היווצרות הגנטיקה הרפואית החלה בשנות ה-30. המאה העשרים, כאשר החלו להופיע עובדות המאשרות כי תורשה של תכונות בבני אדם מצייתת לאותם דפוסים כמו באורגניזמים חיים אחרים.
משימת הגנטיקה הרפואית היא לזהות, ללמוד, למנוע ולטפל במחלות תורשתיות, וכן לפתח דרכים למניעת השפעות מזיקות של גורמים סביבתיים על התורשה האנושית.
שיטות לחקר התורשה האנושית. כאשר לומדים את התורשה והשונות של אדם, נעשה שימוש בשיטות הבאות: גנאלוגי, תאום, ציטוגנטי, ביוכימי, דרמטוגליפי, הכלאה תאים סומטיים, דוגמנות וכו'.
השיטה הגנאלוגית מאפשרת לברר קשרי משפחהולעקוב אחר תורשה של תכונות נורמליות או פתולוגיות בקרב קרובי משפחה ו קרובי משפחה רחוקיםבמשפחה זו על בסיס עריכת אילן יוחסין - אילן יוחסין. אם יש אילן יוחסין, אזי, באמצעות נתונים מסכם של מספר משפחות, ניתן לקבוע את סוג ההורשה של תכונה - דומיננטית או רצסיבית, קשורה למין או אוטוזומלית, וכן את המונוגניות או הפוליגניות שלה. השיטה הגנאלוגית הוכיחה תורשה של מחלות רבות כמו סוכרת, סכיזופרניה, המופיליה וכו'.
השיטה הגנאלוגית משמשת לאבחון מחלות תורשתיות וייעוץ גנטי רפואי; היא מאפשרת טיפול מונע גנטי (מניעת לידת ילד חולה) ו מניעה מוקדמתמחלות תורשתיות.
שיטת התאומים מורכבת מחקר התפתחות תכונות בתאומים. זה מאפשר לך לקבוע את תפקיד הגנוטיפ בירושה של תכונות מורכבות, כמו גם להעריך את ההשפעה של גורמים כגון חינוך, הכשרה וכו '.
ידוע שאצל בני אדם תאומים זהים (חד-זיגוטיים) ואחים (דזיגוטים). תאומים זהים, או זהים, מתפתחים מביצית אחת שהופריה על ידי זרע אחד. הם תמיד מאותו מין ודומים זה לזה בצורה מדהימה, מכיוון שיש להם אותו גנוטיפ. בנוסף, יש להם אותו סוג דם, אותן טביעות אצבע וכתב יד, אפילו הוריהם מבלבלים אותם ולא מבחינים ביניהם בריח של כלב. רק תאומים זהים מצליחים ב-100% בהשתלות איברים, מכיוון שיש להם אותה קבוצה של חלבונים והרקמות המושתלות אינן נדחות. שיעור התאומים הזהים בבני אדם הוא כ-35-38% ממספרם הכולל.
תאומים אחים, או דו-זיגוטיים, מתפתחים משתי ביציות שונות, המופריות בו-זמנית על ידי זרעונים שונים. תאומים דיזיגוטים יכולים להיות מאותו המינים או שונים, ומנקודת מבט גנטית, הם לא דומים יותר מאחים ואחיות רגילים.
חקר תאומים זהים לאורך חייהם, במיוחד אם הם חיים בתנאים סוציו-אקונומיים ואקלימיים שונים, מעניין מכיוון שההבדלים ביניהם בהתפתחות תכונות פיזיות ונפשיות מוסברים לא על ידי גנוטיפים שונים, אלא על ידי השפעת הסביבה. תנאים.
השיטה הציטוגנטית מבוססת על בדיקה מיקרוסקופיתמבני כרומוזומים אצל אנשים בריאים וחולים. בקרה ציטוגנטית משמשת באבחון של מספר מחלות תורשתיות הקשורות לאנופלואידיה וסידורים כרומוזומליים שונים. זה גם מאפשר לחקור את הזדקנות הרקמות על בסיס מחקרים של הדינמיקה הקשורה לגיל של מבנה התא, כדי לבסס את ההשפעה המוטגנית של גורמים סביבה חיצוניתלאדם וכו'.
בשנים האחרונות השיטה הציטוגנטית הרוויחה חשיבות רבהבקשר לאפשרויות הניתוח הגנטי האנושי, שנפתחו על ידי הכלאה של תאים סומטיים בתרבית. השגת הכלאות בין-ספציפיות של תאים (לדוגמה, אדם ועכבר) מאפשרת להתקרב הרבה יותר לפתרון בעיות הקשורות לחוסר האפשרות של הצלבות מכוונות, לוקליזציה של גן על כרומוזום מסוים, הקמת קבוצת קישור למספר תווים. וכו' שילוב השיטה הגנאלוגית עם השיטה הציטוגנטית, וגם עם השיטות העדכניות ביותר הנדסה גנטיתהאיצה משמעותית את תהליך מיפוי הגנים בבני אדם.
שיטות ביוכימיות לחקר התורשה האנושית מסייעות לאיתור מספר מחלות מטבוליות (פחמימות, חומצות אמינו, שומנים ועוד) באמצעות למשל חקר נוזלים ביולוגיים (דם, שתן, מי שפיר) על ידי ניתוח איכותי או כמותי. הגורם למחלות אלו הוא שינוי בפעילותם של אנזימים מסוימים.
בעזרת שיטות ביוכימיות התגלו כ-500 מחלות מולקולריות, שהן תוצאה של ביטוי של גנים מוטנטיים. עם סוגים שונים של מחלות, אפשר לקבוע את האנזים-חלבון החריג עצמו, או לקבוע תוצרי ביניים מטבוליים. לפי התוצאות ניתוחים ביוכימייםניתן לאבחן את המחלה ולקבוע את שיטות הטיפול. אבחון מוקדםושימוש בדיאטות שונות בשלבים הראשונים של ההתפתחות הפוסט-עוברית יכול לרפא מחלות מסוימות או לפחות להקל על מצבם של חולים עם מערכות אנזימים לקויות.
כמו כל דיסציפלינה אחרת, הגנטיקה האנושית המודרנית משתמשת בשיטות של מדעים קשורים: פיזיולוגיה, ביולוגיה מולקולרית, הנדסה גנטית, ביולוגית ו מידול מתמטיוכו' מקום משמעותי בפתרון בעיות הגנטיקה הרפואית תופסת השיטה האונטוגנטית, המאפשרת לשקול את התפתחותם של תווים נורמליים ופתולוגיים במהלך ההתפתחות האינדיבידואלית של האורגניזם.
מחלות תורשתיות של בני אדם, טיפול ומניעתן. עד כה נרשמו למעלה מ-2,000 מחלות תורשתיות של בני אדם, ורובן קשורות להפרעות נפשיות. לפי ארגון הבריאות העולמי, הודות לשימוש בשיטות אבחון חדשות, נרשמות בממוצע שלוש מחלות תורשתיות חדשות מדי שנה, המתרחשות בתרגול של רופא מכל התמחות: מטפל, מנתח, נוירופתולוג, רופא מיילד-גינקולוג, רופא ילדים , אנדוקרינולוג וכו'. מחלות שאין להן שום קשר לתורשה, למעשה אינן קיימות. זְרִימָה מחלות שונות(ויראליות, חיידקיות, מיקוזה ואפילו פציעות) וההחלמה לאחריהן במידה כזו או אחרת תלויים באימונולוגיים, פיזיולוגיים, התנהגותיים ותורשתיים. מאפיינים נפשייםאִישִׁי.
מחלות תורשתיות על תנאי ניתן לחלק לשלוש קבוצות גדולות: מחלות מטבוליות, מחלות מולקולריות, הנגרמות בדרך כלל ממוטציות גנים, ומחלות כרומוזומליות.
מוטציות גניםוהפרעות מטבוליות. מוטציות גנים יכולות להתבטא בעלייה או ירידה בפעילותם של אנזימים מסוימים, עד להעדרם. באופן פנוטיפי, מוטציות כאלה מתבטאות כמחלות מטבוליות תורשתיות, אשר נקבעות על ידי היעדר או עודף של התוצר של התגובה הביוכימית המתאימה.
מוטציות גנים מסווגות לפי הביטוי הפנוטיפי שלהן, כלומר, כמחלות הקשורות להפרה של חומצות אמינו, פחמימות, שומנים, חילוף חומרים של מינרלים, החלפה של חומצות גרעין.
דוגמה להפרעה במטבוליזם של חומצות אמינו היא לבקנות, מחלה לא מזיקה יחסית שנמצאת במדינות מערב אירופהבתדירות של 1:25000. הגורם למחלה הוא פגם באנזים טירוזינאז, כתוצאה מכך נחסמת הפיכת טירוזין למלנין. לבקנים יש עור חלבי, שיער בהיר מאוד וללא פיגמנט בקשתית. יש להם רגישות יתרלאור השמש שגורם להם מחלות דלקתיותעור.
אחת המחלות הנפוצות ביותר חילוף חומרים של פחמימותהוא סוכרת. מחלה זו קשורה למחסור בהורמון האינסולין, מה שמוביל לשיבוש ביצירת הגליקוגן ולעלייה ברמות הגלוקוז בדם.
מספר סימנים פתולוגיים (יתר לחץ דם, טרשת עורקים, גאוט וכו') נקבעים לא על ידי אחד, אלא על ידי מספר גנים (תופעת הפילמור). אלו הן מחלות בעלות נטייה תורשתית, אשר תלויות יותר בתנאי הסביבה: בתנאים נוחים, מחלות כאלה עשויות שלא להתבטא.
מחלות כרומוזומליות. סוג זה של מחלה תורשתית קשור לשינוי במספר או במבנה של הכרומוזומים. שכיחות הפרעות כרומוזומליות בילודים היא בין 0.6 ל-1%, ובשלב של 8-12 שבועות, לכ-3% מהעוברים יש אותן. בין הפלות ספונטניות, שכיחות הפרעות כרומוזומליות היא כ-30%, ו דייטים מוקדמים(עד חודשיים) - 50% ויותר.
בבני אדם תוארו כל סוגי המוטציות הכרומוזומליות והגנומיות, כולל אנופלואידיה, שיכולה להיות משני סוגים - מונוזומיה ופוליזומיה. מונוזומיה חמורה במיוחד.
מונוזומיה של כל הגוף תוארה עבור כרומוזום X. זוהי תסמונת שרשבסקי-טרנר (44 + X), המתבטאת בנשים המתאפיינות בשינויים פתולוגיים במבנה הגוף (קומה נמוכה, צוואר קצר), הפרעות בהתפתחות מערכת הרבייה (היעדר רוב המאפיינים המיניים הנשיים המשניים). ), מגבלה נפשית. תדירות ההתרחשות של אנומליה זו היא 1:4000-5000.
נשים טריזומיות (44 + XXX), ככלל, נבדלות על ידי הפרות של התפתחות מינית, פיזית ונפשית, אם כי בחלק מהחולים סימנים אלה עשויים שלא להופיע. ידועים מקרים של פוריות של נשים כאלה. שכיחות התסמונת היא 1:1000.
גברים עם תסמונת קלינפלטר (44+XXY) מתאפיינים בפגיעה בהתפתחות ובפעילות של בלוטות המין, במבנה גוף eunuchoid (צר יותר מהאגן, כתפיים, שיער גוף ושקיעת שומן על הגוף בהתאם לסוג הנשי, ידיים ורגליים מוארכות בהשוואה לגוף). מכאן הצמיחה הגבוהה יותר. סימנים אלו, בשילוב עם פיגור שכלי מסוים, מופיעים אצל נער רגיל יחסית מתקופת ההתבגרות.
תסמונת קלינפלטר נצפית עם פוליזומיה לא רק בכרומוזום X (XXX XXXY, XXXXY), אלא גם בכרומוזום Y (XYY. XXYY. XXYYY). שכיחות התסמונת היא 1:1000.
מבין המחלות האוטוזומליות, טריזומיה על הכרומוזום ה-21, או תסמונת דאון, היא הנחקרת ביותר. על פי מחברים שונים, שיעור הילודה של ילדים עם תסמונת דאון הוא 1:500-700 יילודים, ובמהלך העשורים האחרונים עלתה השכיחות של טריזומיה 21.
סימנים אופייניים לחולים עם תסמונת דאון: אף קטן עם גשר אף שטוח רחב, עיניים מלוכסנות עם אפיקנתוס - קפל תלוי מעל העפעף העליון, מעוות קטן אפרכסות, פה פעור למחצה, קומה נמוכה, פיגור שכלי. כמחצית מהחולים סובלים ממחלות לב וכלי דם גדולים.
קיים קשר ישיר בין הסיכון ללדת ילדים עם תסמונת דאון לבין גיל האם. נקבע כי 22-40% מהילדים עם מחלה זו נולדים לאמהות מעל גיל 40 (2-3% מהנשים בגיל הפוריות).
כאן, רק כמה דוגמאות של גנים אנושיים ומחלות כרומוזומליות נחשבות, אשר, עם זאת, נותנות מושג מסוים על המורכבות והשבריריות של הארגון הגנטי שלה.
הדרך העיקרית למנוע מחלות תורשתיות היא מניעתן. לשם כך, במדינות רבות בעולם, כולל בלארוס, קיימת רשת של מוסדות המעניקים ייעוץ גנטי רפואי לאוכלוסייה. קודם כל, השירותים שלה צריכים לשמש אנשים הנכנסים לנישואים שיש להם קרובי משפחה מוחלשים מבחינה גנטית.
ייעוץ גנטי הוא חובה בעת נישואים של קרובי משפחה, אנשים מעל גיל 30-40, כמו גם אלה העובדים בייצור עם תנאים מזיקיםעבודה. רופאים וגנטיקאים יוכלו לקבוע את מידת הסיכון ללידת צאצאים פגומים מבחינה גנטית ולהבטיח שליטה על הילד במהלך התפתחותו התוך רחמית. יש לציין כי עישון, אלכוהול וסמים על ידי האם או אביו של הילד שטרם נולד מעלים באופן דרמטי את הסבירות ללדת תינוק עם מחלות תורשתיות קשות.
במקרה של לידת ילד חולה, לעיתים ניתן לקחת תרופות, תזונתיות ו טיפול הורמונלי. פוליומיאליטיס יכולה לשמש דוגמה ברורה המאשרת את האפשרויות של הרפואה במאבק במחלות תורשתיות. מחלה זו מאופיינת בנטייה תורשתית, אך הגורם הישיר למחלה הוא זיהום ויראלי. ביצוע חיסון המוני נגד הגורם הסיבתי של המחלה אפשר להציל את כל הילדים בעלי נטייה תורשתית אליה. השלכות חמורותמחלות. טיפול תזונתי והורמונלי שימש בהצלחה בטיפול בפנילקטונוריה, סוכרת ומחלות אחרות.
חשיבות הגנטיקה לרפואה ולבריאות
הנושא והמשימות של הגנטיקה האנושית. גנטיקה אנושית, או גנטיקה רפואית, חוקרת את תופעות התורשה והשונות באוכלוסיות שונות של אנשים, את תכונות הביטוי וההתפתחות של נורמלי (פיזי, יצירתי, יכולות אינטלקטואליות) וסימנים פתולוגיים, התלות של מחלות בגזרה גנטית ובתנאים סביבה, לרבות תנאי החיים החברתיים. היווצרות הגנטיקה הרפואית החלה בשנות ה-30. המאה העשרים, כאשר החלו להופיע עובדות המאשרות כי תורשה של תכונות בבני אדם מצייתת לאותם דפוסים כמו באורגניזמים חיים אחרים.
משימת הגנטיקה הרפואית היא לזהות, ללמוד, למנוע ולטפל במחלות תורשתיות, וכן לפתח דרכים למניעת השפעות מזיקות של גורמים סביבתיים על התורשה האנושית.
שיטות לחקר התורשה האנושית. כאשר לומדים את התורשה והשונות של אדם, נעשה שימוש בשיטות הבאות: גנאלוגי, תאומים, ציטוגנטיים, ביוכימיים, דרמטוגליפיים, הכלאה של תאים סומטיים, מודלים וכו'.
השיטה הגנאלוגית מאפשרת לברר קשרים משפחתיים ולהתחקות אחר תורשה של תכונות נורמליות או פתולוגיות בקרב קרובים ורחוקים במשפחה זו על בסיס עריכת אילן יוחסין - גנאלוגיה. אם יש אילן יוחסין, אזי, באמצעות נתונים מסכם של מספר משפחות, ניתן לקבוע את סוג ההורשה של תכונה - דומיננטית או רצסיבית, קשורה למין או אוטוזומלית, וכן את המונוגניות או הפוליגניות שלה. השיטה הגנאלוגית הוכיחה תורשה של מחלות רבות כמו סוכרת, סכיזופרניה, המופיליה וכו'.
השיטה הגנאלוגית משמשת לאבחון מחלות תורשתיות וייעוץ גנטי רפואי; זה מאפשר לבצע טיפול מונע גנטי(מניעת לידת ילד חולה) ומניעה מוקדמת של מחלות תורשתיות.
שיטת התאומים מורכבת מחקר התפתחות תכונות בתאומים. זה מאפשר לך לקבוע את תפקיד הגנוטיפ בירושה של תכונות מורכבות, כמו גם להעריך את ההשפעה של גורמים כגון חינוך, הכשרה וכו '.
ידוע שאצל בני אדם תאומים זהים (חד-זיגוטיים) ואחים (דזיגוטים). תאומים זהים, או זהים, מתפתחים מביצית אחת שהופריה על ידי זרע אחד. הם תמיד מאותו מין ודומים זה לזה בצורה מדהימה, מכיוון שיש להם אותו גנוטיפ. בנוסף, יש להם אותו סוג דם, אותן טביעות אצבע וכתב יד, אפילו הוריהם מבלבלים אותם ולא מבחינים ביניהם בריח של כלב. רק תאומים זהים מצליחים ב-100% בהשתלות איברים, מכיוון שיש להם אותה קבוצה של חלבונים והרקמות המושתלות אינן נדחות. שיעור התאומים הזהים בבני אדם הוא כ-35--38% ממספרם הכולל.
תאומים אחים, או דו-זיגוטיים, מתפתחים משתי ביציות שונות, המופריות בו-זמנית על ידי זרעונים שונים. תאומים דיזיגוטים יכולים להיות מאותו המינים או שונים, ומנקודת מבט גנטית, הם לא דומים יותר מאחים ואחיות רגילים.
חקר תאומים זהים לאורך חייהם, במיוחד אם הם חיים בתנאים סוציו-אקונומיים ואקלימיים שונים, מעניין מכיוון שההבדלים ביניהם בהתפתחות תכונות פיזיות ונפשיות מוסברים לא על ידי גנוטיפים שונים, אלא על ידי השפעת הסביבה. תנאים.
השיטה הציטוגנטית מבוססת על בדיקה מיקרוסקופית של מבנה הכרומוזומים באנשים בריאים וחולים. בקרה ציטוגנטית משמשת באבחון של מספר מחלות תורשתיות הקשורות לאנופלואידיה וסידורים כרומוזומליים שונים. זה גם מאפשר לחקור את הזדקנות הרקמות על בסיס מחקרים של הדינמיקה הקשורה לגיל של מבנה התא, לבסס את ההשפעה המוטגנית של גורמים סביבתיים על בני אדם וכו'.
IN השנים האחרונותהשיטה הציטוגנטית קיבלה חשיבות רבה בהקשר לאפשרויות הניתוח הגנטי האנושי, שנפתחו על ידי הכלאה של תאים סומטיים בתרבית. השגת הכלאות בין-ספציפיות של תאים (לדוגמה, אדם ועכבר) מאפשרת להתקרב הרבה יותר לפתרון בעיות הקשורות לחוסר האפשרות של הצלבות מכוונות, לוקליזציה של גן על כרומוזום מסוים, הקמת קבוצת קישור למספר תווים. וכו' שילוב השיטה הגנאלוגית עם השיטה הציטוגנטית, וגם עם השיטות העדכניות ביותרהנדסה גנטית האיצה מאוד את תהליך מיפוי הגנים בבני אדם.
שיטות ביוכימיות לחקר התורשה האנושית מסייעות לאיתור מספר מחלות מטבוליות (פחמימות, חומצות אמינו, שומנים ועוד) באמצעות למשל חקר נוזלים ביולוגיים (דם, שתן, מי שפיר) על ידי ניתוח איכותי או כמותי. הגורם למחלות אלו הוא שינוי בפעילותם של אנזימים מסוימים.
בעזרת שיטות ביוכימיות התגלו כ-500 מחלות מולקולריות, שהן תוצאה של ביטוי של גנים מוטנטיים. עם סוגים שונים של מחלות, אפשר לקבוע את האנזים-חלבון החריג עצמו, או לקבוע תוצרי ביניים מטבוליים. על פי תוצאות ניתוחים ביוכימיים, ניתן לאבחן את המחלה ולקבוע את שיטות הטיפול. אבחון מוקדם ושימוש בדיאטות שונות בשלבים הראשונים של ההתפתחות הפוסט-עוברית יכולים לרפא מחלות מסוימות או לפחות להקל על מצבם של חולים עם מערכות אנזימים לקויות.
כמו כל דיסציפלינה אחרת, הגנטיקה האנושית המודרנית משתמשת בשיטות של מדעים קשורים: פיזיולוגיה, ביולוגיה מולקולרית, הנדסה גנטית, מודלים ביולוגיים ומתמטיים ועוד. מקום משמעותי בפתרון בעיות הגנטיקה הרפואית תופסת השיטה האונטוגנטית, המאפשרת לנו לשקול התפתחות של תכונות נורמליות ופתולוגיות במהלך ההתפתחות האישית.
מחלות תורשתיות של בני אדם, טיפול ומניעתן. עד כה נרשמו יותר מ-2,000 מחלות תורשתיות אנושיות, ורובן קשורות אליהן הפרעות נפשיות. לפי ארגון הבריאות העולמי, הודות לשימוש בשיטות אבחון חדשות, נרשמות בממוצע שלוש מחלות תורשתיות חדשות מדי שנה, המתרחשות בתרגול של רופא מכל התמחות: מטפל, מנתח, נוירופתולוג, רופא מיילד-גינקולוג, רופא ילדים , אנדוקרינולוג וכו'. מחלות שאין להן שום קשר לתורשה, למעשה אינן קיימות. מהלך המחלות השונות (ויראליות, חיידקיות, זיהומים פטרייתיים ואפילו פציעות) וההחלמה לאחריהן תלויים במידה מסוימת במאפיינים האימונולוגיים, הפיזיולוגיים, ההתנהגותיים והנפשיים התורשתיים של הפרט.
מחלות תורשתיות מותנות ניתן לחלק לשלוש קבוצות גדולות: מחלות מטבוליות, מחלות מולקולריות, הנגרמות בדרך כלל ממוטציות גנטיות ומחלות כרומוזומליות.
מוטציות גנים והפרעות מטבוליות. מוטציות גנים יכולות להתבטא בעלייה או ירידה בפעילותם של אנזימים מסוימים, עד להעדרם. באופן פנוטיפי, מוטציות כאלה מתבטאות כמחלות מטבוליות תורשתיות, אשר נקבעות על ידי היעדר או עודף של התוצר של התגובה הביוכימית המתאימה.
מוטציות גנים מסווגות לפי הביטוי הפנוטיפי שלהן, כלומר, כמחלות הקשורות לפגיעה בחומצות אמינו, פחמימות, שומנים, מטבוליזם מינרלים ומטבוליזם של חומצות גרעין.
דוגמה להפרה של חילוף החומרים של חומצות אמינו היא לבקנות - מחלה לא מזיקה יחסית המופיעה במערב אירופה בתדירות של 1:25,000. הגורם למחלה הוא פגם באנזים טירוזינאז, כתוצאה מכך נחסמת הפיכת טירוזין למלנין. לבקנים יש עור חלבי, שיער בהיר מאוד וללא פיגמנט בקשתית. יש להם רגישות מוגברת לאור השמש, מה שגורם למחלות עור דלקתיות אצלם.
אחת המחלות הנפוצות ביותר של חילוף החומרים של פחמימות היא סוכרת. מחלה זו קשורה למחסור בהורמון האינסולין, מה שמוביל לשיבוש ביצירת הגליקוגן ולעלייה ברמות הגלוקוז בדם.
מספר סימנים פתולוגיים (יתר לחץ דם, טרשת עורקים, גאוט וכו') נקבעים לא על ידי אחד, אלא על ידי מספר גנים (תופעת הפילמור). אלו הן מחלות בעלות נטייה תורשתית, אשר תלויות יותר בתנאי הסביבה: בתנאים נוחים, מחלות כאלה עשויות שלא להתבטא.
מחלות כרומוזומליות. סוג זה של מחלה תורשתית קשור לשינוי במספר או במבנה של הכרומוזומים. שכיחות הפרעות כרומוזומליות בילודים היא בין 0.6 ל-1%, ובשלב של 8-12 שבועות, לכ-3% מהעוברים יש אותן. בקרב הפלות ספונטניות, שכיחות הפרעות כרומוזומליות היא כ-30%, ובשלבים המוקדמים (עד חודשיים) - 50% ומעלה.
בבני אדם תוארו כל סוגי המוטציות הכרומוזומליות והגנומיות, כולל אנופלואידיה, שיכולה להיות משני סוגים - מונוזומיה ופוליזומיה. מונוזומיה חמורה במיוחד.
מונוזומיה של כל הגוף תוארה עבור כרומוזום X. זוהי תסמונת שרשבסקי-טרנר (44 + X), המתבטאת בנשים המתאפיינות ב שינויים פתולוגייםמבנה גוף (קומה נמוכה, צוואר קצר), הפרעות בהתפתחות מערכת הרבייה (היעדר רוב המאפיינים המיניים המשניים הנשיים), מוגבלות שכלית. תדירות ההתרחשות של אנומליה זו היא 1:4000-5000.
נשים טריזומיות (44 + XXX), ככלל, נבדלות על ידי הפרות של התפתחות מינית, פיזית ונפשית, אם כי בחלק מהחולים סימנים אלה עשויים שלא להופיע. ידועים מקרים של פוריות של נשים כאלה. שכיחות התסמונת היא 1:1000.
גברים עם תסמונת קלינפלטר (44+XXY) מתאפיינים בפגיעה בהתפתחות ובפעילות של בלוטות המין, במבנה גוף eunuchoid (צר יותר מהאגן, כתפיים, שיער גוף ושקיעת שומן על הגוף בהתאם לסוג הנשי, ידיים ורגליים מוארכות בהשוואה לגוף). מכאן הצמיחה הגבוהה יותר. סימנים אלו, בשילוב עם פיגור שכלי מסוים, מופיעים אצל נער רגיל יחסית מתקופת ההתבגרות.
תסמונת קלינפלטר נצפית עם פוליזומיה לא רק בכרומוזום X (XXX XXXY, XXXXY), אלא גם בכרומוזום Y (XYY. XXYY. XXYYY). שכיחות התסמונת היא 1:1000.
מבין המחלות האוטוזומליות, טריזומיה על הכרומוזום ה-21, או תסמונת דאון, נחקרה במידה הרבה ביותר. לפי מחברים שונים, שיעור הילודה של ילדים עם תסמונת דאון הוא 1:500--700 יילודים, ובמהלך העשורים האחרונים, שכיחות הטריזומיה 21 עלתה.
סימנים אופייניים של חולים בתסמונת דאון: אף קטן עם גשר אף שטוח רחב, עיניים מלוכסנות עם אפיקנתוס - קפל תלוי מעל העפעף העליון, אפרכסות קטנות מעוותות, פה פתוח למחצה, קומה נמוכה, פיגור שכלי. כמחצית מהחולים סובלים ממחלות לב וכלי דם גדולים.
קיים קשר ישיר בין הסיכון ללדת ילדים עם תסמונת דאון לבין גיל האם. נקבע כי 22-40% מהילדים עם מחלה זו נולדים לאמהות מעל גיל 40 (2-3% מהנשים בגיל הפוריות).
כאן, רק כמה דוגמאות של גנים אנושיים ומחלות כרומוזומליות נחשבות, אשר, עם זאת, נותנות מושג מסוים על המורכבות והשבריריות של הארגון הגנטי שלה.
הדרך העיקרית למנוע מחלות תורשתיות היא מניעתן. לשם כך, במדינות רבות בעולם, כולל בלארוס, קיימת רשת של מוסדות המעניקים ייעוץ גנטי רפואי לאוכלוסייה. קודם כל, השירותים שלה צריכים לשמש אנשים הנכנסים לנישואים שיש להם קרובי משפחה מוחלשים מבחינה גנטית.
ייעוץ גנטי הוא חובה בעת נישואים של קרובי משפחה, אנשים מעל גיל 30-40, וכן עובדים בייצור עם תנאי עבודה מזיקים. רופאים וגנטיקאים יוכלו לקבוע את מידת הסיכון ללידת צאצאים פגומים מבחינה גנטית ולהבטיח שליטה על הילד במהלך התפתחותו התוך רחמית. יש לציין כי עישון, אלכוהול וסמים על ידי האם או אביו של הילד שטרם נולד מעלים באופן דרמטי את הסבירות ללדת תינוק עם מחלות תורשתיות קשות.
במקרה של לידת ילד חולה, לעיתים מתאפשר טיפול תרופתי, תזונתי והורמונלי. פוליומיאליטיס יכולה לשמש דוגמה ברורה המאשרת את האפשרויות של הרפואה במאבק במחלות תורשתיות. עם זאת, מחלה זו מאופיינת בנטייה תורשתית סיבה ישירההמחלה היא זיהום ויראלי. ביצוע חיסון המוני נגד הגורם הגורם למחלה אפשר להציל את כל הילדים הסובלים ממנה באופן תורשתי מההשלכות הקשות של המחלה. טיפול תזונתי והורמונלי שימש בהצלחה בטיפול בפנילקטונוריה, סוכרת ומחלות אחרות.
מבוא
גנטיקה אנושית ודיסציפלינות בסיסיות כמו אנטומיה, פיזיולוגיה, ביוכימיה מהווים את הבסיס תרופה מודרנית. מקומה של הגנטיקה בין מדעי הביולוגיה והעניין המיוחד בה נקבעים על ידי העובדה שהיא חוקרת את התכונות הבסיסיות של אורגניזמים, כלומר תורשה ושונות.
תורשה ושונות בבני אדם הם נושא למחקר של הגנטיקה האנושית בכל רמות הארגון שלו: מולקולרי, תאי, אורגניזמי, אוכלוסיה. הגנטיקה האנושית חייבת את הצלחתה במידה רבה לגנטיקה רפואית, המדע החוקר את תפקיד התורשה בפתולוגיה האנושית. הענף היישומי של הגנטיקה הרפואית הוא גנטיקה קלינית, העושה שימוש בהישגי הגנטיקה הרפואית, הגנטיקה האנושית והגנטיקה הכללית בפתרון בעיות קליניות המתעוררות בבני אדם.
גנטיקה היא אחת התחומים המורכבים ביותר מדעי הטבע המודרניים. כדי להבין זאת לעומק, בעבודתי אתייחס לשלבים העיקריים בהתפתחות הגנטיקה, סוגי הגנטיקה, הישגי הגנטיקה ברפואה המודרנית וכו'.
1. היסטוריה של התפתחות הגנטיקה
גנטיקה היא מדע החוקר את חוקי התורשה והשונות, כמו גם את המנגנונים הביולוגיים המספקים אותם.
הצעד המדעי הראשון בחקר התורשה נעשה על ידי הנזיר האוסטרי גרגור מנדל, אשר פרסם בשנת 1866 את המאמר "ניסויים על כלאיים צמחיים", אשר הניח את היסודות לגנטיקה המודרנית.
לפני תגליותיו של מנדל, הוכרה התיאוריה של התורשה הממוזגת כביכול. המהות של תיאוריה זו הייתה שבמהלך ההפריה התערבבו "ההתחלה" הזכרית והנקבית, "כמו צבעים בכוס מים", והולידו אורגניזם חדש. מנדל הראה כי נטיות תורשתיות אינן מתערבבות, אלא מועברות מהורים לצאצאים בצורה של יחידות בדידות (מבודדות). יחידות אלו, המיוצגות בפרטים על ידי זוגות (אללים), נותרות בדידות ומועברות לדורות הבאים בגמטות זכריות ונקבות, שכל אחת מהן מכילה יחידה אחת מכל זוג. בשנת 1909, הבוטנאי-מגדל הדני W. Johansen כינה אותם "גנים", ובשנת 1912 הראה הגנטיקאי האמריקאי T. G. Morgan שהם ממוקמים בכרומוזומים.
תאריך הלידה הרשמי של גנטיקאים הוא 1900. אז פורסמו הנתונים של ג' דה פריס, ק' קורנס וק' צ'רמק, שגילו מחדש את דפוסי ההורשה של תכונות שקבע ג' מנדל. העשורים הראשונים של המאה ה-20 היו פוריים בפיתוח ההוראות והכיוונים העיקריים של הגנטיקה. המושג של מוטציות, אוכלוסיות וקווים טהורים של אורגניזמים גובש, תורת הכרומוזומיםתורשה, התגלה חוק הסדרות ההומולוגיות, התקבלו נתונים על התרחשותם של שינויים תורשתיים בפעולת קרני רנטגן, והחלה התפתחות היסודות של הגנטיקה של אוכלוסיות של אורגניזמים.
ב-1953, באינטרנציונל כתב העת המדעימאמר של הביולוגים ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק פורסם על המבנה של חומצה דאוקסיריבונוקלאית - DNA.
המבנה של ה-DNA התברר כחריג לחלוטין: למולקולות שלו יש אורך עצום בקנה מידה מולקולרי והן מורכבות משני גדילים השזורים יחד לסליל כפול. ניתן להשוות כל אחד מהחוטים למחרוזת ארוכה של חרוזים. בחלבונים, "חרוזים" הם חומצות אמינו מעשרים סוגים שונים. ל-DNA יש רק ארבעה סוגים של "חרוזים", והם נקראים נוקלאוטידים. ה"חרוזים" של שני הגדילים של הסליל הכפול של ה-DNA מחוברים ביניהם ומתואמים זה לזה בהחלט. ב-DNA, תימין נמצא מול נוקלאוטיד אדנין, וגואנין מול הציטוזין. עם בנייה זו של סליל כפול, כל אחת מהשרשרות מכילה מידע על המבנה של האחרת. הכרת המבנה של שרשרת אחת, אתה תמיד יכול לשחזר אחרת.
מתקבלים שני סלילים כפולים - עותקים מדויקים של קודמו. תכונה זו של שכפול מדויק הוא המפתח לחיים על פני כדור הארץ.
2. גנטיקה ורפואה
2.1 שיטות מחקר
בגנטיקה, שיטת המחקר העיקרית היא ניתוח גנטי, המתבצע בכל רמות הארגון של החיים (ממולקולרית ועד אוכלוסייה). בהתאם למטרת המחקר, הוא "משונה" לשיטות פרטיות - היברידיות, אוכלוסיות, מוטציות, רקומבינציה, ציטוגנטיות וכו'.
השיטה ההיברידולוגית מאפשרת לקבוע דפוסי תורשה של תכונות ותכונות אינדיבידואליות של אורגניזם על ידי עריכת סדרה של הצלבות ישירות או לאחור במספר דורות. דפוסי ההורשה של תכונות ותכונות בבני אדם נקבעים בשיטה הגנאלוגית (ניתוח אילן יוחסין). חוקי ההורשה של תכונה באוכלוסיות נקבעים בשיטת האוכלוסיה, או ניתוח אוכלוסיה.
השיטה הציטוגנטית, המשלבת את עקרונות הניתוח הציטולוגי והגנטי, משמשת בחקר דפוסי הרצף החומרי בדורות של תאים ואורגניזמים בודדים ו"אנטומיה" של נושאי התורשה החומריים.
אנליזה פנוגנטית מאפשרת לחקור את פעולת הגן ואת ביטוי הגנים בו התפתחות אישיתאורגניזם. לשם כך הם משתמשים בטכניקות כמו השתלה של רקמות שונות מבחינה גנטית, גרעיני תאים או גנים בודדים מתא אחד למשנהו, כמו גם חקר כימרות - אורגניזמים רב-תאיים שהתקבלו בניסוי המורכבים מתאי שונים מבחינה גנטית השייכים במקור לפרטים שונים.
ניתוח מוטציות ורקומבינציה משמש בחקר הארגון והתפקוד העדין של החומר הגנטי, מבנה ה-DNA השונים, השינויים שלהם, מנגנוני התפקוד והחלפת הגנים במהלך ההצלבה. השיטה של ניתוח גנטי מולקולרי נמצא בפיתוח אינטנסיבי.
2.2 עניין רפואי
עם התפתחות הגנטיקה, יישום אפשרישיטותיו בחקר מחלות חשוכות מרפא בעבר, פתולוגיות וכו'. זה החל לעורר עניין רב מצד מדענים הפועלים בתחום הרפואה. ידועים כמה אלפים מחלות גנטיות, אשר תלויים כמעט ב-100% בגנוטיפ של הפרט. הנוראים שבהם כוללים: פיברוזיס חומצי של הלבלב, פנילקטונוריה, גלקטוזמיה, צורות שונותקרטיניזם, המוגלובינופתיה, כמו גם תסמונות דאון, טרנר, קלינפלטר. בנוסף, ישנן מחלות התלויות הן בגנוטיפ והן בסביבה: מחלה איסכמית, סוכרת, מחלות שגרוניות, כיב פפטיבטן ו תְרֵיסַריוֹן, רב מחלות אונקולוגיות, סכיזופרניה ומחלות נפש אחרות.
מבחינה היסטורית, העניין של הרפואה בגנטיקה נוצר בתחילה בקשר עם תצפיות על תכונות פתולוגיות (מחלה) תורשתיות. במחצית השנייה של המאה ה-19, הביולוג האנגלי פ. גלטון ייחד את "תורשה אנושית" כנושא מחקר עצמאי. הוא גם הציע מספר שיטות מיוחדותניתוח גנטי: גנאלוגי, תאום, סטטיסטי. חקר דפוסי ההורשה של תכונות נורמליות ופתולוגיות עדיין תופס מקום מוביל בגנטיקה האנושית.
2.3 גנטיקה אנושית
גנטיקה אנושית היא ענף מיוחד בגנטיקה החוקר את תכונות ההורשה של תכונות בבני אדם, מחלות תורשתיות(גנטיקה רפואית), המבנה הגנטי של אוכלוסיות אנושיות. מבין תחומי הגנטיקה האנושית, ציטוגנטיקה, גנטיקה ביוכימית, אימונוגנטיקה, גנטיקה של השכלה גבוהה מתפתחים בצורה אינטנסיבית ביותר. פעילות עצבנית, גנטיקה פיזיולוגית.
הגנטיקה האנושית היא בסיס תיאורטירפואה מודרנית ושירותי בריאות מודרניים. הוא מחולק לאנתרופוגנטיה, החוקרת את דפוסי התורשה והשונות של תכונות נורמליות. גוף האדם, גנטיקה דמוגרפית (גנטיקה של אוכלוסייה), גנטיקה אקולוגית (תורת היבטים גנטייםהקשר בין אדם לסביבה) וגנטיקה רפואית, החוקרת פתולוגיות תורשתיות (מחלות, פגמים, עיוותים וכו').
התחום החשוב ביותר של הגנטיקה האנושית הוא גנטיקה רפואית. גנטיקה רפואית עוזרת להבין את האינטראקציה של גורמים ביולוגיים וסביבתיים בפתולוגיה האנושית. לפעמים זה נחשב לא כחלק מהגנטיקה האנושית, אלא כתחום עצמאי של גנטיקה כללית.
2.4 גנטיקה רפואית
גנטיקה רפואית חוקרת את תופעות התורשה והשונות באוכלוסיות אנושיות שונות, את תכונות הביטוי וההתפתחות של יכולות תקינות (פיזיות, יצירתיות, אינטלקטואליות) וסימנים פתולוגיים, תלותן של מחלות בקביעה מראש גנטית ובתנאים סביבתיים, לרבות תנאים חברתיים של חַיִים. כמו כן, מפתחת מערכות לאבחון, טיפול, מניעה ושיקום חולים עם מחלות תורשתיות ובדיקה רפואית של משפחותיהם, חוקרת את התפקיד והמנגנונים של נטייה תורשתית במחלות אנושיות.
היווצרות הגנטיקה הרפואית החלה בשנות ה-30. המאה העשרים, כאשר החלו להופיע עובדות המאשרות כי תורשה של תכונות בבני אדם מצייתת לאותם דפוסים כמו באורגניזמים חיים אחרים.
משימת הגנטיקה הרפואית היא לזהות, ללמוד, למנוע ולטפל במחלות תורשתיות, וכן לפתח דרכים למניעת השפעת גורמים סביבתיים על התורשה האנושית.
החלק העיקרי של הגנטיקה הרפואית הוא גנטיקה קלינית, החוקרת את האטיולוגיה והפתוגנזה של מחלות תורשתיות, שונות ביטויים קלינייםומהלך הפתולוגיה התורשתית והמחלות המאופיינות בנטייה תורשתית, בהתאם להשפעה גורמים גנטייםוגורמים סביבתיים, וכן מפתחת שיטות לאבחון, טיפול ומניעה של מחלות אלו. גנטיקה קלינית כוללת נוירוגנטיקה, דרמטוגנטיקה (חקר מחלות עור תורשתיות - גנודרמטוזות), אופטלמוגנטיקה, פרמקוגנטיקה (לימוד התגובות התורשתיות של הגוף ל תרופות). גנטיקה רפואית קשורה לכל חלקי המודרני תרופה קליניתותחומים אחרים של רפואה ובריאות, כולל ביוכימיה, פיזיולוגיה, מורפולוגיה, פתולוגיה נפוצה, אימונולוגיה.
11.1. שיטות של גנטיקה אנושית
שיטות גנטיות קונבנציונליות - חקר צאצאים מהצלבות מכוונות מבוקרות בקפדנות, השגת מוטציות על ידי חשיפה לגורמים מוטגנים - אינן ישימות בגנטיקה האנושית. בנוסף, קיימים קשיים מסוימים בחקר התורשה והשונות האנושית עקב מיעוט הצאצאים במשפחות, חילופי הדורות לאחר 25-30 שנה, מספר גדול(23 לנשים ו-24 לגברים)
קבוצות קישור של גנים. עם זאת, בגנטיקה האנושית פותחו והשתמשו בהצלחה בשיטות מחקר ייחודיות אשר יחד נותנות תוצאה משביעת רצון.
11.1.1. שיטה גנאלוגית
השיטה הגנאלוגית מורכבת מניתוח אילן יוחסין ומאפשרת לקבוע את סוג הירושה (דומיננטית, רצסיבית, אוטוזומלית או קשורה למין) של תכונה, כמו גם את המונוגניות או הפוליגניות שלה. בהתבסס על המידע שהתקבל, צפויה ההסתברות לביטוי של התכונה הנחקרת בצאצאים, שיש לה חשיבות רבה למניעת מחלות תורשתיות.
אורז. 11.1. מוסכמות אילן יוחסין
עם תורשה אוטוזומלית, התכונה מאופיינת בהסתברות שווה לביטוי בשני המינים. הבחנה בין תורשה אוטוזומלית דומיננטית ואוטוזומלית רצסיבית.
בתורשה אוטוזומלית דומיננטית, האלל הדומיננטי מתממש בתכונה הן במצב ההומוזיגוטי והן במצב ההטרוזיגוטי. אם לפחות להורה אחד יש תכונה דומיננטית, האחרון מתבטא בהסתברות שונה בכל הדורות הבאים (איור 11.2). עם זאת, מוטציות דומיננטיות מאופיינות בחדירה נמוכה. במקרים מסוימים הדבר יוצר קשיים מסוימים בקביעת סוג הירושה.
בתורשה אוטוזומלית רצסיבית, האלל הרצסיבי מתממש בתכונה במצב הומוזיגוטי. מחלות רצסיביות בילדים שכיחות יותר בנישואים בין הורים הטרוזיגוטיים נורמליים באופן פנוטיפי. בהורים הטרוזיגוטיים (Aa x Aa), ההסתברות ללדת ילדים חולים (aa) תהיה 25%, אותו אחוז (25%) יהיה בריא (AA), 50% הנותרים (Aa) יהיו גם בריאים, אבל יהיו נשאים הטרוזיגוטיים של האלל הרצסיבי.
תורשה המקושרת לכרומוזום X יכולה להיות דומיננטית ורצסיבית (לעיתים קרובות יותר רצסיבית). שקול תורשה רצסיבית מקושרת X תוך שימוש בדוגמה של מחלות אנושיות כגון המופיליה (הפרעה בקרישת דם). דוגמה מפורסמת בעולם: המלכה ויקטוריה, נשאית המופיליה, הייתה הטרוזיגטית והעבירה את הגן המוטנטי לבנה לאופולד ולשתי בנותיה. מחלה זו חדרה למספר בתי מלוכה באירופה והגיעה לרוסיה (איור 11.5).
11.1.2. שיטת אוכלוסיה
שיטות גנטיקה של אוכלוסיות נמצאות בשימוש נרחב במחקר אנושי. ניתוח תוך משפחתי של תחלואה אינו נפרד מחקר הפתולוגיה התורשתית הן במדינות בודדות והן בקבוצות אוכלוסייה מבודדות יחסית. חקר השכיחות של גנים וגנוטיפים באוכלוסיות הוא נושא למחקר גנטי של אוכלוסיות. זה מספק מידע על מידת ההטרוזיגוסיות והפולימורפיזם של אוכלוסיות אנושיות, חושף הבדלים בתדירויות אללים בין אוכלוסיות שונות.
מאמינים שחוק הרדי-ויינברג מצביע על כך שהתורשה ככזו אינה משנה את תדירות האללים באוכלוסייה. החוק הזה מתאים למדי לניתוח אוכלוסיות גדולות שבהן יש מעבר חופשי. סכום תדרי האללים של גן אחד, לפי נוסחת הרדי-ויינברג p + q = 1, במאגר הגנים של אוכלוסייה הוא ערך קבוע. סכום תדירויות הגנוטיפ של אלל של גן נתון p2 + 2pq + q2= 1 הוא גם ערך קבוע. עם דומיננטיות מוחלטת, לאחר שקבענו את מספר ההומוזיגוטים הרצסיביים באוכלוסייה נתונה (q הוא מספר הפרטים ההומוזיגוטים עבור גן רצסיבי בעל הגנוטיפ aa), מספיק לקחת את השורש הריבועי של הערך המתקבל, ונמצא תדירות האלל הרצסיבי א. התדירות של האלל הדומיננטי A תהיה p = 1 - q. לאחר חישוב כך את התדרים של אללים a ו-A, ניתן לקבוע את התדרים של הגנוטיפים המתאימים באוכלוסייה (p = AA; 2p# = Aa). לדוגמה, על פי מספר מדענים, תדירות הלבקנות (התורשה כתכונה אוטוזומלית רצסיבית) היא 1:20 0 * 00 (ה). כתוצאה מכך, תדר האלל a במאגר הגנים יהיה q = V1/20 OOO = /141 ואז תדר האלל A יהיה p = 1 - p = 1 - Vi4i = 140/i4l. במקרה זה, השכיחות של נשאים הטרוזיגוטיים של הגן לבקנות (2 pq) תהיה 2(140/141) (V141) = V70, או 1.4%.
ניתוח סטטיסטי של התפלגות תכונות תורשתיות בודדות (גנים) באוכלוסיות אנושיות במדינות שונות מאפשר לקבוע את הערך האדפטיבי של גנוטיפים ספציפיים. לאחר שהתעוררו, ניתן להעביר מוטציות לצאצאים במשך דורות רבים. זה מוביל לפולימורפיזם (הטרוגניות גנטית) של אוכלוסיות אנושיות. בקרב אוכלוסיית כדור הארץ כמעט בלתי אפשרי (למעט תאומים זהים) למצוא אנשים זהים מבחינה גנטית. במצב הטרוזיגוטי, אוכלוסיות מכילות מספר לא מבוטל של אללים רצסיביים (עומס גנטי), הקובעים את התפתחותן של מחלות תורשתיות שונות. תדירות התרחשותם תלויה בריכוז הגן הרצסיבי באוכלוסיה ועולה משמעותית עם סיום נישואים קרובים.
11.1.3. שיטת התאומים
שיטה זו משמשת בגנטיקה האנושית כדי לקבוע את מידת ההתניה התורשתית של התכונות שנחקרו. תאומים יכולים להיות זהים (הם נוצרים בשלבים המוקדמים של מחשוף זיגוטה, כאשר אורגניזמים מלאים מתפתחים משניים או פחות ממספר גדול יותר של בלסטומרים). תאומים זהים זהים מבחינה גנטית. כאשר שתיים או פחות ביציות מתבגרות ולאחר מכן מופרות על ידי זרעונים שונים, מתפתחים תאומים אחים. תאומים אחים אינם דומים זה לזה יותר מאחים ואחיות שנולדו בזמנים שונים. שכיחות תאומים בבני אדם היא כ-1% (*/s זהה, /s אחים); הרוב המכריע של התאומים הם תאומים.
מאחר והחומר התורשתי של תאומים זהים זהה, ההבדלים המתעוררים בהם תלויים בהשפעת הסביבה על ביטוי הגנים. השוואה בין תדירות הדמיון למספר מאפיינים של זוגות של תאומים זהים ואחים מאפשרת לנו להעריך את חשיבותם של גורמים תורשתיים וסביבתיים בהתפתחות הפנוטיפ האנושי.
11.1.4. שיטה ציטוגנטית
השיטה הציטוגנטית משמשת לחקר הקריוטיפ האנושי התקין, וכן באבחון מחלות תורשתיות הקשורות למוטציות גנומיות וכרומוזומליות. 140
בנוסף, שיטה זו משמשת בחקר הפעולה המוטגנית של כימיקלים שונים, חומרי הדברה, קוטלי חרקים, תרופות וכו'.
במהלך חלוקת התא בשלב המטאפאזה, לכרומוזומים יש מבנה ברור יותר והם זמינים למחקר. הסט הדיפלואידי האנושי (ראה איור 9.2) מורכב מ-46 כרומוזומים: 22 זוגות של אוטוזומים וזוג אחד של כרומוזומי מין (XX - בנשים, XY - בגברים). בדרך כלל, בודקים לויקוציטים בדם היקפיים אנושיים, אשר מונחים במצע תזונתי מיוחד, שם הם מתחלקים. לאחר מכן מכינים את ההכנות ומנתחים את מספר ומבנה הכרומוזומים. פיתוח שיטות צביעה מיוחדות פשט מאוד את ההכרה של כל הכרומוזומים האנושיים, ובשילוב עם השיטה הגנאלוגית ושיטות ההנדסה הגנטית של תאים, היא אפשרה לתאם גנים עם אזורים ספציפיים של כרומוזומים. היישום המורכב של שיטות אלו עומד בבסיס המיפוי של הכרומוזומים האנושיים.
בקרה ציטולוגית נחוצה לאבחון של מחלות כרומוזומליות הקשורות לאנופלואידיה ומוטציות כרומוזומליות. הנפוצות ביותר הן מחלת דאון (טריזומיה בכרומוזום ה-21), תסמונת קלינפלטר (47 XXY), תסמונת שרשבסקי-טרנר (45 XO) ועוד. אובדן קטע מאחד הכרומוזומים ההומולוגיים של הזוג ה-21 מוביל ל- מחלת דם - לוקמיה מיאלואידית כרונית.
מחקרים ציטולוגיים של גרעינים בין-פאזיים של תאים סומטיים יכולים לחשוף את מה שנקרא גוף Barr, או כרומטין מין (איור 11.6). התברר שכרומטין מין קיים בדרך כלל אצל נשים ונעדר אצל גברים. זוהי תוצאה של הטרוכרומטיזציה של אחד משני כרומוזומי X בנשים (ראה סעיף 9.6). הכרת תכונה זו, תוכל לזהות מגדר
ולזהות מספר לא תקין של כרומוזומי X.
11.1.5. שיטה ביוכימית
מחלות תורשתיות הנגרמות על ידי מוטציות גנים שמשנות את המבנה או את קצב סינתזת החלבון מלוות בדרך כלל בהפרה של פחמימות, חלבונים, שומנים וסוגים אחרים של חילוף חומרים. ניתן לאבחן פגמים מטבוליים תורשתיים על ידי קביעת מבנה החלבון שהשתנה או כמותו, זיהוי אנזימים פגומים או זיהוי חומרים מטבוליים בנוזלי גוף חוץ-תאיים (דם, שתן, זיעה וכו'). לדוגמה, ניתוח רצפי חומצות האמינו של שרשראות חלבון המוגלובין שעבר מוטציה אפשרה לזהות מספר פגמים תורשתיים העומדים בבסיס מספר מחלות - המוגלובינוז. אז, באנמיה חרמשית בבני אדם, המוגלובין חריג כתוצאה ממוטציה שונה מהנורמלי על ידי החלפת חומצת אמינו אחת בלבד (חומצה גלוטמית בוואלין).
בתרגול הבריאות, בנוסף לזיהוי נשאים הומוזיגוטים של גנים מוטנטים, ישנן שיטות לזיהוי נשאים הטרוזיגוטיים של גנים רצסיביים מסוימים, דבר חשוב במיוחד בייעוץ גנטי רפואי. אז, בהטרוזיגוטים נורמליים באופן פנוטיפי עבור פנילקטונוריה (גן מוטנטי רצסיבי; בהומוזיגוטים, חילוף החומרים של חומצת האמינו פנילאלנין מופרע, מה שמוביל לפיגור שכלי), לאחר נטילת פנילאלנין, מתגלה התוכן המוגבר שלו בדם. בהמופיליה, ניתן לקבוע נשיאה הטרוזיגטית של הגן המוטנטי על ידי קביעת פעילות האנזים שהשתנה כתוצאה מהמוטציה.
11.2. ייעוץ גנטי רפואי
המשימות העיקריות של ייעוץ גנטי רפואי הן לחזות את הסבירות של ילדים עם אנומליה תורשתית מסוימת. היכרות מפורטת עם אילן היוחסין של אנשים, שימוש בשיטות מחקר שונות מאפשרות לגנטיקאי להעריך את מידת הסיכון להולדת צאצאים חולים. ההמלצות הניתנות בייעוץ גנטי רפואי על סבירות כריתת נישואים נתונים, הבאת ילדים, הפסקת הריון, נועדו להבטיח שהנועצים יוכלו להתחשב בהם ולקבל החלטה הולמת מרצון.
רופאים אינם ממליצים על נישואים בין קרובי משפחה ובין נשאים של מחלות תורשתיות. בני זוג פונים לרוב להתייעצויות גנטיות רפואיות לאחר לידת ילדיהם עם חריגות שונות ומבקשים לברר אפשרות להופעת פגמים תורשתיים בילדים הבאים. במקרים מסוימים, ניתן לחזות את ההסתברות ללדת ילד בריא שני.
במקרים מסוימים, ייעוץ גנטי רפואי יכול לחשוף את נוכחותן של מחלות תורשתיות כאלה, שהתפתחותן תלויה במידה רבה בהשפעות השליליות של הסביבה. אז יישום בזמן של אמצעי מניעה יכול למנוע את ההתפתחות הפנוטיפית שלהם. אז, עם נטייה גנטית להשמנה, תזונה מאוזנת, עבודה ומנוחה מונעים או מפחיתים באופן משמעותי את התרחשות פתולוגיה כזו.
לרשות הרופאים עומד כל ארסנל שיטות הגנטיקה האנושית שנדונו לעיל ועוד מספר שיטות, המאפשרות לא רק להבין טוב יותר את מהות המחלות התורשתיות, את אופי ההורשה שלהן, אלא גם לחזות את מידת הסיכון. של לידת צאצאים חולים, כמו גם לאבחן ולטפל במהירות בחולים. גילוי מוקדם של פנילקטונוריה ומתן תזונה מוגבלת בפנילאלנין מונעים פגיעה במערכת העצבים המרכזית ואת התסמינים הקשים ביותר של המחלה.
שיטה גנאלוגית מורכב בחקר אילן יוחסין המבוסס על חוקי הירושה המנדלים ועוזר לבסס את אופי הירושה של תכונה (דומיננטית או רצסיבית). כך נקבעת ההורשה של מאפיינים אישיים של אדם: תווי פנים, גובה, סוג דם, איפור נפשי ונפשי, כמו גם כמה מחלות. לדוגמה, כאשר לומדים את אילן היוחסין של שושלת הבסבורג המלכותית בכמה דורות, בולטת תחתיתואף מכור. שיטה זו חשפה את ההשפעות המזיקות של נישואים קרובים, אשר ניכרות במיוחד כאשר הם הומוזיגוטים לאותו אלל רצסיבי לא חיובי. בנישואים קשורים, ההסתברות ללדת ילדים עם מחלות תורשתיות ותמותת תינוקות מוקדמת גבוהה בעשרות ואף מאות מונים מהממוצע.
חובר על ידי א.א. מדבדב
שיטת התאומים הוא ללמוד את ההבדלים בין תאומים זהים. שיטה זו מסופקת על ידי הטבע עצמו. זה עוזר לזהות את ההשפעה של תנאי הסביבה על הפנוטיפ עם אותם גנוטיפים. גדלים באותם תנאים, לתאומים זהים יש דמיון בולט לא רק בתכונות מורפולוגיות, אלא גם במאפיינים נפשיים ואינטלקטואליים. בשיטת התאומים נחשף תפקיד התורשה במספר מחלות.
שיטת אוכלוסיה. גנטיקה של אוכלוסייה חוקרת את ההבדלים הגנטיים ביניהם קבוצות בודדותאנשים (אוכלוסיות), בוחן את דפוסי ההפצה הגיאוגרפית של גנים.
שיטה ציטוגנטית מבוסס על חקר השונות והתורשה ברמת התאים והמבנים התת-תאיים. נוצר קשר למספר מחלות קשות עם הפרעות כרומוזומליות. הפרעות כרומוזומליות מתרחשות ב-7 מתוך כל אלף יילודים, והן מובילות גם למוות של העובר (הפלה) בשליש הראשון של ההריון במחצית מהמקרים. אם ילד עם הפרעות כרומוזומליות נולד בחיים, הוא לרוב סובל ממחלות קשות, מפגר מאחור בהתפתחות הנפשית והפיזית.
שיטה ביוכימית מאפשר לך לזהות מחלות תורשתיות רבות של בני אדם הקשורות להפרעות מטבוליות. ידועות אנומליות של פחמימות, חומצות אמינו, שומנים וסוגים אחרים של חילוף חומרים. אז, למשל, סוכרת נגרמת על ידי הפרה של הפעילות התקינה של הלבלב - היא אינה משחררת את הכמות הדרושה של הורמון האינסולין לדם, וכתוצאה מכך לעלייה ברמת הסוכר בדם. הפרעה זו אינה נגרמת משגיאה גסה אחת במידע גנטי, אלא מאוסף של טעויות קטנות שמובילות יחדיו למחלה או נוטות להן.
סיכום
חוקי מנדל חלים על בני אדם. עם זאת, כאשר לומדים גנטיקה אנושית, מתעוררים קשיים מסוימים עקב:
- חוסר האפשרות להשתמש בשיטה הגנטית העיקרית של הצלבות בקרה; - חילופי דורות נדירים; - צאצאים קטנים - מספר רב של כרומוזומים; - התבגרות מאוחרת.
מצד שני, המבנה והפיזיולוגיה של האדם נחקרו בצורה מלאה יותר מאשר בצמחים ובעלי חיים; מחלות תורשתיות רבות נחקרו.
28. הִשׁתַנוּת. סוגי שונות. שונות של שינוי.
סוגי שונות.
הרכוש האוניברסלי של החיים אורגניזמים לרכוש הבדלים מיחידים ממינים אחרים וממין עצמו נקרא שונות. כמובן, תאומים זהים מאוד דומים, אבל תמיד יש לפחות שומה אחת המייחדת אותם. ואם, למשל, אחד התאומים אוהב פיתוח גוף, והשני אוהב שח, אז ההבדלים בפנוטיפ שלהם יהיו בולטים מאוד.
ישנם שני סוגים של שונות: שינוי (פנוטיפי) ותורשתי (גנוטיפי).
שונות של שינוי.
כל הסימנים של אורגניזם חי נקבעים על ידי שילוב של גנים המרכיבים גנוטיפ האורגניזם הזה.
עם זאת, גנים מושפעים כל הזמן מהסביבה החיצונית, ומידת הביטוי של פעולת הגנים יכולה להיות שונה.
אם מספר שיחים מתקבלים על ידי ריבוי וגטטיבי, למשל, דומדמניות משיח אחד, "הורה", אז הגנוטיפים של השיחים החדשים יהיו זהים לחלוטין.
עם זאת, הפנוטיפים שלהם בהכרח יהיו שונים. הבדלים אלו במספר העלים ובגודלם, באורך הגבעולים וכדומה, ייגרמו מדרגות שונות של חשיפה לגורמים סביבתיים: לחות, אור, איכות קרקע.
שינויים כאלה במאפיינים של אורגניזם שאינם משפיעים על הגנים שלו ואינם יכולים להיות מועברים לדורות הבאים נקראים מודיפיקציה, וסוג זה של שונות נקרא מודיפיקציה. לרוב, מאפיינים כמותיים נתונים לשינויים - גובה, משקל, פוריות וכו'.
דוגמה קלאסית לשונות שינוי היא השונות בצורת העלים ב צמחים ראש חץ משתרש מתחת למים. לראש חץ בודד יש שלושה סוגי עלים (איור 65), בהתאם למקום התפתחות העלה: מתחת למים, על פני השטח או באוויר. הבדלים אלו בצורת העלים נקבעים לפי מידת ההארה שלהם, ומערך הגנים בתאי כל עלה זהה. עבור סימנים ומאפיינים שונים של האורגניזם, אופיינית תלות גדולה או פחותה בתנאי הסביבה. לדוגמה, בבני אדם, צבע הקשתית וסוג הדם נקבעים רק על ידי הגנים המתאימים, ותנאי החיים אינם יכולים להשפיע על סימנים אלו. אבל גובה, משקל, סיבולת פיזית תלויים מאוד בתנאים חיצוניים, למשל, באיכות מזון , פעילות גופנית וכו'. הגבולות של שונות השינוי של כל תכונה נקראים נורמת התגובה. קצב התגובה נקבע גנטית ועובר בתורשה.
השונות של תכונה היא לפעמים גדולה מאוד, אבל היא לא יכולה לחרוג מגבולות נורמת התגובה. בתכונות מסוימות קצב התגובה רחב מאוד (למשל גזירת צמר מצאן, תנובת חלב של פרות), בעוד שתכונות אחרות מתאפיינות בקצב תגובה צר (צבע שיער בארנבות).
מסקנה חשובה מאוד נובעת מהאמור לעיל. לא התכונה עצמה עוברת בתורשה, אלא היכולת לבטא תכונה זו בתנאים מסוימים, במילים אחרות, נורמת התגובה של הגוף לתנאים חיצוניים עוברת בתורשה.
אז אנחנו יכולים לפרט את המאפיינים העיקריים הבאים של שונות שינוי:
שינויים בשינוי אינם מועברים לצאצאים; - שינויים בשינוי מתרחשים בפרטים רבים מהמין ותלויים בהשפעת הסביבה; - שינויים בשינוי אפשריים רק בגבולות נורמת התגובה, כלומר, בסופו של דבר הם נקבעים על ידי הגנוטיפ.
שונות תורשתית.
השונות התורשתית נובעת משינויים בחומר הגנטי והיא הבסיס למגוון היצורים החיים, כמו גם סיבה מרכזיתתהליך אבולוציוני, שכן הוא מספק חומר לברירה טבעית.
השונות התורשתית מתבטאת בשתי צורות - קומבינטיבית ומוטציונית.
הבסיס לשונות קומבינטיבית הוא התהליך המיני, שמביא לאוסף עצום של גנוטיפים מגוונים.
כל תא אנושי מכיל 23 אימהיים ו-23 אביים כרומוזומים . במהלך היווצרות הגמטות ייפלו לתוך כל אחד מהם רק 23 כרומוזומים וכמה מהם יהיו מהאב וכמה מהאם _ עניין של מקרה.זהו המקור הראשון לשונות קומבינטיבית.
הסיבה השנייה היא מעבר.
לא רק שכל אחד מהתאים שלנו נושא את הכרומוזומים של סבא וסבתא, חלק מסוים מהכרומוזומים הללו קיבל, כתוצאה מהצלבה, חלק מהגנים שלהם מכרומוזומים הומולוגיים שבעבר היו שייכים לשורה אחרת של אבות קדמונים. כרומוזומים כאלה נקראים רקומביננטיים. כשהם משתתפים בהיווצרות האורגניזם של דור חדש, הם מובילים לשילובים בלתי צפויים של תכונות שלא היו לאורגניזם האבהי או האימהי.
לבסוף, הסיבה השלישית לשונות קומבינטיבית היא האופי האקראי של מפגשים של גמטות מסוימות בתהליך ההפריה.
כל שלושת התהליכים העומדים בבסיס השונות המשולבת פועלים ללא תלות זה בזה, ויוצרים מגוון עצום של כל הגנוטיפים האפשריים.
התרחשות של שינויים בחומר התורשתי, כלומר, במולקולות DNA , נקראת שונות מוטציונית. יתרה מכך, שינויים יכולים להתרחש הן במולקולות בודדות (כרומוזומים) והן במספר המולקולות הללו. מוטציות מתרחשות בהשפעת גורמים שונים של הסביבה החיצונית והפנימית.
המונח "מוטציה" הוצע לראשונה בשנת 1901 על ידי המדען ההולנדי G. de Vries, שתיאר מוטציות ספונטניות בצמחים. מוטציות הן נדירות, אך מובילות לקפיצות פתאומיות בתכונות העוברות מדור לדור.
