Основные методы исследования генетики человека
Генеалогический метод предложен в 1883 г. Ф. Гальтоном. Это метод анализа родословных (прослеживание наследования нормального или патологического признака в семье с указанием типа родственных связей между членами родословной). В медицинской генетике его называют клинико-генеалогическим,так как прослеживаются патологические признаки и применяются методы клинического исследования. Суть метода: выявление родственных связей и прослеживание изучаемого признака среди близких, далеких, прямых и непрямых родственников. Этапы метода : 1. Сбор сведений о родственниках у пробанда (человека, обратившегося к врачу-генетику). 2. Составление родословной. 3. Анализ родословной. Метод применяется для установления наследственного характера признака, типа наследования, генотипов членов родословной, пенетрантности гена. Для построения родословных используется система символов, предложенная в 1931 г. английским ученым Юстом (рис.17). При построении родословных необходимо соблюдать следующие правила: · необходимо выяснить по собранному анамнезу число поколений; · родословная начинается с пробанда; · каждое поколение нумеруется римскими цифрами слева; · символы, обозначающие особей одного поколения, располагаются на горизонтальной линии и нумеруются арабскими цифрами. Анализ родословной позволяет выявить следующие типы наследования признаков: аутосомно-доминантный; аутосомно-рецессивный; сцепленный с Х-хромосомой (с полом) доминантный; сцепленный с Х-хромосомой (с полом) рецессивный; голандрический (сцепленный с Y-хромосомой). Аутосомно-доминантный тип наследования: · Больные встречаются в каждом поколении. · Болеют в равной степени и мужчины, и женщины. · Больной ребенок рождается у больных родителей с вероятностью 100%, если они гомозиготны; 75%, если они гетерозиготны. · Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 0%.
Рис 17. Символика, используемая при составлении родословных
Аутосомно-рецессивный тип наследования: · Больные встречаются не в каждом поколении. · Болеют в равной степени и мужчины, и женщины. · Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 25%, если они гетерозиготны; 0%, если они оба или один из них гомозиготен по доминантному гену. · Часто проявляется при близкородственных браках. Сцепленный с Х-хромосомой (с полом) доминантный тип наследования: · Больные встречаются в каждом поколении. · Болеют в большей степени женщины. · Если отец болен, то все его дочери больны. · Больной ребенок рождается у больных родителей с вероятностью 100%, если мать гомозиготна; 75%, если мать гетерозиготна. · Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 0%. Сцепленный с Х-хромосомой (с полом) рецессивный тип наследования: · Больные встречаются не в каждом поколении. · Болеют в основном мужчины. · Вероятность рождения больного мальчика у здоровых родителей 25%, больной девочки — 0%. Голандрический (сцепленный с Y-хромосомой) тип наследования: · Больные встречаются в каждом поколении. · Болеют только мужчины. · Если отец болен, то все его сыновья больны. · Вероятность рождения больного мальчика у больного отца 100%
Близнецовый метод (предложен в 1876 г. Ф. Гальтоном для изучения генетических закономерностей на близнецах. Суть метода:сравнение признаков у различных групп близнецов, исходя из их сходства (конкордантности) или различия (дискордантности). Этапы метода: 1. Составление выборки близнецов из всей популяции. 2. Диагностика зиготности близнецов. 3. Установление соотносительной роли наследственности и среды в формировании признака. Для оценки роли наследственности и среды в формировании и развитии признака используют формулу Хольцингера: Н = ( КМБ%-КДБ%)/100%-КДБ%
где Н — доля наследственных факторов, КМБ% и — конкордантность монозиготных близнецов в процентах КДБ% – конкордантность дизиготных близнецов в процентах Если Н больше 0,5, то в формировании признака большую роль играет генотип, если Н меньше 0,5, то большую роль играет среда. Цитогенетический метод — это изучение кариотипа с использованием микроскопии. Этапы метода: 1. Получение и культивирование клеток (лимфоциты, фибробласты) на искусственных питательных средах. 2. Добавление в питательную среду фитогемагглютинина для стимуляции клеточного деления. 3. Остановка деления клетки на стадии метафазы добавлением колхицина. 4. Обработка клеток гипотоническим раствором NaCl, вследствие чего разрушается клеточная оболочка и получается «россыпь» хромосом. 5. Окрашивание хромосом специфическими красителями. 6. Микроскопирование и фотографирование хромосом. 7. Составление идиограммы и ее анализ. Метод позволяет: · диагностировать геномные и хромосомные мутации; · определить генетический пол организма.
Биохимические методы. Причиной большинства наследственных моногенных заболеваний являются дефекты обмена веществ, связанные с ферментопатиями (нарушениями структуры ферментов, участвующих в реакциях об-мена). При этом в организме накапливаются промежуточные продукты обмена, поэтому, определяя их или активность ферментов с помощью биохимических методов, можно диагностировать наследственные болезни обмена веществ (генные мутации). Количественные биохимические методы (нагрузочные тесты) позволяют выявить гетерозиготное носительство патологического рецессивного гена. Дерматоглифический анализ — это изучение гребешковой кожи человека (кожи подушечек пальцев, ладонной стороны кистей и подошвенной стороны стоп), где сильно выражен сосочковый слой дермы. Метод применяется: а) для установления зиготности близнецов; б) как экспресс-метод диагностики врожденного ком понента некоторых наследственных заболеваний. Обычно при геномной патологии отмечается сочетание некоторых показателей: радиальные петли на 4 и 5 пальцах, четырехпальцевая борозда, главный ладонный угол от 60° до 80° и др. Химические методы основаны на качественных цветных химических реакциях. Используются для предварительной диагностики наследственных болезней обмена веществ. Как скрининг-тест диагностики фенилкетонурии используется метод смачивания мочой ребенка полосок бумаги, пропитанной 10% раствором РеС13или 2,4 динитрофенил-гидразина. При наличии в моче фенилпировиноградной кислоты появляется зеленоватое окрашивание фильтровальной бумаги. Определение Х- и У- полового хроматина. Для исследования используются клетки буккального эпителия или лейкоциты. А'-хроматин определяется при окрашивании препарата ацеторсеином, а У-хроматин — при окрашивании акрихинипритом. Эти методы позволяют выявить число половых хромосом в кариотипе (число А'-хромо-сом всегда на одну больше, чем число глыбок А1-хроматина, число У-хромосом равно числу глыбок У-хрома-тина); установить генетический пол особи, диагностировать хромосомные болезни пола (в комплексе с другими методами). Методы пренатальной (дородовой) диагностики наследственных болезнейпозволяют установить наследственные дефекты плода на ранних стадиях беременности. С их помощью возможно задолго до рождения ребенка определить заболевание, и если необходимо прервать беременность. Основными показателями к проведению пренатальной диагностики являются: · Точно установленное наследственное заболевание в семье. · Возраст матери выше 35 лет, отца — от 40 лет. · Наличие в семье заболевания, сцепленного с полом. · Наличие структурных перестроек хромосом у одного из родителей (особенно транслокаций и инверсий). · Гетерозиготность обоих родителей по одной паре аллелей при аутосомно-рецессивном заболевании. · Наличие в анамнезе беременной длительной работы на вредных для здоровья производствах или проживания в местах с повышенным радиационным фоном и др. · Повторные спонтанные прерывания беременности или рождение ребенка с врожденными пороками развития, сахарный диабет, эпилепсия, инфекции у беременной, лекарственная терапия. Методы пренатальной диагностики можно разделить на: 1) Просеивающие: позволяют выделить женщин, имеющих повышенный риск рождения ребенка с врожденной патологией или наследственной болезнью. Методы доступны для широкого применения и относительно недороги. К просеивающим методам относят: —определение концентрации α-фетопротеина (АФП); —определение уровня хорионического гонадотропина человека (ХГЧ); —определение уровня несвязанного эстриола; —выявление ассоциированного с беременностью плазменного белка А; —выделение клеток или ДНК плода из организма матери. 2) Неинвазивные: методы обследования плода без оперативного вмешательства. В настоящее время к ним относится ультразвуковое исследование плода (УЗИ). УЗИ можно применять как при просеивающем, так и при уточняющем методах. Накопленные данные показывают, что УЗИ не приносит вреда плоду. В некоторых странах УЗИ проводят всем беременным. Это позволяет предупредить рождение 2— 3-х детей с серьезными врожденными пороками развития на 1 000 новорожденных, что составляет примерно 30% всех детей с такой патологией. 3) Инвазивные:методы основанные на анализе генетического материала клеток или тканей плода. Проводятся по строгим показаниям. К инвазивным методам относят: - биопсия хориона и плаценты (для цитогенетических, биохимических исследований и анализа ДНК); - амниоцентез (забор амниотической жидкости плода для диагностики генных, хромосомных и геномных мутаций); - кордоцентез (взятие крови из пуповины с целью ранней диагностики наследственных болезней крови); - фетоскопия (введение фиброоптического эндоскопа в полость амниона с целью осмотра плода, плаценты, пуповины и др);
|