Geneettiset tutkimukset: merkinnät, menetelmät

Viime vuosina on havaittu perinnöllisten sairauksien osuuden kasvu sairauksien kokonaisrakenteessa. Tässä suhteessa geneettisen tutkimuksen rooli käytännön lääketieteessä kasvaa. Ilman lääketieteellisen genetiikan tuntemista on mahdotonta diagnosoida, hoitaa ja ehkäistä perinnöllisiä ja synnynnäisiä sairauksia.

Perinnöllinen taipumus on todennäköisesti lähes kaikkien sairauksien luontainen, mutta sen aste vaihtelee huomattavasti. Jos tarkastelemme perinnöllisten tekijöiden roolia eri sairauksien esiintymisessä, voimme erottaa seuraavat ryhmät.

• Sairaudet, joiden alkuperän määräävät geneettiset tekijät (altistuminen patologiselle geenille); Tähän ryhmään kuuluvat monogeeniset sairaudet, joiden perintöön sovelletaan Mendelin lakien perussääntöjä (mendelirovannye-taudit), ja ulkoisen ympäristön vaikutus voi vaikuttaa vain patologisen prosessin tiettyjen ilmentymien voimakkuuteen (sen oireisiin).
• Sairaudet, joiden esiintyminen määräytyy pääasiassa ulkoisen ympäristön (infektiot, vammat jne.) Vaikutuksesta; perinnöllisyys voi vaikuttaa vain eräisiin kehon reaktion kvantitatiivisiin ominaisuuksiin, määrittää patologisen prosessin erityispiirteet.
• Sairaudet, joissa perinnöllisyys on syy-tekijä, mutta tietyt ulkoisen ympäristön ilmentymät ovat välttämättömiä sen ilmenemiseen, niiden perintö ei kuulu Mendelin (ei-kuukautisten sairauksien) lakeihin; Niitä kutsutaan multi-toriciksi.

Perinnölliset sairaudet

Jokaisen yksilön kehitys on seurausta geneettisten ja ympäristötekijöiden vuorovaikutuksesta. Lannoitteiden aikana muodostuu joukko ihmisen geenejä, ja sen jälkeen yhdessä ympäristönäkökohtien kanssa määritellään kehitykseen liittyvät ominaisuudet. Kehon geenejä kehossa kutsutaan genomiksi. Genomi kokonaisuutena on hyvin vakaa, mutta muuttuvien ympäristöolosuhteiden vaikutuksesta voi olla muutoksia - mutaatioita.

Perinnölliset perinnöllisyysyksiköt ovat geenejä (DNA-molekyylin osia). Perinnöllisten tietojen välittämisen mekanismi perustuu DNA: n kykyyn itsensä päällekkäisyyttä (replikaatiota). DNA sisältää geneettisen koodin (järjestelmän tietojen tallentamiseksi aminohappojen sijainnista proteiineissa käyttäen nukleotidien järjestelyn sekvenssiä DNA: ssa ja messenger-RNA: ssa), joka määrittää solujen kehittymisen ja metabolian. Geenit sijaitsevat kromosomeissa, soluydin rakenteellisissa elementeissä, jotka sisältävät DNA: ta. Geenin käyttämää paikkaa kutsutaan lokukseksi. Monogeeniset sairaudet - monolokaaliset, polygeeniset sairaudet (monitekijä) - monitarkennus.

Kromosomit (valomikroskoopissa näkyvät sauvamaiset rakenteet solunytimissä) koostuvat monista tuhansista geeneistä. Ihmisissä kukin somaattinen eli ei-seksuaalinen solu sisältää 46 kromosomia, joita edustaa 23 paria. Yksi pareittain - sukupuoli kromosomit (X ja Y) - määrittää yksilön sukupuolen. Naisten somaattisten solujen ytimissä on kaksi kromosomia X, miehillä - yksi kromosomi X ja yksi kromosomi Y. Miesten sukupuolikromosomit ovat heterologisia: kromosomi X on suurempi, se sisältää monia geenejä, jotka vastaavat sekä sukupuolen että muiden kehon merkkien määrittämisestä; Y-kromosomi on pieni, sen muoto on erilainen kuin X-kromosomi ja siinä on pääasiassa miehiä sukupuolta määrittäviä geenejä. Solut sisältävät 22 paria autosomeja. Ihmisen autosomaaliset kromosomit jaetaan 7 ryhmään: A (1, 2, 3 paria kromosomeja), B (4, 5 paria), C (6, 7, 8, 9, 10,, 11-, 12-parit, samoin kuin kromosomi X, joka on samanlainen kuin kromosomit 6 ja 7), D (13, 14, 15 paria), E (16, 17, 18 paria) ), F (19., 20. Paria), G (21., 22. Paria ja Y-kromosomi).

Geenit sijaitsevat kromosomeja pitkin lineaarisesti, ja kukin geeni on tiukasti määritelty paikka (lokus). Geenejä, jotka käyttävät homologisia lokoja, kutsutaan alleeliksi. Jokaisella henkilöllä on kaksi saman geenin alleelia: yksi kullekin parin kromosomille, lukuun ottamatta useimpia geenejä, jotka ovat kromosomeissa X ja Y miehillä. Tapauksissa, joissa samat alleelit ovat läsnä kromosomin homologisilla alueilla, he puhuvat homotsygoottisuudesta, ja kun ne sisältävät saman geenin eri alleelejä, on tapana puhua tämän geenin heterotsygositeetista. Jos geeni (alleeli) vaikuttaa vaikutuksessaan, se on läsnä vain yhdessä kromosomissa, sitä kutsutaan määrääväksi. Recessiivinen geeni ilmenee vain, jos se on läsnä molemmissa kromosomiparin jäsenissä (tai yhdessä X-kromosomissa miehillä tai naisilla, joilla on X0-genotyyppi). Geeniä (ja sen vastaavaa ominaisuutta) kutsutaan X-sidokseksi, jos se sijaitsee X-kromosomissa. Kaikkia muita geenejä kutsutaan autosomaaliksi.

Erottele vallitseva ja recessiivinen perintö. Hallitsevan perintön tapauksessa piirre ilmenee sekä homotsygoottisissa että heterosygoottisissa tiloissa. Recessiivisen perinnön tapauksessa fenotyyppisiä (kehon ulkoisia ja sisäisiä piirteitä) esiintyy vain homotsygoottisessa tilassa, kun he eivät ole heterosygoottisia. Sukupuoleen liittyvä hallitseva tai recesssiivinen perintämuoto on myös mahdollinen; tällä tavalla sukupuolikromosomeissa sijaitseviin geeneihin liittyvät piirteet ovat peritty.

Kun hallitsevat perinnölliset sairaudet vaikuttavat yleensä samaan perheeseen useille sukupolville. Recessiivisen perinnön myötä mutantigeenin latentti heterosygoottinen kantoaaltotila voi olla olemassa pitkään perheessä, ja siksi sairaat lapset voivat syntyä terveistä vanhemmista tai jopa perheistä, joilla ei ole ollut sairautta useiden sukupolvien ajan.

Perinnölliset sairaudet perustuvat geenimutaatioihin. Mutaatioiden ymmärtäminen on mahdotonta ilman, että käsite "geeni" on nykyaikainen. Tällä hetkellä genomia pidetään multigenomisena symbioottisena konstruktina, joka koostuu pakollisista ja valinnaisista elementeistä. Pakollisten elementtien perustana ovat rakenteelliset lokit (geenit), joiden lukumäärä ja sijainti genomissa on melko vakio. Rakenteelliset geenit muodostavat noin 10–15% genomista. Termi "geeni" sisältää transkriptoidun alueen: eksonit (todellinen koodausalue) ja intronit (ei-koodaava alue, joka erottaa eksoneja); ja vierekkäiset sekvenssit - johtaja, ennen geenin alkua, ja hännän transloimaton alue. Valinnaiset elementit (85-90% koko genomista) ovat DNA: ta, joka ei kanna tietoa proteiinien aminohapposekvenssistä eikä ole ehdottomasti tarpeen. Tämä DNA voi osallistua geeniekspression säätelyyn, suorittaa rakenteellisia toimintoja, lisätä homologisen pariutumisen ja rekombinaation tarkkuutta ja edistää DNA: n onnistunutta replikaatiota. Valittavien elementtien osallistuminen merkkien perinnölliseen siirtoon ja mutaation vaihtelun muodostuminen on nyt osoitettu. Tällainen genomin monimutkainen rakenne määrittää geenimutaatioiden monimuotoisuuden.

Laajimmassa merkityksessä mutaatio on vakaa, perinnöllinen muutos DNA: ssa. Mutaatioihin voi liittyä muutoksia kromosomien rakenteessa, jotka näkyvät mikroskopian aikana: deleetio on kromosomin osan häviäminen; päällekkäisyys - kromosomialueen kaksinkertaistaminen, lisäys (inversio) - kromosomialueen repeämä, sen kierto 180 ° ja kiinnitys repeämispaikkaan; translokaatio - erään osan kromosomista ja sen kiinnittymisestä toiseen. Tällaisilla mutaatioilla on suurin haitallinen vaikutus. Muissa tapauksissa mutaatiot voivat sisältää yhden geenin yhden puriinin tai pyrimidiini- nukleotidin korvaamisen (pistemutaatiot). Näitä mutaatioita ovat: missense-mutaatiot (mutaatiot merkityksen muutoksella) - nukleotidien korvaaminen kodoneissa, joissa on fenotyyppisiä ilmenemismuotoja; nonsenssimutaatiot (merkityksetön) - nukleotidisubstituutiot, joissa muodostetaan lopetuskodoneja, tuloksena geenin koodaaman proteiinin synteesi lopetetaan ennenaikaisesti; silmukointimutaatiot ovat nukleotidien substituutioita eksonien ja intronien risteyksessä, mikä johtaa laajennettujen proteiinimolekyylien synteesiin.

Suhteellisen äskettäin on identifioitu uusi mutaatioiden luokka - dynaamiset mutaatiot tai laajentumismutaatiot, jotka liittyvät trinukleotidien toistojen epävakauteen funktionaalisesti merkittävissä osissa geenejä. Monille geenien transkriptoiduille tai säätelyalueille lokalisoituneille trinukleotiditoistoille on tunnusomaista suuri populaatiomuutos, jonka sisällä ei havaita fenotyyppisiä häiriöitä (ts. Tauti ei kehitty). Sairaus kehittyy vasta, kun toistojen määrä näissä sivustoissa ylittää tietyn kriittisen tason. Tällaisia mutaatioita ei peri Mendelin lain mukaan.

Täten perinnölliset sairaudet ovat sairauksia, jotka aiheutuvat solun genomin vahingoittumisesta, joka voi vaikuttaa koko genomiin, yksittäisiin kromosomeihin ja aiheuttaa kromosomaalisia sairauksia tai vaikuttaa yksittäisiin geeneihin ja aiheuttaa geenisairauksia.

Kaikki perinnölliset sairaudet voidaan jakaa kolmeen suureen ryhmään:

• monogeeniset;
• polygeeninen tai monitekijäinen, jossa useiden geenien mutaatioita ja ei-geneettisiä tekijöitä vuorovaikutuksessa;
• kromosomien poikkeavuuksia tai kromosomien rakenteen tai lukumäärän poikkeavuuksia.

Ensimmäisiin kahteen ryhmään kuuluvia sairauksia kutsutaan usein geneettisiksi ja kolmanneksi kromosomitauteiksi.

[1], [2], [3], [4]

Perinnöllisten sairauksien luokittelu

Kromosomi	Monogeeniset	Monikerroksinen (polygeeninen)
Sukupuolikromosomien lukumäärän poikkeavuuksia: - Shereshevsky-Turnerin oireyhtymä; - Kleinfelterin oireyhtymä; - trisomian X-oireyhtymä; - oireyhtymä 47, XYY Autosome: - Downin oireyhtymä; - Edwardsin oireyhtymä; - Pataun oireyhtymä; - osittainen trisomia 22 Kromosomien rakenteelliset poikkeamat: Kissanhuutooireyhtymä; 4p-deleetionoireyhtymä; Naapurien geenien mikrodletoinnin oireet	Autosomaalinen dominantnye: Marfanin oireyhtymä; von Willebrandin tauti; Anemia Minskskogo-Shophfara ja muut Autosomaalinen resessiivinen: - fenyyliketonuria; - galaktosemia; - kystinen fibroosi jne. X-linkitetty recessiivinen: Hemofilia A ja B; Myopatia Dushena; Ja muut X-linkitetty hallitseva: - D-vitamiiniresistentit riisit; - ruskea väri Hammaskiillot jne.	CNS: jotkut epilepsian muodot, skitsofrenia jne. Sydän- ja verisuonijärjestelmä: reuma, hypertensiivinen sairaus, ateroskleroosi jne. Iho: atooppinen ihottuma, psoriaasi jne. Hengityselimet: keuhkoputkien astma, allerginen alveoliitti jne. Virtsarakenne: virtsatulehdus, enureesi jne. Ruoansulatusjärjestelmä: mahahaava, haavainen paksusuolitulehdus jne.

Kromosomaaliset sairaudet voivat johtua määrällisistä kromosomien poikkeavuuksista (genomisista mutaatioista) sekä rakenteellisista kromosomien poikkeavuuksista (kromosomipoikkeamista). Kliinisesti lähes kaikki kromosomaaliset taudit ilmenevät henkisen kehityksen heikkenemisenä ja moninaisten synnynnäisten epämuodostumiena, jotka ovat usein yhteensopimattomia elämän kanssa.

Monogeeniset sairaudet kehittyvät yksittäisten geenien vahingoittumisen seurauksena. Suurin osa perinnöllisistä aineenvaihduntataudeista (fenyyliketonuria, galaktosemia, mukopolysakkaridoosit, kystinen fibroosi, adrenogenitaalinen oireyhtymä, glykogenoosi jne.) Kuuluvat monogeenisiin sairauksiin. Monogeeniset sairaudet periytyvät Mendelin lakien mukaan ja ne voidaan jakaa autosomaaliseen määräävään, autosomaaliseen resessiiviseen ja liittää X-kromosomiin perintötyypin mukaan.

Monitahoiset sairaudet ovat polygeenisiä, sillä niiden kehittäminen edellyttää tiettyjen ympäristötekijöiden vaikutusta. Monifaktoristen sairauksien yleiset oireet ovat seuraavat.

• Korkea taajuus väestön keskuudessa.
• Ilmoitettu kliininen polymorfismi.
• Samankaltaisuus probandin ja lähisukulaisen kliinisten ilmenemismuotojen kanssa.
• Ikä- ja sukupuolierot.
• Aikaisempi alkuvaihe ja jonkin verran kliinisten ilmenemismuotojen vahvistuminen alaspäin tulevilla sukupolvilla.
• Lääkkeiden tehollinen terapeuttinen teho.
• Taudin kliinisten ja muiden ilmenemismuotojen samankaltaisuus lähiympäristössä ja probandissa (multifaktoriaalisten sairauksien perintökerroin ylittää 50-60%).
• Perintölainsäädännön ja Mendelin lakien välinen epäjohdonmukaisuus.

Kliinisen käytännön kannalta on tärkeää ymmärtää käsitteen "synnynnäiset epämuodostumat", jotka voivat olla yksittäisiä tai useita, perinnöllisiä tai satunnaisia, ydin. Perinnöllisiä sairauksia ei voida pitää niillä synnynnäisillä sairauksilla, joita esiintyy kriittisissä alkion alkuvaiheen jaksoissa haitallisten ympäristötekijöiden (fyysiset, kemialliset, biologiset jne.) Vaikutuksesta ja joita ei ole peritty. Esimerkki tällaisesta patologiasta voi olla synnynnäisiä sydänvikoja, jotka johtuvat usein patologisista vaikutuksista sydämen asettamisen aikana (I raskauskolmannes), esimerkiksi virusinfektio, trooppinen kehittyvän sydämen kudoksiin; sikiön alkoholin oireyhtymä, raajojen epänormaali kehitys, korvat, munuaiset, ruoansulatuskanava jne. Tällaisissa tapauksissa geneettiset tekijät muodostavat vain perinnöllisen alttiuden tai lisääntyneen alttiuden tiettyjen ympäristötekijöiden toiminnalle. WHO: n mukaan kehityshäiriöitä esiintyy 2,5%: lla kaikista vastasyntyneistä; Heistä 1,5% johtuu haitallisten eksogeenisten tekijöiden vaikutuksesta raskauden aikana, loput ovat pääosin geneettisiä. Perinnöllisten ja synnynnäisten sairauksien, jotka eivät ole periytyneitä, erottaminen on hyvin käytännöllistä merkitystä jälkeläisten ennustamiseksi tietyssä perheessä.

[5]

Menetelmät perinnöllisten sairauksien diagnosoimiseksi

Tällä hetkellä käytännön lääketieteellä on koko diagnoosimenetelmä, jonka avulla voidaan tunnistaa perinnölliset sairaudet tietyllä todennäköisyydellä. Näiden menetelmien diagnostinen herkkyys ja spesifisyys ovat erilaisia - jotkut sallivat vain ehdottaa taudin läsnäoloa, toiset suurella tarkkuudella määrittävät taudin taustalla olevat mutaatiot tai määrittelevät sen kulun piirteet.

[6], [7], [8], [9]

Sytogeneettiset menetelmät

Kromosomitautien diagnosoinnissa käytetään sytogeneettisiä tutkimusmenetelmiä. Niihin kuuluvat:

• sukupuolikromatiinin tutkimus - X- ja Y-kromatiinin määrittäminen;
• karyotyyppi (karyotyyppi - solukromosomien yhdistelmä) - kromosomien lukumäärän ja rakenteen määrittäminen kromosomaalisten sairauksien (genomisten mutaatioiden ja kromosomipoikkeamien) diagnosoimiseksi.

[10], [11], [12], [13],