3.6.2. Генетика соматичних клітин

Найбільший інтерес для генетики людини представляє метод гібридизації соматичних клітин. Оскільки соматичні клітини несуть увесь обсяг спадкової інформації, цей метод дає змогу вивчати на них генетичні закономірності всього організму. Для дослідження звичайно використовують клітини сполучної тканини (фібробласти) або лімфоцити крові. Гібридизація культивованих разом соматичних клітин різних організмів здійснюється за допомогою вірусу парагрипу. Гібридизація можлива між клітинами не тільки організмів різних видів (людина – миша), а й різних типів (людина – комар). Гібридна клітина містить усі хромосоми обох батьківських клітин. Наприклад, гібридні клітини людини і миші мають 43 пари хромосом: 23 – від людини та 20 – від миші. Надалі відбувається поступове видалення хромосом того організму, клітини якого мають більш повільний темп розмноження. У гібридних клітин людини–миші видаляються хромосоми людини.

У гібридних клітинах функціонують хромосоми як людини, так і миші, гени яких детермінують (визначають) синтез відповідних ферментів. За умов диференціального фарбування морфологічно можна відрізнити кожну з хромосом. Якщо в гібридній клітині відсутня яка-небудь хромосома і не відбувається синтез певних ферментів, то можна припустити, що гени, які визначають синтез цих ферментів, локалізовані в ній. Таким чином, цей метод дозволяє встановлювати групи зчеплення у людини, а враховуючи делеції та транслокації, – з’ясовувати і послідовність розташування генів, тобто складати генетичні карти хромосом людини; досліджувати генні мутації, а також мутагенну та канцерогенну активність хімічних речовин, у тому числі новостворюваних ліків.

На підставі досліджень гібридних соматичних клітин виявлено, що ген групи крові за системою АВ0 знаходиться в 9-ій хромосомі, за системою MN – в 2-ій хромосомі, а за системою Rh – у 1-ій хромосомі.

Дослідження соматичних клітин людини з використанням спеціальних ДНК-маркерів дає змогу досить точно встановлювати локалізацію генів у хромосомах. Таким способом було визначено, що ген захворювання шкіри гіперкератозу (надмірного зроговіння епідермісу шкіри), знаходиться в 17-ій хромосомі, а ген хвороби Альцгеймера (стареча недоумкуватість) – у 21-ій. Здійснюється вивчення генетичної картини таких захворювань як цукровий діабет, шизофренія та інших.

3.7. Біохімічні методи

Причиною численних спадкових порушень обміну речовин є різноманітні дефекти ферментів, які виникають внаслідок мутацій відповідних генів. Такі захворювання дістали назву ферментопатій, або ензимопатій. Серед них найбільш розповсюдженими є фенілкетонурія, алкаптонурія, галактоземія, муковісцидоз, хвороба Гоше, хвороба Тея – Сакса, альбінізм та інші. Біохімічні показники (первинний продукт гена, накопичення патологічних метаболітів в організмі хворого) чіткіше віддзеркалюють сутність хвороби порівняно з клінічними показниками. Використання сучасних біохімічних методів – електрофорезу, хроматографії, спектроскопії тощо – дають можливість визначити будь-які метаболіти, специфічні для конкретної спадкової хвороби. Об’єктами біохімічних аналізів можуть бути сеча, піт, плазма та клітини крові, культури клітин (фібробласти, лімфоцити).

Хроматографія – це спосіб розділення різних сумішей на складові частини. Метод полягає в тому, що в нерухомому середовищі, через яке протікає розчинник, кожний із компонентів, захоплений розчинником, рухається із певною швидкістю, незалежною від швидкостей інших компонентів. Якщо, наприклад, суміш пігментів, які визначають зелений колір рослини, розчинити в певному розчиннику і пропустити через якесь нерухоме середовище, скажімо, через мелену крейду, то ця суміш розділиться на кілька різних пігментів. За таким же принципом визначається наявність певного ферменту в складній суміші різноманітних речовин організму.

Електрофорез являє собою одну із модифікацій хроматографії, коли необхідно розділити молекули з різними зарядами. В хроматографічному середовищі під дією електричного поля різні молекули суміші рухаються в той чи інший бік в залежності від їх відносних мас та зарядів. Електрофорез широко застосовується для виділення та ідентифікації амінокислот.

Спектроскопія полягає у визначенні будови молекул різноманітних речовин за допомогою спеціальних приладів спектроскопів. В залежності від типу приладу спектроскопія здійснюється в ультрафіолетовій, видимій або інфрачервоній частинах спектру. Світло пропускають через досліджувану речовину і аналізують характер його спектру на виході. На підставі того, що кожний хімічний елемент має свої характерні лінії у спектрі, визначається хімічна структура молекули даної речовини. Таким чином можна ідентифікувати певний фермент чи іншу хімічну сполуку в організмі або визначити будову раніше невідомої речовини.

Біохімічні методи дуже трудомісткі, вима­гають спеціального обладнання і тому не можуть використовуватися для масо­вих популяційних досліджень з метою раннього виявлення хворих із спадко­вою патологією обміну. Останніми роками у різних країнах розробляються і використовуються для масових досліджень спеціальні програ­ми. Перший етап такої програми називається скринінґом (просію­ванням) і поля­гає у тому, щоб серед великої кількос­ті обстежуваних виділити ймовірно хворих, які мають якесь спадкове від­хилення від норми. На цьому етапі звичайно ви­користовують про­сті та доступні експрес-ме­тоди для виявлення продуктів обміну у сечі, крові. На дру­гому етапі проводиться уточнення (під­твердження чи спростування діагнозу). Для цього використову­ються точні хроматографічні методи визначення ферментів, амінокислот тощо.

Використовують також мікробіоло­гічні тести, які ґрунтуються на тому, що деякі штами бактерій ростуть тіль­ки на середовищах, які містять певні амінокислоти, вуглеводи. Якщо у крові або сечі є необхідна для росту речовина, то у чашці Петрі навколо фільтрувального паперу, про­соченого однією з цих рідин, спостері­гається активне розмноження бактерій, чого не буває у випадку обстеження здорової людини.

Біохімічні методи застосовуються також і для виявлення гетерозиготних носіїв спадкових аномалій, які у фенотипі проявляються невиразно. При цьому застосовується біохімічне тестування, мікроскопічне дослідження клітин крові та тканин, визначення активності певного ферменту, зміненого внаслідок мутації тощо. Такі заходи необхідні для здійснення своєчасного лікування та профілактики, а також для визначення вірогідності мати хвору дитину в генетично ризиковій сім’ї.