35

История развития генетики человека

Исследования в области генетики человека сопряжены с большими трудностями. Для людей невозможно планировать искусственные браки.

Еще в 1923 г. Н. К. Кольцов отмечал, что "...мы не можем ставить опыты, мы не можем заставить Нежданову выйти замуж за Шаляпина только для того, чтобы посмотреть, какие у них будут дети''.  Невозможно поставить эксперимент по скрещиванию человека - это противоречит элементарным этическим нормам. Кроме того, количество потомков у каждой семьи мало для статистических расчетов, условия их жизни нельзя уравнять. У человека сравнительно поздно наступает половая зрелость.

ЧЕЛОВЕК КАК СПЕЦИФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Генетика человека изучает закономерности наследова­ния нормальных и патологических признаков и зависи­мость их проявления от генотипа и факторов внешней среды.

Задачами медицинской и экологической генетики являются:

• изучение патогенеза, клиники, диагностики, лече­ния и профилактики наследственных болезней человека;

• исследование механизмов наследственной предрас­положенности и врожденной резистентности к мультифакториальным заболеваниям;

• разработка генетических аспектов иммунитета, ал­лергии, трансплантологии, канцерогенеза, генной инже­нерии и др.

Изучение генетики человека связано с рядом особен­ностей и объективных трудностей:

1. сложный кариотип — много хромосом и групп сце­пления; эта проблема в какой-то мере разрешается за счет возможности идентифицировать хромосомы человека после их дифференциальной окраски;

2. позднее половое созревание и редкая смена поко­лений;

3. малое количество потомков; это препятствие может быть преодолено подбором в больших человеческих попу­ляциях многих сходных брачных пар и анализом наследо­вания признаков на большом материале;

4. невозможность экспериментирования; врач не име­ет права вмешиваться в формирование брачных пар, но, если интересующие врача молодые люди уже вступили в брак, он может наблюдать за наследованием определен­ных признаков;

5. Невозможность создания одинаковых условий жизни

Несмотря на перечисленные сложности, генетика че­ловека изучена на сегодня лучше, чем генетика многих других организмов (например, млекопитающих). Этому способствовали растущие потребности медицины и раз­нообразие современных методов исследования.

Классификация хромосом человека

Совокупность хромосом соматической клетки, харак­теризующая организм данного вида, называется кариотипом. Хромосомы подразделяют на аутосомы (оди­наковые у обоих полов) и гетерохромосомы, или половые хромосомы (разный набор у мужских и женских особей). Например, кариотип человека содержит 22 пары аутосом и две половые хромосомы: XX у женщины и XY у мужчи­ны (46,ХХ и 46,XY соответственно). Соматические клетки организмов содержат диплоидный (двойной) набор хромо­сом, а гаметы — гаплоидный (одинарный).

ИДИОГРАММА - это систематизированный кариотип, в котором хромосомы располагаются по мере убывания их величины. Точно расположить хромосомы по величине удается не всегда, так как некоторые пары хромо­сом имеют близкие размеры. Поэтому в 1960 г. была предложена классификация хромосом (денверская класси­фикация), которая помимо размеров учитывает форму хромосом, положение центромеры и наличие вторичных перетяжек и спутников. 23 пары хромосом чело­века по этой классификации разбили на 7 групп (от А до G). Важным признаком, облегчающим классификацию, является центромерный индекс (ЦИ), который отражает отношение (в %) длины короткого плеча к длине всей хромосомы.

Группа А (хромосомы 1—3). Это большие метацентрические и субметацентрические хромосомы, их центро­мерный индекс от 38 до 49. Первая пара хромосом — са­мая большая метацентрическая (ЦИ — 48—49), в проксимальной части длинного плеча вблизи центромеры может быть вторичная перетяжка.

Вторая пара хромосом — са­мая большая субметацентрическая (ЦИ — 38—40). Третья пара хромосом на 20% короче первой, субметацентриче­ская (ЦИ — 45—46), легко идентифицируется.

Группа В (хромосомы 4 и 5). Это большие субметацентрические хромосомы, их центромерный индекс 24— 30. Они не различаются между собой при обычном окра­шивании. Распределение R- и G-сегментов (см. ниже) у них различное.

Группа С (хромосомы 6—12). Хромосомы среднего размера, субметацентрические, их центромерный индекс 27—35. В 9-й хромосоме часто обнаруживается вторичная перетяжка. К этой группе относят и Х-хромосому. Все хромосомы этой группы можно идентифицировать с по­мощью Q- и G-окрашивания.

Группа D (хромосомы 13—15). Хромосомы акроцентрические, сильно отличаются от всех других хромосом человека, их центромерный индекс около 15. Все три па­ры имеют спутники. Длинные плечи этих хромосом раз­личаются по Q- и G-сегментам.

Группа Е (хромосомы 16—18). Хромосомы относи­тельно короткие, метацентрические или субметацентриче­ские, их центромерный индекс от 26 до 40 (хромосома 16 имеет ЦИ около 40, хромосома 17 — 34, хромосома 18 — 26). В длинном плече 16-й хромосомы в 10% случаев вы­является вторичная перетяжка.

Группа F (хромосомы 19 и 20). Хромосомы корот­кие, субметацентрические, их центромерный индекс 36— 46. При обычном окрашивании они выглядят одинаковы­ми, но при дифференциальной окраске хорошо различи­мы.

Группа G (хромосомы 21 и 22). Хромосомы малень­кие, акроцентрические, их центромерный индекс 13—33. К этой группе относят и Y-хромосому. Они легко разли­чимы при дифференциальном окрашивании.

В основе Парижской классификации хромосом человека (1971 г.) лежат методы специальной дифференциальной их окраски, при которой в каждой хромосоме выявляется характерный только для нее порядок чередования попе­речных светлых и темных сегментов (рис). Различные типы сегментов обозначают соответственно методам, с помощью которых они выявляются наиболее четко. На­пример, Q-сегменты — это участки хромосом, флюорес­цирующие после окрашивания акрихин-ипритом; G-сегменты выявляются при окрашивании красителем Гимза (Q- и G-сегменты идентичны); R-сегменты окрашива­ются после контролируемой тепловой денатурации и т. д. Данные методы позволяют четко дифференцировать хро­мосомы человека внутри групп.

Короткое плечо хромосом обозначают латинской бук­вой р, длинное — q. Каждое плечо хромосомы разделяют на районы, нумеруемые от центромеры к теломеру. В не­которых коротких плечах выделяют один такой район, а в других (длинных) — до четырех. Полосы внутри районов нумеруются по порядку от центромеры. Если локализация гена точно известна, для ее обозначения используют ин­декс полосы. Например, локализация гена, кодирующего эстеразу D, обозначается 13р14, т. е. четвертая полоса первого района короткого плеча тринадцатой хромосомы.

Локализация генов не всегда известна с точностью до полосы. Так, местоположение гена ретинобластомы обо­значают 13q, что означает локализацию его в длинном плече тринадцатой хромосомы