Основы генетики человека.
Вопросы:
1. Генетика человека как наука. Задачи генетики человека на современном этапе.
2. Человек как объект генетических исследований.
3. Характеристика основных методов генетики человека.
4. Характеристика экспресс-методов генетики человека.
5. Характеристика методов пренатальной диагностики.
I. Генетика человека - наука, изучающая закономерности наследования нормальных и патологических признаков человека.
Известно более 4000 наследственных болезней человека. 2,5% новорожденных имеют наследственные болезни. 40% случаев ранней детской смертности и инвалидности.
В 2000 г. определена полная нуклеотидная последовательность генома человека и создан банк информации о секвенировании (определение первичной структуры ДНК) генов.
Задачи:
1. Ранняя диагностика наследственных заболеваний путем совершенствования экс- пресс-методов и пренатальной диагностики.
2. Разработка методов генной терапии наследственных заболеваний на основе генной и клеточной инженерии.
3. Широкое внедрение в медицинскую практику медико-генетического консультиро- вания.
4. Выявление генетически опасных факторов внешней среды и разработка методов их нейтрализации.
II. Человек - сложный объект генетических исследований.
Трудности изучения человека как генетического объекта:
1. Невозможность применения гибридологического метода.
2. Большое число хромосом (46 в 2n наборе): 100 000 генов.
3. Позднее половое созревание (11-16 лет).
4. Малое количество потомков в семьях.
5. Редкая смена поколений.
6. Нельзя создать одинаковые условия жизни для всех людей.
Преимущества человека как генетического объекта:
1. Большое количество особей в человеческих популяциях.
2. Международное сотрудничество между генетиками мира.
3. Человек лучше других объектов изучен клинически.
4. Существует большое число методов, позволяющих компенсировать вышеприве- денные трудности изучения.
III. Клинико-генеалогический метод (Ф. Гальтон 1883 г).
Суть метода: выявление родственных связей и прослеживание изучаемого признака среди родственников пробанда.
Этапы метода:
1. Сбор сведений о родственниках у пробанда.
2. Составление родословной.
3. Анализ родословной. Метод применяется для:
а) установления наследственного характера признака;
б) установления типа наследования;
в) установления генотипов членов родословной;
Правила построения родословных:
а) символы, обозначающие особей одного поколения, располагаются строго по горизон- тали и нумеруются арабскими цифрами;
б) каждое поколение нумеруется римскими цифрами слева.
Типы наследования признаков:
1. Аутосомно-доминантный (полидактилия) А-:
• Больные встречаются в каждом поколении.
• Болеют в равной степени и мужчины, и женщины.
• Больной ребенок рождается у больных родителей с вероятностью 100%, если они
гомозиготны; 75%, если гетерозиготны (при полном доминировании и пенетрантности гена 100%).
2. Аутосомно-рецессивный (фенилкетонурия) аа:
• Больные встречаются не в каждом поколении.
• Болеют в равной степени и мужчины, и женщины.
• Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 25%, если они ге-
терозиготны; 0%, если они оба, или один гомозиготен по доминантному признаку.
• Проявляется при близкородственных браках.
3. Сцепленный с Х-хромосомой доминантный (рахит, устойчивый к Vit D) ХН:
• Больные встречаются в каждом поколении.
• Болеют в большей степени женщины.
• Если отец болен, то все его дочери больны.
• Больной ребенок рождается у больных родителей в 100% случаев, если мать гомози-
готна; в 75%, если мать гетерозиготна.
4. Сцепленный с Х-хромосомой рецессивный (дальтонизм) Хh:
• Больные встречаются не в каждом поколении.
• Болеют в основном мужчины.
• Вероятность рождения больного мальчика у здоровых родителей 25%, больной
девочки - 0% от всех детей.
5. Голандрический (гипертрихоз) YH:
• Больные встречаются в каждом поколении.
• Болеют только мужчины.
• Если отец болен, то все его сыновья больны.
Близнецовый метод (Ф. Гальтон 1876 г.) - изучение генетических закономерностей
на близнецах.
Суть метода: сравнение признаков у моно и дизиготных близнецов, исходя из сход- ства и различия их генотипов и среды, в которой они развивались.
Этапы метода:
1. Составление выборки близнецов.
2. Диагностика зиготности близнецов.
3. Установление доли наследственности и среды в формировании признака. Критерии зиготности:
1. Пол организма.
2. Комплекс фенотипических признаков.
3. Моногенные признаки (эритроцитарные изоантигены по системе АВ0, МN, Rh, группы белков сыворотки крови и т.д.).
4. Дерматоглифические показатели.
5. Тест на аутоагрессию лейкоцитов и на кожный трансплантант.
6. Изучение последовательности нуклеотидов ДНК.
Сходство близнецов по исследуемому признаку - конкордантность.
Формула Хольцингера:
Н=
КМБ% - КДБ%
100. - КДБ%
Если Н ближе к 1, то в формировании принака большую роль играет генотип, если этот показатель ближе к 0, то большую роль играет среда.
Цитогенетический метод - изучение кариотипа при помощи микроскопической
техники. J. Tijo и A. Levan (1956 г.) - в кариотипе человека 46 хромосом.
Этапы метода:
1. Получение и культивирование клеток (лимфоциты, фибробласты).
2. Добавление в питательную среду ФГА (стимуляция деления).
3. Остановка деления клетки в метафазе колхицином.
4. Обработка клеток гипотоническим раствором NaCl (клетка разрывается и хромо- сомы доступны окрашиванию).
5. Окрашивание хромосом специфическими красителями.
6. Микроскопирование и фотографирование хромосом.
7. Вырезание хромосом, составление идиограммы и ее анализ.
Метод применяется для диагностики геномных, хромосомных мутаций, для уста- новления генетического пола организма.
Метод генетики соматических клеток (Г. Барский 1960 г.) - изучение генетических
закономерностей соматических клеток.
Особенности соматических клеток:
1. Имеют диплоидный набор хромосом.
2. Долго хранятся в замороженном состоянии.
3. Хорошо растут на различных питательных средах.
4. Быстро делятся митозом.
Существуют 3 разновидности метода:
а) клонирование (получение клона клеток);
б) селекция (отбор клеток с исследуемым признаком);
в) гибридизация (слияние клеток особей одного вида или разных видов с образова- нием гомокариона или гетерокариона).
Метод позволяет компенсировать все трудности человека как объекта генетических исследований.
Популяционно-статистический метод - изучение генетического состава популя-
ции. Основан на законе Харди-Вайнберга, позволяет определить частоту генов и генотипов доминантных и рецессивных гомозигот, гетерозигот в популяциях.
Биологическое моделирование - основано на законе гомологических рядов Н. И.
Вавилова. На животных (мыши, крысы, собаки) моделируют наследственные заболевания (создают мутантные линии), разрабатывают методы диагностики, лечения и используют полученные данные применительно к человеку.
Математическое моделирование - создание математических моделей
наследственных заболеваний для прогнозирования изменений генетической структуры популяций человека.
Биохимические методы используются для диагностики наследственных болезней
обмена веществ.
Количественные биохимические методы позволяют определить гетерозиготное носитель- ство патологического рецессивного гена (фенилкетонурии) по уровню инактивации предвари- тельно введенного ФА. Если уровень ФА быстро нормализуется, то в организме достаточно фер- мента фенилаланин-4-гидроксилазы и патологического гена нет, а если уровень ФА длительно по- вышен, то фермента мало (человек является носителем этого гена).
