Пішак_Медична біологія_2004. Лауреат и но белівсь ко ї прем І ї мечников І
 Скачать 14.51 Mb.
|
|
Розділ 1. Біологічні основи життєдіяльності людини женні усіх вагітних, у тому числі з використанням методів просіваючої діагностики; другий етап власне пренатальна діагности- ка. Аналізи проводяться тільки жінкам, що мають фактори ризику. 5. Група фахівців з пренатальної діагностики акушер гінеколог, лікар генетик, лікар лаборант генетик) повинні знати діагностичні обмеження методу не взагалі, а в їхній власній лабораторії. 6. Група фахівців повинна суворо дотримувати- ся стандартів для процедур і лабораторних аналізів, здійснювати поточний контроль якості роботи, а також мати статистику завершення вагітностей і розбіжностей діагнозів (контроль після абортів чи після народження). Показання для пренатальної діагностики: 1. Вік матері визначений у 35 років. 2. Наявність у родині попередньої дитини з хромосомною патологією, у тому числі із синдромом Дауна (попередній анеусомік). 3. Перебудови батьківських хромосом. 4. Наявність у родині захворювань, успадкову- ваних зчеплено зі статю. 5. Синдром фрагільної Х хромосоми. 6. Гемоглобінопатії. 7. Природжені помилки метаболізму. 8. Різні спадкові захворювання, що діагносту- ються методом зчеплення з ДНК маркерами. 9. Дефекти нервової трубки. 10. Інші показання для цитогенетичної прена- тальної діагностики. Інвазивні методи дослідження в прена- тальній діагностиці. Амніоцентез прокол плодового міхура з ме- тою одержання навколоплідної рідини і злущених клітин амніону плода. Діагностичне значення методу не викликає сумнівів. Ця процедура здійснюєть- ся на 15 18 тижнях вагітності. Ризик ускладнень вагітності при амніоцентезі становить 0,2 %. Амніоцентез роблять через очеревину (рис. 1.151) під контролем УЗД, щоб не пошкодити плаценту. Також можливий піхвовий амніоцентез, але такий підхід застосовується рідко. З амніотичної порож- нини забирають 8 10 мл рідини. З біохімічних по- казників рідини тільки концентрація альфа фетопро теїну (АФП) є діагностично значимою. Рівень АФП істотно підвищується при аномаліях нервової трубки і дефектах передньої черевної стінки. Основним Рис 1.151 Амніоцєнтез. джерелом діагностичного матеріалу при амніоцен- тезі є клітини. їх обов'язково культивують (це три- ває 2 4 тижні) і для цитогенетичних, і для біохіміч- них досліджень. Тільки молекулярно генетичні ва- ріанти діагностики за допомогою полімеразної лан- цюгової реакції не вимагають культивування клітин. Кордоцентез, тобто взяття крові з пуповини, стали використовувати ширше після того, як цю процедуру почали здійснювати під контролем УЗД. тобто без фетоскопії. Процедуру проводять у термін з 18 по 22 тижні вагітності. Зразки крові є об'єктом для цитогенетичних (культивуються лімфоцити), молекулярно генетичних і біохімічних методів діа- гностики спадкових хвороб. Кордоцентез використовують для діагностики хромосомних хвороб, гематологічних спадкових хвороб (гемоглобінопатії, коагулопатії, тромбоцито- пенії), імунодефіцитів, гематологічного статусу при резус сенсибілізації, внутрішньоутробних інфекцій. Процедура з першої спроби успішна в 80 97 % ви- падків. Перевага кордоцентезу в порівнянні з амніо центезом полягає в тому, що кров є зручнішим об'єк- том для дослідження, ніж клітини амніотичної ріди- ни. Лімфоцити культивуються швидше (2 3 дні) і надійніше, ніж амніоцити. Біопсія тканин плода як діагностична процедура здійснюється в 2 му триместрі вагітності під контролем УЗД. Для діагностики тяжких спадкових хвороб шкіри (іхтіоз, епідермоліз) роблять біопсію шкіри плода. Далі 232 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя проводиться патоморфологічне дослідження (іноді електронно мікроскопічне). Морфологічні критерії наявності спадкових хвороб шкіри дозволяють по ставити точний діагноз чи впевнено відкинути його. Фетоскопія (введення зонду й огляд плода) при сучасній гнучко оптичній техніці не складає великих труднощів. Однак метод візуального обстеження плода для виявлення природжених вад розвитку ви користовується рідко тільки при особливих пока- --ннях. Він використовується на 18 23 му тижнях вагітності. Справа в тому, що майже всі природжені вади розвитку, які можна побачити за допомогою оптичного зонда, діагностуються за допомогою УЗД. Зрозуміло, що процедура УЗД простіша і без- печніша. Для фетоскопії потрібне введення зонда в амніотичну порожнину, що може викликати усклад нення вагітності. Викидні відзначаються в 7 8 % випадків фетоскопії. Неінвазивні методи дослідження в прена тальній діагностиці. Основним неінвазивним методом пренатальної діагностики є ультразвукове дослідження (УЗД, яке необхідно проводити усім вагітним. Ультразвукове сканування плода прово дять не менше двох разів під час вагітності кожній жінці. Перший огляд не пізніше 15 16 тижня, дру- гий у 25 26 тижнів. Якщо є більш визначені показання для УЗД (на- приклад, передбачувана редукція кінцівок плода, то його проведення можна починати з 13 14 тижня. УЗД використовується для виявлення затримки росту ем бріона чи плода, починаючи з 6 8 го тижнів вагіт ності. Метод можна застосовувати і як просіюючий, і як уточнюючий. Це дозволяє попередити народжен- ня 1 3 дітей (з 1000 новонароджених) із серйозними природженими вадами розвитку, що складає приблиз но 30 % усіх дітей з такою патологією. • Скринінг програми для новонароджених • виявлення спадкових порушень обміну речовин Масове дослідження немовлят на спадкові хво роби обміну (СХО), поряд із пренатальною діагнос- тикою і медико генетичним консультуванням, є основою профілактики спадкових хворобу популяці- ях. За визначенням ВООЗ "скринінг" (просіюван- ня) означає можливе виявлення не діагностованої раніше хвороби за допомогою тестів, обстежень чи інших процедур, що дають швидку відповідь. Ос- новна мета первинної діагностики СХО полягає в тому, щоб виявити здорових і відібрати осіб для на- ступного уточнення діагнозу. Програми первинної біохімічної діагностики спадкових хвороб можуть бути масовими і селективними. Масове дослідження належить до числа принципових нововведень практики світової охорони здоров'я XX століття і харак- теризується наступним: 1. Бездобірний підхід до обстеження. 2. Профілактичний характер обстеження. 3. Масовий характер обстеження. 4. Двоетапний характер обстеження: скринінг не дає можливості встановити остаточний діагноз, а лише виявляє можливих хворих, які повинні бути об- стежені повторно і у яких слід підтвердити діагноз. Таким чином, скринінг це обстеження контин- гентів з метою поділу їх на групи з високою і низь- кою вірогідністю захворювання. Спадкові хвороби обміну речовин, які включа- ються в скринінгові програми, відбираються за на- ступними критеріями: 1. Захворювання, що призводять до виражено- го зниження праце і життєздатності без своєчас- ного виявлення і лікування. 2. Захворювання, досить поширені в популяції частота не менше 1:50000 200000 немовлят). 3. Захворювання, що піддаються лікуванню з досягненням принципового успіху для хворого і для яких розроблені ефективні методи профілактики. 4. Захворювання, для яких розроблений адек- ватний просіюючий тест. Цим критеріям в європейських популяціях точно відповідають фенілкетонурія, гіпотиреоз, менш точно адреногенітальний синдром (природжена ад ренальна гіперплазія) і галактоземія. Масовий скринінг передбачає обстеження всіх немовлят за допомогою простих діагностичних тестів. Селективний скринінг проводиться, як правило, серед спеціальних контингентів розумово відсталих, дітей з порушенням зору, слуху, мови, опорно рухового апарату, а також із групи ризику за СХО, виявленої при масовому скринінгу. Селективні 233 Розділ 1. Біологічні основи життєдіяльності людини діагностичні програми передбачають перевірку біо- хімічних аномалій обміну (сеча, крову пацієнтів, у яких підозрюються генні спадкові хвороби. Усе- лективних програмах можуть використовуватися прості якісні реакції (наприклад, тест із хлоридом заліза для виявлення фенілкетонурії чи динітрофеніл гідразином для виявлення кетокислот) або більш точні методи, що дозволяють виявити великі групи відхилень. Наприклад, за допомогою тонкошарової хроматографії сечі і крові можна діагностувати спад- кові порушення обміну амінокислот, олігосахаридів і глікозаміногліканів (мукополісахаридів). Газова хро- матографія застосовується для виявлення спадко- вих хвороб обміну органічних кислот. За допомо- гою електрофорезу гемоглобінів діагностується вся група гемоглобінопатій. Для поглибленого біохімічного аналізу від кількісного визначення метаболіту до встановлен- ня активності ферменту (використання нативних тканин, або культивованих клітин), наприклад, за допомогою флуорометричних методик. Показаннями для застосування біохімічних ме- тодів діагностики в немовлят є такі симптоми, як судоми, кома, блювота, гіпотонія, жовтяниця, спе- цифічний запах сечі і поту, ацидоз, порушена кислотно лужна рівновага, припинення росту. У дітей біохімічні методи використовуються у всіх випад- ках підозри на спадкові хвороби обміну речовин (за- тримка фізичного і розумового розвитку, втрата на- дбаних функцій, специфічна для спадкової хвороби клінічна картина. Біохімічні методи застосовуються для діагнос- тики спадкових хвороб і гетерозиготних станів у дорослих (гепатолентикулярна дегенерація, недо- статність альфа 1 антитрипсину, недостатність Г 6 ФД та ін.). перенесення генів у визначені клітини, де вони транс- крибуються і транслюються. Виникло також питан- ня: яких хворих у першу чергу лікувати яких більше чи хвороби яких більш вивчені? Більшість схилялися до того, що генна терапія повинна бути створена для тих хвороб, про які більше відомо: відомий уражений геїн, білок, тканини їх локалізації Так, зокрема, сталося з тяжким імунодефіцитом, що пов'язаний з відсутністю в організмі фермент) аденозиндезамінази (АДА. Внаслідок дефіцит) АДА порушується формування в дитини Т і В лімфоцитів і вона стає зовсім беззахисною пере бактеріями і вірусами. На фоні великих фінансо- вих витрат отримано терапевтичний ефект у хво- рих дітей внаслідок введення їм гена АДА. Однак таких дітей щорічно народжується кілька десятків. На даний час велика увага надається досліджен- ням з генотерапії хвороб, що уражають багатьох людей гіпертонія, високий рівень холестерину, діа- бет, деякі форми раку та ін. Зважаючи нате, що генотерапія повязана зі зміною спадкового апарату людини, потрібні особ- ливі вимоги при клінічному дослідженні: 1) чітке знання дефекту гена і яким чином формуються сим- птоми хвороби; 2) відтворення генетичної моделі у тварин; 3) відсутність альтернативної терапії, або існуюча терапія неможлива або неефективна; 4) без- пека для хворого. При розробці генотерапії також вирішуються так питання: 1) які клітини необхідно використовувати? 2) яку частину клітин необхідно вилікувати, щоб зменшити або зупинити прогресування хвороби? 3) чи буде небезпечна зверхекспресія введеного гена 4) чи є безпечним потрапляння реконструйо- ваного гена в інші тканини? 5) як довго буде функ- ціонувати змінена клітина? 6) чи будуть атакован нові клітини імунною системою Спадкова генотерапія є трансгенною і змінює всі клітини організму. У людини вона не використо- вується. Неспадкова (соматична) генна терапія ко- регує тільки соматичні клітини, уражені внаслідок генетичного дефекту. Неспадкова генотерапія може допомогти індивідууму, але вона не покращить стан майбутніх поколінь, тому що мутантний ген не змінений у гаметах. На жаль, про більшість спадкових хвороб поки мало що відомо. Утих випадках, коли відомо, які Генна терапія заміна дефектних генів нормаль- ними. Вона включає також використання генів для лікування цукрового діабету і СНІДу. Питання про можливість лікування спадкових захворювань ви- никло відразу ж, як тільки вчені розробили шляхи 234 1.3.2.43 Перспективи генотерапії 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя тканини уражені, введення нормального гена в них ускладнено. Незважаючи на це, медична генетика досягла значних успіхів у лікуванні окремих захво рювань. При цьому використовуються два підходи. Перший із них передбачає виділення клітин із тіла поцієнта для введення в них необхідного гена (ген- на терапія ex vivo), після чого вони повертаються в організм хворого. Як вектор використовують рет ровіруси, що містять генетичну інформацію у ви гляді РНК. Ретровірус забезпечується рекомбінан тною РНК (РНК вірусу + РНК копія гена людини). Після надходження рекомбінантної РНК у клітину людини, наприклад, у стовбурову клітину червоного кісткового мозку, відбувається зворотна транскрип ція і рекомбінантна ДНК, що несе нормальний ген, попадає в хромосому людини. Так було проведено лікування зазначеного вище тяжкого імунодефіциту, внаслідок відсутності АДА, у декількох дітей. Паралельно вони отримали виділе- --- у корів фермент АДА як лікувальний препарат. Використовуючи як вектор аденовірус (AVV), вчені розробили метод генної терапії серпоподібно клітинної анемії. За природних умов AW уражає тільки ті клітини червоного кісткового мозку, які є попередниками еритроцитів. Функціональний ген B глобіну ввели в AVV, а вірус переніс йогов незрілі еритроцити. Останні наповнюються нормальним гемоглобіном і спрямовуються у кровотік. Інший підхід у генотерапії передбачає викорис- тання вірусів, вирощених у лабораторії клітин і навіть штучних носіїв для введення генів безпосередньо в організм хворого. Наприклад, позбавлений хворо- ботворних властивостей аденовірус міститься у флаконі з аерозолем. При вдиханні хворим аерозоль ноі суспензії вірус проникає в клітини легень і приносить до них функціональний ген муковісцидозу. Якщо клітини стійкі до генетичних маніпуляцій, вчені впливають на клітини, що знаходяться поруч. Останні мають вплив на дефектні за визначеним геном клітини. Так, апробується генна терапія ми- шей, в яких ушкоджена та ж ділянка мозку, що й у хворих з хворобою Альцгеймера. У фібробласти проникає ген фактора росту нервів. Ці клітини імплантуються у розріз мозку і секретують фактор росту, що необхідний нейронам. Нейрони починають рости і продукувати відповідні нейромедіатори. Передбачається, що схожий тип генної терапії може бути використаний для лікування хвороби Гентінг тона, хвороби Паркінсона, депресії та ін. Певні успіхи досягнуті при використанні генної терапії в лікуванні злоякісних новоутворень. Виді- ляється пухлинна клітина, в яку вводяться гени, що кодують такі протиракові речовини імунної систе- ми, як інтерферони, інтерлейкіни. Введені заново у пухлину, клітини починають продукувати ці речови- ни, вбивають і себе і навколишні злоякісні клітини. 235 Розділ 1. Біологічні основи життєдіяльності людини Питання для самоконтролю та обговорення 1. Що таке спадкова інформація, спадковість, мінли- вість, успадкування? 2. Що таке ген, генотип, геном, генофонд, фенотип 3. Що таке алель, алельні, неалельні гени, альтерна- тивні стани ознак? 4. Яка причина неповного зчеплення генів? 5. Що таке група зчеплення? Скільки груп зчеплення є у людини? 6. З якими органелами клітин повязана нехромосом на спадковість? 7. Які фактори впливають на перебіг кросинговеру? 8. Які особини називають кросоверами (або рекомбі нантами)? 9. Поясніть виникнення множинних алелів. 10. Як впливають полімерні гени на розвиток певної ознаки? 11. Наведіть приклади плейотропної дії генів у людини. 12. Охарактеризуйте полігенне успадкування. Що таке полігенні хвороби? 13. Що таке експресивність? 14. Який принцип взаємодії комплементарних генів? 15. Що таке ген супресор? 16. Яку роль у формуванні фенотипу відіграє взаємо- дія генів? 17. Що таке мультифакторіальні ознаки? Що таке муль тифакторіальні хвороби? 18. Що таке імунна толерантність? 19. Чому імунітет вважають одним із механізмів гомеостазу. Які методи застосовують для вивчення спадковості людини? 21. Що таке статевий хроматин, хроматин "барабанні палички"? 22. Які близнюки називаються конкордантними, дис кордантними? 23. Який закон лежить в основі популяційно статис- тичного методу антропогенетики 24. Які клітини організму людини використовуються для вивчення каріотипу? 25. Що таке структурні зміни хромосоми? 26. Що таке прямі та зворотні мутації? 27. Чим відрізняється модифікаційна мінливість від мутаційної? 28. Назвіть методи експериментального отримання мутацій. 29. Яку роль в еволюційному процесі відіграють мутації? 30. Яке практичне значення має генетичний моніторинг? 31. Що таке антимутагени? 32. Що таке клітинна інженерія? 33. Вкажіть принципи пренатальної діагностики спад- кової патології. 34. Який зв'язок між віком батьків та частотою спад- кових хворобу дітей? 35. Які методи антропогенетики можна застосувати Ξ діагностиці хромосомної патології? 36. Що таке ферментопатія і який її молекулярний ме- ханізм? 37. Що таке гемоглобінопатії? Поясніть механізм ви- никнення. Наведіть приклади. 38. Які загальні принципи лікування хвороб обміну речовин? 39. Які методи антропогенетики можна застосувати для лабораторної діагностики генних хвороб? 40. Що таке фено та генокопії? 41. Що таке пенетрантність? 42. Який принцип аналізу родоводів? 43. В чому полягає реальна небезпека шлюбів між кровними родичами 44. В чому полягає значення генної інженерії і які її етичні проблеми? 45. Яке завдання і значення медико генетичного кон- сультування? 46. Які існують методи пренатальної діагностики спадкової патології? Що таке амніоцентез? Контрольно навчальні завдання 1. Що таке гена) молекула ДНК б) локус хромосоми; в) ділянка молекули ДНК г) мутон д) рекон. 2. Які особини мають назву гомозиготних за певною оз- накою? а) здатні утворювати один сорт гамет б) здатні утворювати різні сорти гамет в) ті, що не утворюють гамет г) містять водночас рецесивний і домінантний алелі; д) ті, що мають альтернативні ознаки. 3. Що таке група зчеплення? а) домінантний і рецесивний алелі; б) тільки домінантні гени; в) тільки рецесивні гени; 236 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя г) гени, що кодують альтернативні прояви ознак; д) всі гени однієї хромосоми. 4. Яке схрещування дає змогу визначити відстань між чавиш у групі зчеплення? а) моногібридне; б) дигібридне; в аналізуюче; г) тригібридне; д) полігібридне. 5.Що є мірою відстані між генами у групі зчеплення? а) пахінема; б) відсоток кросоверів серед нащадків; в) кількість різних сортів гамет г) кон 'югацїя хромосом д зчеплене успадкування. 6. Що таке неповне домінування? а) явище, коли один ген кодує декілька ознак; б явище, коли для прояву ознаки потрібна дія двох домінантних генів; в вплив на прояв ознаки як домінантного, так і ре- цесивного алелів; годна з форм взаємодії неалельних генів; д явище, коли в гетерозиготному стані домінант- ний алель проявляється сильніше, ніж у гомози- готному. 7.Що таке кодомінування? а) явище, коли ознака формується спільною дією двох домінантних алелів; б) взаємодоповнення двох неалельних генів; в) ι відповідність між певними нуклеотидами в мо- лекулі ДНК г) відповідність між: матричним ланцюгом ДНК і ланцюгом про іРНК; д) явище, коли один ген кодує декілька ознак. 8.Що підвищує експресивність? а) принцип комплементарності; б) плейотропний ефект; в) наддомінування; г) полімерна дія генів; д) кросинговер. 9. Як успадковується гемофілія? а) як зчеплений з Y хромосомою домінантний ген бяк аутосомний рецесивний ген в і зчеплений з Х хромосомою рецесивний ген г) як аутосомний домінантний ген д) зчеплений з Х хромосомою домінантний ген. 10. Що таке мутація? а) зміна фенотипу у межах норми реакції; б) незначна модифікація; в) значна модифікація; г) раптова зміна матеріалу спадковості; д) раптова зміна фенотипу. 11. Що таке комбінативна мінливість? а) утворення нових комбінацій генів у хромосомі; б) тривалі модифікації; в) результат спонтанного мутагенезу г) результат індукованого мутагенезу д) результат хромосомних аберацій. 12. Що таке геномні мутації? а) зміна структури хромосом б) генокопії; в) порушення нормальної кількості хромосом г) фенокопії; д) зміна структури гена. 13. Які мутації мають назву соматичних? а) ті, що відбуваються у гаметах б) ті, що стосуються аутосом; в) стосуються гетерохромосом; г) відбуваються у клітинах тіла; д) ті, що змінюють структуру хромосом. 14. Які з названих захворювань можуть діагностуватися за допомогою методів ДНК діагностики: а) адреногенітальний синдром б) синдром Марфана; в) фенілкетонурія; г) серпоподібноклітинна анемія; д) синдром Дауна. 15. Що повинен знати лікар для складання родоводів? а) тип успадкування ознаки; б) характер ознаки (спадкова чи неспадкова); в) символіку; г) зиготність пробанда; д) зиготність сибсів. 16. Основним неінвазивним методом пренатальної діа- гностики є а) амніоцентез; б) амніоскопія; в) ультразвукове дослідження (УЗД г) визначення альфа фетопротеїну; д) біопсія ворсинок хоріону. 237 Індивідуальний розвиток організму, або онтогенез, це сукупність послідовних про- цесів з моменту виникнення зиготи до утво- рення складного багатоклітинного організму з великою кількістю по різному диференційова- них клітин, тканин і органів; розвиток складних організмів із порівняльно простих за будовою яйцеклітин. Онтогенезу властива періодизація: дореп родуктивний, репродуктивний і післярепро дуктивний періоди. Основу індивідуального розвитку складає послідовна реалізація спадкової інформації на всіх стадіях існування організму (від зиготи до смерті) за певних умов зовнішнього середови- ща. Головну особливість розвитку становить зростання складності і різноманітності, або ди- ференціювання. Спрямування диференціювання клітин і тканин організму відбувається на основі індук- ційних процесів. Диференціювання кожної клітини є результатом активності певної частини її генів: як ре- алізується цей ланцюг, в якій клітинній системі |