|
|
Генетика человека. Генетика Человека. Генетика Человека Методы изучения генетики человека
Популяционный метод позволяет изучать распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в человеческих популяциях.
Популяционный метод основывается на математических методах. Для анализа генетической структуры популяции необходимо обследовать большую по размеру выборку, которая должна быть репрезентативной — объективно отражать всю генеральную совокупность, т. е. всю популяцию в целом. В обследуемой выборке устанавливают распределение лиц по соответствующим четко очерченным фенотипическим классам, различия между которыми наследственно обусловлены. Затем, исходя из найденных фенотипических частот, определяют генные частоты.
На основе знания генных частот представляется возможность дать описание анализируемой популяции в соответствии с формулой Гарди—Вайнберга и заранее предсказать вероятный характер расщепления в потомстве лиц, относящихся к тем или иным фенотипическим классам. Исследование генных частот имеет важное значение для оценки последствий родственных браков, а также для выяснения генетической истории человеческой популяции в целом.
Частота распространения в популяциях разных аномалий оказывается различной; при этом подавляющее количество соответствующих рецессивных аллелей представлено в гетерозиготном состоянии.
Генотипическая структура популяций, установленная при изучении
некоторых рецессивно наследующихся аномалий
Так, примерно каждый сотый житель Европы гетерозиготен по гену амавротической идиотии (болезнь Шпильмайера-Фогта), тогда как заболевают этой болезнью в юношеском возрасте из 1 млн. только 25 человек, являющихся гомозиготными. Альбиносы в европейских странах встречаются с частотой 1 на 20 000, хотя гетерозиготное состояние этой аллели присуще каждому семидесятому жителю.
Несколько иначе дело обстоит в случае аномалий, наследующихся сцеплено с полом, примером чего может служить дальтонизм — цветная слепота, которая контролируется, по-видимому, рядом аллелей, распределенных по двум тесно сцепленным локусам в Х-хромосоме. Среди мужского населения частота дальтоников (q) соответствует суммарной частоте рецессивных аллелей и составляла, например, в Москве в 30-х годах, по данным Р. И. Серебровской, 7%, в то же время среди женского населения той же популяции цветная слепота была только у 0,5% (q2), но в гетерозиготном состоянии примерно 13% женщин несут аллели, обусловливающие дальтонизм.
Как мы уже говорили выше, рассматривая генеалогический метод, вероятность появления в потомстве рецессивных гомозигот может быть различной при вступлении в брак лиц, имеющих разную степень родства. Так, у супругов, являющихся по отношению друг к другу двоюродными братьями и сестрами, вероятность рождения детей, гомозиготных по рецессивной аллели, распространенной в популяции с частотой q, составит уже не q2, а большую величину, а именно q/16 (1 +15q).
Это связано с тем, что если один из общих предков таких супругов — бабушка или дедушка — нес в гетерозиготе рецессивную аллель, то с вероятностью 1/16 данная аллель передастся обоим двоюродным сибсам.
Вредные последствия родственных браков особенно наглядно проявляются в изолированных популяциях ограниченного размера, так называемых изолятах. Под изолятом понимают группу особей популяции, которые вступают в брак большей частью с особями своей группы и поэтому характеризуются значительным коэффициентом кровного родства. Такими изолятами могут быть отдельные изолированные селения, общины и т. д. Внутри изолята более вероятны родственные браки (инбридинг), и больше шансов на то, что супруги будут нести одинаковые мутантные гены, следствием чего является увеличение вероятности проявления рецессивных аллелей в гомозиготном состоянии. Разные изоляты несут различные концентрации сходных или разных генов.
На Марианских островах и острове Гуам смертность среди местного населения от бокового амиотрофического склероза (связанного с поражением клеток передних рогов спинного мозга) в 100 с лишним раз превышает смертность от этой болезни в других странах. В Южной Панаме в провинции Сан-Блаз весьма заметную часть племени кариба куна составляют альбиносы, которые появляются здесь в каждом поколении. В одном селении на р. Роне в Швейцарии среди 2200 жителей имеется более 50 глухонемых, и еще у 200 обнаруживаются некоторые дефекты слуха. По всей вероятности, во всех подобных случаях резкого увеличения концентрации отдельных аллелей известную роль играет генетический дрифт, неравномерное размножение в прошлом отдельных семей, родов, а также снижение миграции.
По мере роста цивилизации и развития производительных сил общества количество изолятов уменьшается, и их значение для популяции в целом падает. Однако они все еще имеют место.
Знание генных частот, как уже говорилось позволяет предсказывать характер расщепления в потомстве отдельных фенотипических классов родительских особей.
Исходя из формулы Гарди-Вайнберга, можно показать, что при моногенном наследовании расщепление по фенотипу в потомстве доминантных матерей должно осуществляться в соотношении p (1 + pq) доминантов к р рецессивов, или (l+pq): q2; в потомстве рецессивных матерей расщепление по фенотипу должно быть pq2: q3, или p: q.
Популяционный анализ полиморфизма по группам крови интересен тем, что он помогает понять динамику генетической структуры различных популяций и способствует выявлению связей между ними.
Разные популяции существенно различаются по своей генетической структуре, в частности по группам крови. При этом удается проследить некоторые вполне четкие закономерности. Если концентрация аллели IB наибольшая в районе Индии и Китая, то к востоку и западу от этого района происходит постепенное падение ее вплоть до нуля среди коренных обитателей Америки и Австралии. В то же время у американских индейцев (и аборигенов Австралии и Полинезии) максимума достигает концентрация аллели I0. Аллель IА редка у коренного населения Америки, а также в Индии, Аравии, тропической Африке, в Западной Европе.
Для объяснения этих различий в генетической структуре популяций недавно была предложена гипотеза, согласно которой решающим фактором отбора в отношении групп крови системы АВ0 явились эпидемии чумы и оспы. Возбудитель чумы Pasteuvella pest is, обладая свойством антигена 0, оказывается наиболее губительным для людей с группой крови 0, поскольку такие лица не способны вырабатывать достаточное количество антител в случае инфекции. По аналогичной причине вирус оспы наиболее опасен для людей с группой крови А. Там, где свирепствовала чума (Индия, Монголия, Китай, Египет), шла интенсивная элиминация аллели I0, а там, где особенно свирепствовала оспа (Америка, Индия, Аравия, тропическая Африка), в первую очередь элиминировалась аллель 1А. В районах Азии, где чума и оспа были эндемичны, наибольшую частоту получила аллель 1в.
В главе 5 мы рассмотрели моногенное наследование серповидноклеточной анемии, обусловленное расщеплением по аллелям гена S. Высокая концентрация аллели S в поясе эндемичной малярии (Африка, Средиземноморье) оказалась связанной с повышенной устойчивостью к малярии гетерозигот (Ss) и с возникновением. в результате этого системы сбалансированного наследственного полиморфизма.
Таким образом, в обоих приведенных примерах анализа полиморфизма по группам крови и серповидно-клеточной анемии мы видим, как применение популяционного метода позволяет вскрывать генетическую структуру человеческих популяций.
Д) Онтогенетический метод
Онтогенетический метод позволяет устанавливать по фенотипу носительство рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии и хромосомных перестроек.
Генетической основой проявления рецессивных генов в гетерозиготном состоянии является, по-видимому, неполный блок в цепи синтеза того или иного метаболита, вызванного действием доминантной аллели данного гена.
Известно, что некоторые наследственные болезни проявляются не только у лиц, гомозиготных по аллелям, вызывающим заболевание, но в стертой форме и у гетерозигот. Поэтому в настоящее время усиленно разрабатываются методы определения гетерозиготного носительства в онтогенезе. Так, гетерозиготный носитель фенилкетонурии (повышенное содержание фенилаланина в крови определяется дополнительным введением фенилаланина и последующим определением уровня его (или тирозина) в плазме крови. Наличие гетерозиготности по данной аллели устанавливается по повышенному содержанию фенилаланина. В норме (т. е. у гомозигот по доминантной аллели) уровень фенилаланина не изменяется. В норме в крови присутствует фермент каталаза, необходимый для углеводного обмена, но встречается ген, который в гомозиготном состоянии вызывает отсутствие каталазы. У гомозиготных носителей этого гена наблюдается болезнь акаталаземия — расстройство углеводного обмена. Гетерозиготы занимают промежуточное положение по активности каталазы без большого захождения между доминантными и рецессивными гомозиготами.
По активности каталазы можно точно определить гетерозиготных и гомозиготных носителей аллели акаталаземии среди близких родственников и родителей.
Гетерозиготное носительство аллели, определяющей мышечную дистрофию типа Дюшена, тестируется по активности криатинфосфокиназы. Теперь разработаны, подобные тесты для 40 наследственных болезней, определяемых рецессивными аллелями.
В настоящее время онтогенетический метод обогатился за счет биохимических, иммунологических и молекулярных приемов исследования, описанию которых посвящен ряд специальных руководств.
Важность онтогенетического метода очевидна для установления носительства рецессивного гена в гетерозиготном состоянии у родственников семьи, в которой появляется наследственно больной ребенок. Диагностика в онтогенезе важна для расчета вероятности появления наследственно больных потомков при родственных и смешанных браках. По мере упрощения тестирования гетерозиготного носительства этот метод должен будет внедряться в целях консультации супружеских пар относительно возможности появления заболевания у их детей, а также для изучения распространения мутаций в популяциях.
2. Медицинская генетика
Медицинская генетика – изучение и возможное предотвращение последствий генетических дефектов чел-ка. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно регистрируют в среднем три новых наследственных заболевания в связи с применением новых методов диагностики.
Для того чтобы представить себе, как часто они встречаются, необходимо обратиться к данным мировой статистики, которая говорит, что 4—5% новорожденных, как правило, отягощены наследственными болезнями. Следовательно, изучение наследственных болезней, Их предупреждения и лечения в генетике человека является одной из основных задач.
Не менее важны и такие вопросы, как вопрос о том, что служит источником возникновения наследственных изменений (мутаций) и как повлиять на дальнейшую эволюцию человека, чтобы избавить человеческий род от многих недугов.
Медико-генетическое консультирование вид медицинской помощи населению, направленной на профилактику наследственных болезней. Оказывается, в медико-генетических консультациях и специализированных научно-исследовательских медицинских институтах. Основными задачами М.-г.к. являются определение прогноза в отношении будущего потомства в семьях, где имеется больной с наследственной патологией или предполагается рождение ребенка с такой патологией; уточнение диагноза наследственного заболевания с помощью специальных генетических методов исследования; объяснение обратившимся за консультацией в доступной форме смысла медико-генетического заключения и помощь в принятии правильного решения относительно дальнейшего планирования семьи; пропаганда медико-генетических знаний. Медико-генетическое консультирование определение гетерозиготного носительства, т. е. выявление в популяции индивидуумов, которые сами не страдают от наследственного заболевания, но гетерозиготны по рецессивной мутации, которая способна его вызвать. вычислить вероятность появления у них потомка — гомозиготного по рецессивной аллели.
Условно наследственные заболевания можно разделить на 3 большие группы: болезни обм веществ, молекулярные болезни (генные мутации), хромосомные болезни. Альбинизм, фенилкетонурия, дальтонизм, гемофилия, синдром Дауна, синдром Шершевского-Тернера и.тд. Термины «наследственные болезни» и «врожденные болезни» неравнозначны. Термин «врожденные болезни» отражает лишь одну грань наследственной патологии - врожденный ее характер, т.е. проявление патологии уже при рождении. Однако даже врожденные пороки развития не всегда проявляются при рождении - у детей в возрасте 1 года жизни они выявляются в 5 раз чаще, чем в неонатальном периоде. Врожденные болезни могут быть обусловлены не только наследственностью, но и вызываться ненаследственными факторами (инфекции, химические агенты, радиация, тератогенные вещества, включая медикаменты и др.). Многие наследственные болезни (более 50 %) не проявляются при рождении, а могут манифестировать спустя многие годы после рождения - в детском возрасте (фосфат-диабет, некоторые аминоацидопатии, наследственные синдромы и др.) и даже в зрелом возрасте (хорея Гентингтона, миотоническая дистрофия, подагра и др.).
Хромосомные и генные болезни
Генные болезни – разнородная группа наследственных заболе-ваний человека, обусловленная генными мутациями. В зависимости отизменения белковых продуктов мутировавших генов выделяют двегруппы мутаций.
1. Качественные изменения белковых молекул – наличие у больных аномальных белков (патологические гемоглобины), что обусловлено мутациями структурных генов.
2. Количественные изменения содержания нормального белка в клетке, что обусловлено нарушениями регуляции работы генов (траск-
рипционном, трансляционном и посттрансляционном уровнях).
Фенотипически генные мутации проявляются как наследственные болезни обмена веществ - ферментопатии. В настоящее время описано
около 4000 наследственных болезней обмена веществ. Общая частота генных болезней в популяциях составляет 2-4%.
Генные болезни классифицируют по их фенотипическому проявлению: болезни, связанные с нарушением аминокислотного, углеводно го, липидного, минерального обменов и обмена нуклеиновых кислот, на-
рушения свертывания крови, гемоглобинопатии.
Фенилкетонурия (ФКУ) встречается с частотой - 1:10 000. Наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
Альбинизм встречается с частотой - от 1:5 000 - 25 000. Наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Нарушается активность тирозиназы.
Гемофилия – группа наследственных заболеваний, обусловленных мутацией генов, факторов свертывания крови. Тип наследования – Х- сцепленный рецессивный.
Серповидно-клеточная анемия – заболевание, вызванное мутацией, приводящей к замещению в 6-м положении β-цепи глутаминовой кислоты (Hb А) на валин (HbS). У гомозигот по мутантному гену эритроциты
приобретают серповидную форму, развивается хроническая гипоксия и анемия, гемолиз и распад эритроцитов (возможен летальный исход).
В основе хромосомных болезней лежат мутации, связанные с нарушением плоидности, изменениями числа хромосом или нарушением
их структуры. Нарушение плоидности представлено лишь синдромом триплоидии (дети погибают в первые часы или дни после рождения). Трисомии - наиболее частая форма хромосомной патологии у человека.
Полная моносомия, совместимая с жизнью, наблюдается только по Х- хромосоме. Кроме полных трисомий и моносомий, причинами хромосомных болезней человека могут быть частичные моносомии (делеции) и частичные трисомии (дупликации).
Синдром Дауна (синдром трисомии 21) - самая частая форма хромосомной патологии у человека: 1:900. Дети с синдромом Дауна чаще рождаются у пожилых родителей (у матерей 41-46 лет вероятность рождения больного ребенка возрастает до 4,1%).
Различные комбинации х и у хромосом при полисомии по половым хромосомам, кроме хуу(норм), объединяют под общим названием синдром Клайнфельтера.
Х0 моносомия. Синдром Шершевского-Тернера.
Иммуногенетика раздел иммунологии и генетики, изучающий закономерности наследования антигенной специфичности различных тканей организма и роль генетических механизмов в осуществлении иммунологических процессов.
Гены иммуноглобулинов аутосомны, кодоминантны. Структурное разнообразие иммуноглобулинов определяется последовательностью аминокислот.
В биологии существовал принцип «один ген — одна полипептидная цепь», а также утверждалась неизменность генома в онтогенезе организма. Однако в случае Ig видно, что несколько генов кодируют одну полипептидную цепь.
Иммуноглобулины контролируются тремя семействами генов, расположенными в разных хромосомах. Одно семейство кодирует синтез всех классов тяжелых цепей (Н), другое — синтез легких к-цепей, третье — синтез легких А.-цепей.
Генетические аспекты онкологии. Генетический аппарат клеток обладает сложной системой контроля деления, роста и дифференцировки клеток. Изучены две регулирующие системы оказывающие кардинальное влияние на процесс клеточной пролиферации.
3.Способности и наследственность
Тот факт, что природные предпосылки способностей - задатки заключены в особенностях строения и функционирования нервной системы, делает достоверным предположение, что они, как и все другие морфологические и физиологические качества, подчинены общим генетическим законам. Вместе с тем гипотеза возможной наследуемости задатков не должна быть отождествлена с идеей наследственности способностей.
Указанная проблема имеет большую историю. Еще в 1875 г. была опубликована книга английского антрополога и психолога Ф. Гальтона "Наследственность таланта. Ее законы и последствия", где автор, изучивший родственные связи многих сотен выдающихся людей, сделал вывод, что таланты передаются по наследству либо по отцовской, либо по материнской линии. Однако выводы Гальтона не имели научной достоверности. Никаких убедительных доказательств наследуемости талантов судей, политических деятелей, полководцев он не мог привести. Единственный вывод, который можно сделать по материалам Гальтона, заключался в том, что семьи состоятельных, знатных и образованных людей составляют благоприятную среду, где могут развиться качества, необходимые для занятий интеллектуальным трудом. Никаких выводов о наследственной предрасположенности к тем или иным профессиям на основании данных Гальтона ни один добросовестный исследователь не решится сделать.
Обсуждая материалы Гальтона, надо сделать одну оговорку. Рядом с сомни тельными доказательствами талантливости семейств судей, писателей, полководцев и т.п. он приводит сведения, которые не могут не производить впечатления определенной убедительности. В семействе Бахов, например, музыкальный талант впервые обнаружился в 1550 г. и с особенной силой проявился через пять поколений у великого композитора И.С.Баха и иссяк после некой Регины Сусанны, жившей еще в 1800 г. В семье Бахов было около шестидесяти музыкантов, из них двадцать выдающихся. Гальтон приводит и другие факты: в семье скрипачей Бенда насчитывалось девять видных музыкантов, в семье Моцарта - пять, в семье Гайдна - два.
Все это позволяет сделать некоторые общие выводы. В подавляющем большинстве случаев изучение родословных выдающихся людей (если речь идет о действительно выдающихся людях) свидетельствует не о биологической наследственности, а о наследственности условий жизни, т.е. тех социальных условий, которые благоприятствуют развитию способностей. Очевидно, если все в семье живут музыкой, если весь строй жизни наталкивает ребенка на необходимость ею заниматься, если высшим достоинством каждого признается музыкальность, то не приходится удивляться, что в этом семействе возникают музыкальные дарования. Впрочем, пример Бахов дает некоторые основания предполагать, что здесь имеет место и определенная наследственность музыкальных задатков. Возможно, какие-то особенности строения и функционирования слухового анализатора (парциальные типологические особенности) передавались по наследству у членов этого семейства из рода в род. Гальтон указывал, что музыкальные задатки передавались у Бахов исключительно по мужской линии.
Можно говорить о потомственных профессиях, занятиях, которые помогают выявлению соответствующих способностей. Известны династии театральные (Садовские), цирковые (Дуровы), ученых (Якушкины, Фортунатовы) и т.д. Известны династии моряков, сталеваров, резчиков по дереву и многих других замечательных умельцев. Естественно, что сын выбирает профессию отца и деда и преуспевает на этом поприще. Но вместе с тем можно назвать бесчисленное множество выдающихся людей, чьи дети и внуки не перенимают специальных способностей своих родителей и не избирают их жизненный путь.
Серьезная статистика не дает никаких доказательств наследственности способностей и талантов. Идея наследственности способностей противоречит и научной теории. Можно признать научно установленным, что с момента появления человека современного типа, т.е. кроманьонца, жившего около ста тысяч лет назад, развитие человека происходит не путем отбора и наследственной передачи изменений его природной организации - развитие человека и его способностей управляется общественно-историческими законами.
Любые задатки, прежде чем превратиться в способности, должны пройти большой путь развития. Для многих человеческих способностей — это развитие начинается с первых дней жизни. Процесс развития способностей делится на три периода: подготовка анатомо-физиологической основы; становление задатков небиологического плана; складывание и достижение соответствующего уровня нужной способности.
4.Этические проблемы Генетики
Результаты мониторинга наследственных заболеваний свидетельствуют о росте генетического груза в популяциях человека. Генетический груз — это весь спектр мутаций, понижающих адаптивные свойства организма, включая летальные мутации. Одна из причин роста — сильное загрязнение окружающей среды, которое является побочным продуктом цивилизации. Постоянные техногенные катастрофы, военные конфликты приводят к изменению климата, к появлению в среде новых мутагенных факторов или повышенной концентрации старых. Величина мутационного давления очень велика. Как считают американские генетики, в каждом поколении около половины зигот не образуют потомства. Генетическая устойчивость популяций человека базируется на том, что каждое последующее поколение, в основном, появляется от фенотипически нормальных людей. Но при сильном загрязнении среды может возникнуть ситуация, когда 100% яйцеклеток будут нести вредные мутации.
Угроза вырождения человечества с давних пор беспокоила умы мыслителей и философов. Вопросы наследственности, ухудшения, вырождения рас затрагивались в Библии, в индийских священных книгах, в классических мифах. В Библии израильскому народу предвещались всевозможные кары за нарушение чистоты расы. В Спарте была создана целая система социально-гигиенического режима, сознательно ставившего целью усовершенствование человеческой природы.
Не обошел вниманием эту проблему и Ч. Дарвин. В своем труде “Происхождение человека” он писал: “Человек изучает с величайшей заботливостью свойства и родословные своих лошадей, рогатого скота и собак, прежде чем соединить их в пары; но, когда дело касается его собственного брака, он редко или никогда не выказывает подобной осмотрительности. А между тем он мог бы способствовать разумным отбором не только развитию физического сложения и наружности своих потомков, но и развитию физических и умственных качеств”.
Взгляды Дарвина, его учение об отборе оказали большое влияние на его двоюродного брата, известного биолога Ф. Гальтона, ставшего основателем евгеники — учения о совершенствовании человека. Задачу евгеники он видел в разработке способов и средств, которые могут изменить в лучшую сторону биологические свойства человека. Гальтон создал концепцию генетической детерминации духовной сферы человека, заявляя, что интеллектуальные способности человека, его моральные качества, формы поведения в обществе являются врожденными свойствами и передаются потомству. Из этого следовало, что социальные условия не оказывают влияние на формирование человека, и единственный путь к улучшению человеческого рода — это селекция. Он предлагал применять к человеку те же методы селекции, что и к животным — скрещивание и отбор. Основную трудность в реализации своих идей он видел в том, что людей нельзя насильственно скрещивать, подобно животным. Преодолеть это препятствие, т.е. заставить людей вступать в предсказуемые браки или отказываться от производства потомства, по мнению Гальтона, можно лишь в том случае, если идеи евгеники овладеют умом каждого человека.
В конце жизни Ф. Гальтона (он умер в 1911 г.) евгеническое течение имело своих представителей во многих странах мира. Евгенические общества появились в Германии под предводительством А. Розенберга и др., в США — Ч. Девенпорта, в СССР — Н.К. Кольцова. Развивая взгляды Гальтона, его сторонники сформулировали ряд положений, которые известны под названием позитивной и негативной евгеники. Наиболее законченное выражение идеи позитивной генетики нашли во взглядах выдающегося американского генетика, лауреата Нобелевской премии Г. Меллера. В 30-х гг. он выдвинул идею “зародышевого выбора”. Он предлагал ввести в практику искусственное осеменение женщин, используя для этих целей сперму от специальных доноров. В качестве прообразов таких доноров Г. Меллер называл Декарта, Пастера, Линкольна и других выдающихся деятелей, живших в разные времена. Сторонники негативной генетики предлагали разрабатывать мероприятия, которые могли бы привести к снижению частоты неблагоприятных генов в человеческих популяциях. К ним относились: запрещение межрасовых браков, стерилизация низших, преступников, слабоумных, законодательное ограничение семьи у низших классов. В крайнем выражении идеи негативной генетики сводились к созданию высшей расы (в США — американской белой расы, в Германии — арийской) и физическому истреблению низших рас (в том числе славянской). Именно негативная евгеника стала теоретическим обоснованием фашизма и расизма. И вполне естественно, что с разгромом фашизма научные круги потеряли интерес к евгенике.
Новый всплеск евгенических идей пришелся на 70-е гг. ХХ в., когда в США и западных странах появилось течение, получившее название “биократизма”. Оно снова прокламировало необходимость совершенствования человека с помощью генетических методов. Толчком к его появлению в значительной мере послужили успехи, которые были достигнуты в области молекулярной генетики. Биократы считали человека крайне несовершенным существом, неспособным эффективно адаптироваться к резко изменяющимся факторам внешней среды, вызванным его деятельностью. В связи с этим утверждалось, что человек как вид, подобно многим видам живых существ, жившим в прошлом, но вымершим в ходе эволюции, также может угаснуть. Поэтому, используя достижения генетики, необходимо создать нового человека — Homo futurus. Параметры его мозга должны намного превышать таковые современного человека. Его физические способности следует повысить за счет формирования дополнительных больших пальцев, а также выступающих вперед глаз. В генетический аппарат человека необходимо ввести гены, которые обеспечили бы развитие у него двухкамерного желудка, приспособленного к перевариванию целлюлозы в случае дефицита продуктов питания. Высказывались и более одиозные идеи. Например, идея о клонировании безногих космонавтов, которые будут занимать меньше места в кабинах космических кораблей и нуждаться в меньшем количестве пищи и кислорода в длительных космических полетах, или идея о клонировании гениев, о создании таблеток памяти.
Однако трудности практической реализации достижений генетики применительно к человеку заставили обратиться к старым евгеническим идеям, в том числе к идее “зародышевого выбора” Г. Меллера. К этому времени уже были созданы банки сперматозоидов, услугами которых в США ежегодно пользуются несколько десятков тысяч женщин.
Проблема изменения наследственности человека методами генной инженерии вызвала острую дискуссию в среде генетиков. Многие выдающиеся зарубежные и отечественные ученые в связи с появлением биократизма выступили с критикой экспериментов, направленных на резкое вмешательство в геном человека. К их числу относятся лауреаты Нобелевской премии Д. Ледерберг, Ф. Крик, Д. Бидл, Д. Уотсон и др. Известный отечественный генетик Н.П. Дубинин заявлял, что вопрос о вмешательстве в генетическую природу человека неправомерно ставить в широком плане. Его можно поднимать только в связи с некоторыми конкретными задачами медицинской генетики, такими как лечение наследственных болезней у отдельных людей. Что же касается вмешательства в наследственность в целях селекции, то учитывая все еще ограниченные возможности современной генетики, оно недопустимо. С точки зрения ученых, изучающих этические проблемы, реализация евгенических программ может привести к распаду семьи и других человеческих ценностей, лежащих в основе нравственности человеческого общества. Ученые, экспериментирующие в области генетической инженерии человека, должны ясно сознавать, сколь велика их ответственность перед людьми. Можно привести следующий пример. В Шотландии среди заключенных было обнаружено несколько мужчин, имевших лишнюю Y-хромосому. На этом основании был сделан ошибочный вывод, что в Y-хромосоме находятся “гены преступности”. Ученые, обнаружившие этот феномен, писали, что мужчины — носители лишней Y-хромосомы — “опасные, агрессивные, умственно отсталые психопаты”. Началась дискуссия о том, следует ли таких индивидуумов изолировать от общества. Однако более тщательное исследование показало, что наличие конституции ХYY у мужчин является довольно частым явлением, составляя у новорожденных 1: 1100, и число мужчин с таким кариотипом в тюрьмах не превышает их частоты в нормальной популяции людей. Более того, андрогенная терапия мальчиков с ХХY, начатая с 12 лет, способна оказать положительное влияние, повышая умственные характеристики и улучшая психологические свойства личности.
Генетики несут большую ответственность перед человечеством, ибо современная генетика может принести либо огромное благо, либо большие беды, в зависимости от того, в чьих руках окажутся ее завоевания. Недаром расшифровку генетического кода сравнили по значимости с открытием ядерной энергии в физике.
На данном этапе основные исследования в области генетики человека проводятся в рамках Международной и национальных программ “Геном человека”, которые реализуются в США, странах Западной Европы и России. Глобальная задача программы — структурно-функциональный анализ генома человека. Наиболее сложные и трудоемкие части анализа — картирование и секвенирование. В широком смысле слова картирование — это определение местоположения на хромосоме различных генетических элементов (генов, маркеров, мутаций, сайтов рестрикции и т.п.). Оно проводится с использованием двух методов: генетического и физического. Генетическое картирование основано на анализе сцепления и рекомбинации генов по данным родословных. Оно устанавливает порядок расположения генов в хромосоме. Физическое картирование — это точное определение места того или иного фрагмента ДНК на хромосоме на основе результатов рестрикционного анализа или молекулярной гибридизации с использованием кДНК. Последняя стадия физического картирования — определение полной нуклеотидной последовательности ДНК с помощью современных технологий секвенирования. Установлено, что в одной клетке человека содержится 3,2 млрд. пар нуклеотидов — это гигантский объем генетической информации. В геноме человека
50-60 тыс. генов. На их долю приходится только 3% общей длины ДНК, функциональная роль остальной части ДНК пока не известна. Самое большое число генов необходимо для формирования мозга и поддержания его активности, самое маленькое — для создания эритроцитов — всего 8 генов.
В программе “Геном человека” большое внимание отведено выявлению геномного разнообразия, связанного с происхождением человека, возникновением рас, этногенезом и др. Основной прикладной аспект программы касается идентификации генов, ответственных за наследственные заболевания, что необходимо для развития генотерапии. Особое внимание уделяется выявлению т.н. “генов предрасположенности”. Это мутантные аллели, которые при неблагоприятных воздействиях могут способствовать развитию патологического процесса. Так, известно более 200 генов, отвечающих за детоксикацию ксенобиотиков — вредных веществ, поступающих в организм из окружающей среды. Среди них обнаружены мутантные, неполноценно функциональные формы, которые можно считать “генами предрасположенности”. Например, неполноценный аллель гена, кодирующего фермент глютатион-S-трансферазу, который утилизирует продукты первичного распада ксенобиотиков, представлен почти у 40% населения России. На фоне алкоголизма у лиц с таким генотипом чаще развивается цирроз печени. Установлена связь этого гена и ряда других генов с развитием опухолей. Некоторые “гены предрасположенности” относятся к системе регуляции. Так, у гена — рецептора витамина D (VDR-3) имеется функционально неполноценный аллель с мутацией в экзоне 9. Гомозиготы поэтому аллелю составляют 16% людей белой расы. Такие люди часто болеют остеопорозом — заболеванием, связанным со снижением плотности костей, что ведет к увеличению вероятности переломов. Выявление “генов предрасположенности” важно для профилактики, прогнозирования и лечения заболевания.
Генотерапия — это лечение заболеваний путем введения в клетки пациентов генов с целью компенсации генетического дефекта или придания клетке новых функций. Первые клинические испытания методов генной терапии были начаты в 1989 г. Большинство таких проектов касается лечения онкологических заболеваний, а также ВИЧ-инфекции (СПИДа). Все они проходят строгую экспертизу в соответствующих комитетах и комиссиях. Разработке программы генной терапии предшествует тщательный анализ тканеспецифической экспрессии соответствующего гена, идентификация биохимического дефекта, исследование структуры, функции и распределения его белкового продукта. Предварительную апробацию процедуры генокоррекции проводят на культуре клеток пациента. Успех первых клинических испытаний стал стимулом к разработке генотерапевтических подходов к лечению других видов наследственных болезней, а также ненаследственных заболеваний.
Развитие новых технологий, основанных на манипуляции с генетическим материалом, вновь поставило перед генетиками этические проблемы. Вот первая из них. Расшифровка геномной структуры сделала технически доступной ДНК-паспортизацию людей. Она поможет избежать появления детей с наследственными дефектами или проводить профилактическое лечение для предотвращения развития болезни. Но одновременно возникает риск дискриминации людей на основании генетической информации, например, при страховании и трудоустройстве. Еще один пример. Широкое использование геномных исследований в судебной медицине позволяет решать многие важные проблемы, такие как установление родства людей, биологического отцовства, причастности лица к свершению преступлений и пр. Однако одновременно появляется возможность фальсификации этих данных, использования их в неблаговидных целях.
Таким образом, прогресс генетики, апофеозом которого является генотерапия, с одной стороны, открывает широкие перспективы в лечении тяжелых наследственных и ненаследственных болезней, а с другой, ставит общество перед лицом серьезных проблем, от решения которых зависит не только физическое, но и духовное здоровье человечества. |
|
|
Скачать 202.86 Kb.