Вычислительная эволюционная биология

Эволюционная биология исследует происхождение и появление видов, также как их развитие с течением времени. Информатика помогает эволюционным биологам в нескольких аспектах:

• изучать эволюцию большого числа организмов, измеряя изменения в их ДНК, а не только в строении или физиологии;

• сравнивать целые геномы (см. BLAST), что позволяет изучать более комплексные эволюционные события, такие как: дупликация генов, горизонтальный перенос генов, и предсказывать бактериальные специализирующие факторы;

• строить компьютерные модели популяций, чтобы предсказать поведение системы во времени;

• отслеживать появление публикаций, содержащих информацию о большом количестве видов.

Область в компьютерных науках, которая использует генетические алгоритмы, часто путают с компьютерной эволюционной биологией, но две эти области не обязательно связаны. Работа в этой области использует специализированное программное обеспечение для улучшения алгоритмов и вычислений и основывается на эволюционных принципах, таких, как репликация, диверсификация через рекомбинацию или мутации, и выживании в естественном отборе.

Оценка биологического разнообразия

Биологическое разнообразие экосистемы может быть определено как полная генетическая совокупность определённой среды, состоящая из всех обитающих видов, была бы это биоплёнка в заброшенной шахте, капля морской воды, горсть земли или вся биосфера планеты Земля. Для сбора видовых имён, описаний, области распространения, генетической информации используются базы данных. Специализированное программное обеспечение применяется для поиска, визуализации и анализа информации, и, что более важно, предоставления её другим людям. Компьютерные симуляторы моделируют такие вещи, как популяционная динамика, или вычисляют общее генетическое здоровье культуры в агрономии. Один из важнейших потенциалов этой области заключается в анализе последовательностей ДНК или полных геномов целых вымирающих видов, позволяя запомнить результаты генетического эксперимента природы в компьютере и возможно использовать вновь в будущем, даже если эти виды полностью вымрут.

Часто из области рассмотрения биоинформатики выпадают методы оценки других компонентов биоразнообразия — таксонов (в первую очередь видов) и экосистем. В настоящее время математические основания биоинформационных методов для таксонов представлены в рамках такого научного направления как фенетика, или численная таксономия. Методы анализа структуры экосистем рассматриваются специалистами таких направлений как системная экология, биоценометрия.

Основные биоинформатические программы

• ACT (Artemis Comparison Tool) — геномный анализ

• Arlequin — анализ популяционно-генетических данных

• Bioconductor — масштабный FLOSS-проект, предоставляющий множество отдельных пакетов для биоинформатических исследований. Написан на R.

• BioEdit — редактор множественного выравнивания нуклеотидных и аминокислотных последовательностей

• BioNumerics — коммерческий универсальный пакет программ

• BLAST — поиск родственных последовательностей в базе данных нуклеотидных и аминокислотных последовательностей

• Clustal — множественное выравнивание нуклеотидных и аминокислотных последовательностей

• DnaSP — анализ полиморфизма последовательностей ДНК

• FigTree — редактор филогенетических деревьев

• Genepop — популяционно-генетический анализ

• Genetix — популяционно-генетический анализ (программа доступна только на французском языке)

• JalView — редактор множественного выравнивания нуклеотидных и аминокислотных последовательностей

• MacClade — коммерческая программа для интерактивного эволюционного анализа данных

• MEGA — молекулярно-эволюционный генетический анализ

• Mesquite — программа для сравнительной биологии на языке Java

• Muscle — множественное сравнение нуклеотидных и аминокислотных последовательностей. Более быстрая и точная по сравнению с ClustalW

• PAUP — филогенетический анализ с использованием метода парсимонии (и других методов)

• PHYLIP — пакет филогенетических программ

• Phylo_win — филогенетический анализ. Программа имеет графический интерфейс.

• PopGene — анализ генетического разнообразия популяций

• Populations — популяционно-генетический анализ

• PSI Protein Classifier — обобщение результатов, полученных с помощью программы PSI-BLAST

• Seaview — филогенетический анализ (с графическим интерфейсом)

• Sequin — депонирование последовательностей в GenBank, EMBL, DDBJ

• SPAdes — сборщик бактериальных геномов

• SplitsTree — программа для построения филогенетических деревьев

• T-Coffee — множественное прогрессивное выравнивание нуклеотидных и аминокислотных последовательностей. Более чувствительное, чем в ClustalW/ClustalX.

• UGENE — свободный русскоязычный инструмент, множественное выравнивание нуклеотидных и аминокислотных последовательностей, филогенетический анализ, аннотирование, работа с базами данных.

• Velvet — сборщик геномов

• ZENBU — обобщение результатов

7. Базы данных для поиска геномных маркеров (GenBank National Center for Biotechnology Information; OMIM - On-line Mendelian Inheritance in Man и т.д.) GenBank — база данных, находящаяся в открытом доступе, содержащая все аннотированные последовательности ДНК и РНК, а также последовательности закодированных в них белков. GenBank поддерживается Национальным центром биотехнологической информации США (NCBI), входящего в состав Национальных Институтов Здоровья в США, и доступен на бесплатной основе исследователям всего мира. GenBank получает и объединяет данные, полученные в разных лабораториях, для более чем 100 000 различных организмов.

«Менделевское наследование у человека» (англ. Mendelian Inheritance in Man, MIM) — медицинская база данных, в которой собирается информация об известных заболеваниях с генетическим компонентом и генах, ответственных за их развитие. Эта база данных предоставляет библиографию для будущих исследований, инструментарий для геномного анализа зарегистрированного гена и используется в медицинской литературе, чтобы обеспечить единый индекс для генетических заболеваний. Национальный центр биотехнологической информации США (англ. National Center for Biotechnological Information, NCBI).

Основан в 1988 году в Бетесда (штат Мэриленд, США) как центральный институт обработки и хранения данных молекулярной биологии. Является частью Национальной медицинской библиотеки США (англ. United States National Library of Medicine, NLM), подраздела Национальных институтов здоровья (англ. National Institutes of Health, NIH).

ПОНЯТИЕ О НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЯХ. ОСНОВЫ МЕДИКО – ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНСУЛЬТИРОВАНИЯ.

№1 Классификация наследственных болезней

Все наследственные патологии условно делятся на следующие группы: 

1. Генные. Они обусловлены мутациями в одном гене или его отсутствием (моногенные болезни). Именно эти болезни обычно называют наследственными, имея в виду, что они наследуются от родителей. При мутации гена нарушается образование белка, ответственного за какой-то процесс, происходящий в организме.

Наиболее часто встречаются следующие генные болезни: муковисцидоз, болезнь Гоше, подагра (первичная), гемофилия, дальтонизм и др.

2. Хромосомные. Они обусловлены изменениями, связанными с хромосомами.  Их может быть больше или меньше нормы, могут исчезать или меняться местами их участки. Суть хромосомных болезней состоит в том, что избыток или недостаток генетической информации влияет на ход реализации всей программы развития организма.

Наиболее часто встречаются следующие хромосомные болезни: синдромы Дауна, Патау, Эдвардса, Шерешевского-Тернера, Клайнфельтера, синдром «кошачьего крика» и др.

3. Болезни с наследственной предрасположенностью (мультифакторные). Особенность этих генных патологий в том, что они проявляются только при воздействии одного или нескольких факторов внешней среды, причем как в течение беременности, так и после рождения. Они занимают наибольшую долю в объёме наследственно обусловленной патологии - более 90-92%. С возрастом частота встречаемости таких заболеваний возрастает. Если в детском возрасте на долю мультифакториальных болезней приходится около 10 %, то в пожилом - около 30 %. 

К мультифакториальным болезням относят язвенную болезнь желудка и 12-перстной кишки, ревматизм, ишемическую болезнь сердца, цирроз печени, сахарный диабет, бронхиальную астму, шизофрению, болезнь Альцгеймера, псориаз и др. 

4. Наследственные митохондриальные болезни обусловлены аномалиями митохондриальной ДНК. Они передаются по материнской линии, так как ДНК митохондрий содержат только яйцеклетки. Митохондрии сперматозоида находятся в его хвосте, который отпадает перед тем, как происходит оплодотворение. Таким образом, их ДНК не участвуют в формировании нового организма.

Больше всего энергии потребляют мышцы и нервные клетки, поэтому, при митохондриальных болезнях, развиваются миопатии (болезни мышц), в том числе и кардиомиопатии (болезни сердечной мышцы), и энцефалопатии (неврологические проблемы).

5. Болезни, возникающие по причине генетической несовместимости матери и плода, возникают только во время вынашивания, то есть, во время беременности. Они не передаются по наследству, но наследственный признак лежит в их основе - плод наследует его от отца, у матери он отсутствует. Речь идёт об антигенах эритроцитов.

Антигены – это белки, которые у каждого человека имеют специфическую структуру. Именно по этим белкам иммунные клетки отличают «свои» клетки от «чужих». Поэтому, говоря о несовместимости матери и плода, имеется в виду их иммунологическая несовместимость, то есть реакция материнского организма на антигены эритроцитов плода, которые отсутствуют у матери. К антигенам эритроцитов относятся резус-фактор (D-антиген) и антигены группы крови (A и B).

Беременность, которая протекает с иммунологической несовместимостью, называется конфликтной. Последствием конфликта становится атака антигенов эритроцитов плода материнскими иммунными частицами (антителами), что приводит к разрушению самих эритроцитов. При разных резусах во время первой беременности количество антител недостаточно, чтобы вызвать серьезные нарушения у плода. Число антител становится критичным при второй или третьей беременности, при этом неважно как закончились предыдущие беременности (роды, выкидыш, аборт). 

Профилактика наследственных заболеваний сводится к тому, чтобы не допустить их появления у потомства.

№2 Характеристика (генотипическая и фенотипическая) основных хромосомных синдромов (аутосомных: Дауна, Патау, Эдвардса, трисомии хромосомы 8, «кошачьего крика», Вольфа-Хиршхорна).

1. Синдром Дауна – трисомия по 21 хромосоме

кариотип: 47; ХХ (ХУ); + 21

Так же может быть мозаицизм- в одних клетках организма нормальное количество хромосом – 46, а в других 47

Транслокационная форма –перенос гена или фрагмента хромосомы в другое положение в той же или другой хромосоме. В транслокацию вовлекаются 13- 15-я и 21-22-я аутосомы, но число хромосом в наборе остается равным 46.

Фенотип:

У детей с синдромом Дауна могут наблюдаться  специфические черты лица и особенности строения головы:

• маленькая голова,

• широкое лицо,

• короткая шея, избыток кожи на задней поверхности шеи,

• короткий и широкий нос

• недоразвитая верхняя челюсть,

• светло-серые пятна на радужной оболочке глаз вплоть до 12-го месяца жизни,

• эпикантус – полулунная кожная складка во внутреннем углу верхнего века – "третье веко" –  и, как следствие, узкий, монголоидный разрез глаз,

• маленькие, асимметричные, низко прикрепленные уши,

• большой язык без центральной борозды, часто открытый рот,

• неправильно расположенные зубы.

• низкий тонус мышц,

• непропорциональное телосложение,

• недоразвитие половых признаков,

• широкие короткие ладони с одной складкой вместо двух, большой палец расположен низко по отношению к другим пальцам,

• сандалевидная щель между первым и вторым пальцами ног,

• относительно короткие, чрезмерно гибкие пальцы.

Развитие детей с синдромом Дауна обычно происходит медленнее нормы. Они начинают сидеть, ползать и ходить примерно в два раза позже, чем дети с нормальным развитием.

Также у больных присутствует умеренная степень умственной отсталости.

Дерматоглиф: - преобладание ульнарных петель на пальцах

- высокий осевой трирадиус

- единственная сгибательная складка мизинце

- повышена частота узоров на тенаре

- радиальные петли на 4 – 5 пальцах

- повышена частота узоров на тенаре

2 – Синдром Патау - трисомия по 13 хромосоме

Кариотип: 47; ХХ (ХУ); +13

Имеются два цитогенетических варианта синдрома Патау: простая трисомия и робертсоновская транслокация. Обнаружены и другие цитогенетические варианты (мозаицизм, изохромосома, неробертсоновские транслокации), но они встречаются крайне редко.

Фенотип:

Зачастую при множественных аномалиях дети умирают еще в младенчестве, так как большинство пороков несовместимо с жизнью. Некоторые доживают до определенных лет, а те, кто выжил, страдают множественными умственными отсталостями. Статистически, 80% таких детей умирают на первом месяце рождения.

• Очень серьезные дефекты лица (расщелина между небом и верхней губой, широкий нос, сужения глазных щелей, вогнутая переносица и т. д.). Иногда изменения бывают настолько сильными, что лицо даже не похоже на человеческое.

•  Поражения костей, мышц суставов, которые проявляются полидактилией, сращенными пальцами, деформированными конечностями.

•  Признаки поражения ЦНС — например, глухота, водянка головного мозга. У таких детей может не быть зрения или оно может быть очень слабым с явными физическими проблемами глаз.

•  Аномалии половой системы и других органов. Эти аномалии определяются только в процессе полноценного обследования.

3- Синдром Эдвардса - рисомия по 18 хромосоме (синдром Эдвардса). Кариотип 47; ХХ (ХУ); + 18

В одном случае из десяти наблюдается мозаицизм в явлении трисомии 18: лишнюю хромосому несут не все клетки организма.

Фенотип:

Дети с трисомией 18 рождаются с низким весом, в среднем около 2200 граммов, при этом длительность беременности — нормальная или даже превышает норму

• Нижняя челюсть и ротовое отверстие маленькие. Глазные щели узкие и короткие.

• Ушные раковины деформированы и в подавляющем большинстве случаев расположены низко, несколько вытянуты в горизонтальной плоскости. Мочка, а часто и козелокотсутствуют. Наружный слуховой проход сужен, иногда отсутствует.

• Грудина короткая, из-за чего межреберные промежутки уменьшены и грудная клетка шире и короче нормальной.

• В 80 % случаев наблюдается аномальное развитие стопы: пятка резко выступает, свод провисает (стопа-качалка), большой палец утолщён и укорочен.

• Из дефектов внутренних органов наиболее часто отмечаются пороки сердца и крупных сосудов.

• У всех больных наблюдаются гипоплазия мозжечка, выраженная умственная отсталость, снижение мышечного тонуса.

4- Трисомия 8 хромосомы ( синдром Варкани)

Кариотип: 47; ХХ (ХУ); +8

Полные трисомии 8, как правило, летальны. Их часто обнаруживают у пренатально погибших эмбрионов и плодов.

Среди новорождённых трисомия 8 встречается с частотой не более чем 1:50000 преобладают больные мальчики (соотношение мальчиков и девочек 5:2). Большинство описанных случаев (около 90%) относится к мозаичным формам.

Дети с трисомией 8 рождаются доношенными. Возраст родителей из общей выборки не выделяется.

Фенотип:

Для болезни наиболее характерны отклонения в строении лица, пороки опорно-двигательного аппарата и мочевой системы. При клиническом обследовании выявляются выступающий лоб, косоглазие, эпикантус («монгольская складка» ) , глубоко посаженные глаза, гипертелоризм (ненормальное расстояние между парными органами) глаз и сосков, высокое нёбо (иногда расщелина), толстые губы, вывернутая нижняя губа, большие ушные раковины.

5- Синдром кошачьего крика

1. делеция короткого плеча одной из хромосом 5

Кариотип 46; ХХ (ХУ); 5р-

Фенотип:

несколько повышеная частота завитков на пальцах

высокий осевой трирадиус

несколько повышена частота узоров тенара

повышенная частота узоров на 4 межпальцевой подушечки, в основном за счет главной ладонной линии "D"

единственная сгибательная складка ладони (ЧПБ).

При этом синдроме наблюдается:

• общее отставание в развитии,

• низкая масса при рождении и мышечная гипотония,

• лунообразное лицо с широко расставленными глазами,

• характерный плач ребёнка, напоминающий кошачье мяуканье, причиной которого является изменение гортани (сужение, мягкость хрящей, уменьшение надгортанника, необычная складчатость слизистой оболочки) или недоразвитие гортани. Признак исчезает к концу первого года жизни.

6- синдром Вольфа-Хиршхорна- Синдром делеции короткого плеча хромосомы 4

Кариотип: 46, (ХХ, ХУ) 4р-

У девочек встречается чаще, чем у мальчиков в соотношении 2:1.

Фенотип:

Болезнь характеризуется задержкой физического, умственного и психомоторного развития. Также могут проявляться тяжелейшие пороки сердца, мочеполовой системы, потеря слуха и структурные изменения головного мозга. У новорождённых небольшой вес при нормальной продолжительности беременности (до 2 кг).

Характерными особенностями внешности при синдроме Вольфа — Хиршхорна являются: выступающее надпереносье, продолжающее линию лба, микроцефалия, высокий лоб

Часты расщелины верхней губы и нёба, деформации кистей. Стопы в ряде случаев резко деформированы. Описаны косолапость, плосковальгусная стопа, приведённая стопа и другие деформации.

У всех пациентов с данным синдромом отмечается задержка внутриутробного развития, задержка моторного развития с выраженными трудностями кормления, врожденная мышечная гипотония, задержка психического и речевого развития, умственная отсталость^[1].

№3 Классификация моногенных болезней.

В основу классификации моногенных болезней положено несколько принципов: 

 

1. По ведущей системной патологии - по органному и системному типу. 

 

2. По этиологии.

В этом случае выделяют 2 класса заболеваний: 

- болезни с установленным первичным молекулярным (биохимическим) дефектом.

- болезни с неустановленным первичным молекулярным (биохимическим) дефектом.

Первичный молекулярный дефект подразумевает определение дефектного гена и установления вида его конкретных изменений, появление и передача которых по наследству определяет развитие болезни, т.е. речь идет об изменениях в генетическом локусе. 

Первичный биохимический дефект подразумевает уровень простой биохимической реакции (функции), в осуществлении которой участвует белковый продукт нормального гена и которая первично нарушается из-за соответствующнго дефекта в структуре белка. 

 

3. По типу наследования патологического признака

- аутосомно-доминантные (Д), 

- аутосомно-рецессивные (Р), 

- сцепленные с половой хромосомой (Х-сц) доминантные и рецессивные 

- митохондриальные. 

 

4. По преимущественному поражению того или иного вида обмена. Благодаря этому принципу многие МБ называются наследственными болезнями обмена веществ (НБО). Среди них выделено более 700 форм, в том числе 200 с установленным биохимическим дефектом. Среди НБО выделяют: 

болезни аминокислотного обмена, болезни углеводного обмена, болезни липидного обмена и т.д

№4 Характеристика наиболее распространённых наследственных болезней обмена веществ (фенилкетонурия, алкаптонурия, галактоземия, муковисцидоз).

Алкаптонурия – генетически обусловленное нарушение метаболизма, 

характеризующееся врожденным дефицитом фермента гомогентизиназы и приводящее к неполному расщеплению гомогентизиновой кислоты, ее экскреции с мочой и отложению данного метаболита в тканях (коже, суставных хрящах, сухожилиях, склерах и др.). Признаки алкаптонурии появляются в детстве и включают выделение быстро темнеющей на воздухе мочи, пигментацию кожи и склер, остеоартроз, нефролитиаз, охриплость голоса, дисфагию и т. д. Диагноз алкаптонурии устанавливается с учетом клинических проявлений и лабораторных тестов (биохимического исследования мочи, анализа синовиальной жидкости), рентгенографии, артроскопии. Лечение алкаптонурии носит симптоматический характер (диетотерапия, витамин С, хондропротекторы, НПВС, бальнеофизиотерапия); при необходимости проводится протезирование суставов или клапанов сердца.

Муковисцидоз​. Заболевание проявляется заметным сгущением секрета в пищеварительном тракте и легких, что приводит к поражениям печени, ЖКТ, дыхательной системы и других органов. Поддается лечению. Распространенность заболевания — 1 случай из 3 тысяч. 

Фенилкетонурия​. Заболевание, которое характеризуется нарушением выработки определенных ферментов. Последствия достаточно тяжелые. В первую очередь к ним относятся поражения ЦНС. Однако их можно избежать при помощи специальной диеты. Распространенность заболевания — 1 случай из 15 тысяч. 

+ 

Галактоземия​. Так называют недостаток фермента, расщепляющего галактозу — один из сахаров, который содержится в лактозе и иных веществах. Последствия нехватки этого 

фермента проявляются через несколько недель жизни. У ребенка начинается желтуха, рвота, потеря аппетита. Со временем развиваются тяжелые патологии печени,

замедляется умственное и физическое развитие, ухудшается зрение. Эта врожденная патология опасна, при этом встречается достаточно редко. Распространенность — 1 случай из 30 тысяч.

№5 Мультифакториальные болезни (с наследственной предрасположенностью). Характеристика генетических и внешнесредовых факторов, являющихся причинами появления болезней. Понятие «порога подверженности».

Мультифакториальные болезни.

Это – болезни с наследственной предрасположенностью, составляют 92% патологии человека (гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, бронхиальная астма, шизофрения и др.). Наследуются полигенно и обусловлены суммарным (аддитивным) действием генетических и средовых факторов, превышающих определённый «порог», необходимый для развития патологии.

Факторы, кроме генов: чисто средовые (например, химические аллергены), поведенческие (например, пристрастие к определенной пище, социальные и/или психологические (например, влияние родителей, школы, сослуживцев на работе).

Наследственная предрасположенность (подверженность) - это преобладающий генетический компонент, от вклада которого зависит результат суммарного эффекта генетических и средовых факторов, обусловливающих для индивида большую или меньшую вероятность иметь (или не иметь) мультифакториальный признак

Порог подверженности – порог суммарного действия генетических и средовых факторов, необходимый для развития патологии.

Врождённые пороки развития.

ВПР – следствие нарушений внутриутробного развития плода.

Частота встречаемости в России 25-35 детей на 1000 рождений. 

По причине возникновения: генетические, средовые, мультифакториальные.

По времени возникновения: гаметопатии, бластопатии, эмбриопатии.

По тяжести: - легко-корригируемые;

- несовместимые с жизнью;

- совместимые с жизнью, но существенно осложняющие её.

Причины возникновения ВПР:

1. Эндогенные факторы (изменение генотипа, эндокринные болезни, возраст родителей).

2. Экзокринные факторы (физические, химические, биологические).

Среди врожденных пороков развития различают анэнцефалию (неразвитость головного мозга), пороки развития нервной системы, пороки сердца, спина Бифида (наружная грыжа спинного мозга), пороки конечностей или их отсутствие, челюстно-лицевые деформации, в частности волчья пасть, заячья губа и пр.

№6 Понятие и классификация врожденных пороков развития. (см. выше)

№7 Наследственные болезни с нетрадиционным наследованием: митохондриальные болезни, болезни импринтинга (синдром Прадера-Вилли, Энгельмана); экспансии тринуклеотидных повторов (синдром ломкой Х-хромосомы Мартина-Белла). Генотипическая ифенотипическая характеристика.

Для синдрома

Прадера-Вилли, фенотипически проявляющегося умственной отсталостью, мышечной гипотонией, выраженным ожирением, гипогонадизмом, низким ростом и акромикрией, установлен кандидатный ген, ответственный за синтез полипептида N малого ядерного рибонуклеопротеина (SNRPN). Этот ген активно экспрессируется исключительно на отцовской хромосоме 15. Кандидатным геномом синдрома Энгельмана (синоним - синдром «счастливой куклы»), характеризующегося неадекватной счастливой улыбкой и глубокой умственной отсталостью с резкими кукольными судорожными движениями, является убиквитин - белковый лигазный ген (ИВЕЗА) E6-AP, который экспрессируется главным образом на материнской хромосоме 15.

Синдром Прадера-Вилли развивается при делеции участка 15 хромосомы отца (нет участка, который экспрессируется на отцовской хромосоме) или однородительской дисомии 15 хромосомы материнского происхождения (в этом случае гены импринтированы - выключены или подавлены).

Синдром Энгельмана («счастливой куклы») развивается при делеции участка 15 хромосомы матери или при однородительской дисомии 15 хромосомы отцовского происхождения.

В случае однородительской дисомии отсутствует потеря хромосомного материала, но нарушается нормальное метилирование ДНК, а следовательно, и транскрипция генов критического района, поэтому такое функциональное состояние равнозначно делеции.

Общие характеристики этого класса болезней следующие:

1. Болезни с экспансией тринуклеотидных повторов представляют собой нейродегенеративные заболевания с поздним проявлением.

2. Отмечается прямая корреляция между числом тринуклеотидных повторов и тяжестью клинической картины.

3. Для болезней экспансии характерна генетическая антиципация - возрастание тяжести заболевания в последующих поколениях, что связано с тенденцией к возрастанию числа повторов у потомков.

Синдром Мартина - Белл (синдром ломкой Х хромосомы)

Заболевание имеет Х-сцепленный тип наследования и чаще всего передается детям клинически здоровой матерью. При носительстве нарушений в данной гене имеется высокий риск повторного рождения больного ребенка в семье, поэтому при выявлении патологии у ребенка рекомендуется тестирование его матери.

Наследственное заболевание, связанное с нарушением работы гена FMR1, который необходим для нормального развития нервной системы. Причиной нарушения работы этого гена является увеличение количества тринуклеотидов (CGG) в его нетранслируемой области.

№8 Принципы профилактики наследственных болезней.

В целях профилактики наследственных заболеваний рекомендуется: 

• Ограничение браков между близкими и даже дальними родственниками. ● Ликвидация популяционных, обычно расовых или религиозных, изолятов. 

• +

• Получение детей от здоровых, молодых и любящих родителей. 

• Вести здоровый образ жизни. 

• Осуществлять оздоровление внешней среды. ● Жить в экологически чистой местности. 

• Пользоваться качественной водой и пищей. 

• Избегать влияния на организм разнообразных физических (особенно ультрафиолетовых, рентгеновских и др. ионизирующих излучений, солей тяжелых металлов), химических (как неорганических, так и органических веществ и соединений) и биологических (особенно РНК содержащих вирусов) мутагенов. 

• Осуществлять оздоровление собственного организма.

• Улучшать условия работы и проводить мероприятия по социальной профилактике. 

№9 Медико-генетическое консультирование как учреждение и врачебное заключение. Виды, этапы проведения, задачи.

задачи медико-генетического консультирования:

• Постановка точного диагноза наследственной болезни

• Определение типа наследования болезни и величины повторного риска в конкретной семье 

• Объяснение смысла генетического прогноза консультирующимся Пропаганда медико-генетических знаний 

Медико-генетическое консультирование — это один из видов специализированной помощи населению, направленной в первую очередь на предупреждение появления в семье детей с наследственной патологией.

Консультирование семей, обращающихся к врачу-генетику, включает три основных этапа. На первом этапе консультирования производится уточнение диагноза, ​Уточнение диагноза в медико-генетической консультации проводят с помощью генетического анализа.

На втором этапе консультирования делают ​прогноз потомства. Сущность генетического прогноза заключается в определении вероятности появления наследственной патологии в семье.

Определение прогноза потомства при разных формах наследственной патологии различно. При моногенных болезнях прогноз основывается на расчете вероятности появления потомства в соответствии с генетическими закономерностями. При этом оценка риска сводится к анализу менделевского расщепления.

Расчет риска при моногенном заболевании может осложниться при пониженной экспрессивности или неполной пенетрантности гена, позднем проявлении генетической аномалии, генетической гетерогенности заболевания и вообще в случае неточного диагноза. 

При хромосомных болезнях определение риска повторного рождения потомства с хромосомными аномалиями зависит от того, нормальны ли кариотипы родителей, не обнаружено ли у них мозаицизма, не наблюдается ли семейной формы структурных аномалий хромосом.

При мультифакториальных заболеваниях, т.е. заболеваниях с наследственным предрасположением, основой оценки риска являются эмпирические данные о популяционной и семейной частоте каждого из них. 

Специфический генетический риск до 5% принято считать низким, до 10% —повышенным в легкой степени, до 20% —средним, выше 20% — высоким.

+

На третьем этапе консультирования врач-генетик в доступной форме объясняет семье степень генетического риска рождения наследственно аномального потомства, сущность пренатальной диагностики и помогает принять ​правильное решение в отношении деторождения. ​Однако окончательное решение этого вопроса остается за родителями.

№10 Пренатальная диагностикиа. Методы (неинвазивные и инвазивные): УЗИ, амниоцентез, биопсия хориона, кордоцентез, фетоскопия, определение маркёров: альфа-фетопротеина, хорионического гонадотропина и др.). Показания к проведению, значение.

Инвазивные методы пренатальной диагностики

1. Трансабдоминальный амниоцентез. Срок проведения 16-17 неделя беременности. После проведения УЗИ, при котором определяют локализацию плаценты, срок беременности, под местной анестезией проводят прямую пункцию матки и извлекают 10-12 мл околоплодных вод. 

2. Хориоцентез. Этот метод заключается в получении клеток хориона путем биопсии. Хорион закладывается из клеток зиготы и имеет тот же хромосомный состав, что и плод. Биопсию проводят путем трансцервикальной аспирации клеток, либо трансабдоми­нальным центезом.

Срок проведения : 7-9 неделя беременности.

3. Кордоцентез. Метод включает получение крови плода из сосудов пуповины. Материал, полученный при кордоцентезе является самым достоверным и информативным для проведения цитогенетической и биохимической диагностики. Недостатком метода является техническая сложность выполнения.

4. Биопсия кожи плода.

5. Фетоскопия.

Показания к применению инвазивных методов пренатальной диагностики:

1. Возраст матери: абсолютное показание - более 40 лет, относительное - более 35 лет;

2. Наличие в семье больных с хромосомной патологией;

3. Носительство сбалансированной хромосомной транслока­ции у родителей;

4. Определение пола плода при Х - сцепленных моногенных заболеваниях;

5. При риске моногенных заболеваний, если пренатально можно определить биохимические или молекулярно-генетические маркеры данного заболевания;

6. Если установлен повышенный или пониженный уровень альфа-фетопротеина в сыворотке беременной женщины.

Неинвазивные методы:

1. Ультразвуковое исследование. Метод основан на способности высокочастотных колебаний распространятся в средах организма с разной частотой и глубиной проникновения. Во время беременности проводится :

• при массовом скрининге в сроке 15-16 и 23-24 недели

• при патологическом течении беременности УЗИ в 1 триместре проводят для определения срока, многоплодия, пузырного заноса, локализации плаценты. Во 2 и 3 триместрах беременности при помощи УЗИ можно диагностировать следующие патологические состояния плода:

16 недель беременности- анэнцефалия, гидроцефалия, микроцефалия, спинномозговая грыжа;

20 недель беременности - пороки развития желудочно-кишечного тракта, пороки развития почек;

26-27 недель беременности - пороки сердца.

Метод УЗИ позволяет выявить многоводие, которое часто является следствием внутриутробного инфецирования, а также маловодие, характерное для аутосомных трисомий.

2. Определение альфа-фетопротеина в сыворотке беременной женщины.

Альфа-фетопротеин (АФП) - специфический белок, продуцируемый клетками желточного мешка, а на последующих этапах внутриутробного развития клетками печени плода. АФП проходит через плаценту и определяется в крови матери. У взрослых АФП не синтезируется. Для каждой недели беременности характерен свой уровень АФП. Максимальная концентрация АФП определяется на 16-18 неделях беременности. Именно в этот срок исследуется сыворотка беременных. Нормальные значения АФП для этого срока беременности = 0,5-2,5 мом.