Человек как объект генетических исследовании. Задачи генетики человека, используемые методы

Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости в популяциях людей, особенности наследования нормальных и патологических признаков, влияние генетической конституции на возникновение и развитие заболеваний.

Особенности человека как объекта генетических исследований состоит в том что: у человека не может быть произведено искусственного направленного скрещивания в интересах исследователя. Во- вторых, низкая плодовитость делает невозможным применение статистического подхода при оценке немногочисленного потомства одной пары родителей. В-третьих, редкая смена поколений, происходящая в среднем через 25 лет, при значительной продолжительности жизни. Особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости классического гибридологического метода генетического анализа, с помощью которого были открыты все основные закономерности наследования признаков и установлены законы наследственности.

1. Генеалогический метод – в основе лежит составление и анализа родословных.

2. Близнецовый метод – заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах 1 и 2 – яйцевых близнецов, предложен Гальтоном.

3. Популяционно-статистический метод – изучает наследственные признаки в больших группах населения, в одно или нескольких поколений.

4. Цитогенетический метод – основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека.

5. Метод изучения ДНК генетических исследований (разработка метода обратной транскрипции ДНК на молекулах ДНК с последующим размножением этих ДНК привела к появлению ДНК – рондов, для различных мутаций нуклеотидов человек.).

Задачами генетики человека являются:

1) определение локализации всех генов человека и создание их банка;

2) ранняя диагностика наследственной патологии путем совершенствования методов пренатальной и экспресс-диагностики;

3) широкое внедрение медико-генетического консультирования

; 4) разработка методов генной терапии наследственных заболеваний наоснове генной инженерии;

5) выявление генетически опасных факторов внешней среды и разработка методов их нейтрализации

41. Клинико-генеалогический метод, его сущность, этапы и назначение. Принцип составления родословных, их анализ. Типы наследования признаков у человека. Рассмотреть на примерах.

Клинико-генеалогический метод включает три основных этапа: клиническое обследование, составление родословной и генеалогический анализ.

При составлении родословных принято использовать унифицированные символы. Составление родословной начинается с пробанда, т.е. с лица, первым попавшего в поле зрения исследователя. Чаще всего им оказывается больной или носитель признака, которого необходимо проследить при анализе родословной. Всех детей одной супружеской пары называют сибсами. Если общим у братьев и сестер является только один из родителей, их называют полусибсами. В родословной сибсы располагаются в порядке рождения горизонтально слева направо, начиная со старшего. При составлении родословной желательно получить сведения о максимальном количестве родственников 3-4 поколений. Чаще всего родословная бывает представлена последовательными, соединенными между собой горизонтальными рядами, однако, в том случае, если членов родословной оказывается очень много, эти ряды могут быть представлены в виде концентрических окружностей. Все члены одного поколения располагаются строго в одном ряду. Ряды поколений обозначают римскими цифрами. Представители одного поколения нумеруются арабскими цифрами, последовательно - слева направо. Таким образом, каждый член родословной имеет свой шифр двоичной системы, например- 1-1,II-1, II-2 и т.д. Необходимо указывать возраст всех членов родословной, так как некоторые заболевания проявляются в различные периоды жизни, и отмечать лично обследованных знаком «!». Супруги родственников пробанда, если они здоровы, могут не изображаться. При рассмотрении нескольких признаков прибегают к буквенным или штриховым изображениям внутри символов. Далее, внизу под родословной записывается данные о состоянии здоровья родственников, причинах и возрасте смерти и др. и указывается дата составления этого документа.

Типы наследования признаков у человека. Аутосомно-доминантный тип наследования. Так наследуется у человека полидактилия (шестипалость), веснушки, курчавые волосы, карий цвет глаз и др. При неполном доминировании у гибридов будет проявляться промежуточная форма наследования.

Аутосомно-рецессивный тип наследования. Так наследуется у человека фенилкетонурия, серповидно- клеточная анемия, голубой цвет глаз и др. Сцепленный с полом рецессивный тип наследования. Так наследуются у человека гемофилия, дальтонизм, наследственная анемия, мышечная дистрофия и др. Сцепленный с полом доминантный тип наследования. Примером такого заболевания является особая форма рахита, устойчивая к лечению витамином В. Голандрический тип наследования. Так наследуются у человека ихтиоз кожи, обволошенность наружных слуховых проходов и средних фаланг пальцев, перепонки между пальцами на ногах и др.

42. Близнецовый и биохимический методы изучения наследственности. Сущность этих методов, их этапы и назначение.

Близнецовый метод. Метод заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах монозиготных и дизиготных близнецов. Он позволяет определить соотносительную роль наследственности (генотипа) и среды в проявлении различных признаков, как нормальных, так и патологических. Позволяет выявить наследственный характер признака, определить пенетрантность аллеля, оценить эффективность действия на организм некоторых внешних факторов (лекарственных препаратов, обучения, воспитания).

Суть метода заключается в сравнении проявления признака в разных группах близнецов при учете сходства или различия их генотипов.

Процент сходства группы близнецов по изучаемому признаку называется конкордантностью, а процент различия дискордантностью. Так как монозиготные близнецы имеют одинаковый генотип, признак развивается у обоих близнецов, то конкордантность их выше, чем у дизиготных. Сравнение монозиготных близнецов, воспитывающихся в разных условиях, позволяет выявить признаки, в формировании которых существенная роль принадлежит факторам среды, по эти признакам между близнецами наблюдается дискордантность, т.е. различия.

Для оценки ли наследственности и среды в развитии того или иного признака используют формулу Хольцингера: СМЗ - С ДЗ Н = --------------------- х 100 Е = 100 - Н 100 - СДЗ Н – роль наследственности, Е – роль среды Биохимические методы. Позволяет изучать наследственные заболевания, обусловленные генными мутациями – причины болезней обмена веществ (фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия). С помощью этого метода описано более 1000 врожденных болезней обмена веществ, для многих из них выявлен дефект первичного генного продукта. Наиболее распространенными среди этих заболеваний являются болезни связанные с дефектностью ферментов, структурных, транспортных или иных белков.

Метод основан на изучении активности ферментных систем: либо по активности самого фермента, либо по количеству конечных продуктов реакции, катализируемой данным ферментом. Дефекты ферментов определяют путем определения содержания в крови и моче продуктов метаболизма, являющихся результатом функционирования данного белка. Дефицит конечного продукта, сопровождающийся накоплением промежуточных и побочных продуктов нарушенного метаболизма, свидетельствует о дефекте фермента или его дефиците в организме.

С помощью биохимических нагрузочных тестов можно выявлять гетерозиготных носителей патологических генов, например, фенилкетонурии. Обследуемому человеку вводят внутривенно определенное количество аминокислоты фенилаланина и через равные промежутки времени определяют его концентрацию в крови. Если человек гомозиготен по доминантному гену (АА), то концентрация фенилаланина в крови довольно быстро возвращается к контрольному уровню, а если он гетерозиготен (Аа), то снижение концентрации фенилаланина идет вдвое медленнее.

43. Цитогенетический метод: суть, этапы, назначение.

Кариотипирование, или цитогенетическое исследование позволяет выявить отклонения в структуре и числе хромосом, которые могут стать причиной бесплодия, другой наследственной болезни и рождения больного ребенка.

Каждый организм характеризуется определенным набором хромосом, который называется кариотипом. Кариотип человека состоит из 46 хромосом – 22 пары аутосом и две половые хромосомы. В каждой хромосоме находятся гены, ответственные за наследственность. Кариотипирование позволяет обнаружить наследственные заболевания, связанные с изменением количества хромосом, их формы, дефектом отдельных генов. К таким болезням относятся синдромы Дауна (трисомия в 21 хромосоме), Эдвардса (трисомия в 18 хромосоме) и Патау (трисомия в 13 хромосоме); синдром «кошачего крика» (отсутсвие фрагмента 5 хромосомы), разнообразные ферментопатии (болезни обмена веществ) и многие другие.

Для исследования кариотипа человека достаточно получить образец периферической крови в количестве 1-2 мл.

Цитогенетический анализ включает три основных этапа:

1) культивирование клеток;

2) окраску препарата;

3) микроскопический анализ препарата. Культивирование клеток проводится следующим образом. После забора образец крови помещают в питательную солевую среду с добавлением цельной сыворотки крупного рогатого скота и белка бобовых растений - фитогемагглютинина, стимулирующего процесс деления клеток.

Исследование хромосом проводят в следующих случаях:

- наличие хромосомной патологии в семье или у родственников,

- привычное невынашивание беременности,

- возраст беременной женщины более 35 лет (1 случай из 30 родов - с генетической патологией)

- оценка мутагенных воздействий (радиационных, химических и др.)

44. Молекулярно - генетический метод: суть и назначение. Основные этапы ПЦР.

Молекулярно-генетические методы. Они разработаны для выявления вариаций в структуре исследуемого участка ДНК и расшифровки первичной последовательности нуклеотидов. В большинстве случаев этого достаточно для диагностики болезни или гетерозиготного состояния. Для анализа необходимо получить (амплифицировать, умножить) достаточное количество фрагментов ДНК. Это возможно с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) – в течение нескольких часов можно получить любое количество фрагментов. Цикл процесса амплификации включает 3 стадии: температурная денатурация ДНК ( разделение двухцепочечной молекулы на одноцепочечные) → присоединение к комплементарным участкам одноцепочечных молекул → синтез с помощью полимеразы полинуклеотидных цепей на одноцепочечных молекулах. С помощью рестриктаз получают фрагменты ДНК (по 4-6 пар оснований). Разделяют фрагменты с помощью электрофореза на поверхности полиакриламидного геля и проводят их идентификацию.

45. Медико-генетическое консультирование, его цели и задачи. Методы генетики, применяемые в медико-генетическом консультировании. Медико-генетическое консультирование - специализированный вид медицинской помощи населению направленный на профилактику наследственных болезней. Суть его в определении прогноза рождения ребенка с наследственной патологией, объяснении вероятности этого события и помощи консультирующейся семье в принятии решения о деторождении.

Медико-генетическая консультация состоит из трех этапов: диагностика, прогнозирование и заключение. Консультирование всегда начинается с уточнения диагноза наследственной болезни. Уточнение диагноза в медико-генетической консультации проводится с помощью генетического анализа. При этом во всех без исключения случаях применяется генеалогический метод исследования. Не менее чем в 10 % случаев применяется цитогенетическое исследование. Это необходимо для прогноза при установленном диагнозе хромосомной болезни и уточнении диагноза в неясных случаях при врожденных пороках развития. Биохимический и иммунологический методы не являются специфичными для генетической консультации, но применяются так же широко, как и при диагностике ненаследственных заболеваний.

На втором этапе определяют прогноз для потомства. Генетический риск может быть определен либо путем теоретических расчетов с использованием методов генетического анализа и вариационной статистики, либо с помощью эмпирических данных (на основе таблиц эмпирического риска). Специфический генетический риск до 5 % принято считать низким, до 10 % - повышенным в легкой степени, до 20 % - средним, выше 20 % - высоким. Генетический риск средней степени расценивают как противопоказание к зачатию или показание к прерыванию уже имеющейся беременности. Возможность проведения пренатальной диагностики является определяющей для принятия положительного решения в отношении завершения беременности.

Третий этап консультирования включает представление заключения и советы родителям. Заключительные этапы консультирования требуют самого пристального внимания. Нельзя получить правильный эффект консультирования, если пациенты неправильно поймут объяснения врача-генетика. Для достижения цели консультирования при беседе с пациентами следует учитывать уровень их образования, социально-экономическое положение семьи, структуру личности и взаимоотношения в семье.

Целью генетического консультирования в общепопуляционном смысле является снижение груза патологической наследственности, а цель отдельной консультации - помощь семье в принятии правильного решения по вопросам планирования семьи. Главный итог медико-генетического консультирования - моральный для тех семей, в которых не родились больные дети или родились здоровые.