1. Индивидуальный характер;

2. Профилактическая направленность.

1. Этиология наследственных болезней

НБ - часть наследственной изменчивости (НИ)

• Мутации - причины всех НБ

• Генетический груз (ГГ) -НИ в популяции, приводящая к появлению менее приспособленных особей, подлежащих естественному отбору

- Мутационный груз - 1 мутация на 10⁶ гамет

- Сегрегационный груз - из поколения в поколение

- Субституционный груз - эффект при изменении условий среды

• Генетический мониторинг (С.Н.Давиденков)- контроль за уровнем ГГ, частотой сторожевых фенотипов

- Раннее выявление новых мутаций

- Генетическое консультирование семей с НБ

- Создание условий непроявления генных мутаций

Этиологию всех наследственных болезней составляют мутации. Мутации могут быть: геномные, хромосомные, генные и эпигенетические. Основным методом диагностики хромосомных болезней является цитогенетический анализ. Молекулярно-генетический анализ с помощью прямых и косвенных методов является основным в диагностике генных болезней .

2. Генетический груз. Величина генетического груза

Генетический груз (ГГ) – наследственная изменчивость в популяции, приводящая к появлению менее приспособленных особей, подлежащих естественному отбору

- Мутационный груз - 1 мутация на 10⁶ гамет

- Сегрегационный груз - из поколения в

поколение

- Субституционный груз - эффект при изменении

условий среды

Величина генетического груза

• Летальность - 70% всех

зигот человека

• Новорожденные с НБ и врожденными пороками 5-5,5%

• Пороки развития новорожденных - 2,5%

• Наследственные болезни - 1,5%

Хромосомные - 0,5% Генные - 1,0%

• Болезни с выраженной наследственной

предрасположенностью (дети до 5 лет) - 3-3,5%

• Всего известно НБ - более 4 000

• Доля 15 наиболее частых НБ до 5 лет - > 50%

• Число бесплодных супружеских пар - 10-15%

• Ежегодно в России рождается 100 000 детей - инвалидов

• В Петербурге число детей- инвалидов в 2002 г 13 695

3. Мутации, классификация мутаций

I. Геномные

• Диплоидный набор 2n=46

• Гаплоидный 1n=23

• Полиплоидия (триплоидия 3n=69; тетраплоидия 4n=92)

• Анеуплоидия (трисомия 2n=47; моносомия 2n=45

II. ХРОМОСОМНЫЕ (делеции, дупликации, инсерции инверсии, транслокации)

III генные

• Точечные (сайтовые) мутации (нейтральные –SNP,нонсенс, миссенс

• Внутригенные перестройки (делеции, дупликации, инверсии, инсерции)

• Динамические мутации

• Перемещение мобильных элементов(Alu -300-500по х100 000 Line( 6 500по х 50 000

4. Полимеразная цепная реакция

5. Молекулярная диагностика хромосомных болезней

6. Что такое генная терапия?

7. Способы доставки НК в клетку

8. Проблемы в генной терапии

9. Пути профилактики наследственных болезней

10. Определение пренатальной диагностики

11. Методы оценки состояния плода

12. Скрининговые программы в ПД

13. Инвазивные методы ПД

14. Показания к направлению на инвазивную ПД

15. Клиническая цитогенетика. Основные понятия

16. Правила записи нормального и аберрантных кариотипов

17. Полиморфные районы хромосом человека

18. Дифференциальное окрашивание

19. Геномные и хромосомные мутации

20. Показания для кариотипирования

21. Цитогенетическая картина синдрома Дауна

22. Определение понятий фармакотипирование, генотипирование, фармакогенетика, фармакогеномика

23. Метаболизм лекарств

24. Фазы детоксикации

25. Химические реакции биотрансформации

26. Индукция ферментов биотрансформации

27. Генетический полиморфизм ферментов

28. Взаимодействие цитохромов с лекарствами

29. Генетический полиморфизм и фармакотерапия

30. Чиповый метод анализа генетического полиморфизма

31. Что такое «гены предрасположенности»?

32. Что могут дать конкретному человеку и всему человечеству исследования генов предрасположенности?

33. Что такое «генетическое тестирование»?

34. Что такое «генетический паспорт?

35. Причины врожденных пороков развития. Эндогенные и экзогенные тератогенные факторы.

ПРИЧИНЫ ВРОЖДЕННЫХ УРОДСТВ

ЭНДОГЕННЫЕ (наследственные: – генные и хромосомные) 12-25%

ЭКЗОГЕННЫЕ Химические Физические 10-13% Биологические

ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

1.Противоопухолевые препараты

2. Талидомид

3. Алкоголь

4. Курение

5.Органические соли ртути

6.Противосудорожные препараты

7.Гормоны

ФИЗИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

1. Все виды ионизирующего излучения,

2. Механические нарушения,

3. Гипертермия

ИНФЕКЦИИ

1.Токсоплазмоз,

2.Краснуха,

3.Цитомегалия,

4.Герпес,

5.Сифилис

НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА

У МАТЕРИ

1.Сахарный диабет,

2.Фенилкетонурия

3. Гипотиреоз

ЭКЗОГЕННЫЕ + ЭНДОГЕННЫЕ 20%

ИТОГО – 40- 60%

ПРИЧИНЫ 40-60% ВПР НЕИЗВЕСТНЫ

Микрохромосомные перестройки (?)

ДРУГИЕ НАИБОЛЕЕ ЧАСТЫЕ ТЕРАТОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ

1.Алкоголь (алкогольный синдром плода)

2.Курение (small to date baby)

3.Ожирение у матери ( ДЗНТ)

ТЕРАТОЛОГИЯ - наука о возникновении, диагностике и профилактике врожденных уродств. ВРОЖДЕННОЕ УРОДСТВО (АНОМАЛИЯ) - стойкое морфологическое, биохимическое и функциональное нарушение у плода, обусловленное экзогенным или эндогенным повреждающим действием во время беременности (WHO 1965).

36. Эпигенетика. Основные понятия

“ЭПИГЕНЕТИКА”-

ветвь биологии, изучающая причинные

взаимодействия между генами и

продуктами, образующими фенотип”

Конрад Уоддингтон, 1947

ЭПИГЕНЕТИКА – раздел

функциональной геномики

Эпигеном –функционирующая часть

генома

ДВА ВИДА ИНФОРМАЦИИ

В ГЕНОМЕ

Генетическая (двухмерная) – закодированная в ДНК общая программа создания живого организма

Эпигенетическая (Динамическая, трехмерная) –

как, где и когда должна быть реализована генетическая информация.

Каждый вид информации обеспечен

своими системами:

Кодирования

Хранения

Передачи

Основные понятия эпигенетики

• Эпиген- единица динамической памяти, имеющая не менее двух режимов работы составляющих её генов и сохраняющихся в ряду поколений ( Голубовский, Чураев,1997)

• Эпигенетическая изменчивость – изменения генной активности на клеточном уровне ( Ю.Б.Вахтин, 1976)

• Эпигенотип – часть функционально активного генома в данном типе дифференцированных клеток (Аберкромби,1976; Ю.Б.Вахтин ,1976)

• Эпигенетические траектории- потенциально возможные пути реализации генотипа

• Эпигенетическая регуляция - наследственные и ненаследственные изменения в экспрессии конкретного гена без каких-либо изменений в его нуклеотидной последовательности.

Уровни эпигенетической регуляции

37. Биологическая роль метилирования ДНК

 

Механизмы инактивации гена в результате метилирования

1. Метилирование цитозина нарушает ДНК-белковые взаимодействия , препятствует связыванию транскрипционных факторов.

2. Метилированные районы ДНК специфически связывают транскрипционные репрессоры.

3. Метилирование ДНК влияет на структуру хроматина.

Методы анализа метилирования

1. Метилчувствительная ПЦР (Not1, Eag1, SacII, HpaII, HhaI)

аналитическая чувствительность - 1: 2000

2. Метилспецифическая ПЦР

Трансформация цитозина в урацил бисульфитом Na

аналитическая чувствительность - 1: 1000

3. MethylLight – метилспецифическая ПЦР в реальном времени аналитическая чувствительность - 1: 10000

4. Биологические микрочипы

5.Специфические антиметилцитозиновые антитела

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ МЕТИЛИРОВАННОЙ ДНК

• геномный импринтинг

• инактивация Х-хромосомы

• регуляция структуры хроматина

• регуляция генной экспрессии

• репликация ДНК

• канцерогенез

• клеточная дифференцировка

• выключение трансгенов ( “silencing”)

38. Геномный импринтинг

Геномный импринтинг (ГИ) – различная экспрессия гомологичных генов , хромосом или геномов в зависимости от их родительского происхождения .

ГИ – дифференциальная модификация отцовского и материнского генетического материала в процессе созревания гамет, следствием чего являются различия в экспрессии родительских аллелей как в процессе раннего эмбриогенеза, так и взрослых особей

Импринт – совокупность модификаций , по-разному маркирующих родительские аллели и обеспечивающих моноаллельный характер экспрессии импринтированных генов на хромосомах отцовского или материнского происхождения

Геномный импринтинг — эпигенетический процесс, при котором экспрессия определенных генов осуществляется в зависимости от того, от какого родителя поступил аллель гена. Это ненаследуемый процесс, который не подчиняется наследованию по Менделю. Импринтинг генов вызывает экспрессию аллелей гена, полученных от матери в случае генов H19 или CDKN1C и от отца в случае гена IGF2. Импринтинг некоторых генов в составе генома показан для насекомых, млекопитающих и цветковых растений.

39. Болезни геномного импринтинга

Частичный пузырный занос

Андрогенез

Гинегенез

Однородителская дисомия

Гетеродисомия

Изодисомия

40. Однородительские дисомии

Наличие у потомков в кариотипе фрагментов или целых хромосом папиного или маминого происхождения.

41. Что такое стволовые клетки?

Стволовы́е кле́тки — иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка). Стволовые клетки способны асимметрично делиться, из-за чего при делении образуется клетка, подобная материнской (самовоспроизведение), а также новая клетка, которая способна дифференцироваться.

42. Какие известны типы стволовые клетки?

Различают несколько типов стволовых клеток. Прежде всего, это эмбриональные и взрослые (от взрослого организма) стволовые клетки. Гемопоэтические стволовые клетки участвуют в гемопоэзе и происходят из костного мозга. Мезенхимальные стволовые клетки ведет свое происхождение от зародышевого листка мезинхимы. Стромальные стволовые клетки содержатся в строме костного мозга. Существуют еще тканевые стволовые клетки, содержащиеся в различных тканях

43. Что такое клонирование?

Клонирование (в биологии) — появление естественным путем или получение нескольких генетически идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Термин "клонирование" в том же смысле нередко применяют и по отношению к клеткам многоклеточных организмов. Клонированием называют также получение нескольких идентичных копий наследственных молекул (молекулярное клонирование). Наконец, клонированием также часто называют биотехнологические методы, используемые для искусственного получения клонов организмов, клеток или молекул. Группа генетически идентичных организмов или клеток - клон.

44. Какие существуют виды клонирования?

КЛОН- clone, twig - веточка, побег

ТИПЫ КЛОНИРОВАНИЯ

1.Эмбриональное -близнецы, броненосцы,

Ганс Шпеман,1938;Вилладсен,1953;

Келли ,1970-1975; МакЛарен ,1978

2.Клоны из ядер соматических клеток

Г.В.Лопашев,1945;Бриггс,Кинг,1952-1954, Дж.Гёрден, 1960; Давид Рорвик «Мальчики Бразилии»,1978; Хоппе, Иллменси,1979

45. Где могут быть использованы стволовые клетки?

Перспективы применения клеточных технологий во многих областях медицины, включая трансплантацию органов, испытание лекарственных препаратов, лечение и восстановление поврежденных тканей и т.д., очень заманчивы и близки, но до начала полного использования потенциала клеточных технологий необходимо разрешить проблемы:

- стволовые клетки должны быть доступны в достаточных количествах;

- дифференциация стволовых клеток должна быть строго направленной и специфичной;

- стволовые клетки должны быть жизнеспособны в организме реципиента;

- после трансплантации стволовые клетки должны быть способны интегрироваться в ткани реципиента;

- трансплантант должен функционировать в течение всей жизни реципиента;

- трансплантация не должна наносить какого-либо вреда реципиенту (включая иммунную реакцию отторжения).

Проведение терапии стволовыми клетками стало настоящей сенсацией в лечении многих тяжелейших заболеваний. Успехи современной терапии злокачественных заболеваний во многом связаны и с этим быстро развивающимся направлением. Стволовые клетки могут быть использованы для получения или тканей или целых органов, специально адаптированных под будущих реципиентов. Заместительная клеточная терапия при болезнях Альцгеймера и Паркинсона, также как при многих формах паралича и ранее неизлечимых аутоиммунных заболеваниях - это наиболее актуальные направления исследований. Трансплантация стволовых клеток крови является альтернативой трансплантации костного мозга и в ряде случаев имеет перед ней преимущества (например, аутотрансплантация при химиотерапии или радиационном поражении).

46. Генетика старения

Геронтология (geros-старец) наука о закономерностях старения -И.И. Мечников 1903

Гериатрия - клиническая геронтология И.Л.Нашер,1909

Прогерия - патологическое преждевременное старение

Междисциплинарная наука, включающая

биологию старения,клиническую

геронтологию, геронтопсихологию и

социальную геронтологию (герогигиену)

CТАРЕНИЕ - побочный продукт реализации генетической программы индивидуального развития А Вейсман - замедление всех физиологических процессов в организме В.Анисимов - общее изнашивание организма, истощение внутренних ресурсов Д.Синклер

ОСНОВНЫЕ ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ

1. Молекулярные теории

• Мутации ДНК, катастрофы ошибок

(Kirkwood,1989)

• Макромолекулы и теория сшивок

( Wautier,Schmid, 2004)

• Свободо-радикальная (митохондриальная)теория (SOD1,SOD2,CАT)

(Н.М. Эмануэль, 1956)

2.Клеточные теория

• Теория Хайфлика-Мурхеда 1961

• Теломерная гипотеза (А.М.Оловникова,1971)

3.Нейроэндокринная теория ( В.М.Дильман,1965)

СТАРЕНИЕ – МЕДЛЕННАЯ ДЕГЕНЕРАЦИЯ ТРАНСКРИПТОМА

1. Старение ассоциировано с прогрессивным нарастанием функциональной неполноценности молекулярных и клеточных процессов

2. Возрастные изменения обусловлены нарушением экспрессии особых генов -генов «старения» – Age Regulated Genes (ARG)

3. В почках идентифицировано 447ARG, из них 257 сопряжены с увеличением экспрессии , 190- со снижением экспрессии

4. Возрастные экспрессионные профили ARG соответствуют морфологическим и физиологическим изменениям в почках

5. ARG разных органов и тканей частично перекрываются -из 447 ARG в почках 227 являются ARG и в других тканях

6. Экспрессионные генетические профили у молодых имеют больше сходства, чем у пожилых

7. Экспрессионный генетический профиль коррелирует с возрастом Rodwell G.E.J. et al.A transcriptional aging profile in the human kidney. PLoSBiology 2004,2,12,

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ «ГЕНОВ СТАРЕНИЯ» (Age Regulated Genes)

1. Гены «биологических часов»

2. Гены «слабого звена» (гены«предрасположенности»)