Лекция №12 Основы медицинской генетики. Человек как объект генетических исследований. Задачи, принципы и методы медико-генетического консультирования.

Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости в популяциях людей. Особенности наследования нормальных и патологических признаков, влияние генетической конституции на возникновение и развитие заболеваний.

Объектов медицинской генетики является человек. Человек представляет собой довольно сложный объект генетических исследований. Это связано прежде всего с особенностями его генетической организации и сложным характером экспрессии многих признаков. У человека больше размеры генома (3*10⁹ пар нуклеотидов), большое число групп сцепления – 23, значительные наследственные разнообразия (если допустить, что каждая пара хромосом содержит только по паре аллелей, то и тогда гетерозиготные особи могут давать 8388608 потенциально отличающихся гамет). Много полигенных и мультифактериальных признаков, сложный характер экспрессии нормальных и патологических признаков, что затрудняет процесс индентификации их генов, невозможность использования классического гибридологического метода, основанного на экспериментальных скрещиваниях. У человека, кроме наличия панмексии, большая продолжительность жизни и медленная смена поколений. Продолжительность жизни одного поколения примерно 25-30 лет, а минимальный период до наступления половой зрелости – 15-20 лет, что позволяет проследить одному исследователю лишь 2-3 поколения. Не смотря на это, человек является одним из наиболее изученных генетических объектов. Отсутствие экспериментальных скрещиваний компенсируется возможность анализировать большое число семей и выделять характер наследования интересующих признаков.

В настоящее время – гибридизациях соматических клеток человека, клонирование генов. Это позволяет проводить генетический анализ клеток человека. Провелась огромная работа по генетическому картированию всех хромосом человека. В данной программе «Геном человека» совместными усилиями разных стран составлены генетические карты хромосом, содержащие в сумме около 32тыс генных локусов.

В генетике человека различают понятия наследственности – свойство организма обеспечивать структурную и функциональную преемственность между поколениями; наследование – передача генетической информации от одного поколения организмов другому.

Клинико-генеологический метод. Человек, на которого составлется родословная – пробанд. При анализе родословной можно выяснить характер наследования заболевания и тип наследования. У человека следующие варианты моногенного наследования:

- аутосомно-доменантные

- аутосомно-рецессивные

- х-сцепленные доминантные

- х-сцепленные рецессивные

- у-сцепленные

В настоящее время успешно в генетике человека применяются методы биохимии, физиологии, морфологии. А так же интенсивно развиваются методы ДНК-диагностики, которые позволяют очень быстро и эффективно диагностировать различные формы наследственности патологий человека.

Биохимический метод.

Является основные в диагностике многих моногенных болезней, приводящих к нарушению обмена веществ. Объектами биохимической диагностики являются биологические жидкости (кровь, моча, пот, амниотическая жидкость).

С помощью данного метода можно определить в биологических жидкостях ферменты или их продукты метаболизма. Практически во всех случаях биохимическая диагностика включает два уровня – первичный и уточняющий.

Целью первичного уровня диагностики является исключение здоровых индивидов из дальнейшего обследования. Для этого используется два вида программ диагностики: массовые и селективные.

Массовые просеивающие программы применяют для диагностики у новорождённых фенилкетанурии, врождённого гипотериоза и муковисцидоза.

Фенилкетанурия – капли крови (3-5нед) на хромотографическую или фильтровальную бумагу и посылают в лабораторию на наличие фелилаланина.

На 3 день жизни – определяют уровень тироксина.

Просеивающая программа массовой диагностики наследственных болезней применяется не только среди новорождённых. Они могут быть организованы для выявления тех болезней, которые распространены в каких-либо группах населения.

В США организованы просеивающие биохимические программы по выявлению гетерозиготных носителей идеотия Тея Сакса.

На Кипре в Италии организованы биохимические исследования гетерозиготных носителей талосимии.

Селективные диагностические программы предусматривают проверку биохимических аномалий обмена у пациентов с подозрениями на генные наследственные болезни. В селективных программах,как правило, используются очень простые и дешёвые методы (тест на фенилкетонурию проводят с использованием хлорида железа, тест с динитрофенилгидрозином – на выявление кетокислотности мочи).

Но используют более точные методы – тонкослойная хромотография мочи и крови. По ней можно диагностировать наследсвенное нарушение аинокислот и мукопротеинов. С помощью электрофорезов диагностируется вся группа гемоглобинопатии.

На сегодняшний день в нашей стране внедрена програмаа обязательного селективного скренинга на опрделение наследственных болезней обмена веществ с проведением 14-ти тестов анализов мочи и крови: на белок, кетокислоты и т.д. На втором этапе, применяя методы тонкослойной хромотографии мочи и крови, можно выявить более 140 наследственных болезней обмена веществ, такие как болезни углеводного обмена, лизосомальные болезни, болезни накопления, болезни обмена.

Биохимический метод принатальной диагности ВПР. Биохимические методы включают определение уровня альфа-фетопротеина, хорионического ганадотропина в сыворотке крови беременной. Эти методы являются просеивающими для выявления ВПР. При дефектах невральной трубки нарушается альфа-фетопротеин.

Цитогенетические метод.

Основан на изучении количества и структуры хромосом в норме и при потологии. Основными показаниями для цитогенетического исследования является:

1. Пренетальная диагностика пола плода в семьях, отягощённых заболеваниями, сцепленными с х-хромосомой.

2. Недеффиринцированная олигофрения

3. Привычные выкидыши и мёртворождение

4. Множестенные ВПР у ребёнка

5. Бесплодие у мужчин

6. Нарушение менструального цикла

7. Пренатальная диагностика при возрасте матери старше 35 лет.

Этот метод стал хорошо применяться в мед практике с 1658г, когда Тийо и Ливан определили, что у чел-ка 46 хромосом.

Наиболее современной считается международная система цитогенетической номенклатуры хромосом человека (ISCN), принятая в Вашнгтоне в 1995г. Согласно этой номенклатуре в хромосоме длинное плечо обозначают q, а короткое – р. В каждом районе хромосомы полосы и сегменты пронумерованы последовательно от центромеры к теломере. Использование метода дифференциального окрашивания хромосом позволяет виделять индивидуальный рисунок каждой хромосомы.

Объектами служат метафазные хромосомы, которые можно изучать прямыми и непрямыми методами. Прямые – методы получения препаратов делящихся клеток без культивирования. Их используют для изучения клеток костного мозга и клеток опухолей. В дородовой диагностике стали применяться методы изготовления прямых препаратов хромосом из клеток ворсин хориона. Эти клетки получают при трансобдомиальной хорионбиопсии.

Непрямые методы – методы получения препаратов хромосом из культивированных в искусственных питательных средах. Например, культивирование лимфоцитов переферической крови человека. С помощью непрямых методов можно проводить кариотипирование, определение количества и качества хромосом, генетический пол организма, диагностику геномных мутаций и хромосомных оберраций. Например, синдром Дауна, синдром Патау, синдром Эдвардса, синдром кошачьего крика, синдром Вольфа-Хиршхорна (частичная моносомия 4-ой хромосомы).

Для изучения половый хромосом, в частности у-хромосомы, используют специальную окраску: окрихин и прин, она флюорисцирующая, исследования проводят в ультрофиолетовом свете. У-хроматин – это сильносветящаяся точка, обнаруживается в ядрах клеток мужского организма и число у-телец соответствует число у-хромосом в кариотипе. Окончательный диагноз хромосомной болезни выставляется только после исследования кариотипа.

Экспресс метод определение полового хроматина или телецбарра. Проводят амниоцентез, т.е. получают амниотическую жидкость с клетками кожи плода, которую используют для диагностики хромосомных операций и геномных мутаций, а так же пола плода.

Методы ДНК-диагностики позволяют осуществить точную и, что очень важно, доклиническую диагностику многих болезней.

Молекулярно-генетическая диагностика может быть проведена и на самых ранних этапах развития плода, независимо от проявлений болезни.

Молекулярно-генетическая диагностика и её результаты являются решающими для судьбы конкретной беременности. Проводится хордоцентез: берут кровь из пуповины плода и проводят исследования.

У каждого человека во всех самотических клетках структура ДНК совершенно одинакова, но чаще всего ДНК выделяют из лейкоцитов периферической крови и клеток ворсин хориона. В 70-х возникло направление по определению специфических нуклеотидных последовательностей ДНК и РНК, генное зондирование, гибридизационный анализ.

Гибридизационный анализ.

Регистрация последовательностей небольшой длины до 30 пар нуклеотидов осуществляется с помощью синтезированных участков ДНК, помеченных радионуклидами. Их называют зондами. Такие зонды гибридизируются с изучаемыми образцами ДНК, если известна первичная структура нормального и мутантного аллеля искомого гена, то для обнаружения повреждения вводят зонд, который специфически соединяется с генами. Если ген мутантный, то патология выявляется путём обнаружения радиоактивных импульсов на рентгеновской плёнке. Этот метод широко применяется в практике диагностики наследственных болезней.

Кроме ДНК-технологий находит своё применение расшифровка генома человека в судебной медицине для определения отцовства и степени родства, для анализа клеток красного мозга донора и рецепиента.

Весь спектр методов изучения генетики человека широко используется для профилактики наследственных патологий в МГЦ (медико-генетический центр).

Главная задача – предупреждение рождения больных детей с тяжёлыми и плохо-поддающимися лечению заболеваниями, которые приводят к физической или психической неполноценности.

Задачи МГЦ:

1. Ретро- и проспектированние семей и больных с наследственной или врождённой патологией

2. Пренатальная диагностика врождённых и наследственных заболеваний ультразвуковыми, цитогенетическими, биохимическими молекулярно-генетическими методами.

3. Помощь врачам различных специальностей в постановке диагноза наследственного или врождённого заболевания.

4. Объяснение пациенту и его семье в доступной форме о величине риска иметь больное потомство и оказание помощи в принятии решения.

5. Ведение территориального регистра семей и больных с врождённой и наследственной патологией и их диспансерное наблюдение.

6. Пропаганда медико-генетических знаний.

В МГЦ посылаются семьи, имеющие больных детей с наследственными или врождёнными пороками, семьи, в которых один из супругов болен и родителей интересует прогноз здоровья их будущих детей или семьи близких родственников, у которых имеются больные дети. Кроме перечисленных случаев, направляются семьи, у которых имеется первичное бесплодие супрга, первичное невынашивание беременности, отстование в умственном или психическом развитие, первичная аминорея, рождение ребёнка с ВПР, наличие кровного родства между супругами.

Проспективное консультирование – консультивароние супружеских пар до рождения ребёнка или до ступления в брак (при наличии кровного родства, наличие семейного анамнеза, наличие вредных факторов на одного из супругов)

Ретроспективное – семьи, у которых уже имеется больной ребёнок.