Рабочая тетрадь освоения лабораторно-практических навыков по биологии. Часть II. Основы общей и медицинской генетики

Рис.3. Схема опыта по анализу фрагментов ДНК: М - маркер молекулярной массы фрагментов ДНК; 1 - нормальный образец ДНК;

2 - изучаемый мутантный образец ДНК

5

Рис.4. Учет и интерпретация результатов ПЦР исследования генетических полиморфизмов ассоциированных с риском развития

артериальной гипертензии в режиме Real-Time

Задание № 5. Ознакомьтесь с одним из направлений фармакотерапии в основе которого лежит молекулярный подход к индивидуализации противоопухолевого медикаментозного лечения.

Таргетная терапия (от английского слова target – «цель», «мишень»),

молекулярно-таргетная терапия – одно из основных направлений современной противоопухолевой терапии.

К середине 60-х годов прошлого века эффективность в лечении некоторых видов рака была достигнута путем комбинированного лечения сразу несколькими химиотерапевтическими препаратами. При использовании комбинированной химиотерапии заметили, что различные химиотерапевтические препараты более эффективны на различных этапах клеточного цикла. Стало очевидно, что развитие ракового перерождения в клетках как-то связано с прохождением определенных

6

этапов клеточного цикла. Мутации, инициирующие раковое перерождение,

напрямую или опосредовано, затрагивают процессы регуляции клеточного цикла.

Важнейшим направлением в развитии медицины на современном этапе является индивидуализация терапии опухолей, основанная на уточнении молекулярно-генетических особенностей новообразований. Таргетная терапия пока ещё находится на начальных этапах своего развития, однако есть все основания полагать, что молекулярные подходы к индивидуализации противоопухолевой терапии получат бурное развитие в самое ближайшее время. Данное направление позволяет выявлять маркеры, отвечающие за лекарственную чувствительность опухоли.

Механизмы действия противораковых таргетных препаратов в основном направлены на отключение молекул, являющихся частью молекулярных сигнальных путей и приводящих к запуску событий в ядре клетки, нарушающих механизмы контроля клеточного цикла.

При проведении данной терапии учитываются данные об экспрессии продуктов определенных генов, а также данные о наличии соматических мутаций этих генов. Кроме того, препараты могут быть направлены против патологических белковых комплексов, часто образующихся в опухолевых клетках с целью подавления роста, пролиферации и жизнеспособность опухолевых клеток за счет специфических взаимодействий с одним или несколькими белками-мишенями.

Благодаря этому методу повысилась выживаемость больных некоторыми формами рака молочной железы, меланомы.

Задание № 6. Познакомьтесь с работой в геномных базах данных человека.

1) Мутация гена NF1 у человека вызывает тяжелое генетическое заболевание, нейрофиброматоз первого типа (neurofibromatosis, type1).В какой хромосоме у человека локализован ген NF1?

Выполните задание с помощью базы данных: Online Mendelian Inheritance in Man

(OMIM).

Пример решение задачи:

1. Вход на сайт ncbi.nlm.nih.gov 2. в графе поиск с левой стороны найти

Genome __ Custom resources Human Genome___ Search for Human

7

Genes____ neurofibromatosis, type1__ там будет представленная вся имеющаяся информация об этом гене!!!

Расположение: 17q11.2. Количество экзонов: 58.

Задание № 7. Решите ситуационные задачи.

Задача № 1. Задача на установление отцовства при электрофоретическом

разделения продуктов ПЦР (рис.5.).

ПЦР используют для сравнения так называемых «генетических отпечатков пальцев». Необходим образец генетического материала с места преступления — кровь, слюна, сперма, волосы и т. п. Его сравнивают с генетическим материалом подозреваемого. Достаточно совсем малого количества ДНК, теоретически — одной копии. ДНК расщепляют на фрагменты, затем амплифицируют с помощью ПЦР. Фрагменты разделяют с помощью ДНК электрофореза. Полученную картину расположения полос ДНК и называют генетическим отпечатком пальцев (англ.geneticfingerprint).

Рис.5. Результаты электрофореза ДНК-фрагментов, амплифицированных с помощью ПЦР. (1) Отец. (2) Ребенок. (3) Мать.

8

Дайте заключение об отцовстве в первом и во втором случае.

Обоснуйте ваше заключение.

Задача № 2. Выполните задание с помощью: Online Mendelian Inheritance

in Man (OMIM).

Семейный рак молочной железы и рак яичников (РМЖ) диагностируется чуть ли не у каждой 10-й женщины Европы. Приблизительно 5-10 % РМЖ являются наследственными. Картированы и идентифицированы два гена – онкосупрессора –BRCA –1 иBRCA– 2, мутации в которых и являются причиной семейных РМЖ и яичников. В какой хромосоме у человека локализован гены BRCA –1 иBRCA – 2?

Задача № 3. Проведение рестрикции ДНК.

Прочитайте внимательно задание и выполните его.

Молекула ДНК длиной 5000 пар нуклеотидов (п. н.). обработана отдельно рестриктазами А и В. Рестриктаза А разрезала ДНК на 4 фрагмента размером 2100, 1400, 1000 и 500 п. н. Рестриктаза В дала 3 фрагмента: 2500, 1300 и 1200 п. н. Обработка изучаемого фрагмента одновременно двумя рестриктазами дала 6 фрагментов: 1900, 1000, 800, 600, 500, 200 п. н.

Представлена карта рестрикции этого фрагмента ДНК. Используя данные рестрикции ферментов А и В смоделируйте рестрикционное картирование, сопоставляя на данную карту рестрикции фрагмента ДНК.

Основная литература

1.Биология : в 2-х т. – Т. 1 : учебник / В.Н. Ярыгин, В.В. Глинкина, И.Н. Волков [и др.]; под ред. В.Н. Ярыгина. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2011, 2015. - 725 с.

2.Пехов А.П. Биология. Медицинская биология, генетика и паpазитология : учебник / А.П. Пехов. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 656 c.

Дополнительная литература

9

1.Гигани О.Б. Биология: руководство к лабораторным занятиям : учебное пособие /

О.Б. Гигани. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012. - 272 с.

2.Биология : руководство к практич. занятиям / В.В. Маркина, Ю.Д. Оборотистов,

Н.Г. Лисатова [и др.] / под ред. В.В. Маркиной. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. - 448 с.

3.Чебышев Н.В. Биология: учебное пособие / Н.В. Чебышев, Г.Г. Гринева. – М. :

ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 416 с.

10

ТЕМА ЗАНЯТИЯ: ПОНЯТИЕ О НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЯХ. ОСНОВЫ МЕДИКО – ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНСУЛЬТИРОВАНИЯ.

Цель занятия:

Ознакомиться с классификацией и генетической основой наследственных болезней.

Освоить принципы медико-генетического консультирования.

Вопросы для самоподготовки:

1. Классификации наследственных болезней.

2.Характеристика (генотипическая и фенотипическая) основных хромосомных синдромов (аутосомных: Дауна, Патау, Эдвардса, трисомии хромосомы 8, «кошачьего крика», Вольфа-Хиршхорна).

3.Классификация моногенных болезней.

4.Характеристика наиболее распространённых наследственных болезней обмена веществ (фенилкетонурия, алкаптонурия, галактоземия, муковисцидоз).

5.Мультифакториальные болезни (с наследственной предрасположенностью). Характеристика генетических и внешнесредовых факторов, являющихся причинами появления болезней. Понятие «порога подверженности».

6. Понятие и классификация врожденных пороков развития.

7.Наследственные болезни с нетрадиционным наследованием: митохондриальные болезни, болезни импринтинга (синдром Прадера-Вилли, Энгельмана); экспансии тринуклеотидных повторов (синдром ломкой Х-хромосомы Мартина-Белла). Генотипическая и фенотипическая характеристика.

8.Принципы профилактики наследственных болезней.

9.Медико-генетическое консультирование как учреждение и врачебное заключение. Виды, этапы проведения, задачи.

альфа-фетопротеина, хорионического гонадотропина и др.). Показания к проведению, значение.

Наследственные болезни, будучи частью общей наследственной изменчивости человека как биологического вида, обеспечивают приспособление его к изменяющимся условиям внешней среды. Использование молекулярных подходов позволило не только картировать гены человека, но и идентифицировать в них основные типы мутаций, обусловливающих развитие наследственных заболеваний. В настоящее время описано более 100 хромосомных синдромов, более 4500 моногенных болезней, мультифакториальные болезни составляют 93% всех случаев хронической неинфекционной патологии человека. Наследственные болезни являются причиной нетрудоспособности населения и инвалидности.

Медико-генетическое консультирование - это один из видов специализированной медицинской помощи населению, направленный на предупреждение рождения детей с наследственными болезнями. В России первая медико-генетическая консультация была организована в 1929 году С.Н. Давиденковым в Институте нервно-психической профилактики. В настоящее время эта служба охватывает 4 уровня: районный (городской), региональный, межрегиональный и федеральный.

Методы пренатальной (дородовой) диагностики:

1.Инвазивные (получение плодного материала):

–амниоцентез. Сроки проведения – 13-22 недели беременности. Пункция через брюшную стенку с извлечением 10-20 мл; забор амниотической жидкости для биохимического, цитогенетического анализа;

-биопсия хориона. Сроки проведения – 8-10 недель беременности. Исследования те же, что и при амниоцентезе;

-фетоскопия. Сроки проведения 16-22 недели беременности. Осмотр плода эндоскопом, введённым в амниотическую полость через переднюю стенку матки. Осуществляют биопсию кожи плода, плаценты. Применяется редко;

-кордоцентез. Взятие крови плода из сосудов пуповины под контролем УЗИ.

Проводится на 20-22 неделях беременности с целью биохимического анализа,

атак же для внутриутробного лечения плода;

-определение маркёров (альфа-фетопротеин, хорионический гонадотропин и др.) в амниотической жидкости плода.

2.Неинвазивные:

-УЗИ (ультразвуковое исследование). Сроки проведения, начиная с 18-22 недели беременности;

выявляются пороки развития плода;

- определение сывороточных маркёров (альфа-фетопротеин, хорионический гонадотропин и др. в сыворотке крови матери.

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

Задание №1. Основные понятия.

Пользуясь учебной литературой, запишите и объясните значение терминов по теме

1.Амниоцентез

2.Анэнцефалия

3.Арахнодактилия

4.Брахидактилия

5.Гипертелоризм

6.Гипотелоризм

7.Долихоцефалия

8.Кордоцентез

9.Медико-генетическое консультирование

10.Макроглоссия

11.Макросомия

12.Микроцефалия

13.Микрогения

14.Микрогнатия

15.Монголоидный разрез глаз

16.Полидактилия

17.Пренатальная диагностика

18.Прогения

19.Прогнатия

20.Синдактилия

21.Стопа-качалка

22.Фетоскопия

23.Хорионбиопсия

24.Экзофтальм

25.Эпикант

Задание №2. Изучите и заучите таблицу №1 «Классификация

наследственных болезней».

Задание №3. Изучите таблицу №2 с описанием синдромов. Используйте

эти данные, чтобы заполнить таблицу №3.