Биология 2. Близнецовый метод
 Скачать 36.83 Kb.
|
|
Основы медицинской генетики. ПЦР и ДНК-диагностика. Популяционно-статистический и близнецовый методы диагностики. Медико-генетическое консультирование. Пренатальная диагностика БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОД Близнецовый метод основан на изучении близнецов, сравнивая которых можно судить о влиянии среды и наследственности на развитие того или иного признака. Близнецовый метод введен в медицинскую практику Ф. Гальтоном в 1876 году. Близнецов делят на две группы: однояйцевые (монозиготице) и двуяйцевые (дизиготные). Монозиготные близнецы развиваются из разъединившихся бластомеров одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый генотип. Если произошло оплодотворение двух яйцеклеток двумя сперматозоидами, то рождаются дизиготные близнецы, они могут быть разного пола. Наличие у близнецов одинаковых признаков носят название конкордантности, различие в признаках - дискордантности. Например, монозиготные близнецы конкордантны по большинству признаков: они имеют одинаковый пол, цвет глаз. группу крови, строение белков. С помощью близнецового метода удалось установить роль генетического фактора в проявлении эпилепсии, шизофрении, заболеваний скелета, сахарного диабета и др. Различия в конкордантности и дискордантности у МБ по сравнению с ДБ указывают на различие в генотипах ДБ и обусловлены генетически. В отсутствии различий в конкордантности и дискордантности у МБ и ДБ основную роль играют факторы внешней среды. Немецкий генетик Хольцингер предложил формулы, определяющие коэффициент наследуемости (Н) и коэффициент влияния среды (Е) Для количественной оценки роли наследственности в развитии того или иного признака производят расчет по формуле Хольцингера:  или  H - коэффициент наследуемости (%) С mz - % конкордантности монозиготных близнецов C dz - % конкордантности дизиготных близнецов E влияние среды E - 100% - H Если Н - от 0 до 0,5 - определяющую роль играют факторы среды; H - от 0,5 до 1 - признак определяется наследственным компонентом; H = 0,5 - в равной степени среда и наследственный фактор. ОДНОЯЙЦЕВЫЕ БЛИЗНЕЦЫ 1 яйцеклетка + 1 сперматозоид → зигота, которая далее на ранних стадиях делиться на 2 эмбриона.Всегда одного пола (генетически эдентичны). Различия между ними зависят в основном от действия внешних факторов. ДИЗИГОТНЫЕ БЛИЗНЕЦЫ 2 яйцеклетка + 2 сперматозоида = → 2 зиготы. Они сходны между собой как 2 сестры или 2 брата, рождённые порознь. Могут быть и разнополые или однополые. Различия зависят от наследственности и от средовых факторов. Метод позволяет разграничить роль наследственности и среды в разнообразии признаков человека. ПОПУЛЯЦИОННО-СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД Популяционно-статистический метод позволяет определить частоту распространения отдельных генов в популяциях. В основу популяционной генетики положен закон Харди-Вайнберга, предложенный в 1908 году. Он гласит, что в идеальных (менделевских) популяциях сохраняется постоянное соотношение частот генов и частот генотипов из поколения в поколение. Согласно закону Харди-Вайнберга, частота распространения доминантного аллеля «А» и рецессивного аллеля «а» в популяциях равна 100% или единице: p + q = 1. При этом р - это частота доминантного аллеля, а q - частота рецессивного аллеля. Соотношение генотипов в популяции выражается формулой: (p + q)2= p2 + 2pq + q2= 1 (AA+2Aa +aa) Следовательно, генотип AA встречается с частотой р2, частота генотипа Аа равна 2pq, а частота генотипа аа - q2. Таким образом, с помощью закона Харди-Вайнберга можно определить частоту встречаемости в популяции определенных генов, рассчитать частоты гомо- и гетерозигот, а также прогнозировать распространенность в популяциях наследственных болезней. Закон Харди-Вайнберга имеет математическое и словесное выражения, причем в двух формулировках: Частоты встречаемости генов одной аллельной пары в популяции остаются постоянными из поколения в поколение. p + q = 1,где p – частота встречаемости доминантного аллеля (А), q – частота встречаемости рецессивного аллеля (a). Частоты встречаемости генотипов в одной аллельной паре в популяции остаются постоянными из поколения в поколение, а их распределение соответствует коэффициентам разложения бинома Ньютона 2-й степени. p2 + 2pq +q2 = 1 Она была сформулирована в 1908 году одновременно двумя учеными: английским математиком Харди и немецким врачом Вайнбергом и получила название закона Харди-Вайнберга. Этот закон полностью справедлив только для идеальных популяций, т.е. популяций, отвечающих следующим требованиям: 1) бесконечно большая численность; 2) внутри популяции осуществляется панмиксия (свободное скрещивание); 3) отсутствуют мутации по данному гену; 4) отсутствует приток и отток генов; 5) отсутствует отбор по анализируемому признаку (признак нейтральный!). Природные популяции в большинстве своем приближаются к идеальным, поэтому данный закон находит применение. ДНК-диагностика ДНК-диагностика - позволяет исследовать с абсолютной точностью заболевания на уровне молекулярного дефекта (фенилкетонурию, муковисцедоз, гемофилию и др). Суть анализа состоит в следующем. ДНК выделяют из биологического материала путем лизиса клеток и очищают от белковых компонентов. Затем с помощью ДНК-полимеразы осуществляется амплификация, то есть ДНК многократно реплицируется. Синтез можно проводить в определенных, интересующих исследователя границах - с двух олигонуклеотидных праймеров (затравок). Наращивание цепей идет в прямом и обратном направлении, в результате чего получают комплементарную двойную спираль участка ДНК (в границах праймеров). Протекает реакция в специальных амплификаторах с автоматическим режимом смены температур, что очень важно для разъединення, а затем синтеза двойной спирали молекулы. В настоящее время существует большое количество различных модификаций полимеразных цепных реакций. Можно анализировать не только ДНК клеток человека, но и различных возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний. С помощью ДНК- диагностики можно проводить эффективную пренатальную диагностику гемофилии, миодистрофии Дюшена, фенилкетонурии, муковисцидоза и др. Начата РНК-диагностика, что открывает широкие возможности идентификации ретровирусов, а значит, новые перспективы вирусологии ПЦР-диагностика Анализ методом ПЦР – это диагностический метод, позволяющий выявить наличие возбудителя заболевания в организме даже, если он присутствует в минимальных количествах. Методом ПЦР исследуются кровь, соскобы из уретры, мазки из зева и носоглотки, а также другой биологический материал. ПЦР расшифровывается как полимеразная цепная реакция. Данная реакция обеспечивает многократное воспроизводство определённых участков ДНК. Метод ПЦР позволяет обнаружить проникший в организм вирус, даже в том случае, если в биологическом материале, сданном для анализа, присутствуют лишь фрагменты его ДНК – полимеразная цепная реакция многократно увеличит количество чужеродного генетического материала, так что уже не останется сомнений в его присутствии. Когда назначается ПЦР-диагностика: Анализ методом ПЦР проводится при подозрении на конкретную инфекцию. ПЦР-диагностика назначается при подозрении на инфекции, вызывающие тяжелые заболевания (прежде всего, инфекции, передающиеся половым путем). В этих случаях важно убедиться, находится ли инфекция в организме или нет, то есть важно само присутствие вируса, а не его активность. Однако метод ПЦР позволяет анализировать и количественные характеристики, поэтому с его помощью можно оценивать интенсивность патологических процессов, протекающих скрыто и не доступных иным методам диагностики. Также с помощью ПЦР оценивается эффективность лечения: удалось ли полностью избавиться от возбудителя заболевания или насколько удалось снизить его присутствие. Метод ПЦР используется также при диагностике онкологических (раковых) заболеваний. Показания к проведению ПЦР-анализа: ПЦР – один из наиболее востребованных способов диагностики в медицине, и применяется он в самых разных областях: Диагностика инфекционных заболеваний (гепатит, ВИЧ, TORCH-инфекции и огромное множество других видов патогенов). Урогинекология (диагностика инфекций, передающихся половым путем: хламидиоз, уреаплазма, микоплазма, кандиды, гарднерелла, герпесвирусы). Важное значение для женского и мужского здоровья играет ВПЧ – вирус папилломы человека. Доказано, что у женщин онкогенные штаммы этого вируса способны вызывать рак шейки матки. Неонатология. Существует целый ряд инфекций, способных поражать плод еще в материнской утробе. Среди них вирусы герпеса, токсоплазмы, краснухи. ПЦР-диагностика позволяет правильно определить тактику ведения и риски внутриутробной инфекции. Респираторные заболевания. Диагностика методом ПЦР стала актуальна как никогда и продемонстрировала свою незаменимость и эффективность. Генетика. Наследственные заболевания и отцовство также диагностируются при помощи метода ПЦР. ПЦР-тесты применяются везде, где нужен быстрый, точный и надежный результат. МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ • Медико-генетическое консультирование- это специализированный вид медицинской помощи населению, направленный на профилактику наследственных заболеваний. • Цель Медико-генетического консультирования - Предупреждение появления на свет детей с неизлечимыми врожденными заболеваниями с целью снижения груза патологической наследственности. - Предупреждение близкородственных браков. - Рекомендации, даваемые в медико- генетических консультациях направлены на то, чтобы консультируемые могли их учитывать добровольно принимать правильноерешение. - Выявление гетерозиготных носителей мутантного гена. - Дородовая диагностика наследственных заболеваний • Различают проспективное и ретроспективноеконсультирование • Проспективное консультирование до наступлениябеременности или в ранние ее сроки; • Ретроспективное - консультирование проводится после рождения больного ребенка (врожденные пороки развития, задержка физического развития и умственная отсталость) относительно здоровья будущих детей. • Медико-генетическое консультирование рекомендовано прежде всего: • Женщинам старше 35 лет; • Семьям, где уже были случаи рождения детей сврожденными пороками; • Женщинам, имевшим выкидыши, особенно на раннихсроках (до 12 недель); • Женщинам с эндокринными нарушениями; • Семьям, живущим в экологически неблагоприятныхрайонах, имеющим контакт с химическими и радиационными мутагенами; •Беременным, с выявленными отклонениями в ходе ультразвукового и биохимического обследования. Этапы медико-генетического консультирования: 1. Диагностика. Консультирование всегда начинается с уточнения диагноза наследственного заболевания. Уточнение диагноза проводится с помощью генетического анализа. При этом во всех без исключения случаях применяется генеалогический метод исследования. 2. Прогнозирование. Генетический риск может быть определен либо путем теоретических расчетов с использованием методов генетического анализа, либо с помощью эмпирических данных. 3. Заключение. Для достижения цели консультирования при беседе с пациентами следует учитывать структуру личности и взаимоотношения в семье, социально-экономическое положение и др. факторы. Толкование риска должно быть приспособлено к каждому случаю индивидуально. Своевременное проведение профилактическихмероприятий может предотвратить появление детей с наследственной патологией. ПРЕНАТАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА Пренатальная диагностика – это целый комплекс специальных медицинских обследований, основной целью которых является выявление различных аномалий развития у плода, генетических заболеваний, патологии сердечно-сосудистой системы, определения отцовства и пола ребенка, а также многих других патологических процессов на дородовом этапе. Разработка методов пренатальной диагностики наследственных болезней оказалось крупнейшим достижением медицинской генетики и столь существенно изменила отношение семей к риску рождения больного ребенка, что этот раздел стал составной и часто очень важной частью медикогенетического консультирования. Основные причины, которые приводят к пренатальной диагностике: Возраст женщины старше 35 лет; Повышение риска развития генетической патологии, выявленное в ходе проведенного УЗИ исследования, биохимической диагностики; Наличие отягощенного семейного анамнеза по хромосомным патологиям; Наличие у одного из родителей хромосомных перестроек; Привычное невынашивание беременности и постоянные угрозы прерывания беременности. Методы пренатальной диагностики подразделены на 2 группы: 1. Неинвазивные методы. 2. Инвазивные методы. Неинвазивный метод пренатальной диагностики представляет собой несколько методик, которые не нарушают целостность матки, так как материалом для исследования является кровь женщины. Таким образом, неинвазивные методы пренатальной диагностики не наносят вред матери и ребенку. Данные методы проводятся во всех развитых странах мира, являясь самыми новыми высокотехнологичными разработками. Также в комплекс этих исследований входит ультразвуковое исследование, которое направлено на оценку состояния плода, плаценты и плодных оболочек. Неинвазивные методы: 1. Ультразвуковое исследование Метод основан на способности высокочастотных колебаний распространятся в средах организма с разной частотой и глубиной проникновения. Во время беременности проводится : · при массовом скрининге в сроке 15-16 и 23-24 недели · при патологическом течении беременности УЗИ в 1 триместре проводят для определения срока, многоплодия, пузырного заноса, локализации плаценты. Во 2 и 3 триместрах беременности при помощи УЗИ можно диагностировать следующие патологические состояния плода: 16 недель беременности- анэнцефалия, гидроцефалия, микроцефалия, спинномозговая грыжа; 20 недель беременности - пороки развития желудочно-кишечного тракта, пороки развития почек; 26-27 недель беременности - пороки сердца. Метод УЗИ позволяет выявить многоводие, которое часто является следствием внутриутробного инфецирования, а также маловодие, характерное для аутосомных трисомий. 2. Скрининг материнских факторов сыворотки Данная методика является неинвазивным методом пренатальной диагностики, основана на исследовании материнской крови, в которой находятся внеклеточные участки фетального ДНК, свободно циркулирующие в кровеносном русле женщины. Участки перемещающейся ДНК определяются путем секвенирования. Данные методы не являются хирургическим вмешательством, не приводят к осложнениям со стороны плода или матери. На сегодняшний день неинвазивные методы пренатальной диагностики позволяют заподозрить возможные генетические отклонения и определить прогноз развития тех или иных синдромов, но на их основании не ставится окончательный клинический диагноз. Инвазивный метод пренатальной диагностики – это процедуры, которые основаны на механическом травмировании и нарушении целостности маточной полости (вторжение в организм беременной). Материалами для исследования являются плацентарная и хориальная ткань, пуповинная кровь и так далее. Основные виды инвазивных методов пренатальной диагностики:Биопсия хориона; Амниоцентез; Плацентоцнентез; Кордоцентез.1. Биопсия хорионаБиопсия ворсин хориона – это инвазивный метод пренатальной диагностики, который основан на извлечении клеток из плаценты. Данный метод выполняется на 11-12 неделе беременности, так как именно этот срок гестации является наиболее информативным для проведения этой методики. Техника выполнения биопсии ворсин хориона основана на введении в цервикальный канал шейки матки специального катетера, которым отсасывается хориальная ткань. Катетер вводят только до плодного яйца, что контролируется ультразвуковым аппаратом. После получения материала его исследуют в лаборатории при помощи специальных методов. 2. АмниоцентезЭтот метод является инвазивным методом пренатальной диагностики, который заключается в исследовании амниотической жидкости. Он проводится на 15-16 неделе гестации. Амниоцентез проводится таким способом: через переднюю брюшную стенку в матку вводится пункционная игла со шприцом, в который насасывается амниотическая жидкость. Среди амниотической жидкости встречаются во взвешенном состоянии клетки плода, которые также исследуются. Благодаря данной методике врач пренатальной диагностики может получить информацию о: генетической патологии; степени созревания плода и плаценты; уровне тяжести резус-конфликта, который наблюдается между беременной и плодом; наличии наследственной патологии обмена веществ; наличии врожденных патологий развития. 3. 4.Плацентоцентез и кордоцентезЭти две методики также являются методами инвазивной пренатальной диагностики. Они выполняются при помощи пункционной иглы, которая вводится под тщательным контролем ультразвукового исследования в пуповину через переднюю брюшную стенку. При плацентоцентезе исследуется ткань плаценты, а при кордоцентезе – кровь пуповины. Первая методика выполняется после окончания первого триместра беременности, а кордоцентез проводят после 20 недели. При плацентоцентезе диагностируется перенесенная инфекционная патология плода, которая развивалась во время беременности. Кордоцентез имеет большую информативность, чем плацентоцентез. Плацентоцентез и кордоцентез являются самыми безопасными методиками среди инвазивных методов пренатальной диагностики. Они позволяют диагностировать все генетические аномалии, среди которых выделяются синдром Дауна, синдром Клайнфельтера, а также синдром Тернера. Данные манипуляции проводятся на большом сроке беременности, что является их недостатком. |