Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1327 вузов, 5487 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
asman00000@mail.ru Работаю на МРТ, учусь на стоматолога,делитесь со мной файлами в ТГ ozzii05 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Медицинский Университет "РЕАВИЗ"
Предмет:
Биология
Файл:
Тейлор, Грин, Стаут 3 том [2013].pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
05.09.2026
Размер:
19 Мб
Скачать
☆
►Содержание►
260 Глава 25
6. Затем проводят радиоавтографию, помещая фильтр на рентгеновскую пленку. Радио активное излучение от любой полосы, с которой связался зонд, засветит пленку (рис. 25.32). Многие мутации приводят к делециям в хромосоме, что в свою очередь вызывает уменьшение длины рестрикци онного фрагмента. Такой фрагмент более подвижен в геле и при радиоавтографии дает свою отдельную полосу. Таким спо собом можно выявить ген серповидно клеточной анемии.
Другие методы
Ультразвуковое сканирование можно использовать для выявления тяжелых пороков развития, мно гие из которых имеют наследственную природу, например расщелина позвоночника.
Анализ крови матери во время беременности позволяет определить содержание химических веществ (например, Dфетопротеина), связан ных с определенными наследственными заболе ваниями плода.
Преимущества генетического скрининга
Как уже отмечалось, несмотря на очевидные преимущества генетического скрининга, при его использовании возникает ряд проблем. Ниже рассмотрим как достоинства этого метода, так и его недостатки. Все перечисленные пункты требуют обдумывания и обсуждения.
1. Генетический скрининг позволяет избе жать драматических ситуаций в семье. Можно утверждать, что мы не имеем мо рального права давать жизнь ребенку, заранее зная, что он будет страдать. Гене тический скрининг дает супружеской паре возможность выбора; она может решиться или не решиться на рождение ребенка с генетическим дефектом.
2. Генетический скрининг снижает эконо мические затраты страны. Например, подсчитано, что текущие расходы Нацио нальной службы здравоохранения Вели кобритании на поддержание здоровья ребенка, страдающего муковисцидозом, составляют ежегодно около 40 000 фунтов стерлингов.
3. Многие хотят пройти тестирование, одна ко пока Национальная служба здравоохра нения Великобритании не может прово дить тест на муковисцидоз в широких масштабах. Тем не менее 80—90% людей, которым тестирование было предложено, прошли обследование.
4. Если человек знает, что генетически пред расположен к определенному заболева нию, он может вести такой образ жизни, который позволит снизить вероятность заболевания. Например, зная о предрас положенности к ишемической болезни сердца, ктото, возможно, откажется от курения.
5. Программы скрининга болезней, если они находили понимание и одобрение обще ства, приводили к снижению уровня забо леваемости. Примером может служить скрининг талассемии на Кипре. Талассе мия, которая подобно серповидноклеточ ной анемии обусловлена рецессивным геном, вызывает тяжелую гемоглобинопа тию; при этом носительство по данному гену повышает устойчивость к малярии. На Кипре талассемия была весьма распро страненным заболеванием до тех пор, пока не ввели программу скрининга женщин. Женщин вынашивающих пора женный плод, информировали об этом и рекомендовали сделать аборт.
6. Национальная служба здравоохранения Великобритании предлагает всем бере менным старше 35 лет бесплатный амнио центез или биопсию ворсинок хориона, так как вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна у них очень высока.
Проблемы, связанные с генетическим скринингом
1. Со временем мы научимся определять, кто имеет высокую вероятность получить ин фаркт или заболеть ревматоидным артри том. Будут ли страховые компании или ра ботодатели требовать сведений о генотипе каждого человека и какимлибо образом дискриминировать предрасположенных к тяжелым заболеваниям, хотя заболевание у них может и не развиться? Окажутся ли
Прикладная генетика 261
в невыгодном положении те компании, которые не пользуются данными тести рования? Следует ли принимать законы, гарантирующие генетическую тайну?
2. Генетические дефекты отличаются друг от друга по степени тяжести обусловлива емых ими синдромов, и образуют по этому признаку непрерывный ряд. Кто должен решать, где проходит граница между тяже лыми и средними по тяжести нарушения ми? В Великобритании в случаях «тяже лых нарушений» разрешен аборт при сро ках беременности больше 24 нед. Будет ли разрешен или поддержан программами скрининга аборт в случае излечимой бо лезни, такой как фенилкетонурия?
3. Человек, страдающий наследственным заболеванием, часто ощущает себя непол ноценным членом общества. Существует опасность, что по мере роста наших успе хов в борьбе с этими болезнями и сниже нием числа людей с генетическими дефек тами, человек, имеющий генетическую аномалию, будет чувствовать себя изгоем. Мировоззрение таких людей сильно отли чается от взглядов на мир здоровых людей. Жизненные ценности тоже различны. Об щество должно научиться уважительно от носиться к мнению больных. Не является ли ложным наше представление о жизнен ных ценностях?
4. Евгенические движения в начале XX в. показали, какие опасности связаны со знанием генетики. Евгеника — это учение о возможном улучшении генетики вида. Одним из используемых для этого методов является избирательное скрещивание. Негативная евгеника заключается в удале нии вредных генов; позитивная — в добав лении генов, создающих преимущества. Нацисты, например, оправдывали унич тожение психически и физически ущерб ных людей благой целью — создать гене тически «чистую» расу. Известны попытки расовой дискриминации на основе генети ки. Если удаление вредных генов станет нормой, не вдохновит ли это генетиков на разработку методов «конструирования» детей по желанию родителей: музыкаль ных, спортивных или, например, с матема тическими способностями?
5. Программы скрининга, призванные иско ренить болезни, могут привести к усиле нию общественного давления на женщин или супружеские пары, заставляя их де лать аборт, когда они сами этого не хотят. Так случилось с некоторыми женщинами на Кипре в результате проведения про граммы скрининга талассемии.
6. Если заболевание встречается в пределах одной расы, программы скрининга могут усилить дискриминацию. Это произошло при скрининге серповидноклеточной ане мии в США в 1970х годах.
7. То, что сейчас считается небольшим от клонением от нормы, может в дальнейшем рассматриваться как нежелательный при знак, например низкий коэффициент умственного развития (IQ).
8. Насколько точным должен быть тест, что бы он мог быть использован? Этично ли, например, сказать комунибудь, что с ве роятностью 80% он заболеет смертельной болезнью?
9. Что должен говорить генетик человеку, у которого диагностировано наследст венное заболевание с поздним началом проявления, приводящее к ограничению его физических возможностей и доволь но быстрому смертельному исходу (на пример, хорея Гентингтона)?
10. Если супруги решили не прерывать бере менность, которая, как они узнали, при несет в мир ребенка с наследственной патологией, должны ли они оплачивать стоимость лечения, или это должно де лать общество? В 1963 г. Фрэнсис Крик предсказал, что наступит день, когда нам придется получать лицензию на право иметь детей. Согласно закону, принято му в Китае в 1995 г., супруги, для которых существует повышенный риск наследст венных дефектов, не имеют права завес ти ребенка без специального разреше ния. В США было предложено лишать медицинской страховки те пары, которые, не взирая на информацию о патологии плода, решили не прерывать беремен ность.
11. Не подадут ли дети в суд на родителей, ко торые позволили им родиться, зная, что
262 Глава 25
они будут больны? В США известны ус пешные судебные процессы детей против их родителей по другим медицинским проблемам.
12. Гены, которые позднее окажут вредное влияние на жизнь человека, в начале жиз ни могут создавать для него жизненные преимущества.
13. Имеющиеся методы создают возможность для определения пола человека, поэтому родители могут избавиться от плода неже лательного пола.
25.7.10. Генетическое консультирование
Цель генетического консультирования — пред ставить клиенту исчерпывающую информацию относительно вероятности наследственных за болеваний и их последствий. На генетическую консультацию могут направить и семейные вра чи, и врачиспециалисты, и социальные ра ботники. Обычно консультирование проводится в клиниках, а в роли консультантов выступают терапевты или педиатры, прошедшие специаль ную подготовку. Они должны хорошо разбирать ся в медицинской генетике, иметь опыт довери тельного общения. Консультант не имеет право навязывать пациентам свою точку зрения. Лю дям нужно помочь принять их собственные ре шения на основе полученной информации и доброжелательного обсуждения проблемы.
Некоторые актуальные для консультиро
вания вопросы, перечислены ниже.
ДИАГНОСТИКА ЗАБОЛЕВАНИЯ. Главная задача — по
ставить правильный диагноз. Для этого проводят осмотр пациента и лабораторные анализы. На пример, женщина, у которой в 20 лет не началась менструация и не развита грудь, может иметь синдром Тернера, недостаток гормонов или про сто задержку в половом развитии. Хромосомный анализ может показать, связаны ли эти признаки с синдромом Тернера.
ИСТОРИЯ СЕМЬИ. Консультант обязан выяснить,
были ли случаи генетических заболеваний в предыдущих поколениях, и если были, то кем приходились больные клиенту. Для этого обыч но строят родословную.
ВЫЧИСЛЕНИЕ РИСКА. При генетическом консуль
тировании часто необходимо рассчитать вероят ность рождения больного ребенка. Это особенно
важно, если в семье раньше уже были случаи ге нетических заболеваний. Например, если оба ро дителя являются носителями рецессивного гена, можно им объяснить, что есть один шанс из че тырех, что их ребенок будет болен. Важно, чтобы родители поняли, что эта вероятность существует при каждой беременности. Например, при кон сультировании одной супружеской пары, уже имеющей больного ребенка, врач произнесла свой вердикт именно такими словами. Однако супруги интерпретировали ее слова неправильно. Они решили, что раз у них уже есть больной ребе нок, то три последующих будут здоровыми. После того как у них снова родился больной ребенок, они подали на консультанта в суд. Кон сультанту необходимо уметь объяснять и более сложные ситуации, когда заболевание сцеплено с полом (как, например, в случае гемофилии), контролируется множеством генов (например, расщелина позвоночника, заячья губа и косола пость). В таких случаях рассчитать риск гораздо труднее, и консультанты должны обращаться к статистике. Например, заячья губа или волчья пасть встречаются с частотой 1 на 1000 родив шихся в популяции в целом, однако происходят в 40 раз чаще у братьев или сестер больных детей. Женщины старшего возраста хотят знать вероят ность появления ребенка с синдромом Дауна, особенно если у них уже есть такой ребенок.
ОБЪЯСНЕНИЕ ПРИЧИНЫ. Консультант обяза
тельно должен объяснить причину и суть любой болезни. Например, причиной всех неприятных симптомов при серповидноклеточной анемии является неправильная форма эритроцитов (сер повидная вместо круглой); это приводит к ане мии и закупорке мелких кровеносных сосудов, что в свою очередь приводит ко многим другим нарушениям.
КАЧЕСТВО ЖИЗНИ. Уместно рассмотреть вопро
сы, связанные с качеством и вероятной продол жительностью жизни больного ребенка. Необхо димо обсудить возможность лечения, наличие групп поддержки и финансовой помощи, а так же психологические трудности в семье, которые обязательно возникнут, если больному ребенку потребуется уделять много времени и понадо бится дорогостоящий уход.
ВОЗМОЖНОСТИ. Если супруги решат, что риск
для них неприемлем, им можно предложить кон трацепцию, стерилизацию, усыновление, искус ственное оплодотворение донорской спермой —
Прикладная генетика 263
все это позволит избежать попадания отцовских генов. Если проблема связана с женщиной, целесообразно применить экстракорпоральное оплодотворение (выращивание эмбриона в пробирке) с использованием донорской яйце клетки. Необходимо также обсудить вопросы, касающиеся пренатальной диагностики: амнио центеза и биопсии ворсинок хориона. Кроме того, нужно объяснить, какова достоверность любого предложенного тестирования, например анализа ДНК или ультразвукового сканирова ния. В скором будущем, повидимому, появится возможность проводить генную терапию (разд.
25.7.11).
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ СКРИНИНГ. Частью работы кон
сультанта является обсуждение результатов гене тического скрининга с человеком, который про шел тестирование. В разд. 25.7.9 были рассмот рены три категории скрининга, а именно: прена тальная диагностика, диагностика носительства и прогнозируемый диагноз. Роль такой беседы возрастает, если в ходе тестирования получен плохой результат. Человеку, находящемуся в шоке, трудно принять решения, имеющие долговременные последствия. В такой ситуации ему просто необходима поддержка консультанта. С возрастанием числа доступных генетических тестов роль консультанта будет становиться все более важной.
ОТВЕТСТВЕННОСТЬ. Если за передачу заболевания
ответствен один из партнеров (как в случае доминантных генов или заболеваний, сцеплен ных с полом), он обычно испытывает чувство вины. Консультант должен помочь преодолеть это чувство. Необходимо объяснить, что все мы является носителями тех или иных вредных генов.
25.7.11. Генная терапия
В настоящее время многие наследственные болезни можно предупредить с помощью гене тического консультирования или пренатальной диагностики (или в случае фенилкетонурии — соблюдения диеты). Однако вылечить генетиче ские заболевания пока невозможно. Но мы наде емся, что достижения генетики приближают нас к той точке, когда эта задача станет разрешимой. Кардинальное лечение наследственных болез ней заключается в замене поврежденных генов на нормальные. Насколько это реально, мы
рассмотрим в общих чертах в данном разделе и одновременно обсудим возникающие при этом социальные и этические проблемы.
Терапия половых и соматических клеток
Успешные эксперименты на мышах показали, что генная терапия возможна. С помощью мик роинъекции гены вводили в оплодотворенные яйцеклетки, несущие известное генетическое повреждение, и исправленные яйцеклетки реим плантировали обратно в материнский организм. При таком методе все клетки будущей мыши оказываются нормальными, потому что все они произошли от исправленной яйцеклетки. Эту процедуру называют терапией половых клеток. Все потомки излеченного животного также будут нормальными. Еще один подход к лечению на следственных болезней подразумевает вмеша тельство на уровне соматических клеток. Этот метод так и называется терапия соматических кле ток. Он предусматривает изменение некоторых (не всех) соматических клеток организма. Эти изменения не могут наследоваться. Люди, про шедшие такое лечение, будут здоровыми, но способность передавать дефектный ген своим потомкам у них остается.
Схема процедуры
Процедура заключается в выделении нормаль ного гена и его клонировании с использованием методов, которые обсуждались раньше в этой главе. Чтобы ввести ген в соответствующие клет ки человека, понадобится безопасный и эффек тивный вектор. Клетки, повидимому, нужно сначала выделить из организма, исправить, а затем вернуть на место. Это довольно просто сделать в случае болезней крови, таких как сер повидноклеточная анемия, поскольку кровет ворные клетки легко удалить из костного мозга и вернуть в организм. Самая важная проблема — убедиться в том, что «исправленный» ген нор мально экспрессируется. Если такой ген не спо собен нормально включаться и выключаться, это может привести к более тяжелым проблемам, чем те, которые имеются, например, в случае образования слишком большого количества продукта. Ситуация оказывается еще более сложной, если болезнь вызвана доминантным геном. В этом случае доминантный ген также должен быть удален или инактивирован, а мето ды для этого пока не разработаны.
264 Глава 25
В качестве векторов могут быть использо
ваны:
1. Вирусы — они эффективно доставляют ДНК к ядру клетки. Чтобы удалить гены, ответственные за размножение вируса и инфекционность, вектор можно модифи цировать методами генной инженерии. В случае мышей были успешно использо ваны ретровирусы, однако пока невоз можно проконтролировать, куда встраи вается ДНК, и поэтому не исключены хромосомные мутации.
2. Липосомы — их применение в случае лече ния муковисцидоза описано ниже.
3. Микроинъекции и электропорация были опи саны в разд. 25.5.1. Эти методы можно использовать, однако они, повидимому, менее эффективны, чем доставка нужных генов в клетки с помощью вирусов и липо сом.
Пример муковисцидоза
Муковисцидоз поражает эпителиальные клетки организма, причем угрозу для жизни пред ставляет главным образом поражение легких. Мишенью для генной терапии служат эпители альные клетки трахеи и легких. Задача состоит в том, чтобы ввести в клетку ген, который ко дирует белок, регулирующий транспорт ионов хлора через клеточную мембрану (разд. 25.7.3). Для того чтобы добиться терапевтического эф фекта, достаточно исправить около 10% клеток.
При клинических испытаниях для доставки гена в клетки был использован аэрозольный ин галятор, подобный тому, который применяют больные астмой. кДНК нужного гена была встроена в особую липосому (разд. 25.5.1). Липо сомы сконструировали специально для того, чтобы они могли проникнуть в клетку и высво бодить там ДНК. Метод был успешно опробован на мышах в 1993 г. Начались также испытания с использованием вирусного вектора. Был выбран аденовирус, который в норме атакует дыхатель ные пути. К сожалению, ДНК вируса не встраи вается в хозяйскую ДНК. Если клетка делится, новая ДНК не реплицируется одновременно с ней, и со временем ее количество уменьшается.
Лечение оказывается эффективным только в течение нескольких недель, пока не погибнут эпителиальные клетки, однако его можно повто
рять через определенные промежутки времени. Есть надежда, что со временем мы научимся «исправлять» те клетки, которые дают начало эпителиальным клеткам. В этом случае терапев тический эффект будет постоянным.
Пример SCID (тяжелая форма комбинированного иммунодефицита)
Одна из форм этого заболевания определяется рецессивным геном, который кодирует фер мент аденозиндезаминазу. Гетерозиготные дети здоровы, поскольку одного нормального гена, присутствующего в их клетках, достаточно, чтобы синтезировать необходимое количество фермента. Аденозиндезаминаза необходима лимфоцитам — клеткам крови, которые отвеча ют за иммунитет к инфекционным заболевани ям. В отсутствие этого фермента лимфоциты погибают, поэтому больные должны жить в аб солютно стерильных условиях, не имея непос редственного контакта с людьми; в противном случае, они умирают, не достигнув двухлетнего возраста (рис. 25.33).
Рис. 25.33. Няня кормит из бутылочки ребенка, больно го тяжелой формой комбинированного иммунодефици та (SCID). Чтобы не заразить ребенка, няня одета в комбинезон, закрывающий все тело, а ее лицо и воло сы закрыты маской. Генная терапия этого заболевания проводится путем введения гена, кодирующего фер мент, в клетки костного мозга и последующей пересад ки таких клеток ребенку, в организме которого они смогут образовывать нормальные лимфоциты.
Прикладная генетика 265
В 1990 г. в США двое детей в возрасте 4 и 9 лет были выбраны для генной терапии. В выделенные лимфоциты детей с помощью ретровирусного вектора был встроен нормаль ный ген аденозиндезаминазы и после этого лимфоциты вернули на место. Лечение нужно было повторять каждые 1–2 мес. Через год было отмечено заметное улучшение: дети проявляли иммунный ответ и начали ходить в школу.
Этические проблемы
Пожалуй, не много найдется людей, которые считают, что терапия соматических клеток не приемлема с этической точки зрения, особен но, если при лечении используют такие про стые приспособления, как, например, ингаля тор. Это аналогично использованию любого другого фармацевтического продукта. Однако терапия половых клеток вызывает оживленные дискуссии. Она открывает целое направление евгеники, которая уже обсуждалась в предыду щем разделе при рассмотрении генетического скрининга. Для «улучшения нормального гена» можно использовать те же методы, которые применяют для исправления поврежденного гена, вызывающего наследственную болезнь. Под «улучшением гена» подразумевают добав ление желаемых свойств. Американцы уже продемонстрировали желание увеличить рост своих детей. В Индии и Китае, где считается более престижным иметь сыновей, по данным статистики аборту чаще подвергаются плоды женского пола. Если люди уже сейчас готовы пойти по пути выбора пола своих детей, то по чему бы им в будущем не использовать генную инженерию для отбора других наследуемых характеристик?
Терапия половых клеток опасна тем, что изменения, внесенные в геном пациента, пе редадутся всем последующим поколениям. Вряд ли мы имеем право воздействовать на бу дущие поколения. Кроме того, если есть хотя бы очень малая вероятность, что «вылечен ный» ген в какихто обстоятельствах может оказаться вредным, генная терапия прово диться не должна. Для любой формы генной терапии должны быть разработаны строгие регулирующие процедуры. Пока этого нет, в ряде стран терапия половых клеток временно признается незаконной.
25.7.12. Генетическая дактилоскопия и генотипирование
Метод генетической дактилоскопии был разра ботан Алеком Джеффризом (Alec Jeffreys) и его коллегами в 1984 г. в Лестерском университете. Более поздний и более чувствительный вариант этого метода известен как генотипирование. Метод получил известность среди населения бла годаря его использованию в громких уголовных делах, таких как дело футболиста О. Дж. Симпсо на в США в 1995 г.
В геноме человека содержится около 100 000 генов (по последним данным их существенно меньше). Гены кодируют белки, однако около 95% ДНК является некодирующей. Функция та кой ДНК пока неизвестна, но возможно, она участвует в формировании правильной структу ры хромосом в клетке. Около 30–40% такой ДНК представлена короткими последовательно стями оснований, которые многократно повто ряются. Некоторые из повторяющихся последо вательностей разбросаны по всей ДНК, однако есть и такие, которые объединены в группы (кла стеры), или другими словами, расположены тан демно. Такие «тандемные повторы» называют сателлитной ДНК (впервые они были выделены в виде отдельной фракции ДНК после центри фугирования). Каждый кластер повторяющихся последовательностей принято называть сателли том. Число повторов в сателлитах варьирует. В некоторых из них (их называют минисателлита ми) последовательности повторяются лишь не сколько раз. Между отдельными индивидуумами обнаруживается огромное разнообразие в числе повторов этих коротких последовательностей (они являются «гипервариабельными»). Поэто му минисателлиты иногда обозначают VNTR (variable number tandem repeats). Каждый инди видуум имеет в определенном локусе два аллель ных минисателлита: один наследуется от матери и один от отца. Генетическая дактилоскопия представляет собой анализ длин минисателлит ных последовательностей данного индивидуума.
Процедура
ДНК выделяют из клеток и обрабатывают рестриктазой. Для разделения полученных фраг ментов используют электрофорез в агарозном геле; при этом фрагменты выстраиваются по раз мерам, как уже объяснялось в разд. 25.1 и показа но на рис. 25.4. Дальнейшая процедура описана
266 Глава 25
Рис. 25.34. Генетическая дактилоскопия.
в разд. 25.7.9 и иллюстрируется рис. 25.34. Для переноса ДНК на нитроцеллюлозный или ней лоновый фильтр используют Саузернблоттинг. Затем проводят гибридизацию ДНК с радио активным ДНКзондом, который представляет собой последовательность, комплементарную повторяющейся минисателлитной последова тельности и идентифицируют связавшиеся с зон дом фрагменты с помощью радиоавтографии.
Как уже отмечалось, минисателлитные пос ледовательности разных индивидуумов имеют различную длину. Зонд связывается с миниса теллитами, которые у разных индивидуумов обнаруживаются в разных полосах на фильтре, поскольку их длины различны. Для каждого ин дивидуума рисунок (распределение минисател литов) является характерным и поэтому называ ется дактилоскопическим отпечатком (рис. 25.34). Если зонд распознает и связывается с несколь кими типами минисателлитов по всему геному, его называют мультилокусным зондом, и на радио автографе он будет давать множество полос. Чем больше полос, тем более уникален рисунок. Вероятность случайного совпадения четырех полос у двух людей составляет примерно 1 на 250,
тогда как для 20 полос она меньше — 1 на 10 (на Земле около 4,5•109человек).
Мультилокусные зонды дают наилучший результат при использовании чистой, беспри месной ДНК. Однако судебные медики редко работают на свежем материале хорошего каче ства. Как правило, образцы чемто загрязнены, например почвой или бактериями. Часто требу ется более «мощный» метод. Этого достигают с помощью однолокусного зонда. Такой зонд мож но использовать при работе с небольшими уча стками ДНК (например, с частично разрушен ной ДНК), а также с малым количеством мате риала. Зонд распознает лишь одиночную корот кую повторяющуюся последовательность, ко торая уникальна для одного минисателлита и поэтому обнаруживается только на определен ной паре гомологичных хромосом. При ре стрикции образуются два характерных фраг мента для каждого индивидуума, и, следова тельно, на радиоавтографе появятся две поло сы, одна материнского и одна отцовского происхождения (рис. 25.35). Если используют два однолокусных зонда, то появится четыре полосы; если три, то — шесть, и т. д. Если требу ется очень высокая достоверность в определе нии различий между двумя индивидуумами, то нужно использовать большое количество зон дов (см. ниже). Этот метод называют генотипи рованием, а получаемый при этом профиль используют в судебной экспертизе чаще всего.
Метод можно сделать еще более чувствитель ным, если увеличить количество ДНК с по мощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Это означает, что профиль ДНК можно получить, используя минимальную по объему пробу ДНК (например, выбитый с помощью дырокола кусо чек облизанной подозреваемым почтовой мар ки). Любой человек, оставивший частичку пер хоти или чихнувший на месте преступления, может стать подозреваемым!
Приложения
Ту же роль, что в начале 1900х годов сыграла дактилоскопия, совершившая революционный переворот в судопроизводстве, в наше время иг рает метод генетической дактилоскопии. ДНК обычно выделяют из небольшого количества биологического материала, найденного на месте преступления, например пятен крови, волос или слюны. В случаях изнасилования используют
12
Прикладная генетика 267
Рис. 25.35. Наследование минисателлитов и разнообразие получаемых при этом профилей ДНК. Популяция в целом характеризуется огромным разнообразием длин минисателлитов, поэтому вероятность того, что у двух индивидуумов будут одинаковые профили ДНК, очень мала (см. текст).
268 Глава 25
Рис. 25.36. Генетическая дактилоскопия крови жерт вы, спермы (образец) и крови подозреваемых.
сперму (рис. 25.36). Метод для определения от цовства стал рутинным. На рис. 25.37 приведен пример использования профилей ДНК при ре шении спорного вопроса об отцовстве.
Метод генетической дактилоскопии впер
вые был использован в судебной экспертизе
25.8. Посмотрите на рис. 25.37. Кто из детей данной матери является сыном или дочерью предполагаемого отца?
Рис. 25.37. Профили ДНК людей, участвующих в споре об отцовстве (М — мать, Р — ребенок, О — отец).
в Великобритании в 1986 г. В 1983 г. в деревне недалеко от Лестера была найдена изнасило ванная и убитая школьница; в 1986 г. был най ден второй труп. Подозреваемый признался во втором преступлении, однако полиция предпо лагала, что он виновен и в преступлении 1983 г. Полиция попросила сотрудника Лестерского университета Джеффриза провести дактило скопию ДНК из образцов спермы, взятых на местах двух преступлений и ДНК из пробы кро ви подозреваемого. Результаты анализа показа ли, что человек не был виновен ни в одном из преступлений! Исследовали всех местных муж чин (около 1500 человек), но снова не получили положительного ответа. В конце концов убийцу поймали в результате случайно подслушанного разговора в пивной. Дактилоскопический ана лиз ДНК подтвердил его виновность. Однако примерно в 30% случаев метод генетической дактилоскопии не дает соответствия тестируе мой ДНК по профилю ДНК, обнаруживаемой на месте преступления.
Надежность и обоснованность
Под надежностью понимают возможность полу чения одного и того же результата при каждом повторном тестировании. Например, получат ли две разные лаборатории одинаковый резуль тат при использовании одной и той же пробы? Для повышения надежности в Европе прини
Прикладная генетика 269
маются меры по стандартизации процедуры. Это важно при расследовании уголовных дел международного плана, таких как терроризм и наркобизнес.
Под обоснованностью подразумевают, что дан ный тест соответствует всем предъявленным тре бованиям. В судопроизводстве самое большое беспокойство вызывает тот факт, что два индиви дуума могут иметь один и тот же профиль или дактилоскопический отпечаток ДНК. Судебные разбирательства по этому поводу стали в ряде случаев главным содержанием последних изве стий. Джеффриз рассчитал, что два человека бу дут иметь одну и ту же полосу при использовании мультилокусного зонда примерно в одном случае из четырех. Следовательно, вероятность состав ляет один шанс из 4 есть 1 шанс из 256, что у двух человек будут 4 оди наковых полосы, и менее чем 1 шанс из 10 они имеют 20–30 одинаковых полос (число по лос в обычном дактилоскопическом отпечатке ДНК). Однако следует иметь в виду, что судебные эксперты часто вынуждены работать с материа лом плохого качества, с деградированной ДНК, что не позволяет получить определенный ответ. Другая сложность заключается в том, что вероят ность совпадения рассчитывается только для по пуляции в целом. Среди родственников будет об наруживаться большее сходство.
Гораздо труднее сделать статистические рас четы для однолокусных зондов, поскольку каж дая из полос встречается в популяции с разной частотой. В среднем, при использовании одного такого зонда полосы будут совпадать максимум в 1 случае из 100, при использовании двух зондов — в 1 случае из 10 000, а при использовании трех зондов — в 1 случае из 1 000 000. Между этниче скими группами существуют вариации, поэтому для разных групп населения должны использо ваться различные базы данных.
Приведем несколько примеров использова ния ДНКпрофилей:
1) для установления отцовства;
2) для подтверждения чистоты породы у жи вотных;
3) для контроля генетического разнообразия при разведении редких видов животных;
4) в гражданских спорах о наследстве;
5) в судебной экспертизе для идентифика ции личности преступника.
n
, где n — число полос. Так,
12
, что
25.7.13. Трансплантационная хирургия и главный комплекс гистосовместимости (МНС)
Главной проблемой трансплантационной хирур гии является отторжение пересаженного органа. Организм распознает «чужака» и иммунная сис тема начинает с ним бороться; в результате пере саженный орган постепенно разрушается. Это и называется отторжением. Кроме того, иммунная система должна уметь распознать «своих», чтобы не атаковать и не разрушить собственный организм. (Известно несколько болезней, при которых именно это и происходит.) Организм способен метить свои собственные клетки спе циальными маркерными белками как флажка ми, которые дают возможность различным клет кам узнавать друг друга. Это помогает клеткам «знать», где они и что они собой представляют. В определенные моменты, например при разви тии эмбриона, когда формируются ткани и орга ны, это очень важно. Один набор маркерных белков идентифицирует «своих». Все клетки, кроме эритроцитов, имеют такие маркеры. Они кодируются набором генов, расположенных на хромосоме 6, которые называются главным комп
лексом гистосовместимости (МНС, от англ. major histocompatibility complex). Разнообразие между
этими генами гораздо выше, чем между дру гими генами в популяции людей, поэтому воз можен широкий спектр маркеров. Маркеры дей ствуют как антигены, и, если они чужеродные, то атакуются лимфоцитами определенного типа (Тклетками, или Ткиллерами: разд. 14.9). Мар керы являются гликопротеинами, т. е. белками, связанными с молекулами углеводов. Белковая часть молекулы расположена в поверхностных клеточных мембранах, а углеводный хвост вы ступает наружу.
Гены МНС, которые кодируют эти маркеры (антигены), располагаются в трех локусах на хро мосоме 6, довольно близко друг к другу. Гены на зываются А, В и С или HLAA, HLAB и HLAC (HLA — сокращение от англ. human lymphocyte antigen, поскольку впервые антигены были обна ружены в лимфоцитах). Каждый из трех генов имеет различные аллели (типы), которые опре деляют разнообразие «своих» антигенов. Иногда эти антигены называют трансплантатными антиге нами, так как именно они подвергаются атаке в пересаженных органах, когда происходит от торжение.
Соседние файлы в предмете Биология
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности