мэкэпо. 70-105 био. 71. Человек как специфический объект генетического анализа

• Название: 71. Человек как специфический объект генетического анализа
• Анкор: мэкэпо
• Дата: 22.11.2022
• Размер: 435.25 Kb.
• Имя файла: 70-105 био.docx
• Тип: Документы; #806678
• страница: 1 из 6

71. Человек как специфический объект генетического анализа.

Изучение генетики человека связано с рядом особенностей и объективных трудностей:

• 
  сложный геном – более 20 000 белок-кодирующих генов, 46 хромосом и 24 группы сцепления;
  
• 
  редкая смена поколений – период деторождения у человека – 18-35 лет, врач-генетик за свою жизнь может наблюдать не более 3 поколений;
  
• 
  малое количество потомков – в большинстве семей 1-2 ребенка;
  
• 
  невозможность применения гибридологического метода; врач не имеет права вмешиваться в формирование брачных пар, но, если интересующие врача молодые люди уже вступили в брак, то он может их обследовать и предупредить наследование патологических признаков у потомков;
  
• 
  невозможность создания одинаковых условий жизни.
  

Несмотря на перечисленные сложности генетика человека изучена на сегодня лучше, чем генетика многих других организмов. Этому способствовали социальный характер человека, растущие потребности медицины и разнообразие современных методов исследования.

Для обследования больных и решения вопросов патогенеза наследственных и врожденных заболеваний в медицинской генетике широко применяются общепринятые методы клинического обследования: ультрасонография, электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография, биохимические анализы биологических жидкостей, биопсия тканей и др. Однако имеется целый ряд специфических методов, с помощью которых можно изучать вопросы возникновения, развития, распространения, механизмы передачи из поколения в поколение наследственных болезней и роль генотипа и факторов среды в их проявлении

72.Классификация методов генетики человека.

Основные:

• 
  клинико-генеалогический;
  
• 
  близнецовый;
  
• 
  цитогенетические;
  
• 
  биохимические;
  
• 
  популяционно-статистический;
  

Экспресс-диагностики:

• 
  определение полового хроматина;
  
• 
  биохимические;
  
• 
  дерматоглифический;
  
• 
  биохимические;
  
• 
  микробиологические.
  

Пренатальной диагностики:

• 
  определение альфафетопротеина;
  
• 
  ультрасонография;
  
• 
  биопсия ворсин хориона, амниоцентез, плацентоцентез, кордоцентез, фетоскопия
  

73.Основные методы генетики человека:

Клинико-генеалогический метод

Клинико-генеалогический метод был предложен в 1883 г. Ф. Гальтоном. Он основан на построении родословных и прослеживании в ряду поколений передачи определенного признака. Метод позволяет установить:

• 
  является ли данный признак наследственным (по проявлению его у членов родословной);
  
• 
  тип наследования (доминантный или рецессивный, аутосомный или гоносомный);
  
• 
  зиготность лиц родословной (гомо- или гетерозиготы);
  
• 
  пенетрантность гена (частота его проявления);
  
• 
  вероятность рождения ребенка с наследственной патологией (генетический риск).
  

Этапы генеалогического анализа:

1. 
   сбор данных у пробанда обо всех родственниках обследуемого (анамнез);
   
2. 
   построение родословной;
   
3. 
   анализ родословной и выводы.
   

Сложность сбора анамнеза заключается в том, что пробанд должен хорошо знать родственников по линии матери и отца не менее трех по­колений и состояние их здоровья.

Для построения родословных применяют условные обозначения, предложенные в 1932 г. Г. Юстом.

Основой родословной является пробанд — лицо, с которого начина­ется обследование семьи. В родословных пробанд помечается знаком.

Генеалогический метод исследования позволяет устанавливать типы наследования признаков у человека.

Близнецовый метод

Близнецовый метод изучения генетики человека введен в медицинскую практику Ф. Гальтоном в 1876 г. Метод позволяет количественно оценить степень влияния наследственности и среды на формировании изучаемого признака исходя из сходства и различия моно- и дизиготных близнецов.

Различают моно- и дизиготных близнецов. Монозиготные близнецы развиваются из одной и той же яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. Они имеют практически одинаковый генотип (не считая небольшого количества индивидуальных мутаций, возникающих в ходе эмбрионального развития), но могут отличаться по фенотипу, что, как считается, обусловлено воздействием факторов внешней среды.

Дизиготные близнецы развиваются из двух разных зигот, образующихся после оплодотворения одновременно созревших яйцеклеток разными сперматозоидами. Такие близнецы имеют разный генотип, и их фенотипические отличия обусловлены как генотипом, так и факторами внешней среды. Монозиготные близнецы имеют большую степень сходства по признакам, которые определяются в основном генотипом. Например, они имеют одинаковые пол, группы крови по разным системам (АВ0, Rh, MN и др.), цвет глаз, однотипные дерматоглифические узоры на пальцах, ладонях и стопах, и др. Эти признаки и используются в качестве критериев диагностики зиготности близнецов. Например, различие близнецов хотя бы по одному из критериев может означать их дизиготность.

Сходство близнецов по изучаемому признаку называется конкордантностью, а различия — дискордантностью. Так как монозиготные близнецы имеют одинаковый генотип, то их конкордантность по различным признакам выше, чем у дизиготных (табл. 4). Например, если один из монозиготных близнецов болен шизофренией, то и второй также имеет это заболевание в 70 % случаев, т.е. они конкордантны на 70 %. Если один из дизиготных близнецов болен шизофренией, то и второй также болен шизофренией в 13 % случаев, т.е. они конкордантны на 13%. 

Этапы близнецового анализа:

• 
  Составление выборки близнецов.
  
• 
  Диагностика зиготности близнецов.
  
• 
  Определение степени конкордантности выборок близнецов по изучаемому признаку.
  
• 
  Вычисление коэффициента наследования.
  

Для оценки роли наследственности и среды в развитии того или иного признака используют формулу Хольцингера:

Н=(КМБ% - КДБ%)/(100% - КДБ%)

где Н — коэффициент наследования (степень волияния наследственности), КМБ — % конкордантных монозиготных близнецов в изучаемой группе, КДБ — % конкордантных дизиготных близнецов. Степень влияния среды (Е) можно рассчитать по формуле:

E=1-H 

Если результат расчетов по формуле Хольцингера приближается к единице, то основная роль в развитии признака принадлежит наследственности, и наоборот, чем ближе результат к нулю, тем больше роль средовых факторов.

Цитогенетические методы

Цитогенетика - это раздел генетики, изучающий структуру и функции хромосом. Цитогенетические методы предназначены для изучения структуры как отдельных хромосом, так и всего кариотипа. Наиболее распространённым методом в цитогенетике человека является световая микроскопия.

Биохимические методы

Биохимические методы позволяют диагностировать наследственные болезни обмена веществ. Обычно такие заболевания вызваны мутациями в отдельных генах, что приводит к снижению или потере функции определённых ферментов или транспортных белков, участвующих в метаболизме каких-либо веществ. Следовательно, о наличии того или иного генного заболевания можно судить по снижению либо повышению концентрации определённых метаболитов в биологических средах (моча, пот, плазма, сыворотка и форменные элементы крови) или по снижению функции определённых ферментов. Предметом биохимической диагностики могут быть различные классы органических и неорганических веществ (аминокислоты, углеводы, липиды, мукополисахариды, ионы металлов и др.) и их метаболиты, концентрация и отклонения в активности ферментов.

Биохимические методы могут быть качественными и количественными. Качественные методы указывают на наличие или отсутствие того или иного вещества в образце, в то время как количественные позволяют измерить его содержание в образце.

Примером качественного метода диагностики является проба Фелинга для выявления фенилкетонурии: появление оливково-зеленой окраски мочи спустя 2–3 мин после добавления в нее нескольких капель 5-10% раствора FeCl₃ и уксусной кислоты. Количественные методы, используемые для подтверждения диагноза данного заболевания, основаны на определении количества фенилаланина в сыворотке крови или активности фенилаланин-4-гидроксилазы.

Качественные методы чаще используются на первых этапах обследования, при подозрении наследственной патологии, а также чаще используются в качестве методов скрининга. Скрининг населения — это крупномасштабное тестирование населения на наличие заболевания с целью выявления лиц, у которых, вероятно, есть заболевание, и тех, у кого его, вероятно, нет. Скрининговые тесты не предназначены для постановки окончательного диагноза, а направлены на выявление подгрупп населения, на которых следует провести дальнейшие, более точные диагностические тесты. Примером может являться скрининг новорожденных на распространённые заболевания, среди которых фенилкетонурия, галактоземия, врождённый гипотиреоз и др.

Решающее значение в диагностике нарушений обмена играют более сложные и высокоточные количественные методы, среди которых:

• 
  Хроматографические методы – методы разделения смесей веществ или частиц, основанные на различии в скоростях их перемещения в системе, состоящей из несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз (например, жидкости и твёрдой фазы). По характеристикам выходящего из системы потока (объём, время), регистрируемых детектором, можно определить химический состав анализируемой пробы.
  
• 
  Тандемная масс-спектрометрия. Масс-спектрометрия – это метод анализа, основанный на ионизации молекул веществ, разделении образующихся ионов по соотношению масса/заряд и их регистрации. По этим данным можно судить о химическом составе анализируемого образца. Тандемная масс-спектрометрия – это метод, при котором два или более масс-анализатора соединяются вместе. Молекулы данного образца ионизируются, и первый спектрометр разделяет эти ионы по их отношению массы к заряду. Ионы с определенным отношением масса/заряд, отбираются, расщепляются на более мелкие ионы, поступают в следующий масс-анализатор, который, в свою очередь, также разделяет и детектирует их. Это позволяет идентифицировать и разделять ионы, которые имеют очень похожие отношения масса-заряд в обычных масс-спектрометрах. С помощью данного метода можно определить несколько тысяч различных метаболических маркеров разных групп наследственных болезней обмена веществ одновременно и охарактеризовать классы веществ и их молекулярную массу.
  

74 Популяционно-статитистический метод

Популяционно-статистический метод генетики применяется при изучении наследственных болезней, чередования нормальных и патологических генов, генотипов и фенотипов в популяциях различных местностей, стран и городов. В чем его уникальность? Сущность популяционно-статистического метода заключается в том, что он направлен на изучение закономерностей распространения наследственных болезней в популяциях, отличающихся по своему строению. Исследуется возможность прогнозирования их повторения в дальнейших поколениях.

Статистический генетический анализ количественных признаков в больших родословных является огромной вычислительной задачей из-за необходимости учета независимости среди родственников. С растущим осознанием того, что варианты редких последовательностей могут быть важны в количественных вариациях человека, исследования наследуемости и ассоциации с участием крупных родословных будут увеличиваться по частоте из-за большей вероятности наблюдения нескольких копий редких вариантов среди связанных лиц.

75.Экспресс методы:

Микробиологические экспресс-методы

Микробиологические методы применяются для выявления в биологическом образце определенных веществ, необходимых для роста определенных штаммов микроорганизмов (аминокислот, сахаров и др.). Примером такого метода является Микробиологический ингибиторный тест Гатри, используемый для диагностики фенилкетонурии, гистидинемии, галактоземии и лейциноза. Тест Гатри используют в качестве скрининга новорождённых. Рассмотрим принцип работы данного метода на примере фенилкетонурии. У больных данным заболеванием концентрация фенилаланина и его производных в крови значительно повышена, что и определяет тест. Из пятки новорождённого берут небольшое количество крови и наносят её на специальный лист фильтровальной бумаги. Далее пропитанный образцом крови бумажный диск помещают на питательную среду, содержащую бактерий Bacillus subtilis, а также β-2-тиенилаланин – вещество, подавляющее рост данных бактерий, антиметаболит фенилаланина. Однако этот эффект β-2-тиенилаланина исчезает при наличии в среде достаточно высокой концентрацией фенилаланина. Таким образом, если исследуемый образец крови содержит фенилаланин, вокруг него начинается рост бактерий, что расценивается как положительный результат теста. Аналогично можно диагностировать наличие в крови других аминокислот и углеводов при помощи различных антиметаболитов и соответствующих штаммов бактерий.

Биохимические экспресс-методы

Биохимический метод определяет метаболиты, специфические для наследственных болезней нарушения обмена веществ (энзимопатий). Примерами экспресс-методов, применяемых для скрининга, являются такие тесты, как проба Феллинга на фенилкетонурию, определяющая продукты фенилаланина в моче, потовая проба при помощи анализаторов, которые позволяют быстро и точно измерить хлориды пота для диагностики муковисцидоза и т.п. Для подтверждения диагнозов используют более сложные методы, такие как хроматография, масс-спектрометрия и др.

Определение X- и Y- хроматина

Определение X- и Y- хроматина - метод экспресс-диагностики, определяющий хромосомный пол.  Для исследования чаще используют клетки слизистой оболочки ротовой полости. Мазки окрашивают ацеторсеином и изучают с помощью световой микроскопии. В женском кариотипе должны присутствовать две Х-хромосомы, одна из которых инактивирована и представлена в виде тельца Барра - глыбки гетерохроматина прикреплённой к оболочке ядра (у мужчин отсутствует). Благодаря этому механизму как у мужчин, так и у женщин в клетках функционирует только одна Х-хромосома. Таким образом, можно определить количество Х-хромосом в кариотипе – всегда  на 1 больше количества определяемых телец Барра.

Для определения мужского Y-полового хроматина мазки окрашивают акрихином и изучают при помощи люминисцентной микроскопии. Этот метод позволяет установить количество Y-хромосом в кариотипе — оно равно количеству светящихся точек в ядре. Определение Х- и Y-хроматина - скрининговый метод, окончательный диагноз хромосомной болезни ставят после исследования кариотипа.

Дерматоглифический анализ

Дерматоглифический анализ — это изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. Известны дерматоглифические особенности часто сопровождающие  некоторые хромосомные заболевания и врожденные аномалии. Одним из них является четырёхпальцевая борозда. В норме на ладони различают три главные флексорные (сгибательные) борозды: борозда большого пальца, косая и поперечная. Четырёхпальцевая борозда образуется когда косая борозда сливается в одну с поперечной. Частота ее встречаемости у здоровых людей не превышает 5%, но значительно возрастает при определённых формах патологии, таких как синдром Дауна. Также известны и другие дерматоглифические особенности, характерные для наследственной патологии, однако в настоящее время, в связи с увеличением доступности молекулярно-генетических методов, актуальность дерматоглифического анализа невелика.

76.Методы пренатальной диагностики:

Пренатальная диагностика связана с решением ряда биологических и этических проблем до рождения ребенка, так как при этом речь идет не столько об излечении болезни, сколько о предупреждении рождения ребенка с патологией, не поддающейся лечению (обычно путем прерывания бере­менности с согласия женщины). На современном уровне развития прена­тальной диагностики можно установить диагноз всех хромосомных болез­ней, большинства врожденных пороков развития, энзимопатий, при кото­рых известен биохимический дефект. Часть из них можно установить практически на любом сроке беременности (хромосомные болезни), часть — после 12-й недели (редукционные пороки конечностей, атрезии, анэн­цефалию), часть — только во второй половине беременности (пороки сердца, почек).

В настоящее время применяют непрямые и прямые методы пренаталь­ной диагностики. При непрямых методах обследуют беременную (акушерс­ко-гинекологические методы, сыворотка крови на aльфа-фетопротеин). При прямых методах обследуют плод. К прямым неинвазивным (без хирургического вмешательства) методам относится ультрасонография. К пря­мым инвазивным (с нарушением целостности тканей) — хорионбиопсия, амниоцентез, плацентоцентез, кордоцентез и фетоскопия.

Показаниями для прямых инвазивных методов могут являться:

• 
  наличие в семье точно установленного наследственного заболе­вания;
  
• 
  возраст матери старше 37 лет;
  
• 
  носительство матерью гена Х-сцепленного рецессивного заболе­вания;
  
• 
  наличие в анамнезе у беременных спонтанных абортов в ранние сроки беременности, мертворождений неясного генеза, детей с множественными пороками развития и с хромосомной патологией;
  
• 
  наличие структурных перестроек хромосом (особенно транслока­ций и инверсий) у одного из родителей;
  
• 
  гетерозиготность обоих родителей по одной паре аллелей при патологии с аутосомно-рецессивным типом наследования;
  

Определение a-фетопротеина (АФП). Этот белок продуцируется клетками плода и плаценты и поступает в кровь матери.  Определение АФП  в сыворотке крови беременной женщины помогает установить диагноз некото­рых серьезных пороков развития плода (открытые дефекты нервной труб­ки, анэнцефалия, врожденные дефекты кожи и др.), при которых его со­держание значительно повышается. В случаях хромосомных болезней, напротив, концентрация АФП снижается. Концентрацию АФП определяют радиоиммунными методами на 12-14-й неделе беременности.

Ультрасонография (УЗИ) — это использование ультразвука для получения изображения плода и его оболочек. По общему мнению, метод безопасен, поэтому продолжительность исследования не ограниче­на и в случае необходимости его можно применять повторно. УЗИ проводят всем беременным женщинам. Ультрасонография основана на том, что высокочастотные звуковые волны проникают через ткани организма и отражаются от границ сред с различными акустичес­кими свойствами. Ультразвук не проникает через костную ткань и полые органы, заполненные воздухом. Начиная с 5-й недели беременности мож­но получить изображение оболочек эмбриона, а с 7-й недели — и его самого. К концу 6-й недели беременности можно зарегистрировать сер­дечную деятельность эмбриона. В первые два месяца беременности уль­тразвуковое исследование еще не выявляет аномалий развития плода, но может определить его жизнеспособность. На 2-м триместре возможности ультразвуковой диагностики значительно возрастают. На 12-20-й неде­ле беременности уже возможна диагностика близнецовой беременности, локализации плаценты, анэнцефалии, дефектов костной системы и закры­тия нервной трубки, атрезии желудочно-кишечного тракта.

Хорионбиопсия —  взятие эпителия ворсинок хориона для исследова­ния —  проводится трансцервикально (через канал шейки матки) под контролем УЗИ с 8-й по 12-ю неделями беременности . Полученную ткань используют для  цитогенетических и биохимических исследований и анализа ДНК. С помощью этого метода можно выявлять все виды мутаций (генные, хромосомные и геномные). Значительным преимуществом биопсии ворсин хориона является то, что этот метод пренатальной диагностики может быть использован уже на ранних этапах развития плода. Если выявляются какие-либо отклонения в развитии плода и родители решают прервать беременность, то прерывание беременности на 12-й неделе (срок проведения биопсии ворсин хориона) менее опасно, чем после 18–20-й недели, когда становятся известны результаты амниоцентеза, плацентоцентеза и кордоцентеза. Применение этого метода сопровождается минимальным риском.

Амниоцентез —  получение амниотической жидкости и клеток плода для последующего анализа. Пункцию проводят в начале второго тримест­ра беременности (15-17 недель) через брюшную стенку, матку и плод­ные оболочки в амбулаторных условиях под контролем ультразвукового обследования. Стерильным одноразовым шприцом набирают 10-20 мл ам­ниотической жидкости. Жидкость используют для биохимических исследо­ваний (выявляют генные мутации), а клетки — для анализа ДНК (выявля­ют генные мутации), цитогенетического анализа и выявления Х- и Y-хроматина (диагностируют геномные и хромосомные мутации). Осложне­ния (прерывание беременности) при этом методе исследования не превышают 1%.

77.Пренатальный скрининг в РБ. Национальная политика в сфере искусственного прерывания беременности

В Республике Беларусь неонатальный биохимический скрининг организован с 1978 года и включает обследование всех новорожденных на фенилкетонурию и врожденный гипотиреоз.

Согласно приложению 2 и 3 к приказу МЗ РБ № 781 от 07.08.2009, скрининговому обследованию на эти заболевания подлежат все новорождённые. Материалом для исследования является капиллярная кровь. Взятие крови для скрининга осуществляется у доношенных на 3 день жизни, а у недоношенных на 7-14 день жизни.

Тестирование проводится в клинико-диагностической генетической лаборатории Республиканского научно-практического центра «Мать и дитя» в сухих пробах крови. Скринирующим тестом на фенилкетонурию является определение фенилаланина флюорометрическим методом (границей нормальных значений является концентрация 180 мкмоль/л.), а на врождённый гипотиреоз – определение концентрации тиреотропного гормона гипофиза (ТТГ), которое проводится полностью автоматизированным высокочувствительным иммунофлуоресцентным методом (граница нормальных значений – 15 мкЕд/мл). При превышении установленных значений проводят повторное тестирование в срок до двухнедельного возраста ребёнка. Если и при повторном исследовании обнаруживается повышенный уровень фенилаланина или ТТГ, рекомендуется в трёхдневный срок госпитализировать ребенка в РНПЦ «Мать и дитя» для верификации диагноза, начала терапии и консультации врача-генетика и других специалистов.

Подтверждение диагноза фенилкетонурии включает определение концентрации фенилаланина в сыворотке крови, определение концентрации фенилуксусной и фенилпировиноградной кислоты в моче, исключение прочих наследственных дефектов метаболизма, молекулярно-генетический анализ пациента и родителей: определение основных мутаций гена PAH, приводящих к недостаточности фенилаланигидроксилазы

Национальная политика в сфере искусственного прерывания беременности

Женщине предоставляется право самостоятельно решать вопрос о материнстве.

В организациях здравоохранения должны быть созданы условия и обеспечено проведение предабортного психологического консультирования женщин, обратившихся за проведением искусственного прерывания беременности. Женщина, обратившаяся за проведением искусственного прерывания беременности, вправе определить членов семьи, в отношении которых может проводиться предабортное психологическое консультирование. Предабортное психологическое консультирование проводится с соблюдением требований законодательства в сфере оказания психологической помощи.

По согласию женщины в организациях здравоохранения после консультации с врачом-специалистом, а в отношении несовершеннолетней также при наличии письменного согласия ее законного представителя может быть проведено искусственное прерывание беременности (аборт) при сроке беременности не более 12 недель.

78,79,81.Популяция . Экологическая и Генетическая характеристика популяции. Генофонд.Идеальная популяция . Закон Харди-Вайнберга . Генетический полиморфизм

Популяция — это совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся между собой и относительно изолированных от таких же групп данного вида. Говоря о человеческих популяциях, их можно определять как всех жителей страны или острова, либо как всех жителей конкретного небольшого города или деревни. Сумма всей генетической информация членов популяции составляет её генофонд. Генофонды популяций составляют генофонд вида. Особи одной популяции имеют разные генотипы, т.е. популяция обладает генетическим полиморфизмом. Генофонд популяции может содержать большое разнообразие аллелей одних и тех же генов. В большинстве популяций наблюдается высокая степень гетерозиготности по многим генам и обнаруживаются различные генотипы. Ключевые законы популяционной генетики позволяют рассчитать частоты аллелей и генотипов в генофонде популяции, а также определить то, как они могут изменяться с течением поколений.