Методы изучения наследственности
человека
Генетика человека
и медицинская генетика
- Изучение наследственности и изменчивости у человека связано с определенными методическими трудностями. Например, невозможность применения основного метода в генетике — гибридологического. Невозможность экспериментальных исследований (любые опыты на людях запрещены международным правом). Поэтому в генетике человека используются специальные методы, дающие возможность эффективно вести исследования.
- Один из главных ее разделов — медицинская генетика, задачей которой стали выявление и профилактика наследственных болезней и аномалий развития. Для этого широко используется генеалогический метод — изучение родословных (рис. 1 и 2), т. е. наследования признаков (в том числе и патологических) в поколениях людей, находящихся в родственных отношениях. С помощью данного метода можно определить, действительно ли изучаемый признак наследственный, а также характер наследования (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или же нет).
- Условные обозначения и принцип построения родословной:
- а — наиболее употребительные символы, принятые при составлении родословных человека; б— пример родословных человека с доминантными аномалиями
- Примеры родословных человека:
- а — с рецессивными признаками;
- б — по полидактилии, шестипалость (доминантный признак)
Генеалогический метод
Метод анализа родословных,
включает следующие этапы:
1. Сбор сведений
у пробанда (лицо, к которому строится
родословная) о наличии или
отсутствии анализируемого признака
(чаще заболевания) у его родственников
и составление легенды о каждом
из них (словесного описания).
Для более точного результата
необходимо собрать сведения
о родственниках в трех-четырех
поколениях.
2.Графическое изображение
родословной с использованием
условных обозначений. Каждый
родственник пробанда получает
свой шифр.
3.Анализ родословной,
решающий следующие задачи:
- определение группы заболеваний, к которой относится исследуемая болезнь (наследственной, мультифакториальной или группы фенокопий);
- определение типа и варианта наследования;
- определение вероятности проявления заболевания у пробанда и других родственников.
Соотношение роли генотипа
и внешних условий в развитии
контретных признаков проясняет близнецовый
метод. Поскольку у однояйцовых близнецов
одинаковые генотипы, сопоставляя их признаки
и условия среды в период развития, можно
сделать выводы, насколько формирование
того или иного признака жестко определяется
генотипом или зависит от условий среды.
Близнецовый метод
- Известно, что различия между разнояйцовыми близнецами обусловлены генотипом, а между однояйцовыми — факторами среды. Поэтому благодаря исследованиям близнецов можно установить влияние среды и наследственности на развитие различных признаков, в том числе и болезней. Например, корью болеют как однояйцовые, так и разнояйцовые близнецы, что подтверждает зависимость болезни от факторов среды, от попадания в организм возбудителя болезни.
- Заболевание дифтерией или туберкулезом вызывается их возбудителями, но в риске заболевания этими болезнями играет роль генотип. И, если заболел этой болезнью один из однояйцовых близнецов, вполне вероятно, что заболеет и другой.
Цитогенетический
метод
- Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании хромосом. Поскольку все их 23 пары у человека детально изучены, можно фиксировать изменение числа или структуры хромосом. Устанавливая связь этого с конкретными заболеваниями, получают надежные методы диагностики, выявления наследственных болезней еще у новорожденных (рис. 3), что очень важно. При раннем выявлении ряда заболеваний, передающихся по наследству, лечение окажется эффективным.
- Цитологические методы связаны с проведением окрашивания цитологического материала и последующей микроскопией. В эту группу методов входят:
- 1) метод определения Х-хроматина интерфазных хромосом путем окрашивания нефлюоресцентными или флюоресцентными красителями;
- 2) метод определения Y-хроматина интерфазных хромосом окрашиванием флюоресцентными красителями;
- 3) рутинный метод окрашивания метафазных хромосом для определения количества и групповой принадлежности хромосом, идентификации 1, 2, 3, 9, 16 хромосом и Y-хромосомы;
- 4) метод дифференциального окрашивания метафазных хромосом для идентификации всех хромосом по особенностям поперечной исчерченности. В этом методе чаще всего для микроскопии используются лимфоциты, фибробласты, клетки костного мозга, половые клетки, клетки волосяной луковицы.
Биохимический метод
- Многие наследственные заболевания, связанные с нарушениями обмена веществ, диагностируются с помощью биохимических методов. Они позволяют выявить либо аномальные белки-ферменты, либо промежуточные продукты обмена, свидетельствующие о наличии болезни. Сегодня установлено более 1 тыс. заболеваний и нарушений обмена веществ у человека, имеющих наследственную природу.
- В эту группу входят методы, применяемые в основном при дифференциальной диагностике наследственных нарушений обмена веществ при известном дефекте первичного биохимического продукта данного гена.
- Все биохимические методы делят на качественные, количественные и полуколичественные. Для исследования берутся кровь, моча или амниотическая жидкость.
- Качественные методы более простые, недорогие и менее трудоемкие, поэтому применяются для массового скрининга (например, исследование новорожденных в роддоме на фенилкетонурию).
- Количественные методы более точные, но и более трудоемкие и дорогостоящие. Поэтому их применяют лишь по специальным показаниям и в случаях, когда скрининг, проведенный качественными методами, дал положительный результат.
- Показания для применения биохимических методов:
- 1) умственная отсталость неясной этиологии;
- 2) снижение зрения и слуха;
- 3) непереносимость некоторых пищевых продуктов;
- 4) судорожный синдром, повышенный или пониженный тонус мышц.
- Биохимический метод основан на исследовании биохимических процессов, протекающих в организме, называемых метаболизмом (обмен веществ). Известно много наследственных болезней, связанных с нарушением метаболизма (врожденных нарушений), среди которых — альбинизм.
- Использование описанных методов в генетике и медицине позволяет вовремя определить те или иные нарушения, происходящие в организме на клеточном уровне. Так, анализ крови позволяет определить такие генетические аномалии, как болезнь Тея-Сакса, серповидноклеточная анемия, гемофилия, кистозный фиброз, вызываемые теми или иными генными нарушениями (мутациями).
- Другие генетические аномалии обусловливаются не наличием мутационных генов, а нарушением поведения хромосом во время мейоза (синдром Дауна), а именно: нерасхождение 21-й или 22-й пары хромосом при мейозе. Индивидуумов с такой болезнью отличает ряд характерных признаков: умственная отсталость, наличие кожной складки у угла глаз, коренастое телосложение и жизнерадостность.
- В настоящее время генетика и медицина располагают методикой, позволяющей обнаруживать аномальное число хромосом у плода на 16-й неделе беременности. Для этого берут пробу околоплодной жидкости путем пункции плодного пузыря, исследуют ее клетки и определяют, нет ли в них хромосомных аномалий.
- Недавно ряду исследователей удалось добиться снижения частоты некоторых наследственных заболеваний у лабораторных животных. Это позволяет надеяться, что со временем можно будет обнаруживать и лечить некоторые генетические болезни человека еще на стадии плода.
ДНК-диагностика
Это наиболее точный
метод диагностики моногенных наследственных
заболеваний. Преимущества метода:
- позволяет определить причину заболевания на генетическом уровне;
- выявляет минимальные нарушения структуры ДНК;
- Малоинвазивен (процедуры, хирургические и не только, которые обеспечивают меньшее вмешательство в организм, чем применяемые для той же цели открытые операции);
- не требует повторения. В основе метода лежит увеличение копий фрагментов ДНК различными способами.
Актуальные задачи
медицинской генетики
- Можно выделить несколько наиболее важных перспектив:
- изучение причин возникновения мутаций, приводящих к наследственным заболеваниям и аномалиям развития у человека (разнородные химические и физические факторы);
- поиск и разработка антимутагенных препаратов (предохраняющих от действия мутагенов);
- > профилактика и лечение наследственных болезней человека (разработка методов диагностики и поиски методов лечения);
- развитие и расширение медико-генетического консультирования, которое должно помогать населению в прогнозировании здоровья будущих или родившихся детей; очень важна ранняя диагностика при беременности.