Методы изучения наследственности человека

Методы изучения наследственности человека

Генетика человека и медицинская генетика 

 

 

• Изучение наследственности и изменчивости у человека связано с определенными методическими трудностями. Например, невозможность применения основного метода в генетике — гибридологического. Невозможность экспериментальных исследований (любые опыты на людях запрещены международным правом). Поэтому в генетике человека используются специальные методы, дающие возможность эффективно вести исследования.

 

• Один из главных ее разделов — медицинская генетика, задачей которой стали выявление и профилактика наследственных болезней и аномалий развития. Для этого широко используется генеалогический метод — изучение родословных (рис. 1 и 2), т. е. наследования признаков (в том числе и патологических) в поколениях людей, находящихся в родственных отношениях. С помощью данного метода можно определить, действительно ли изучаемый признак наследственный, а также характер наследования (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или же нет).

• Условные обозначения и принцип построения родословной:
• а — наиболее употребительные символы, принятые при составлении родословных человека; б— пример родословных человека с доминантными аномалиями

• Примеры родословных человека:
• а — с рецессивными признаками;
• б — по полидактилии, шестипалость (доминантный признак)

Генеалогический метод

 

Метод анализа родословных, включает следующие этапы:

 

1. Сбор сведений  у пробанда (лицо, к которому строится  родословная)  о наличии или  отсутствии анализируемого признака (чаще заболевания) у его родственников  и составление легенды о каждом  из них (словесного описания). Для более точного результата  необходимо собрать сведения  о родственниках в трех-четырех  поколениях.

 

2.Графическое изображение  родословной с использованием  условных обозначений. Каждый  родственник пробанда получает  свой шифр.

 

3.Анализ родословной,  решающий следующие задачи:

 

• определение группы заболеваний, к которой относится исследуемая болезнь (наследственной, мультифакториальной или группы фенокопий);

 

• определение типа и варианта наследования;

 

• определение вероятности проявления заболевания у пробанда и других родственников.

 

Соотношение роли генотипа и внешних условий в развитии контретных признаков проясняет близнецовый метод. Поскольку у однояйцовых близнецов одинаковые генотипы, сопоставляя их признаки и условия среды в период развития, можно сделать выводы, насколько формирование того или иного признака жестко определяется генотипом или зависит от условий среды.

Близнецовый метод  

 

 

• Известно, что различия между разнояйцовыми близнецами обусловлены генотипом, а между однояйцовыми — факторами среды. Поэтому благодаря исследованиям близнецов можно установить влияние среды и наследственности на развитие различных признаков, в том числе и болезней. Например, корью болеют как однояйцовые, так и разнояйцовые близнецы, что подтверждает зависимость болезни от факторов среды, от попадания в организм возбудителя болезни.

 

• Заболевание дифтерией или туберкулезом вызывается их возбудителями, но в риске заболевания этими болезнями играет роль генотип. И, если заболел этой болезнью один из однояйцовых близнецов, вполне вероятно, что заболеет и другой.

Цитогенетический  метод

 

• Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании хромосом. Поскольку все их 23 пары у человека детально изучены, можно фиксировать изменение числа или структуры хромосом. Устанавливая связь этого с конкретными заболеваниями, получают надежные методы диагностики, выявления наследственных болезней еще у новорожденных (рис. 3), что очень важно. При раннем выявлении ряда заболеваний, передающихся по наследству, лечение окажется эффективным.

 

• Цитологические методы связаны с проведением окрашивания цитологического материала и последующей микроскопией. В эту группу методов входят:

 

• 1)  метод определения Х-хроматина интерфазных хромосом путем окрашивания нефлюоресцентными или флюоресцентными красителями;

 

• 2)  метод определения Y-хроматина интерфазных хромосом окрашиванием флюоресцентными красителями;

 

• 3)  рутинный метод окрашивания метафазных хромосом для определения количества и групповой принадлежности хромосом, идентификации 1, 2, 3, 9, 16 хромосом и Y-хромосомы;

 

• 4)  метод дифференциального окрашивания метафазных хромосом для идентификации всех хромосом по особенностям поперечной исчерченности. В этом методе чаще всего для микроскопии используются лимфоциты, фибробласты, клетки костного мозга, половые клетки, клетки волосяной луковицы.

Биохимический метод

 

• Многие наследственные заболевания, связанные с нарушениями обмена веществ, диагностируются с помощью биохимических методов. Они позволяют выявить либо аномальные белки-ферменты, либо промежуточные продукты обмена, свидетельствующие о наличии болезни. Сегодня установлено более 1 тыс. заболеваний и нарушений обмена веществ у человека, имеющих наследственную природу.

 

• В эту группу входят методы, применяемые в основном при дифференциальной диагностике наследственных нарушений обмена веществ при известном дефекте первичного биохимического продукта данного гена.

 

• Все биохимические методы делят на качественные, количественные и полуколичественные. Для исследования берутся кровь, моча или амниотическая жидкость.

 

• Качественные методы более простые, недорогие и менее трудоемкие, поэтому применяются для массового скрининга (например, исследование новорожденных в роддоме на фенилкетонурию).

 

• Количественные методы более точные, но и более трудоемкие и дорогостоящие. Поэтому их применяют лишь по специальным показаниям и в случаях, когда скрининг, проведенный качественными методами, дал положительный результат.

 

• Показания для применения биохимических методов:

 

• 1)  умственная отсталость неясной этиологии;

 

• 2)  снижение зрения и слуха;

 

• 3)  непереносимость некоторых пищевых продуктов;

 

• 4)  судорожный синдром, повышенный или пониженный тонус мышц.

• Биохимический метод основан на исследовании биохимических процессов, протекающих в организме, называемых метаболизмом (обмен веществ). Известно много наследственных болезней, связанных с нарушением метаболизма (врожденных нарушений), среди которых — альбинизм.

 

• Использование описанных методов в генетике и медицине позволяет вовремя определить те или иные нарушения, происходящие в организме на клеточном уровне. Так, анализ крови позволяет определить такие генетические аномалии, как болезнь Тея-Сакса, серповидноклеточная анемия, гемофилия, кистозный фиброз, вызываемые теми или иными генными нарушениями (мутациями).

 

• Другие генетические аномалии обусловливаются не наличием мутационных генов, а нарушением поведения хромосом во время мейоза (синдром Дауна), а именно: нерасхождение 21-й или 22-й пары хромосом при мейозе. Индивидуумов с такой болезнью отличает ряд характерных признаков: умственная отсталость, наличие кожной складки у угла глаз, коренастое телосложение и жизнерадостность.

 

• В настоящее время генетика и медицина располагают методикой, позволяющей обнаруживать аномальное число хромосом у плода на 16-й неделе беременности. Для этого берут пробу околоплодной жидкости путем пункции плодного пузыря, исследуют ее клетки и определяют, нет ли в них хромосомных аномалий.

 

• Недавно ряду исследователей удалось добиться снижения частоты некоторых наследственных заболеваний у лабораторных животных. Это позволяет надеяться, что со временем можно будет обнаруживать и лечить некоторые генетические болезни человека еще на стадии плода.

ДНК-диагностика  

 

 

Это наиболее точный метод диагностики моногенных наследственных заболеваний. Преимущества метода:

 

• позволяет определить причину заболевания на генетическом уровне;

 

• выявляет минимальные нарушения структуры ДНК;

 

• Малоинвазивен (процедуры, хирургические и не только, которые обеспечивают меньшее вмешательство в организм, чем применяемые для той же цели открытые операции);

 

• не требует повторения. В основе метода лежит увеличение копий фрагментов ДНК различными способами.

Актуальные задачи медицинской генетики

 

• Можно выделить несколько наиболее важных перспектив:

 

• изучение причин возникновения мутаций, приводящих к наследственным заболеваниям и аномалиям развития у человека (разнородные химические и физические факторы);

 

• поиск и разработка антимутагенных препаратов (предохраняющих от действия мутагенов);

 

• >   профилактика и лечение наследственных болезней человека (разработка методов диагностики и поиски методов лечения);

 

• развитие и расширение медико-генетического консультирования, которое должно помогать населению в прогнозировании здоровья будущих или родившихся детей; очень важна ранняя диагностика при беременности.