предложил идентифицировать пары хромосом на основании относительной длины и положения центромеры. В соответствии с этим предложением различают метацентрические,

субметацентрические и акроцентрические хромосомы. Он же предложил разбить 23 пары на 8 групп от А до G (Рис. 21, 22).

Группа А (I - 3) включает в себя наиболее длинные хромосомы. Хромосомы. I и 3 -- метацентрические, но их легко

различить, так как 3 значительно короче хромосомы 1. Хромосома 2 имеет гу же длин}, что и хромосома ], но она субметацентрическая.

Группа В (4 - 5) состоит из двух длинных субметацентрических хромосом. Хромосома 4 имеет большую длину, чем хромосома 5, но различия в длине этих хромосом недостаточны для точной их дифференцировки. Они легко различимы при дифференцированном окрашивании.

Рис. 22. Нормальный хромосомный набор женщины (46 XX).

метацентрические, а хромосомы 9, 10 и 12 - субметацентрические. X - хромосома метацентрическая, а по размерам близка к хромосомам 6 - 8. У женщин X - хромосома реплицируется в конце периода S.

Группа D (13 - 15) включает в себя три очень схожие акроцентрические хромосомы, имеющие средние размеры. Хромосомы этой группы не могут быть отдифференцированы ни на основании размеров, ни на основании морфологических признаков.

Группа Е (16 - 18) состоит из грех хромосом, которые могут быть отдифференцированы индивидуально. Хромосома 16 метацентрическая и характеризуется наличием вторичного перехвата в проксимальной части длинного плеча q.

Группу F (19 - 20) включены две хромосомы. Обе они невелики, метацентрические и практически не могут быть отдифференцированы друг о г друга.

К группе G (21 - 22 + Y) относятся две маленькие, очень похожие друг на друга акроцентрические хромосомы, обладающие спутниками. Y - хромосома обычно несколько больше, чем 21 и 22

хромосомы и ее плечи идут параллельно.

Все хромосомы с 1 по 22 пару - аутосомы. Они одинаковы у мужчин и женщин, т.е. содержат аллели одних и тех же генов и одна пара половых хромосом или гетеросом, которые ставятся на последнее место в хромосомограмме. Y - хромосома по величине значительно меньше X - хромосомы. X - хромосома содержит на 5% ДНК больше, чем Y - хромосома.

В 2000 г. был завершен международный (США, Англия, Франция, Германия, Япония и Китай) проект «Геном человека». Расшифрованы все гены в гаплоидном наборе хромосом. Чтобы хоть в какой-то мере представить всю сложность этого проекта, достаточно сказать, что суммарное число нуклеотидов хромосом человека по оценочным данным более 3 млрд. (приблизительно 2 млн. печатных листов). Тем не менее, применение современных исследований самого высокого уровня позволили ученым успешно выполнить поставленную задачу.

Несмотря на колоссальные затраты (примерно 6 миллиардов долларов), ответы получены не на все вопросы. Так до сих пор остается открытым вопрос о точном количестве генов. Первоначально полагали, что их должно быть не менее 100 тысяч. Однако специалисты из частной фирмы Cetera Genomics утверждают, что им удалось с точностью идентифицировать 26588 кодирующих белки генов и определить еще примерно 12000 участков генома, которые также могут быть генами. То есть, пока речь может идти о диапазоне в 30 - 40 тысяч генов.

Геном оказался относительно прост. Для сравнения: у плодовой мушки дрозофилы - 13 тыс. генов, у кольчатого червя -19 тыс., у сорняка Arabidopsis (миниатюрное растение из семейства горчичных) - 25 тыс. генов. Интересно, что 95% генов-близнецов наши хромосомы делят с высшими обезьянами.

Расшифровка генома не только человека, но и других существ, убедительно демонстрирует эволюционное родство генов. Очевидно, что существует единый, так называемый, сетевой мир генов, где, как полагают, все важнейшие события происходят как бы в единых координатах и шкале событий. Более трети всех наших генов имеют очевидные признаки с генами генофонда бактерий. Это гены, которые позволяют человеку выполнять повседневные, базовые функции выживания - обеспечения клетки энергией, пищей, выработкой информации, устойчивости и т.д. Эти гены очень медленно эволюционируют, поскольку обеспечивают «непотопляемость» живых существ в самых разнообразных

условиях.

Еще меньше получено ответов о качественном разнообразии генов человека, гак как для расшифровки использовались геномы всего от 6 человек.

И тем не менее, расшифровка генома человека - это выдающееся достижение современной науки, способное в ближайшие годы неузнаваемо изменить облик и приоритеты современной медицины, сельского хозяйства, микробиологической промышленности и многих других отраслей деятельности человека.

Чтобы различные исследователи могли успешно обмениваться информацией, была разработана стандартная номенклатура, которую и используют исследователи. Приводим ее ниже.