Генетика и человек - StudentLib.com. Генетика и человек
 Скачать 469 Kb.
|
|
Участники заседания комитета по науке резко критиковали такие компании, как Incyte Pharmaceuticals и Human Genome Sciences, которые каждую ночь копировали данные консорциума, доступные по Интернету, а затем подавали заявки на патентование всех генов, обнаруженных ими в этих последовательностях. На вопрос, не могут ли данные о геноме человека быть использованы для создания биологического оружия нового типа, например, опасного только для некоторых популяций, д-р Вентер ответил, что гораздо большую опасность представляют данные по геномам болезнетворных бактерий и вирусов. На вопрос одного из конгрессменов, не станет ли теперь реальностью целенаправленное изменение человеческой расы, д-р Вентер ответил, что для полного определения функций всех генов может потребоваться около ста лет, а до тех пор о направленных изменениях в геноме говорить не приходится. Напомним, что в декабре 1999 г. исследователи Великобритании и Японии объявили об установлении структуры 22-й хромосомы. Это была первая декодированная хромосома человека. Она содержит 33 млн. пар оснований, и в ее структуре остались нерасшифрованными 11 участков (около 3% длины ДНК). Для этой хромосомы определены функции примерно половины генов. Установлено, например, что с дефектами этой хромосомы связано 27 различных заболеваний, среди которых такие, как шизофрения, миелоидная лейкемия и трисомия 22 – вторая по значению причина выкидышей у беременных. В то время британские ученые резко критиковали методы секвенирования, используемые компанией Celera, считая, что они потребуют слишком длительного времени для расшифровки последовательностей и определения взаимного расположения их фрагментов. Тогда на основе известного объема декодированного материала делались прогнозы, что следующими будут картированы 7-, 20- и 21-й хромосомы. Через неделю после объявления о завершении расшифровки нуклеотидных последовательностей в геноме человека, состоялось собрание Американской ассоциации за прогресс в науке, на которой министр по энергетике США Билл Ричардсон объявил, что ученые Объединенного института генома определили структуры 5-, 16- и 19-й хромосом человека. Эти хромосомы содержат примерно 300 млн. пар оснований, что составляет 10–15 тыс. генов, или около 11% генетического материала человека. Пока удалось картировать 90% ДНК этих хромосом – остались не поддающиеся дешифровке участки, содержащие незначительное число генов. На картах хромосом обнаружены генетические дефекты, которые могут приводить к некоторым заболеваниям почек, раку простаты и прямой кишки, лейкемии, гипертонии, диабету и атеросклерозу. По словам Ричардсона, ближе к лету информация о структуре хромосом будет доступна всем исследователям бесплатно. Генетические и средовые детерминанты когнитивного развития: лонгитюдный анализ. В последние годы появился ряд работ, свидетельствующих о существенном вкладе наследственных факторов в процесс развития когнитивных характеристик человека. В одном из первых лонгитюдных исследований умственного развития близнецов [8,c. 298-316] было обнаружено большее сходство профилей умственного развития МЗ близнецов, чем ДЗ близнецов. Методологическое значение этого факта трудно переоценить, поскольку он неопровержимо свидетельствует об участии генома в процессе психического развития. Последующие работы подтвердили эти данные. Было также показано, что с возрастом влияние генотипа и индивидуальной среды на индивидуальные особенности когнитивных характеристик увеличивается, а влияние общей Среды уменьшается. К сожалению, в генетике поведения лонгитюдные исследования, позволяющие одновременно проследить возрастные изменения психологических характеристик и понять природу этих изменений, немногочисленны, и практически все они выполнены либо на американской, либо на европейской популяциях. Вместе с тем известно, что полученные закономерности могут быть верны лишь по отношению к исследованной популяции и не могут автоматически переносится на другие. Лонгитюдные исследования когнитивной сферы на близнецах русской популяции до настоящего времени не проводились. Целью данного лонгитюдного проекта было выяснение характера генетического контроля когнитивных характеристик в ходе развития от дошкольного до подросткового возраста. Методика Выборка МЗ и ДЗ близнецов Москвы (размер выборки указан в таблице 1) принимала участие в лонгитюдном исследовании с 1987 года. Каждый участник лонгитюдного исследования проходил обследование четыре раза – в 6, 7, 10 и 13-14 лет. В программу исследования входили следующие блоки методик: а) социо-демографические параметры семьи (опросники, заполнявшиеся матерями близнецов); б) средовые особенности развития близнецов (опросник, заполнявшийся матерями близнецов); г) уровень полового созревания близнецов (опросник, заполнявшийся матерями близнецов); д) психометрический интеллект диагностировался с помощью русской версии детского варианта теста Векслера – WISC (индивидуальное тестирование близнецов); е) особенности когнитивной сферы – 10 методик, позволяющих оценить структуру когнитивных свойств детей и подростков (индивидуальное тестирование близнецов); ж) особенности личностной сферы близнецов (опросники, заполнявшиеся близнецами и индивидуальное тестирование близнецов). Блок методик, направленных на диагностики когнитивного развития детей, содержал разные по содержанию характеристики, однако в данной работе мы остановимся (в связи с ограниченным объемом статьи) лишь на анализе показателей психометрического интеллекта. Обследование близнецов проводилось дома. Эксперимент с членами одной пары проводился разными экспериментаторами для того, чтобы избежать тенденции к более сходному оцениванию МЗ близнецов. Обследование одной близнецовой пары занимало в среднем 5 часов. Для оценки внутрипарного сходства близнецов вычисляли коэффициенты внутриклассовой корреляции Фишера и на их основе коэффициенты наследуемости. Таблица 1. Распределение количества обследованных пар близнецов по годам (Увеличение выборки в 3-й и 4-й точках связано с ее пополнением новыми парами)  Результаты Таблица 2. Результаты генетического анализа показателей теста Векслера в возрасте 14 лет*  * r – коэффициенты внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов; H, C и E – компоненты фенотипической дисперсии: H – показатель наследуемости, C – показатель среды, общей для близнецов одной пары; E – показатель индивидуальной среды. В тех случаях, когда H < 2(r МЗ – r ДЗ), показатель наследуемости указывается как равный r МЗ. В этих случаях общая среда не выделяется, а оставшиеся две компоненты дисперсии подчеркнуты. В показателях компонент фенотипической дисперсии нули и запятые, отделяющие десятичные знаки, опущены (аналогично в последующих таблицах). Показатели H, C, E вычислялись по следующим формулам H=2(rMZ – rDZ); C=rMZ-H, E=1-(H+C) [7]. Результаты генетического анализа 4 точки лонгитюдного исследования представлены в таблице 2. Прежде всего обращает на себя внимание тот факт, что в 5 из 6 невербальных субтестов (последние 6 субтестов в таблице) и в суммарном показателе невербального интеллекта удвоенная разность внутрипарных корреляций МЗ и ДЗ близнецов превышает внутрипарное сходство МЗ. Это свидетельствует о неаддитивности наследования показателей невербального интеллекта или (и) о направленных средовых воздействиях, увеличивающих сходство средовых условий МЗ близнецов. Эта тенденция во внутрипарных корреляциях МЗ близнецов (превышение более, чем в два раза аналогичных показателей ДЗ близнецов) появляется с 7-летнего возраста и усиливается к 14 годам. Суммарные показатели интеллекта обнаруживают значительный вклад генотипа в их вариативность, причем вариативность показателей вербального интеллекта обусловлена генотипом в меньшей степени, чем показателей невербального. Это соответствует результатам, полученным в более младших возрастах. Возрастная динамика показателей наследуемости и среды представлена в таблице 3. Как видно по представленным в таблице данным, возрастные изменения соотношений наследственных и средовых факторов имеют нелинейный характер. Изменения, происходящие в ходе развития с показателями наследуемости, сопровождаются также и возрастными изменениями уровня стабильности показателей интеллекта. Таблица 3. Возрастная динамика показателей наследуемости интеллекта  Для оценки межвозрастной устойчивости суммарных показателей интеллекта подсчитывались ранговые корреляции по Спирмену. Для этого все участвовавшие в исследовании близнецы были разделены на две выборки, в каждую из которых вошло по одному представителю каждой пары. Таким образом, были получены две симметричные выборки. Для повышения надежности результатов анализируются только те из них, которые совпали в обеих выборках. Результаты корреляционного анализа для первых трех точек лонгитюдного исследования представлены в таблице 4. Таблица 4. Межвозрастные связи между суммарными показателями интеллекта (фенотипические корреляции)  Примечание: здесь и далее нули и запятые в показателях коэффициентов корреляции опущены; * – уровень значимости p < 0,05 Межвозрастные фенотипические корреляции для показателей вербального и общего интеллекта оказались значимыми в обеих выборках лишь при сравнении интеллекта в 6 и 7 лет и в 6 и 10 лет. Корреляции между показателями невербального интеллекта оказались значимыми во всех случаях, но теснота связи имеет тенденцию уменьшатся по мере увеличения возрастного отрезка, на котором производится сравнение. Полученные данные указывают на то, что показатели вербального и общего интеллекта, полученные в старшем дошкольном возрасте, лучше предсказывают интеллект в 10-летнем возрасте, чем показатели, полученные в начале школьного обучения. Аналогичные данные получены и для генетических корреляций (таблица 5), что свидетельствует о том, что снижение стабильности показателей интеллекта в 7 лет (совпадающее с началом обучения), по крайней мере, в какой-то степени контролируются генотипом. Сопоставив результаты корреляционного анализа (таблицы 4, 5) с результатами генетического анализа (таблица 3), можно отчетливо увидеть, что период снижения стабильности показателей вербального интеллекта (возраст 7 лет) сопровождается и снижением генетической обусловленности его межиндивидуальной вариативности. В подростковом возрасте (четвертая точка лонгитюда) наблюдается опять некоторое снижение генетической обусловленности суммарных показателей интеллекта, причем в данном случае всех трех – вербального, невербального и общего (таблица 3). В какой степени это связано с изменением фенотипической стабильности и с изменением механизмов регуляции показателей интеллекта, можно будет судить на основании дальнейшего анализа данных. Таблица 5. Межвозрастные связи между суммарными показателями интеллекта (генетические корреляции)  Исследование развития (возрастной динамики генетического контроля психологических признаков) является сравнительно новой темой в генетике поведения, и поэтому возможностей для сопоставления полученных нами данных с данными других исследований немного. Длительных лонгитюдов, в которых есть возраста, сопоставимые с теми, которые брались в нашем исследовании, всего два: Луизвильское близнецовое исследование [8,c.298-316], Колорадское исследование приемных детей [7;3;2, c.46-56] и Шведское близнецовое исследование [4;5]. Сравнивая возрастную динамику показателей наследуемости общего интеллекта в этих работах с данными нашего исследования (таблица 6), следует обратить внимание прежде всего на относительно низкие показатели наследуемости: у нас – в 7 лет, в Луизвильском исследовании – в 8 и 9 лет. Таблица 6. Возрастные изменения показателей наследуемости (H) в вариативности общего интеллекта (цит. по [8,c. 298-316; 2,c. 46-56])  В какой степени этот спад связан с вербальной составляющей общего интеллекта (как это получилось у нас), в приведенных публикациях не указывается. Однако в Колорадском исследовании были подсчитаны фенотипические и генетические корреляции между разными когнитивными показателями, полученными в разных возрастах. Рассмотрим связи вербальных характеристик с тремя другими когнитивными характеристиками, регистрировавшимися в этом исследовании (таблица 7). Таблица 7. Корреляции между характеристиками когнитивной сферы (Колорадское исследование приемных детей, цит. по [1,c.57-76])  Отчетливо видно, что в 7 лет корреляции вербальных характеристик с пространственными характеристиками, памятью и перцептивной скоростью оказываются ниже, чем в трех других возрастах. Более того, снижение генетических корреляций оказывается существеннее, чем снижение фенотипических корреляций. Автор интерпретирует этот результат с точки зрения увеличения специфики когнитивных процессов с возрастом, хотя и отмечает, что в 9 лет специфичность когнитивных характеристик опять снижается. Нам кажется, что полученный в этом исследовании результат аналогичен нашему, но корректней было бы интерпретировать его не в контексте представлений о дифференциации когнитивной сферы (которая, несомненно, имеет место), а с точки зрения качественной перестройки когнитивной сферы ребенка, происходящей в 7 лет. Как известно из возрастной психологии, периоды качественной перестройки функций проявляются в увеличении дисперсии психологических характеристик и в уменьшении связей с другими характеристиками (например, [6, c. 95-112]). В данном случае нельзя ожидать изменения дисперсии (поскольку показатели когнитивной сферы стандартизованы относительно каждого возраста), однако снижение в 7 лет тесноты связей по сравнению с соседними возрастами указывает, по меньшей мере, на необходимость более подробного анализа психологических изменений, происходящих в 7 лет. К сожалению, как и в нашей выборке, дети, участвующие в Колорадском исследовании, начали обучение в школе в 7 лет. Поэтому развести источники изменений и сказать, связаны ли они непосредственно с процессами созревания психологических функций или же с изменением средовых условий, как и в нашей работе, не представляется возможным. Тем не менее, одинаковая динамика и в фенотипических и в генетических корреляциях свидетельствует, по-видимому, о том, что в 7 лет меняются не только проявления некоторых психологических особенностей, но и механизмы, связанные с их регуляцией. Таким образом, независимо от источника изменений в структуре когнитивных характеристик эти изменения затрагивают глубинные процессы когнитивного функционирования. Что касается подросткового возраста, то он оказывается практически не изученным в генетике поведения. Единственное исследование, которое располагает данными о генотип-средовых соотношениях при вступлении в пубертат и в более старших возрастах (но не имеет данных о более младших возрастах), указывает на увеличение генетической составляющей в вариативности вербальных способностей и индуктивного мышления от 12-13 лет к 16 и к 18 годам [4;5]. Об увеличении генетической обусловленности общего интеллекта от 8-9 лет к 15 годам свидетельствуют данные Луизвильского исследования. Однако в этом исследовании возраст, наиболее чувствительный к пубертатным изменениям, оказывается выведенным из рассмотрения. Кроме того, ни в Шведском, ни в Луизвильском исследованиях не рассматривается, как влияют на генотип-средовые соотношения когнитивных особенностей такие характеристики, как возраст вступления в пубертат, совпадение или несовпадение этого возраста у членов близнецовой пары и т.д. В настоящий момент по имеющимся результатам можно лишь в самом общем виде предположить, что изменение генотип-средовой обусловленности показателей интеллекта является следствием перестройки когнитивной сферы подростков, сопутствующей общим пубертатным изменениям. Анализ когнитивной сферы в контексте перечисленных выше характеристик пубертата, данными для которого располагает наша работа, позволит в дальнейшем оценить, связано ли снижение генотип-средовых соотношений именно с пубертатными изменениями. Генетика и проблема рака. Достижения генетики и молекулярной биологии последних десятилетий оказали огромное влияние на понимание природы инициализации и прогрессии злокачественных образовании. Окончательно установлено, что рак представляет собой гетерогенную группу заболеваний, каждое из которых вызывается комплексом генетических нарушений, определяющих свойство неконтролируемого роста и способность к метастазированию. Эти современные знания открыли принципиально новые возможности в диагностике и лечении злокачественных новообразований. Влияние конкретных генетических нарушений, лежащих в основе опухолевого роста, позволило обнаружить специфические молекулярные маркеры и разработать на их основе тесты ранней диагностики опухолей. Известно, что неопластические трансформация клеток происходит в результате накопления наследуемых (герминативных) и приобретенных (соматических) мутаций в протоонкогенах или генах-супрессорах. Именно эти генетические нарушения с первую очередь могут быть использованы для обнаружения злокачественных клеток в клиническом материале. Наиболее подходящим субстратом молекулярной диагностики является ДНК, т.к. она длительно сохраняется в образцах тканей и может быть легко размножена с помощью т.н. полимеразной цепной реакции (ПЦР). Это позволяет осуществлять диагностику даже при наличии минимального количества исследуемого материала. |