МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ наследственности ЧЕЛОВЕКА

При изучении наследственности человека используются следующие методы: генеалогический, клинико-генеалогический, близнецовый, популяционно-статистический, дерматоглифика, цитогенетические, гибридизация соматических клеток, биохимические, молекулярно-генетические, методы пренатальной диагностики.

Генеалогический и клинико – генеалогический метод. Метод основан на составлении и анализе родословных по отдельным признакам нормы (генеалогический), по заболеваниям (клинико-генеалогический). Синоним слова «родословная» - «генеалогия». Отсюда название метода. Метод включает три этапа: 1) Сбор генеалогических данных; 2) Построение родословной; 3) Анализ родословной. Сбор данных начинается с пробанда. Пробанд – это человек, родословную которого нужно составить. Пробандом может быть как больной, так и здоровый человек. Родные братья и сестры в родословной называются сибсами. При составлении родословных используют условные обозначения (Рис. 8).

Поколения обозначают римскими цифрами сверху вниз (слева от родословной). Потомство одного поколения располагают в одном горизонтальном ряду и обозначают арабскими цифрами. С помощью метода определяют:

1. Имеет ли признак наследственный характер, т.е. передается он по наследству или нет.

2. Тип наследования.

3. Вероятность (обычно в процентах) появления признака в потомстве, а также риск (вероятность) рождения больного ребенка.

Рис. 8. Условные обозначения при составлении родословных.

Если признак (заболевание) встречается в родословной несколько раз, это значит, что он, как правило, имеет наследственный характер. Хотя некоторые «семейные болезни» могут быть не наследственными, а связанными с действием одинакового вредного фактора.

Для аутосомно-доминантного (АД) наследования характерно: а) в родословной признак проявляется как у мужчин, так и у женщин; б) признак проявляется у многих во всех поколениях (по вертикали и горизонтали).

Аутосомно-рецессивное (АР) наследование: а) признак проявляется не во всех поколениях; б) у фенотипически здоровых родителей могут быть больные дети.

Сцепленное с Х-хромосомой рецессивное (ХР) наследование: а) чаще болеют мужчины; б) мальчики наследуют болезнь от матери (так как имеют материнскую Х-хромосому); в) от больного отца ген наследуют девочки.

Сцепленное с Х-хромосомой доминантное (ХД) наследование: а) женщины болеют в 2 раза чаще, чем мужчины; б) от больной матери ген наследуют и девочки, и мальчики; в) от больного отца признак наследуют девочки.

Y – сцепленный тип наследования (ген расположен в Y-хромосоме): признак передается по мужской линии – от отца к сыну. Такие признаки называются голандрическими.

Близнецовый метод. Метод используется для определения степени влияния наследственности и среды на развитие нормального или патологического признака. Монозиготные близнецы (развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки) генетически одинаковые. Если между такими близнецами по какому-то признаку появляются различия, значит, формирование признака зависит от факторов среды. Если у близнецов в разных условиях среды сходство сохраняется, тогда признак является наследственным. Совпадения одинаковых признаков у близнецов называется конкордантностью (выражается в процентах). Несовпадения признака между близнецами называется дискордантность (тоже в %).

Метод дерматоглифики – это изучение узоров кожи на пальцах, ладонях и стопах. Узоры на этих участках кожи индивидуальны для каждого человека и не изменяются в течение жизни. Метод используется для определения зиготности близнецов, в криминалистике, судебной медицине, а также как вспомогательный для диагностики некоторых наследственных болезней (например, болезни Дауна и др.).

Популяционно-статистический метод. Популяционно-статистическим методом изучают генетическую структуру популяций (частоты встречаемости генов и генотипов). Для определения генетической структуры популяций используют закон Харди-Вайнберга. Математически закон имеет вид: (p+q)²=1, где p – частота встречаемости доминантного гена А, q – частота встречаемости рецессивного гена а. При раскрытии формулы будет: p²+2pq+q²=1, где p² – частота доминантных гомозигот (AA), q²– частота рецессивных гомозигот (aa), 2pq – частота гетерозигот (Aa). По этой формуле рассчитывают частоту встречаемости генов и гетерозиготных носителей патологических аллелей в разных группах населения. Например, альбинизм – рецессивный признак. Частота встречаемости альбиносов (аа) равна 1:20000. Значит, q²=1/20000, q=0,007, а p=1–q=0,993. В соответствии с законом Харди-Вайнберга частота встречаемости гетерозигот равна 2pq, т.е. 2×0,007×0,993=0,014 или 1,4%. Из 20000 населения 280 человек являются гетерозиготными носителями гена альбинизма.

Цитогенетические методыоснованы на микроскопическом исследовании хромосом и хроматина. Кариотипирование (или хромосомный анализ) позволяет обнаружить изменение числа хромосом и нарушение их структуры. Используется также для пренатальной (до рождения) диагностики хромосомных болезней человека. Хромосомы изучают в делящихся клетках на стадии метафазы. На этой стадии хромосомы максимально спирализованы (конденсированы), хорошо окрашиваются и видны в световой микроскоп.

Метод определения полового хроматина. Половой X-хроматин или тельце Барра – это спирализованная, неактивная Х-хромосома. Определяется в соматических клетках женского организма. Имеет вид окрашенной глыбки и находится рядом с ядерной мембраной. Метод используется для диагностики хромосомных болезней по половым хромосомам. Количество телец Барра в клетке на единицу меньше, чем половых хромосом. Например, в норме у женщин при кариотипе 46(ХХ) – 1 тельце, при 47(ХХХ) – 2 тельца и т.д. Изучают чаще всего в клетках буккального эпителия (эпителий слизистой оболочки щеки).

Половой Y-хроматин определяется в соматических клетках у мужчин.

Метод гибридизации соматических клеток используется для картирования хромосом, т.е. для определения локуса гена. На питательной среде выращивают соматические клетки разных организмов (человек-мышь, человек - крыса и др.). Клетки растут и сливаются. Образуются гибридные клетки, которые имеют хромосомы обоих родительских типов. При делении гибридные клетки теряют часть хромосом. Изучают параллельно оставшиеся хромосомы и белки, которые синтезируются в клетке. Так определяют сцепленные гены и их возможные локусы в определенной хромосоме.

Биохимические методы используются для диагностики наследственных заболеваний, связанных с мутациями генов. Генные мутации приводят к нарушению обмена веществ. Продукты обмена веществ изучают в биологических средах (в крови, моче, амниотической жидкости и др.).

Молекулярно-генетические методы (полимеразная цепная реакция – ПЦР, ДНК-чипы, секвенирование ДНК) Это группа методов для идентификации выделенных из клеток молекул нуклеиновых кислот и определения нуклеотидных последовательностей в молекулах ДНК.

Методы пренатальной диагностики (до рождения ребенка). 1) Амниоцентез – получение амниотической жидкости и клеток плода для анализа. Жидкость используют для биохимических исследований, а клетки – для цитогенетического анализа. 2) Хорионбиопсия – взятие эпителия ворсинок хориона. Полученную ткань используют для биохимических и цитогенетических исследований. 3) Ультразвуковое исследование (УЗИ) плода.