HEEEEELP / Теория1

48. Генные мутации. Классификация. Заболевания. Антимутационные барьеры и механизмы. Генные точечные мутации — это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК: вставки, выпадения, перемещения, замещения нуклеотидов в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов.

Классификация:

1.Мутации, ведущие к изменению структуры гена:

-Замена одних оснований другими в смысловой части экзона дает 20% всех спонтанных мутаций. Происходит во время репликации ДНК.

-Изменение количества нуклеотидных пар, входящих в состав гена делеция, дупликация, ведет к сдвигу рамки считывания.

-Изменение порядка нуклеотидных последовательностей в пределах гена инверсия на 180 ведет к сдвигу рамки считывания.

-Точечные замены нуклеотидов на границе экзонинтрон могут быть причиной сплайсинговой мутации.

-Динамические мутации — нарастание триплетных поворотов в кодирующих и некодирующих участках гена.

2.Мутации, вызванные заменой азотистых оснований:

-Простые замены — транзиции.

-Перекрестные замены — трансверсии .

3.Мутации со сдвигом рамки считывания:

-Рамка считывания — это нуклеотидная последовательность, ктр. начинается с инициирующего кодона, структурного гена.

-Мутация со сдвигом рамки считывания — тип мутации в последовательности ДНК, для которого характерна вставка или делеция нуклеотидов, в количестве не кратном трем. В результате происходит сдвиг рамки считывания при транскрипции мРНК.

Следует различать мутацию сдвига рамки считывания, в которой происходит вставка или делеция нуклеотида, от однонуклеотидного полиморфизма, в котором происходит замена одного нуклеотида на другой. Механизм действия: В связи с триплетным характером генетического кода, вставка или делеция числа нуклеотидов, не кратных трем, приводит к сильному искажению информации в транскрибируемой мРНК. Также в результате может появиться стоп-кодон, что приводит к преждевременной терминации синтеза протеина. Также может произойти и обратная ситуация, когда измененный стоп-кодон начинает кодировать какую-либо аминокислоту. Это приводит к аномальному удлинению полипептидной цепи. Когда делеция и вставка кодонов происходят друг за другом последовательно в одной и той же точке цепи кодонов в ДНК, это может привести к синтезу белка нужной длины, но с другой аминокислотой в измененном фрагменте. Это мутация — однонуклеотидный полиморфизм.

Заболевания:

-Серповидно — клеточная анемия.

-Муковисцедоз.

-Фенилкенотурия.

Антимутационные барьеры и механизмы: Важное значение для ограничения неблагоприятных последствий генных мутаций имеют естественные антимутационные барьеры. Одним из них является парность хромосом в диплоидных наборах хромосом эукариот, которая препятствует проявлению рецессивных мутаций у гетерозиготных особей. Главным антимутационным барьером рассматривается выработавшая в процессе эволюции способность к репарации наследственного материала. Её сущность — в устранении из наследственного материала клетки изменённого участка.

Различают 3 системы репарации генетического материала:

-Эксцизионная репарация репарация путём вырезания: Механизм эксцизионной репарации заключается в ферментативном разрушении изменённого участка молекулы ДНК с последующим восстановлением на этом отрезке нормальной последовательности нуклеотидов.

Такой механизм включает следующие этапы:

-разрыв спирали ДНК у места повреждения при участии эндонуклеаз

-удаление поврежденного участка с запасом в обе стороны с помощью эндонуклеаз;

-синтез при участии ДНК-полимеразы на месте дефекта нормального участка ДНК;

-сшивание последнего с образовавав-шимися концами спирали ДНК при помощи фермента ДНК-лигазы восстановление непрерывности ДНК.

-Фоторепарация — заключается в расщеплении ферментом дезоксирибо-пиримидинфотолиазой, активируемым видимым светом, циклобутановых димеров, возникающих в ДНК под действием ультрафиолетового излучения.

-Пострепликативная репарация — включается тогда, когда эксцизионная репарация не справляется с устранением всех повреждений, возникших в ДНК до её репликации. При репликации во второй спирали ДНК возникают бреши — однонитевые пробелы, соответствующие изменённым нуклеотидам первой спирали. Бреши заполняются участками цепи с нормальной последовательностью нуклеотидов уже в ходе пострешгикативной репарации при участии ДНК-полимеразы.

49. Методы изучения генетики человека. Генеалогический метод. Родословные при некоторых типах наследования. Значение для медицины. Наследственность, присущее всем организмам свойство повторять в ряду поколений одинаковые признаки и особенности развития; обусловлено передачей в процессе размножения от одного поколения к другому материальных структур клетки, содержащих программы развития из них новых особей. Тем самым Н. обеспечивает преемственность морфологической, физиологической и биохимической организации живых существ, характера их индивидуального развития, или онтогенеза.

Цель изучения наследственности человека — выявление генетических основ заболеваний, поведения, способностей, таланта. Результаты генетических исследований: установлена природа ряда заболеваний наличие лишней хромосомы у людей с синдромом Дауна, замена одной аминокислоты на другую в молекуле белка у больных серповидно-клеточной анемии; обусловленность доминантными генами карликовости, близорукости.

Методы изучения генетики человека: 1. Генеалогический метод изучения наследственности человека — изучение родословной семьи с целью выявления особенностей наследования признака в ряду поколений. Выявлено: доминантный и рецессивный характер ряда признаков, генетическая обусловленность развития музыкальных и других способностей, наследственный характер заболеваний диабетом, шизофренией, предрасположенности к туберкулезу. 2. Близнецовый. 3. Цитогенетический. 4. Популяционно — статистический. 5. Метод генетики соматических клеток. 6. Биохимический. 7. Метод дерматоглифики. 8. Молекулярно — генетический. 9. Методы пренатальной диагностики.

Путем генеалогического метода исследования выявляется тип наследования признака. Может быть использован не только в диагностических целях, он позволяет прогнозировать вероятность проявления признака в потомстве и имеет большое значение в предупреждении наследственных болезней.

Составление родословной

Сбор сведений о семье начинается с человека, называемого пробандом. Обычно это больной с изучаемым забо­леванием. Дети одной родительской пары называются сибсами (братья-сес­тры). В большинстве случаев родо­словная собирается по одному или не­скольким признакам. Родословная мо­жет быть полной или ограниченной. Чем больше поколений прослежено в родословной, тем она полнее и тем вы­ше шансы на получение полностью до­стоверных сведений.

Сбор генетической информации проводится путем опроса, анкетирова­ния, личного обследования семьи. Оп­рос начинается обычно с родственни­ков по материнской линии: бабушки и дедушки по материнской линии, с ука­занием внуков, детей каждого ребенка бабушки и дедушки. В родословную вносят сведения о выкидышах, абор­тах, мертворожденных, бесплодных браках и др.

При составлении родословной ве­дется краткая запись данных о каждом члене рода с указанием его родства по отношению к пробанду. Обычно ука­зываются: фамилия, имя и отчество, дата рождения и смерти, возраст, наци­ональность, место жительства семьи, профессия, наличие хронических забо­леваний в семье, причину смерти умерших и др.

При составлении родословных применяют стандартные обозначения. Персона (индивидуум), с которого начинается исследование, называется пробандом (если родословная составляется таким образом, что от пробанда спускаются к его потомству, то ее называют генеалогическим древом). Потомок брачной пары называется сиблингом, родные братья и сестры – сибсами, кузены – двоюродными сибсами и т.д. Потомки, у которых имеется общая мать (но разные отцы), называются единоутробными, а потомки, у которых имеется общий отец (но разные матери) – единокровными; если же в семье имеются дети от разных браков, причем, у них нет общих предков (например, ребенок от первого брака матери и ребенок от первого брака отца), то их называютсводными.

Каждый член родословной имеет свой шифр, состоящий из римской цифры и арабской, обозначающих соответственно номер поколения и номер индивидуума при нумерации поколений последовательно слева направо. При родословной должна быть легенда, т. е. пояснение к принятым обозначениям. Фрагменты, родословных, иллюстрирующих наследование доминантных и рецессивных признаков, а также редких признаков приведены ниже (рис. 2, 3).

При близкородственных браках высока вероятность К обнаружения у супругов одного и того же неблагоприятного аллеля или хромосомной аберрации (рис. 4):

Приведем значения К [X–Y] для некоторых пар родственников при моногамии:

-К [родители–потомки]=К [сибсы]=1/2;

-К [дед–внук]=К [дядя–племянник]=1/4;

-К [двоюродные сибсы]= К [прадед–правнук]=1/8;

-К [троюродные сибсы]=1/32;

-К [четвероюродные сибсы]=1/128. Обычно столь дальние родственники в составе одной семьи не рассматриваются.

После сбора сведений составляют графическое изображение родослов­ной, используя систему условных обо­значений (рис. 2.1).

Выполняя эту работу, важно соблю­дать следующие правила:

-Составление родословной начи­нают с пробанда. Братья и сестры рас­полагаются в порядке рождения слева направо, начиная со старшего.

-Все члены родословной распола­гаются строго по поколениям в один ряд.

-Поколения обозначаются римски­ми цифрами слева от родословной сверху вниз.

-Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения (один ряд) слева направо.

-В связи с тем, что некоторые бо­лезни проявляются в разные периоды жизни, указывается возраст членов се­мьи.

-Отмечаются лично обследован­ные члены родословной.

Графическое изображение родо­словной может быть вертикально-го­ризонтальным или расположенным по кругу (в случае обширных дан­ных). Схема родословной сопровож­дается описанием обозначений под рисунком, которое называется леген­дой.

Генетический анализ родословной

Задача генетического анализа — ус­тановление наследственного характера заболевания и типа наследования, вы­явление гетерозиготных носителей мутантного гена, а так же прогнозирование рождения больных детей в семьях с наследственной патологией.

Анализ родословной включает сле­дующие этапы:

1.Установление, явля­ется ли данный признак или заболева­ние единичным в семье или имеется несколько случаев (семейный харак­тер). Если признак встречается не­сколько раз в разных поколениях, то можно предполагать, что этот при­знак имеет наследственную природу.

2.Определение типа наследования признака. Для этого анализируют ро­дословную, учитывая следующие мо­менты:

-встречается ли изучаемый при­знак во всех поколениях и многие ли члены родословной обладают им;

-одинакова ли его частота у лиц обоих полов и у лиц какого пола он встречается чаще;

-лицам какого пола передается признак от больного отца и больной матери;

-есть ли в родословной семьи, в ко­торых у обоих здоровых родителей рождались больные дети, или у обоих больных родителей рождались здоро­вые дети;

-какая часть потомства имеет на­следуемый признак в семьях, где болен один из родителей.

В зависимости от типа наследова­ния общая картина родословной вы­глядит по-разному

50. Близнецовый метод. Значение для медицины. Моно — и дизиготные близнецы. Конкордантность. Дискордантность. Позволяет оценить роль наследственности и среды в развитии признака. Это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Впер­вые он был предложен Ф. Гальтоном в 1875 г. Близнецовый метод дает воз­можность определить вклад генетиче­ских (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитии конкрет­ных признаков или заболеваний у че­ловека.

При использовании близнецового метода проводится сравнение :

-монозиготных (однояйцевых) близнецов — МБ с дизиготными (раз­нояйцевыми) близнецами — ДБ;

-партнеров в монозиготных парах между собой;

-данных анализа близнецовой вы­борки с общей популяцией.

Монозиготные близнецы образуют­ся из одной зиготы, разделившейся на стадии дробления на две (или более) части. С генетической точки зрения они идентичны, т.е. обладают одинако­выми генотипами. Монозиготные близнецы всегда одного пола.

Особую группу среди МБ составля­ют необычные типы близнецов: двух­головые (как правило нежизнеспособ­ные), каспофаги ("сиамские близне­цы"). Наиболее известный случай — родившиеся в 1811 г. в Сиаме (ныне Таиланд) сиамские близнецы — Чанг и Энг. Они прожили 63 года, были же­наты на сестрах-близнецах. Чанг про­извел на свет 10, а Энг — 12 детей. Ког­да от бронхита умер Чанг, спустя 2 ча­са умер и Энг (рис. 2.8) Их связывала тканевая перемычка шириной около 10 см от грудины до пупка. Позднее было установлено, что соединявшая их перемычка содержала печеночную ткань, связывающую две печени. Лю­бая хирургическая попытка разделить братьев вряд ли в то время была бы ус­пешной. В настоящее время разъеди­няют и более сложные связи между близнецами.

Дизиготные близнецы развиваются в том случае, если одновременно две яйцеклетки оплодотворены двумя сперматозоидами. Естественно, дизи­готные близнецы имеют различные ге­нотипы. Они сходны между собой не более, чем братья и сестры, т.к. имеют около 50 % идентичных генов. Общая частота рождения близнецов составля­ет примерно 1 %, из них около 1/3 при­ходится на монозиготных близнецов. Известно, что число рождений монози­готных близнецов сходно в разных по­пуляциях, в то время как для дизиготных эта цифра существенно различает­ся. Например, в США дизиготные близнецы рождаются чаще среди не­гров, чем белых. В Европе частота появ­ления дизиготных близнецов составля­ет 8 на 1000 рождений. Однако в от­дельных популяциях их бывает больше. Самая низкая частота рождения близ­нецов присуща монголоидным популя­циям, особенно в Японии. Отмечается, что частота врожденных уродств у близнецов, как правило, вы­ше, чем у одиночно рожденных.

Полагают, что многоплодие генети­чески обусловлено. Однако это спра­ведливо лишь для дизиготных близ­нецов. Факторы, влияющие на часто­ту рождения близнецов, в настоящее время мало изучены. Есть данные, по­казывающие, что вероятность рожде­ния дизиготных близнецов повыша­ется с увеличением возраста матери, а так же порядкового номера рождения. Влияние возраста матери объясняет­ся, вероятно, повышением уровня гонадотропина, что приводит к учаще­нию полиовуляции. Имеются также данные о снижении частоты рожде­ния близнецов почти во всех индуст­риальных странах.

Близнецовый метод включает в себя диагностику зиготности близнецов. В настоящее время используются следу­ющие методы для ее установления.

-Полисимптомный метод. Он за­ключается в сравнении пары близне­цов по внешним признакам (форма бровей, носа, губ, ушных раковин, цвет волос, глаз и.т.п.). Несмотря на оче­видное удобство, это метод до извест-ной степени субъективный и может да­вать ошибки.

-Иммуногенетический метод. Более сложный, он основывается на анализе групп крови, белков сыворотки крови, лейкоцитарных антигенов, чувстви­тельности к фенилтиокарбамиду и др. Если у обоих близнецов по этим при­знакам различий нет, их считают моно­зиготными.

-Достоверным критерием зиготнос­ти близнецов является приживляемость кусочков кожи. Установлено, что у ди­зиготных близнецов такая пересадка всегда заканчивается отторжением, в то время как у монозиготных пар отмеча­ется высокая приживляемость транс­плантантов.

-Метод дерматоглифики заключает­ся в изучении папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. Эти признаки строго индивидуальны и не изменяются в течение всей жизни человека. Не слу­чайно, что эти показатели используются в криминалистике и в судебной медици­не для опознания личности и установ­ления отцовства. Сходство показателей у монозиготных близнецов значительно выше, чем у ди­зиготных.

-Близнецовый метод включает так­же сопоставление групп моно- и дизи­готных близнецов по изучаемому при­знаку.

Если какой-либо признак встречает­ся у обоих близнецов одной пары, то она называется конкордантной, если же у одного из них, то пара близнецов назы­вается дискордантной

(конкордантность — степень сходства, дискордантность — степень различия).

Сравнение парной конкордантности у моно- и дизиготных близнецов дает ответ о соотносительной роли наследст­венности и среды в развитии того или иного признака или болезни. При этом исходят из предположения о том, что степень конкордантности достоверно выше у монозиготных, чем у дизигот­ных близнецов, если наследственные факторы имеют доминирующую роль в развитии признака.

Если значение коэффициента кон­кордантности примерно близко у моно­зиготных и дизиготных близнецов, счи­тают, что развитие признака определя­ется главным образом негенетическими факторами, т.е. условиями среды.

Если в развитии изучаемого призна­ка участвуют как генетические, так и не­генетические факторы, то у монозигот­ных близнецов наблюдаются опреде­ленные внутрипарные различия. При этом различия между моно- и дизиготными близнецами по степени конкор­дантности будут уменьшаться. В этом случае считают, что к развитию призна­ка имеется наследственная предраспо­ложенность.

С помощью близнецового метода было выявлено значение генотипа и среды в патогенезе многих инфекци­онных болезней. Так, при заболева­нии корью и коклюшем ведущее зна­чение имеют инфекционные факто­ры, а при туберкулезной инфекции — существенное влияние оказывает ге­нотип. Исследования, проводимые на близнецах, помогут ответить на такие вопросы как: влияние наследствен­ных и средовых факторов на продол­жительность жизни человека, разви­тие одаренности, чувствительность к лекарственным препаратам и др.

51. Методы изучения генетики человека. Популяционно-статистический метод – основа для исследования генетической структуры популяции. Закон Харди-Вайнберга. Значение для медицины.

Одним из важных направлений в современной генетике является популяционная генетика. Она изучает ге­нетическую структуру популяций, их генофонд, взаимодействие факторов, обусловливающих постоянство и из­менение генетической структуры по­пуляций. Под популяцией в генетике понимается совокупность свободно скрещивающихся особей одного ви­да, занимающих определенный ареал и обладающих общим генофондом в ряду поколений. (Генофонд — это вся совокупность генов, встречающихся у особей данной популяции).

В медицинской генетике популяционно-статистический метод использу­ется при изучении наследственных бо­лезней населения, частоты нормаль­ных и патологических генов, геноти­пов и фенотипов в популяциях раз­личных местностей, стран и городов. Кроме того, этот метод изучает законо­мерности распространения наследст­венных болезней в разных по строе­нию популяциях и возможность про­гнозировать их частоту в последую­щих поколениях.

Популяционно-статистический ме­тод используется для изучения:

а) частоты генов в популяции, вклю­чая частоту наследственных болезней;

б) закономерности мутационного процесса;

За­кон Харди-Вайнберга является осно­вой при рассмотрении генетических преобразований, происходящих в ес­тественных и искусственно создан­ных популяциях растений, животных и человека.

В идеальной популяции частоты генов и генотипов остаются постоянными из поколения в поколение.

Закон выражается следующей формулой:

p2 + 2pq + q2 = 1, где

-р – частота доминантного аллеля;

-q – частота рецессивного аллеля;

-р2 - частота доминантных гомозигот (АА);

-q2 - частота рецессивных гомозигот (аа);

-2pq – частота гетерозигот (Аа).

Сумма частот доминантного и рецессивного аллелей будет равна единице

(p + q = 1).

Таким образом, чем ближе популяция к идеальной (например обладает очень большой численностью, имеет условия для свободного скрещивания), тем точнее будут результаты расчетов частот генов и генотипов в данной популяции.

Таким образом, популяционно-статистический метод дает возможность рассчитать в популяции человека час­тоту нормальных и патологических генов-гетерозигот, доминантных и ре­цессивных гомозигот, а также частоту нормальных и патологических фено­типов, т.е. определить генетическую структуру популяции.

Это явление было описа­но в 30-хх гг

52. Дерматоглифика и пальпоскопия. Значение для медицины — изучение генетических закономерностей в клетках на уровне целого организма.

Представляет собой изучение капиллярных узоров пальцев, ладоней, стоп. Дерматоглифические узоры высоко индивидуальны и не меняются в течение всей жизни. Дерматоглифический анализ позволяет определить зиготность близнецов, идентификацию личности в криминологии. Медицинская генетика исследует дерматоглифические факторы, могущие служить диагностическими маркерами для раннего выявления врождённых заболеваний.

53. Генетика соматических клеток. Метод соматической гибридизации и его применения для картирования хромосом человека. Значение для медицины.

Тот факт, что соматические клетки несут в себе весь объем генетической информации, дает возможность изучать на них генетические закономер­ности всего организма.

Основу метода составляет культиви­рование отдельных соматических кле­ток человека и получение из них клонов, а так же их гибридизацию и селекцию.

Соматические клетки обладают ря­дом особенностей:

- быстро размножаются на питатель­ных средах;

- легко клонируются и дают генети­чески однородное потомство;

- клоны могут сливаться и давать ги­бридное потомство;

- легко подвергаются селекции на специальных питательных средах;

- клетки человека хорошо и долго сохраняются при замораживании.

Соматические клетки человека по­лучают из разных органов — кожи, костного мозга, крови, ткани эмбрионов. Однако чаще всего используют клетки соединительной ткани (фибробласты) и лимфоциты крови.

С помощью метода гибридизации соматических клеток:

а) изучают метаболические процес­сы в клетке;

б) выявляют локализацию генов в хромосомах;

в) исследуют генные мутации;

г) изучают мутагенную и канцеро­генную активность химических ве­ществ.

В 1960 г. былопоказано, что совмест­но культивируемые клетки различных линий могут сливаться, образуя гибри­ды, содержащие геномы обеих роди­тельских форм. Первые такие гибриды были получены при слиянии клеток разных линий мышей. Наряду с внут­ривидовыми получены и межвидовые гибриды, например, между клетками человека и мыши, мыши и хомячка, мыши и курицы и др. Образование ги­бридных клеток происходит чаще, если в культуру добавлены некоторые веще­ства (например, полиэтиленгликоль) или инактивированный вирус Сендай.

При гибридизации соматических клеток двух разных линий образуются гетерокарионы — клетки, которые со­держат оба родительских ядра. Затем в результате митоза и деления образу­ются две одноядерные клетки — синкарионы, имеющие хромосомы обоих родительских клеток.

В течение первых делений гибрид­ной клетки, не ясно почему, происхо­дит потеря хромосом одного из видов. Так, у гибридов мышь-хомячок элими­нируются хромосомы мыши. Если присутствие продукта изучаемого гена коррелирует с наличием определенной хромосомы в гибриде, то можно пред­положить, что этот ген локализован в данной хромосоме.

Потеря хромосом в гибридных клет­ках мышь — человек происходит слу­чайно

Какая хромосома человека со­хранится — предугадать невозможно. Через определенное число поколений в гибридной клетке сохранятся все хро­мосомы мыши и несколько (в среднем 7) хромосом человека. Однако некото­рые клетки могут содержать одну-две пары хромосом, другие — 7, а некото­рые — до 20 хромосом человека. Вмес­те с тем из всей популяции гибридных клеток можно отобрать стабильные клоны (клон — потомство одной клет­ки), содержащие конкретные человече­ские хромосомы, и провести в них кар­тирование генов.

Гибридные клетки человека и мыши имеют 43 пары хромосом: 23 от человека и 20 от мыши. В дальнейшем проис­ходит элиминация хромосом того ви­да, клетки которого медленнее размно­жаются. При этом хромосомы мыши сохраняются, а хромосомы человека утрачиваются.

Функционирующие в гибридных клетках хромосомы синтезируют опре­деленные белки. Фенотипически хро­мосомы мыши и человека отличаются. Нетрудно определить, какие хромосо­мы присутствуют в гибриде и выяс­нить, синтез каких белков связан с данными хромосомами человека. Обычно гибридные клетки теряют хромосомы целиком, поэтому, если ка­кие-либо гены присутствуют или от­сутствуют вместе, то они могут быть отнесены к одной хромосоме

Это поз­воляет картировать хромосомы чело­века. В ряде случаев для картирования используют хромосомные перестрой­ки, что дает возможность установить локализацию генов в определенном участке хромосомы, определить после­довательность их расположения, т. е. построить карты хромосом человека.

В настоящее время выяснено, что в Х-хромосоме локализовано 95 генов, в 1-й аутосоме — 24 гена. Ген, определя­ющий группы крови по системе АВО, расположен в 9-й хромосоме, группы крови по системе MN во 2-й хромосо­ме, а по системе резус- фактора (Rh) — в 1-й хромосоме.

Использование метода гибридиза­ции соматических клеток дает возмож­ность изучать механизмы первичного действия генов и их взаимодействия, что расширяет возможности точной диагностики наследственных болезней на биохимическом уровне.

Использование новых методов и под­ходов к картированию хромосом позво­лило обнаружить в геноме человека сверхизменчивые участки ДНК (мини­сателлиты), характерные для каждого человека. Одновременно были выделе­ны последовательности ДНК, изменяю­щиеся с повышенной частотой. Они ло­кализованы по всему геному и имеют разное число копий

­Эта дисциплина изучает наследственность и изменчивость соматических клеток, используя культуру клеток различных тканей и органов.

Методы: 1. Простое культивирование 2. Гибридизация — слияние клеток разных типов например клетки человек — мышь постепенно теряют хромосомы; можно устанавливать группы сцепления по исчезающим прзнакам 3. Клонирование — получение потомства из 1 клетки, нопример гибридом.

4. Селекция — отбор клеток с заранее заданными свойствами.

Практическое значение метода соматической гибридизации для генетики в том, что с его использованием можно создавать новые гибриды растений, которые не удается получить половой гибридизацией. Благодаря этому методу удается преодолевать межвидовые и даже межродовые барьеры.

54. Цитогенетический метод. Диагностика хромосомных нарушений человека. Значение для медицины. Основа метода — микроскопическое изучение хромосом человека. Цитогенетические исследования стали широко использоваться с начала 20-х гг. XX в. для изучения морфологии хромосом человека, подсчета хромосом, культи­вирования лейкоцитов для получения метафазных пластинок.

Развитие современной цитогенетики человека связано с именами цито­логов Д.Тио и А.Левана. В 1956 г. они первыми установили, что у человека 46 (а не 48, как думали раньше) хромо­сом, что положило начало широкому изучению митотических и мейотических хромосом человека.

В 1959 г. французские ученые Д. Лежен, Р.Тюрпен и М. Готье устано­вили хромосомную природу болезни Дауна. В последующие годы были описаны многие другие хромосомные синдромы, часто встречающиеся у че­ловека. Цитогенетика стала важней­шим разделом практической медици­ны. В настоящее время цитогенетиче­ский метод применяется для диагнос­тики хромосомных болезней, состав­ления генетических карт хромосом, изучения мутационного процесса и других проблем генетики человека.

В 1960 г. в г. Денвере (США) была разработана первая Международная классификация хромосом человека. В ее основу легли размеры хромосом и положение первичной перетяжки — центромеры

Все хромосомы по форме разделены на метацентрические, субметацентрические и акроцентрические и подразделены на 7 групп, обозначен­ных латинскими буквами А, В, С, D, Е, F и G. Каждая пара хромосом была на­делена порядковым номером от 1 до 22, выделены отдельно и поименованы латинскими буквами — X и Y половые хромосомы 

В 1971 г. на IV Пражской конферен­ции генетиков в дополнении к Денвер­ской классификации были представле­ны методы дифференциальной окрас­ки хромосом, благодаря которым каж­дая хромосома приобретает свой непо­вторимый рисунок, что помогает точ­ной идентификации.

Основные сведения о морфологии хромосом человека получены при изу­чении их в метафазах митоза и профазе-метафазе мейоза. При этом важно, чтобы количество делящихся клеток, было достаточно высоко. Важнейшие цитогенетические работы выполнены на лимфоцитах периферической кро­ви, поскольку культивирование лим­фоцитов в течение 2-3 суток в присутствии фитогемагглютинина позволяет получить множество метафазных пла­стинок для хромосомного анализа.

Цитогенетическому анализу под­вергают однослойные метафазные пластинки с раздельно лежащими хро­мосомами

Для этого делящиеся клет­ки обрабатывают колхицином и неко­торыми другими химическими веще­ствами (гипотоническим раствором солей, метанол-уксусным фиксатором и др.).

Важным этапом цитогенетического анализа является окраска полученных препаратов. Ее проводят простыми, дифференциальными и флюоресцент­ными методами.

Простая окраска обеспечивает груп­повую идентификацию хромосом. Ис­пользуется она для количественного учета хромосомных аномалий при оп­ределении мутагенности среды (дейст­вия радиации, химических мутагенов и др.). С помощью этого типа окраски были открыты многие хромосомные болезни, а также хромосомные аберра­ции), вызывающие самопроизвольные аборты, врожденные пороки развития, канцерогенез и т.п.

В 70-е гг. XX в. в медицинской прак­тике начали применяться методы диф­ференциального окрашивания, выяв­ляющие структурную разнородность хромосом по длине, что выражается в виде чередования светлых и темных полос (эу- и гетерохроматических рай­онов). Отмечается, что протяженность и рисунок полос специфичны для каж­дой хромосомы.

Успехи молекулярной цитогенетики человека позволяют разрабатывать но­вые методы изучения хромосом. Так, следует отметить метод флюоресцент­ной гибридизации in situ (FISH), кото­рый дает возможность исследовать широкий круг вопросов : от локализа­ции гена до расшифровки сложных пе­рестроек между несколькими хромосо­мами. Метод FISH может применяться и для диагностики анеуплоидий в ин­терфазных ядрах (см. главу 6).

Таким образом, соединение цитогенетических и молекулярно-генетических методов в генетике человека де­лает почти неограниченными воз­можности диагностики хромосомных аномалий

Применяется для изучения кариотипа человека. Метод включает: 1. Экспресс — диагностику Х — и У — хроматина — исследование полового Х — хроматина в ядрах клеток слизистой оболочки или в других клетках. В норме у женщин — 1 тельце Барра, у мужчин — нету. Половой У — хроматин определяется путем специального окрашивания и просмотра в люминесцентном микроскопе. 2. Кариотипирование — определение количества и строения хромосом с целью диагностики хромосомных болезней.

55. Биохимический метод. Значение для медицины.

Причиной многих врожденных на­рушений метаболизма являются различные дефекты ферментов, возника­ющие вследствие изменяющих их структуру мутаций. Биохимичские по­казатели (первичный продукт гена, на­копление патологических метаболитов внутри клетки и во всех клеточных жидкостях больного) более точно от­ражают сущность болезни по сравне­нию с показателями клиническими, поэтому их значение в диагностике на­следственных болезней постоянно воз­растает. Использование современных биохимических методов (электрофо­реза, хроматографии, спектроскопии и др.) позволяют определять любые ме­таболиты, специфические для кон­кретной наследственной болезни.

Предметом современной биохими­ческой диагностики являются специ­фические метаболиты, энзимопатии, различные белки.

Объектами биохимического анализа могут служить моча, пот, плазма и сы­воротка крови, форменные элементы крови, культуры клеток (фибробласты, лимфоциты).

Для биохимической диагностики ис­пользуются как простые качественные реакции (например, хлорид железа для выявления фенилкетонурии или динитрофенилгидразин для выявления кетокислот), так и более точные методы

Например, с помощью тонкослойной хроматографии мочи и крови можно диагностировать нарушение обмена аминокислот, олигосахаридов, мукополисахаридов. Газовая хроматография применяется для выявления наруше­ний обмена органических кислот и т.д.

Показаниями для использования биохимических методов у больных с наследственным нарушением обмена веществ являются такие симптомы, как судороги, кома, рвота, желтуха, специфический запах мочи и пота, ос­тановка роста, нарушение физического развития, непереносимость некото­рых продуктов и лекарств.

Биохимические методы применя­ются и для диагностики гетерозигот­ных состояний у взрослых. Известно, что среди здоровых людей всегда име­ется большое число так называемых носителей патологического гена (ге­терозиготное носительство). Хотя та­кие люди внешне здоровы, вероят­ность появления заболевания у их ре­бенка всегда существует. В связи с этим, выявление гетерозиготного носительства — важная задача медицин­ской генетики.

Понятно, что если в брак вступают гетерозиготные носители какого-либо заболевания, то риск рождения боль­ного ребенка в такой семье составит 25%

Шансы на встречу двух носите­лей одинакового патологического гена выше, если в брак вступают родствен­ники, т.к. они могут унаследовать один и тот же рецессивный ген от своего об­щего предка.

Предположить гетерозиготное но­сительство у женщины можно, если:

— ее отец поражен наследственной болезнью;

— у женщины родились больные сы­новья;

— женщина имеет больного брата или братьев;

— у двух дочерей женщины роди­лись больные сыновья (или сын);

— у здоровых родителей родился больной сын, а у матери в родословной есть больные мужчины.

Выявление гетерозиготных носите­лей того или иного заболевания воз­можно путем использования биохими­ческих тестов (прием фенилаланина для выявления фенилкетонурии, при­ем сахара — сахарного диабета и.т.д.), микроскопического исследования кле­ток крови и тканей, определения активности фермента, измененного в ре­зультата мутации.

Известно, что заболевания, в основе которых лежит нарушение обмена ве­ществ, составляют значительную часть наследственной патологии (фенилкетонурия, галактоземия, алкаптонурия, альбинизм и др.). Так, гетерозиготные носители фенилкетонурии реагируют на введение фенилаланина более силь­ным повышением содержания амино­кислоты в плазме, чем нормальные го­мозиготы (болезнь обусловлена рецес­сивным аллелем).

Биохимический метод широко при­меняется в медико-генетическом кон­сультировании для определения риска рождения больного ребенка. Успехи в области биохимической генетики спо­собствуют более широкому внедре­нию диагностики гетерозиготного носительства в практику. Еще недавно можно было диагностировать не более 10-15 гетерозиготных состояний, в на­стоящее время — более 200. Однако следует отметить, что до сих пор име­ется немало наследственных заболева­ний, для которых методы гетерозигот­ной диагностики еще не разработаны.

56. Пренатальная диагностика хромосомных болезней. Амниоцентез. Медико — генетическое консультирование. Значение для медицины. Пренатальная диагностика хромосомных заболеваний (ПД) — представляет собой комплекс врачебных мероприятий и диагностических методов, направленных на выявление морфологических, структурных, функциональных или молекулярных нарушений внутриутробного развития человека. Методы: 1. Биопсия хорионов — может определить врожденные дефекты плода на очень ранних сроках беременности 9 -11 неделя. Проводится цитогенетическими, молекулярно — генетическими методами. Позволяет выявить синдром Тай-Сакса, серповидно-клеточную анемию, большинство видов муковисцидоза, талассемию и синдром Дауна.

2. Амниоцентез — инвазивная процедура, заключающаяся в пункции амниотической оболочки с целью получения околоплодных вод для последующего лабораторного исследования, амниоредукции или введения в амниотическую полость лекарственных средств. Амниоцентез можно выполнять в первом, втором и третьем триместрах беременности оптимально — в 16-20 недель беременности.

Показания к амниоцентезу: Пренатальная диагностика врождённых и наследственных заболеваний. Лабораторная диагностика врождённых и наследственных заболеваний основана на цитогенетическом и молекулярном анализе амниоцитов. Амниоредукция при многоводии. Интраамниальное введение препаратов для прерывания беременности во втором триместре. Оценка состояния плода во втором и третьем триместрах беременности степень тяжести гемолитической болезни, зрелость сурфактантов лёгких, диагностика внутриутробных инфекций. Фетотерапия. Фетохирургия.

3. Кордоцентез — метод получения кордовой пуповинной крови плода для дальнейшего исследования. Обычно производится параллельно амниоцентезу взятию околоплодных вод. Производится не ранее 18 недель гестации. Через переднюю брюшную стенку беременной после инфильтрационной анестезии под контролем ультразвукового аппарата производят прокол тонкой пункционной иглой, попадают в сосуд пуповины, получают до 5 мл. крови. Метод применим для диагностики хромосомных и наследственных заболеваний, резус — конфликта, гемолитической болезни плода и т.д.

4. УЗИ. Медико-генетическое консультирование — это система оказания специализированной медико-генетической помощи в виде неонатального скрининга на фенилкетонурию и врожденный гипотиреоз; собственно генетического консультирования семей, в которых отмечаются случаи врожденных и наследственных заболеваний ВНЗ; пренатальной диагностики состояния плода в случае следующей беременности, а также пренатального скрининга беременных исследования сывороточных материнских маркеров — альфа-фетопротеина АФП, хорионического гонадотропина ХГ, неэстерифицированного эстриола НЭ и других маркеров.