Использование основных методов генетики для определения врожденных патологий



Известно, что при планировании беременности необходимо консультироваться с различными врачами, в частности, с гинекологами, терапевтами, но иногда будущие родители пренебрегают посещением врача-генетика. Подобное халатное отношение к здоровью будущего ребенка может нести серьезный вред, так как не каждому человеку известно, что он может быть носителем дефектного гена, который в гомозиготном состоянии может привести к различным наследственным патологиям.

Впервые о связи генетики с различными заболеваниями заговорили Уильям Бейтсон и Арчибальд Гаррод, изучая такое заболевание как алкаптонурию. Вместе они предположили, что данная патология наследуется по аутосомно-рецессивному пути наследование признаков. При алкаптонурии моча становится темной при экспозиции на воздухе и при взаимодействии со щелочью из-за неспособности метаболизировать гомогентизиновую кислоту. Принимая во внимание вовлечение биохимических процессов при данном заболевании, ученые впервые ввели понятие о врожденных пороках метаболизма.

В России большой вклад в развитие генетики внес Кольцов Николай Константинович, который открыл собственный институт экспериментальной биологии, где он изучал идею матричного размножения биологических макромолекул; помимо этого в этом же институте Н. И. Кольцов проводил исследования по медицинской генетике, а также по вопросам наследственности и изменчивости организмов.

Сергей Николаевич Давиденков является одним из основоположников медицинской генетики в России. Он одновременно изучал неврологию и генетику, в результате чего он смог определить, что некоторые неврологические патологии имеют наследственную природу [1].

Медицинская генетика — это раздел генетики человека, посвященный изучению роли наследственных факторов в патологии человека [2]. Основными целями и задачами медицинской генетики являются:

1. Причины возникновения наследственных заболеваний
2. Характер их наследования в семьях
3. Распространение в популяциях
4. Специфические процессы на клеточном и молекулярном уровнях

Медико-генетическая консультация играет важную роль в планировании беременности, так как целями и задачами медико-генетической консультации являются:

1. Уточнение диагноза наследственного заболевания
2. Определения типа наследования заболевания в семье
3. Прогноз потомства в семье
4. Распространение медико-генетических знаний среди врачей и населения
5. Объяснение в доступной форме смысла медико-генетического заключения и помощь в принятии решения по дальнейшему деторождению

Медико-генетическое консультирование как вид специализированной медицинской помощи направлено на предупреждение появления в семье детей, имеющих врожденную наследственную патологию, так как выяснение генетической основы того или иного заболевания определяет лечение и профилактику на уровне индивидуума, семьи, а также популяции в целом [3].

Огромную роль в лечении любого заболевания играет диагностика, генетические заболевания не исключение. Среди основных методов диагностики генетических заболеваний выделяют:

1. Генеалогический метод
2. Близнецовый метод
3. Цитогенетический метод
4. Биохимический метод
5. Популяционно-статистический метод
6. Метод генетики соматических клеток
7. Молекулярно-генетический метод

Генеалогический метод исследования основан на изучении родословных людей, в семьях которых были обнаружены различные наследственные аномалии [4]. Данный метод позволил установить закономерности наследования многих признаков человека, различных доминантных или рецессивных мутаций. Примером применения данного исследования можно считать составление родословной для определения вероятности рождения ребенка с дальтонизмом: Светлый квадрат — здоровый мужчина, темный квадрат — больной мужчина, светлый круг — здоровая женщина.

Рис. 1.

Как известно, дальтонизм — это Х-сцепленное рецессивное заболевание, чаще всего которым болеют мужчины, а женщины бывают носительницами дефектного гена. Так как данный признак локализуется в Х-хромосоме, при скрещиваниях можно наблюдать крисс-кросс наследования признака. В родословной жена (1) нормальна по фенотипу, а муж-дальтоник (2), следовательно, среди их потомства, где три мальчика и одна девочка, будет один больной дальтонизмом мальчик(3), а девочка будет гетерозиготна по данному признаку. После того, как произошло скрещивание между фенотипически нормальной женщиной (4) и здоровым мужчиной, родилось потомство, где два мальчика, один (5) из которых болен дальтонизмом и две девочки, которые вероятней всего будут носительницами гена.

Данный метод позволяет определить:

1. Какие признаки доминанты, какие рецессивные
2. Сцепленное с полом наследование
3. Взаимодействие генов

Близнецовый метод генетики основывается на возможности выявления наследственной предрасположенности к ряду различных заболеваний. Помимо этого, данный метод открывает широкие возможности для изучения природы различных признаков. К тому же, изучение признаков и заболеваний с помощью этого метода зависит от вида близнецов, так как различают несколько видов близнецов:

1. Однояйцевые или монозиготные близнецы развиваются из одной зиготы, следовательно, они всегда однополые и генетически идентичны друг другу
2. Разнояйцевые или гетерозиготные близнецы развиваются из нескольких яйцеклеток, оплодотворенных разными сперматозоидами, следовательно, они имеют разные генотипы, могут быть разнополыми

Близнецовый метод позволяет определить характер заболевания, например, является ли он врожденным или же он зависит от внешних фаторов?

Цитогенетический метод основывается на изучении кариотипа клеток организма, то есть на кариотипировании, позволяющем определить число, структуру хромосом; кроме этого, данный анализ способен выявить мутагенное воздействие различных лекарственных препаратов. Кариотип человека изучается двумя способами:

1. С использованием одноядерных лейкоцитов, берущихся из крови
2. С использованием клеток, способных к интенсивному размножению при нормальных условиях, например, клетки кожи

При данной процедуре происходит фиксирование на этапе метафазы, затем происходит окрашивание и фотосъемка. На основе снимков составляется кариограмма [5].

Биохимический метод исследования основан на определении активности ферментов, на их содержании в различных биологических средах организма. Например, при диагностики такого заболевания как фенилкетонурия, при котором основными симптомами являются наличие в моче фенилпировиноградной кислоты и слабоумие. Диагностика данного заболевания происходит в первые дни жизни, когда у новорожденного проводится анализ мочи на наличие фенилпировиноградной кислоты. Данная патология связана с генетическим нарушением, при котором отсутствует фермент фенилаланин-4-монооксигеназа, превращающий фенилаланил в тирозин. В случае обнаружения фенилпировиноградной кислоты у младенцев, назначается строгая диета, из которой исключаются компоненты, способствующие прогрессированию фенилкетонурии.

Популяционно-статистический метод основан на изучении генетического состава популяции. Данный анализ позволяет выявить распространенность различных генов в человеческих популяциях. Так, например, рецессивные признаки чаще всего находятся в скрытом гетерозиготном состоянии, например, рождение альбиносов в среднем составляет 1 на 20000, но один из 70 жителей европейских стран гетерозиготен по данному признаку. С помощью популяционного метода возможно изучить генетическую структуру популяции и выявить связь между популяциями, а также исследовать истории самой популяции.

Молекулярно-генетический метод исследования основан на изучении генома, а также его структуры и функций ДНК. С помощью данного метода возможно определить предрасположенности к различным заболеваниями, а также сформировать и определить генетический код. Этот метод в основном используется для определения генетических патологий, определения родства, для определения генетической совместимости между парой. На данный момент этот вид исследования является самым перспективным.

Из-за изменений внешней среды в худшую сторону, усиления воздействия тератогенных факторов, пренебрежение посещений врачей и халатное отношение к здоровью, как правило, приводят к учащению случаев возникновения врожденных патологий. По данным Всемирной организации здравоохранения от пороков развития в течение первых 4 недель ежегодно умирают 303 тыс. детей [6]. Помимо этого некоторые врожденные пороки можно предотвращать. К основным элементам профилактики относят вакцинацию, прием фолиевой кислоты или йода еще на этапе планирования беременности, а также адекватная дородовая помощь.

Литература:

1. Юров, И. Ю. Цитогенетические, молекулярные и клинические основы генетически обусловленных болезней / И. Ю. Юров, С. Г. Ворсанова, В. Ю. Воинова. — Москва: Академия естествознания, 2019. — c. — Текст: непосредственный.
2. Медицинская генетика. — Текст: электронный // Большая медицинская энцикло: [сайт]. — URL: (дата обращения: 25.06.2022).
3. Якушина, И. И. Научное обоснование совершенствования и организации качества медицинской помощи в медико-генетических консультациях: специальность 14.02.03 «Общественное здоровье и здравоохранение»: диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / Якушина Ирина Ивановна; Первый московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации. — Москва, 2016. — 171 c. — Текст: непосредственный.
4. Киселева, З. С. Генетика / З. С. Киселева, А. Н. Мягкова. — Москва: Просвещение, 1977. — c. — Текст: непосредственный.
5. Генетический анализ перед зачатием: исследование кариотипа по лимфоцитам. — Текст: электронный // Университетская: [сайт]. — URL: https://unclinic-ru.turbopages.org/turbo/unclinic.ru/s/geneticheskij-analiz-pered-zachatiem-issledovanie-kariotipa-po-limfocitam/ (дата обращения: 25.06.2022).
6. Пороки развития. — Текст: электронный // Всемирная: [сайт]. — URL: (дата обращения: 25.06.2022).