9.2.3. Популяционно-статистический метод

Полуляционно-статистический метод изучения генетики человека основан на использовании закона Харди-Вайнберга (см. гл. 8) и позволяет определять частоту генов и генотипов в популяциях людей. Например, гомозиготы по гену HbS в Республике Беларусь практически не встречаются, а в странах Западной Африки частота их варьирует от 25% в Камеруне до 40%, в Танзании (Ф. Фогель, А. Мотульски, 1990). Изучение распространения генов среди населения различных географи­ческих зон (геногеография) дает возможность установить цен­тры происхождения различных этнических групп и их мигра­цию, определить степень риска появления наследственных болезней у отдельных индивидуумов.

9.2.4. Цитогенетический метод

Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании кариотипа.

Этапы исследования кариотипа:

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 карио­типа;

7) вырезание хромосом и построение идиограммы.

В настоящее время процесс изучения кариотипов прово­дится с помощью специальных программ на ЭВМ.

В 70-е годы был разработан метод дифференци­ального окрашивания хромосом человека, который показал, что каждая пара хромосом имеет свой спе­цифический характер чередования неокрашенных, светло- и темноокрашенных дисков (Парижская классификация). Он позволяет выявлять геномные (например, болезнь Дауна) и хромосомные (например, синдром "кошачьего крика") мута­ции. В таких случаях кариотип больного записывают в такой последовательности: общее количество хромосом, набор гетерохромосом, номер хромосомы, короткого или длинного пле­ча и избыток (+) или нехватка (–) генетического материала. Например, болезнь Дауна у мальчика: 47,XY,21+; синдром "кошачьего крика" у девочки: 46,ХХ,5р– .

Наибольшей разрешающей способностью обладает ме­тод флюоресцентной in situ-гибридизации (FISH), с помощью которого специальными красителями (флюорохромы) и молекулярным клонированием выявляют генную активность ДНК и РНК, что позволяет уточнить структуру, топографию и морфологию хромосом.

9.2.5. Биохимические методы

Биохимические методы основаны на изучении активности ферментных систем либо по активности самого фермента, ли­бо по количеству конечных продуктов реакции, катализируе­мой данным ферментом. Применяют хроматографические, флюорометрические, радиоиммуноло­гические и некоторые другие методы. Они позволяют выявлять генные мутации — причины болезней обмена ве­ществ (например, фенилкетонурия, серповидно-клеточ­ная анемия); могут применяться и как экспресс-методы (см. ниже).

С помощью биохимических нагрузочных тес­тов можно выявлять гетерозиготных носителей патологиче­ских генов, например фенилкетонурии. Обследуемому человеку вводят внутривенно определенное количество амино­кислоты фенилаланина и через равные промежутки времени определяют ее концентрацию в крови. Если человек гомози­готен по доминантному гену (АЛ), 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 в два раза медленнее, так как у гетерозиготного организма содержание активной формы фермента вдвое ни­же, чем у доминантной гомозиготы (ген а кодирует неактивную форму фермента; рис. 9.7).

Рис. 9.7. Схема выявления гетерозиготного носителя гена фенилкетонурии:

ФА - фенилаланин

Аналогично проводятся тесты, выявляющие предрасполо­женность к сахарному диабету и другим болезням обмена ве­ществ.