Medicīniskās ģenētikas veidošanās sākās 30. gados. XX gadsimts, kad sāka parādīties fakti, kas apstiprināja, ka īpašību pārmantošana cilvēkiem ir pakļauta tiem pašiem likumiem kā citiem dzīviem organismiem.

Medicīniskās ģenētikas uzdevums ir identificēt, pētīt, novērst un ārstēt iedzimtas slimības, kā arī izstrādāt veidus, kā novērst vides faktoru kaitīgo ietekmi uz cilvēka iedzimtību.

Cilvēka iedzimtības izpētes metodes. Pētot cilvēka iedzimtību un mainīgumu, tiek izmantotas šādas metodes: ģenealoģiskā, dvīņu, citoģenētiskā, bioķīmiskā, dermatoglifiskā, hibridizācijas. somatiskās šūnas, modelēšana utt.

Ģenealoģiskā metode ļauj mums noskaidrot ģimenes saites un izsekot normālu vai patoloģisku īpašību pārmantošanai starp radiniekiem un attāli radinieki dotajā ģimenē, pamatojoties uz ciltsraksta sastādīšanu - ģenealoģiju. Ja ir ciltsraksti, tad, izmantojot kopsavilkuma datus par vairākām ģimenēm, var noteikt kādas pazīmes pārmantošanas veidu - dominējošo vai recesīvo, ar dzimumu saistītu vai autosomālu, kā arī tās monogēno vai poligēno raksturu. Ģenealoģiskā metode ir pierādījusi daudzu slimību pārmantojamību, piemēram, diabētu, šizofrēniju, hemofiliju utt.

Ģenealoģiskā metode tiek izmantota iedzimtu slimību diagnosticēšanai un medicīniskās ģenētiskās konsultācijas veikšanai; tas ļauj veikt ģenētisko profilaksi (novērst slima bērna piedzimšanu) un agrīna profilakse iedzimtas slimības.

Dvīņu metode sastāv no dvīņu pazīmju attīstības izpētes. Tas ļauj noteikt genotipa lomu sarežģītu pazīmju pārmantošanā, kā arī novērtēt tādu faktoru ietekmi kā audzināšana, apmācība utt.

Ir zināms, ka cilvēku dvīņi ir identiski (monozigotiski) un brālīgi (dizigoti). Identiski vai identiski dvīņi attīstās no vienas olšūnas, kas apaugļota ar vienu spermu. Viņi vienmēr ir viena dzimuma un ir pārsteidzoši līdzīgi viens otram, jo ​​tiem ir vienāds genotips. Turklāt viņiem ir viena asinsgrupa, vienādi pirkstu nospiedumi un rokraksts, pat vecāki viņus sajauc un nevar atšķirt pēc suņa smaržas. Tikai identiskiem dvīņiem orgānu transplantācija ir 100% veiksmīga, jo viņiem ir vienāds olbaltumvielu komplekts un transplantētie audi netiek atgrūsti. Identisku dvīņu īpatsvars cilvēkiem ir aptuveni 35-38% no kopējā skaita.

Brālīgie jeb dizigotiskie dvīņi attīstās no divām dažādām olām, kuras vienlaikus apaugļo dažādas spermas. Dizigotiskie dvīņi var būt gan viena, gan dažādu dzimumu pārstāvji, un no ģenētiskā viedokļa tie nav līdzīgāki par parastajiem brāļiem un māsām.

Identisku dvīņu izpēte visu mūžu, it īpaši, ja tie dzīvo atšķirīgos sociāli ekonomiskajos un klimatiskajos apstākļos, ir interesanta, jo atšķirības starp tiem fizisko un garīgo īpašību attīstībā ir izskaidrojamas nevis ar dažādiem genotipiem, bet gan ar vides ietekmi. nosacījumiem.

Citoģenētiskā metode ir balstīta uz mikroskopiskā izmeklēšana hromosomu struktūras veseliem un slimiem cilvēkiem. Citoģenētiskā kontrole tiek izmantota vairāku iedzimtu slimību diagnostikā, kas saistītas ar aneuploīdiju un dažādiem hromosomu pārkārtojumiem. Tas arī dod iespēju pētīt audu novecošanos, pamatojoties uz ar vecumu saistītās šūnu struktūras dinamikas pētījumiem, noteikt faktoru mutagēno iedarbību ārējā vide uz cilvēku utt.

Pēdējos gados citoģenētiskā metode ir ieguvusi liela nozīme saistībā ar cilvēka ģenētiskās analīzes iespējām, kuras pavēra somatisko šūnu hibridizācija kultūrā. Starpsugu šūnu (piemēram, cilvēka un peles) hibrīdu iegūšana ļauj būtiski pietuvoties problēmu risināšanai, kas saistītas ar virzītu krustojumu neiespējamību, lokalizēt gēnu konkrētā hromosomā, izveidot saiknes grupu vairākām pazīmēm, uc ģenealoģiskās metodes apvienošana ar citoģenētisko metodi, kā arī ar jaunākajām metodēm gēnu inženierija ievērojami paātrināja gēnu kartēšanas procesu cilvēkiem.

Bioķīmiskās metodes cilvēka iedzimtības pētīšanai palīdz atklāt vairākas vielmaiņas slimības (ogļhidrātu, aminoskābju, lipīdu u.c.), izmantojot, piemēram, bioloģisko šķidrumu (asinis, urīns, amnija šķidrums) izpēti, izmantojot kvalitatīvu vai kvantitatīvu analīzi. Šo slimību cēlonis ir noteiktu enzīmu aktivitātes izmaiņas.

Izmantojot bioķīmiskās metodes, ir atklātas aptuveni 500 molekulāras slimības, kas rodas mutantu gēnu izpausmes rezultātā. Dažāda veida slimību gadījumā ir iespējams vai nu noteikt pašu patoloģisku proteīna enzīmu, vai arī identificēt vielmaiņas starpproduktus. Saskaņā ar rezultātiem bioķīmiskie testi iespējams diagnosticēt slimību un noteikt ārstēšanas metodes. Agrīna diagnostika un dažādu diētu lietošana pirmajās pēcembrionālās attīstības stadijās var izārstēt dažas slimības vai vismaz atvieglot stāvokli pacientiem ar defektīvām enzīmu sistēmām.

Tāpat kā jebkura cita disciplīna, mūsdienu cilvēka ģenētika izmanto radniecīgu zinātņu metodes: fizioloģiju, molekulārā bioloģija, gēnu inženierija, bioloģiskā un matemātiskā modelēšana uc Nozīmīgu vietu medicīniskās ģenētikas problēmu risināšanā ieņem ontoģenētiskā metode, kas ļauj aplūkot normālu un patoloģisko īpašību attīstību organisma individuālās attīstības gaitā.

Cilvēka iedzimtās slimības, to ārstēšana un profilakse. Līdz šim reģistrēti vairāk nekā 2 tūkstoši cilvēku iedzimtu slimību, lielākā daļa no tām saistītas ar garīgiem traucējumiem. Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas datiem, pateicoties jaunu diagnostikas metožu izmantošanai, gadā tiek reģistrētas vidēji trīs jaunas iedzimtas slimības, ar kurām saskaras jebkuras specialitātes ārsta praksē: terapeits, ķirurgs, neirologs, akušieris-ginekologs, pediatrs, endokrinologs u.c.Slimības, kurām nav absolūti nekāda sakara ar iedzimtību, praktiski nav. Plūsma dažādas slimības(vīrusu, baktēriju, mikozes un pat traumas) un atveseļošanās pēc tām vienā vai otrā pakāpē ir atkarīga no iedzimtas imunoloģiskās, fizioloģiskās, uzvedības un garīgās īpašības individuāls.

Tradicionāli iedzimtas slimības var iedalīt trīs lielas grupas: vielmaiņas slimības, molekulārās slimības, ko parasti izraisa gēnu mutācijas, un hromosomu slimības.

Gēnu mutācijas un vielmaiņas traucējumi. Gēnu mutācijas var izraisīt paaugstinātu vai samazinātu noteiktu enzīmu aktivitāti vai pat to neesamību. Fenotipiski šādas mutācijas izpaužas kā iedzimtas vielmaiņas slimības, kuras nosaka attiecīgās bioķīmiskās reakcijas produkta neesamība vai pārpalikums.

Gēnu mutācijas klasificē pēc to fenotipiskās izpausmes, t.i., kā slimības, kas saistītas ar aminoskābju, ogļhidrātu, lipīdu, minerālvielu metabolisms, nukleīnskābju metabolisms.

Aminoskābju metabolisma traucējumu piemērs ir albīnisms, salīdzinoši nekaitīga slimība, kas sastopama valstīs Rietumeiropa ar frekvenci 1:25000. Slimības cēlonis ir enzīma tirozināzes defekts, kas bloķē tirozīna pārvēršanos melanīnā. Albīniem ir pienaina āda, ļoti gaiši mati un varavīksnenē nav pigmenta. Viņiem ir paaugstināta jutība saules gaismai, kas tos izraisa iekaisuma slimībasāda.

Viena no visbiežāk sastopamajām slimībām ogļhidrātu metabolisms ir cukura diabēts. Šī slimība ir saistīta ar hormona insulīna deficītu, kas izraisa glikogēna veidošanās traucējumus un glikozes līmeņa paaugstināšanos asinīs.

Vairākas patoloģiskas pazīmes (hipertensija, ateroskleroze, podagra utt.) nosaka nevis viens, bet vairāki gēni (polimerizācijas fenomens). Tās ir slimības ar iedzimtu predispozīciju, kas lielā mērā ir atkarīgas no vides apstākļiem: labvēlīgos apstākļos šādas slimības var neizpausties.

Hromosomu slimības. Šāda veida iedzimta slimība ir saistīta ar izmaiņām hromosomu skaitā vai struktūrā. Hromosomu anomāliju biežums jaundzimušajiem svārstās no 0,6 līdz 1%, un 8-12 nedēļu stadijā tās ir aptuveni 3% embriju. Starp spontāniem abortiem hromosomu anomāliju biežums ir aptuveni 30%, un agrīnās stadijas(līdz diviem mēnešiem) - 50% un vairāk.

Cilvēkiem ir aprakstītas visa veida hromosomu un genoma mutācijas, tostarp aneuploīdija, kas var būt divu veidu - monosomija un polisomija. Monosomija ir īpaši smaga.

X hromosomai ir aprakstīta visa organisma monosomija. Tas ir Šereševska-Tērnera sindroms (44+X), kas izpaužas sievietēm, kurām raksturīgas patoloģiskas ķermeņa uzbūves izmaiņas (īss augums, īss kakls), reproduktīvās sistēmas attīstības traucējumi (vairums sieviešu sekundāro seksuālo īpašību trūkums) un garīgie ierobežojumi. Šīs anomālijas sastopamības biežums ir 1: 4000-5000.

Trisomiskās sievietes (44+XXX) parasti izceļas ar seksuālās, fiziskās un garīgās attīstības traucējumiem, lai gan dažiem pacientiem šīs pazīmes var nebūt. Ir zināmi šādu sieviešu auglības gadījumi. Sindroma biežums ir 1:1000.

Vīriešiem ar Klinefeltera sindromu (44+XXY) ir raksturīga traucēta dzimumdziedzeru attīstība un aktivitāte, einuhīda ķermeņa tips (šaurāks par iegurni, pleciem, sieviešu tipa matu augšana un tauku nogulsnēšanās uz ķermeņa, iegarenas rokas un kājas, salīdzinot ar ķermenis). Līdz ar to lielāka izaugsme. Šīs pazīmes apvienojumā ar zināmu garīgu atpalicību parādās salīdzinoši normālam zēnam no pubertātes brīža.

Klinefeltera sindroms tiek novērots ar polisomiju ne tikai X hromosomā (XXX XXXY, XXXXY), bet arī Y hromosomā (XYY. XXYY. XXYYY). Sindroma biežums ir 1:1000.

No autosomālajām slimībām visvairāk pētīta ir 21. trisomija jeb Dauna sindroms. Pēc dažādu autoru domām, bērnu ar Dauna sindromu piedzimšanas biežums ir 1:500-700 jaundzimušo, un pēdējo desmitgažu laikā ir pieaudzis trisomijas-21 biežums.

Tipiskas pazīmes pacientiem ar Dauna sindromu: mazs deguns ar platu plakanu tiltu, slīpas acis ar epikantu - pārkarenu kroku virs augšējais plakstiņš, mazs deformēts ausis, pusatvērta mute, īss augums, garīga atpalicība. Apmēram pusei pacientu ir sirds un lielu asinsvadu defekti.

Pastāv tieša saistība starp risku iegūt bērnus ar Dauna sindromu un mātes vecumu. Konstatēts, ka 22-40% bērnu ar šo slimību piedzimst mātēm, kas vecākas par 40 gadiem (2-3% sieviešu reproduktīvā vecumā).

Šeit mēs aplūkojam tikai dažus cilvēka ģenētisko un hromosomu slimību piemērus, kas tomēr sniedz noteiktu priekšstatu par tās ģenētiskās organizācijas sarežģītību un trauslumu.

Galvenais veids, kā novērst iedzimtas slimības, ir to profilakse. Šim nolūkam daudzās pasaules valstīs, tostarp Baltkrievijā, ir izveidots institūciju tīkls, kas sniedz iedzīvotājiem medicīniskās un ģenētiskās konsultācijas. Pirmkārt, tās pakalpojumus vajadzētu izmantot personām, kas stājas laulībā, kurām ir ģenētiski nelabvēlīgi radinieki.

Ģenētiskā konsultācija ir obligāta radinieku laulībām, personām vecumā virs 30-40 gadiem, kā arī tiem, kas strādā ražošanā ar kaitīgiem apstākļiem darbs. Ārsti un ģenētiķi varēs noteikt ģenētiski nepilnvērtīgu pēcnācēju piedzimšanas riska pakāpi un nodrošināt bērna uzraudzību tā intrauterīnās attīstības laikā. Jāņem vērā, ka gaidāmā bērna mātes vai tēva smēķēšana, alkohola un narkotiku lietošana krasi palielina iespējamību, ka bērniņš būs ar smagām iedzimtām slimībām.

Gadījumā, ja piedzimis slims bērns, dažkārt to iespējams ārstēt ar medikamentiem, diētisko un hormonālā ārstēšana. Spilgts piemērs, kas apliecina medicīnas spējas cīņā pret iedzimtām slimībām, ir poliomielīts. Šai slimībai ir raksturīga iedzimta predispozīcija, bet tiešais slimības cēlonis ir vīrusu infekcija. Masveida imunizācijas veikšana pret slimības izraisītāju ļāva atbrīvot visus bērnus, kuriem bija iedzimta nosliece uz slimību. smagas sekas slimības. Diētiskā un hormonālā ārstēšana ir veiksmīgi izmantota fenilketonūrijas, cukura diabēta un citu slimību ārstēšanā.

Ģenētikas nozīme medicīnā un veselības aprūpē

Cilvēka ģenētikas priekšmets un uzdevumi. Cilvēka ģenētika jeb medicīniskā ģenētika pēta iedzimtības un mainīguma parādības dažādās cilvēku populācijās, normālas (fiziskās, radošās, intelektuālās spējas) un patoloģiskas pazīmes, slimību atkarība no ģenētiskās iepriekšnoteikšanās un apstākļiem vidi, tostarp no sociālajiem dzīves apstākļiem. Medicīniskās ģenētikas veidošanās sākās 30. gados. XX gadsimts, kad sāka parādīties fakti, kas apstiprināja, ka īpašību pārmantošana cilvēkiem ir pakļauta tiem pašiem likumiem kā citiem dzīviem organismiem.

Medicīniskās ģenētikas uzdevums ir identificēt, pētīt, novērst un ārstēt iedzimtas slimības, kā arī izstrādāt veidus, kā novērst vides faktoru kaitīgo ietekmi uz cilvēka iedzimtību.

Cilvēka iedzimtības izpētes metodes. Pētot cilvēka iedzimtību un mainīgumu, tiek izmantotas šādas metodes: ģenealoģiskā, dvīņu, citoģenētiskā, bioķīmiskā, dermatoglifiskā, somatisko šūnu hibridizācija, modelēšana u.c.

Ģenealoģiskā metode ļauj noskaidrot ģimenes saites un izsekot normālu vai patoloģisku īpašību pārmantošanai starp tuviem un tālākiem radiniekiem šajā ģimenē, pamatojoties uz ciltsraksta sastādīšanu - ģenealoģiju. Ja ir ciltsraksti, tad, izmantojot kopsavilkuma datus par vairākām ģimenēm, var noteikt kādas pazīmes pārmantošanas veidu - dominējošo vai recesīvo, ar dzimumu saistītu vai autosomālu, kā arī tās monogēno vai poligēno raksturu. Ģenealoģiskā metode ir pierādījusi daudzu slimību pārmantojamību, piemēram, diabētu, šizofrēniju, hemofiliju utt.

Ģenealoģiskā metode tiek izmantota iedzimtu slimību diagnosticēšanai un medicīniskās ģenētiskās konsultācijas veikšanai; tas ļauj jums veikt ģenētiskā profilakse(slimā bērna piedzimšanas profilakse) un iedzimtu slimību agrīna profilakse.

Dvīņu metode sastāv no dvīņu pazīmju attīstības izpētes. Tas ļauj noteikt genotipa lomu sarežģītu pazīmju pārmantošanā, kā arī novērtēt tādu faktoru ietekmi kā audzināšana, apmācība utt.

Ir zināms, ka cilvēku dvīņi ir identiski (monozigotiski) un brālīgi (dizigoti). Identiski vai identiski dvīņi attīstās no vienas olšūnas, kas apaugļota ar vienu spermu. Viņi vienmēr ir viena dzimuma un ir pārsteidzoši līdzīgi viens otram, jo ​​tiem ir vienāds genotips. Turklāt viņiem ir viena asinsgrupa, vienādi pirkstu nospiedumi un rokraksts, pat vecāki viņus sajauc un nevar atšķirt pēc suņa smaržas. Tikai identiskiem dvīņiem orgānu transplantācija ir 100% veiksmīga, jo viņiem ir vienāds olbaltumvielu komplekts un transplantētie audi netiek atgrūsti. Identisku dvīņu īpatsvars cilvēkiem ir aptuveni 35-38% no kopējā skaita.

Brālīgie jeb dizigotiskie dvīņi attīstās no divām dažādām olām, kuras vienlaikus apaugļo dažādas spermas. Dizigotiskie dvīņi var būt gan viena, gan dažādu dzimumu pārstāvji, un no ģenētiskā viedokļa tie nav līdzīgāki par parastajiem brāļiem un māsām.

Identisku dvīņu izpēte visu mūžu, it īpaši, ja tie dzīvo atšķirīgos sociāli ekonomiskajos un klimatiskajos apstākļos, ir interesanta, jo atšķirības starp tiem fizisko un garīgo īpašību attīstībā ir izskaidrojamas nevis ar dažādiem genotipiem, bet gan ar vides ietekmi. nosacījumiem.

Citoģenētiskā metode ir balstīta uz mikroskopisku hromosomu struktūras izpēti veseliem un slimiem cilvēkiem. Citoģenētiskā kontrole tiek izmantota vairāku iedzimtu slimību diagnostikā, kas saistītas ar aneuploīdiju un dažādiem hromosomu pārkārtojumiem. Tas arī ļauj pētīt audu novecošanos, pamatojoties uz ar vecumu saistītās šūnu struktūras dinamikas pētījumiem, noteikt vides faktoru mutagēno ietekmi uz cilvēku utt.

IN pēdējie gadi Citoģenētiskā metode ir ieguvusi lielu nozīmi saistībā ar cilvēka ģenētiskās analīzes iespējām, kuras pavēra somatisko šūnu hibridizācija kultūrā. Starpsugu šūnu (piemēram, cilvēka un peles) hibrīdu iegūšana ļauj būtiski pietuvoties problēmu risināšanai, kas saistītas ar virzītu krustojumu neiespējamību, lokalizēt gēnu konkrētā hromosomā, izveidot saiknes grupu vairākām pazīmēm, uc Ģenealoģiskās metodes apvienošana ar citoģenētisko metodi, kā arī ar izmantojot jaunākās metodes Gēnu inženierija ir ievērojami paātrinājusi gēnu kartēšanas procesu cilvēkiem.

Bioķīmiskās metodes cilvēka iedzimtības pētīšanai palīdz atklāt vairākas vielmaiņas slimības (ogļhidrātu, aminoskābju, lipīdu u.c.), izmantojot, piemēram, bioloģisko šķidrumu (asinis, urīns, amnija šķidrums) izpēti, izmantojot kvalitatīvu vai kvantitatīvu analīzi. Šo slimību cēlonis ir noteiktu enzīmu aktivitātes izmaiņas.

Izmantojot bioķīmiskās metodes, ir atklātas aptuveni 500 molekulāras slimības, kas rodas mutantu gēnu izpausmes rezultātā. Dažāda veida slimību gadījumā ir iespējams vai nu noteikt pašu patoloģisku proteīna enzīmu, vai arī identificēt vielmaiņas starpproduktus. Pamatojoties uz bioķīmisko pārbaužu rezultātiem, ir iespējams diagnosticēt slimību un noteikt ārstēšanas metodes. Agrīna diagnostika un dažādu diētu lietošana pēcdzemdību attīstības pirmajos posmos var izārstēt dažas slimības vai vismaz atvieglot pacientu ar defektīvām enzīmu sistēmām stāvokli.

Tāpat kā jebkurā citā disciplīnā, mūsdienu cilvēka ģenētikā tiek izmantotas radniecīgu zinātņu metodes: fizioloģija, molekulārā bioloģija, gēnu inženierija, bioloģiskā un matemātiskā modelēšana u.c. Nozīmīgu vietu medicīniskās ģenētikas problēmu risināšanā ieņem ontoģenētiskā metode, kas ļauj. apsvērt normālu un patoloģisko īpašību attīstību organisma individuālās attīstības laikā.

Cilvēka iedzimtās slimības, to ārstēšana un profilakse. Līdz šim ir reģistrēti vairāk nekā 2 tūkstoši cilvēku iedzimtu slimību, un lielākā daļa no tām ir saistītas ar garīgi traucējumi. Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas datiem, pateicoties jaunu diagnostikas metožu izmantošanai, gadā tiek reģistrētas vidēji trīs jaunas iedzimtas slimības, ar kurām saskaras jebkuras specialitātes ārsta praksē: terapeits, ķirurgs, neirologs, akušieris-ginekologs, pediatrs, endokrinologs u.c.Slimības, kurām nav absolūti nekāda sakara ar iedzimtību, praktiski nav. Dažādu slimību (vīrusu, baktēriju, mikozes un pat traumu) gaita un atveseļošanās no tām vienā vai otrā pakāpē ir atkarīga no indivīda iedzimtajām imunoloģiskajām, fizioloģiskajām, uzvedības un garīgajām īpašībām.

Tradicionāli iedzimtas slimības var iedalīt trīs lielās grupās: vielmaiņas slimības, molekulārās slimības, kuras parasti izraisa gēnu mutācijas, un hromosomu slimības.

Gēnu mutācijas un vielmaiņas traucējumi. Gēnu mutācijas var izraisīt paaugstinātu vai samazinātu noteiktu enzīmu aktivitāti vai pat to neesamību. Fenotipiski šādas mutācijas izpaužas kā iedzimtas vielmaiņas slimības, kuras nosaka attiecīgās bioķīmiskās reakcijas produkta neesamība vai pārpalikums.

Gēnu mutācijas klasificē pēc to fenotipiskās izpausmes, t.i., kā slimības, kas saistītas ar aminoskābju, ogļhidrātu, lipīdu, minerālvielu metabolisma un nukleīnskābju metabolisma traucējumiem.

Aminoskābju metabolisma traucējumu piemērs ir albīnisms, salīdzinoši nekaitīga slimība, kas sastopama Rietumeiropā ar biežumu 1:25 000. Slimības cēlonis ir enzīma tirozināzes defekts, kas bloķē tirozīna pārvēršanos melanīnā. Albīniem ir pienaina āda, ļoti gaiši mati un varavīksnenē nav pigmenta. Viņiem ir paaugstināta jutība pret saules gaismu, kas tiem izraisa iekaisīgas ādas slimības.

Viena no visbiežāk sastopamajām ogļhidrātu metabolisma slimībām ir cukura diabēts. Šī slimība ir saistīta ar hormona insulīna deficītu, kas izraisa glikogēna veidošanās traucējumus un glikozes līmeņa paaugstināšanos asinīs.

Vairākas patoloģiskas pazīmes (hipertensija, ateroskleroze, podagra utt.) nosaka nevis viens, bet vairāki gēni (polimerizācijas fenomens). Tās ir slimības ar iedzimtu predispozīciju, kas lielā mērā ir atkarīgas no vides apstākļiem: labvēlīgos apstākļos šādas slimības var neizpausties.

Hromosomu slimības. Šāda veida iedzimta slimība ir saistīta ar izmaiņām hromosomu skaitā vai struktūrā. Hromosomu anomāliju biežums jaundzimušajiem svārstās no 0,6 līdz 1%, un 8-12 nedēļu stadijā tās ir aptuveni 3% embriju. Starp spontāniem abortiem hromosomu anomāliju biežums ir aptuveni 30%, bet agrīnā stadijā (līdz diviem mēnešiem) - 50% un vairāk.

Cilvēkiem ir aprakstītas visa veida hromosomu un genoma mutācijas, tostarp aneuploīdija, kas var būt divu veidu - monosomija un polisomija. Monosomija ir īpaši smaga.

X hromosomai ir aprakstīta visa organisma monosomija. Tas ir Šereševska-Tērnera sindroms (44+X), kas izpaužas sievietēm, kurām raksturīgi patoloģiskas izmaiņasķermeņa uzbūve (mazs augums, īss kakls), reproduktīvās sistēmas attīstības traucējumi (vairums sieviešu sekundāro seksuālo īpašību trūkums), garīgi ierobežojumi. Šīs anomālijas sastopamības biežums ir 1:4000-5000.

Trisomiskās sievietes (44+XXX) parasti izceļas ar seksuālās, fiziskās un garīgās attīstības traucējumiem, lai gan dažiem pacientiem šīs pazīmes var nebūt. Ir zināmi šādu sieviešu auglības gadījumi. Sindroma biežums ir 1:1000.

Vīriešiem ar Klinefeltera sindromu (44+XXY) ir raksturīga traucēta dzimumdziedzeru attīstība un aktivitāte, einuhīda ķermeņa tips (šaurāks par iegurni, pleciem, sieviešu tipa matu augšana un tauku nogulsnēšanās uz ķermeņa, iegarenas rokas un kājas, salīdzinot ar ķermenis). Līdz ar to lielāka izaugsme. Šīs pazīmes apvienojumā ar zināmu garīgu atpalicību parādās salīdzinoši normālam zēnam no pubertātes brīža.

Klinefeltera sindroms tiek novērots ar polisomiju ne tikai X hromosomā (XXX XXXY, XXXXY), bet arī Y hromosomā (XYY. XXYY. XXYYY). Sindroma biežums ir 1:1000.

No autosomālajām slimībām visvairāk ir pētīta 21. trisomija jeb Dauna sindroms. Pēc dažādu autoru domām, bērnu ar Dauna sindromu dzimstība ir 1:500-700 jaundzimušo, un pēdējo desmitgažu laikā ir pieaudzis trisomijas-21 biežums.

Raksturīgās pazīmes pacientiem ar Dauna sindromu: mazs deguns ar platu plakanu tiltiņu, slīpas acis ar epikantu - pārlieku kroku virs augšējā plakstiņa, deformētas mazās ausis, pusatvērta mute, īss augums, garīga atpalicība. Apmēram pusei pacientu ir sirds un lielu asinsvadu defekti.

Pastāv tieša saikne starp risku iegūt bērnus ar Dauna sindromu un mātes vecumu. Konstatēts, ka 22-40% bērnu ar šo slimību piedzimst mātēm, kas vecākas par 40 gadiem (2-3% sieviešu reproduktīvā vecumā).

Šeit mēs aplūkojam tikai dažus cilvēka ģenētisko un hromosomu slimību piemērus, kas tomēr sniedz noteiktu priekšstatu par tās ģenētiskās organizācijas sarežģītību un trauslumu.

Galvenais veids, kā novērst iedzimtas slimības, ir to profilakse. Šim nolūkam daudzās pasaules valstīs, tostarp Baltkrievijā, ir izveidots institūciju tīkls, kas sniedz iedzīvotājiem medicīniskās un ģenētiskās konsultācijas. Pirmkārt, tās pakalpojumus vajadzētu izmantot personām, kas stājas laulībā, kurām ir ģenētiski nelabvēlīgi radinieki.

Ģenētiskā konsultācija ir obligāta radinieku laulībām, personām vecumā virs 30-40 gadiem, kā arī tiem, kas strādā ražošanā ar bīstamiem darba apstākļiem. Ārsti un ģenētiķi varēs noteikt ģenētiski nepilnvērtīgu pēcnācēju piedzimšanas riska pakāpi un nodrošināt bērna uzraudzību tā intrauterīnās attīstības laikā. Jāņem vērā, ka gaidāmā bērna mātes vai tēva smēķēšana, alkohola un narkotiku lietošana krasi palielina iespējamību, ka bērniņš būs ar smagām iedzimtām slimībām.

Ja piedzimst slims bērns, dažreiz ir iespējama zāļu, diētas un hormonāla ārstēšana. Spilgts piemērs, kas apliecina medicīnas spējas cīņā pret iedzimtām slimībām, ir poliomielīts. Tomēr šai slimībai ir raksturīga iedzimta predispozīcija tūlītējs cēlonis Slimība ir vīrusu infekcija. Masveida imunizācijas veikšana pret slimības izraisītāju ļāva izglābt no smagajām slimības sekām visus bērnus, kuriem bija iedzimta nosliece uz to. Diētiskā un hormonālā ārstēšana ir veiksmīgi izmantota fenilketonūrijas, cukura diabēta un citu slimību ārstēšanā.

Ievads

Pamatu veido cilvēka ģenētika un tādas fundamentālas disciplīnas kā anatomija, fizioloģija, bioķīmija mūsdienu medicīna. Ģenētikas vietu bioloģijas zinātņu vidū un īpašo interesi par to nosaka tas, ka tā pēta organismu pamatīpašības, proti, iedzimtību un mainīgumu.

Cilvēku iedzimtība un mainīgums ir cilvēka ģenētikas izpētes priekšmets visos tās organizācijas līmeņos: molekulārajā, šūnu, organisma, populācijas. Cilvēka ģenētika savus panākumus lielā mērā ir parādā medicīnas ģenētikai - zinātnei, kas pēta iedzimtības lomu cilvēka patoloģijā. Lietišķā medicīniskās ģenētikas nozare ir klīniskā ģenētika, kas izmanto medicīnas ģenētikas, cilvēka ģenētikas un vispārējās ģenētikas sasniegumus, lai atrisinātu klīniskās problēmas, kas rodas cilvēkiem.

Ģenētika ir viena no sarežģītākajām disciplīnām mūsdienu dabaszinātne. Lai to dziļi izprastu, savā darbā aplūkošu galvenos ģenētikas attīstības posmus, ģenētikas veidus, ģenētikas sasniegumus mūsdienu medicīnā u.c.

1. Ģenētikas attīstības vēsture

Ģenētika ir zinātne, kas pēta iedzimtības un mainīguma modeļus, kā arī bioloģiskos mehānismus, kas tos nodrošina.

Pirmo zinātnisko soli iedzimtības izpētē spēra austriešu mūks Gregors Mendels, kurš 1866. gadā publicēja rakstu “Eksperimenti par augu hibrīdiem”, kas ielika mūsdienu ģenētikas pamatus.

Pirms Mendela atklājumiem tika atzīta tā sauktās sapludinātās iedzimtības teorija. Šīs teorijas būtība bija tāda, ka apaugļošanas laikā vīriešu un sieviešu “sākums” tika sajaukts, “kā krāsas ūdens glāzē”, radot jaunu organismu. Mendels parādīja, ka iedzimtas tieksmes nesajaucas, bet tiek nodotas no vecākiem uz pēcnācējiem diskrētu (atsevišķu) vienību veidā. Šīs vienības, kas indivīdos tiek parādītas pa pāriem (alēlēm), paliek diskrētas un tiek pārnestas nākamajām paaudzēm vīriešu un sieviešu dzimumšūnās, no kurām katra satur vienu vienību no katra pāra. 1909. gadā dāņu botāniķis-selekcionārs V. Johansens tos nosauca par “gēniem”, un 1912. gadā amerikāņu ģenētiķis T. G. Morgans parādīja, ka tie atrodas hromosomās.

Ģenētiķu oficiālais dzimšanas datums tiek uzskatīts par 1900. gadu. Pēc tam tika publicēti G. de Vrīsa, K. Korrensa un K. Čermaka dati, kuri no jauna atklāja G. Mendela noteiktos pazīmju pārmantošanas modeļus. Ģenētikas pamatprincipu un virzienu attīstībā auglīgas izrādījās 20. gadsimta pirmās desmitgades. Tika formulēta ideja par mutācijām, populācijām un tīrām organismu līnijām, hromosomu teorija iedzimtība, tika atklāts homoloģisko rindu likums, iegūti dati par iedzimtu izmaiņu rašanos rentgenstaru ietekmē un sākās organismu populāciju ģenētikas pamatu attīstība.

1953. gadā starptautiskajā zinātniskais žurnāls Tika publicēts biologu Džeimsa Vatsona un Frensisa Krika raksts par dezoksiribonukleīnskābes – DNS uzbūvi.

DNS struktūra izrādījās pilnīgi neparasta: tās molekulām ir milzīgs garums molekulārā mērogā un tās sastāv no diviem pavedieniem, kas savīti kopā dubultā spirālē. Katru no pavedieniem var salīdzināt ar garu pērlīšu virteni. Olbaltumvielās "krelles" ir divdesmit dažādu veidu aminoskābes. DNS ir tikai četru veidu "krelles", un tos sauc par nukleotīdiem. Abu DNS dubultās spirāles virkņu “krelles” ir savstarpēji saistītas un stingri atbilst viena otrai. DNS pretī nukleotīdam adenīns ir timīns, pretī citozīnam ir guanīns. Izmantojot šo dubultās spirāles konstrukciju, katra ķēde satur informāciju par otras ķēdes struktūru. Zinot vienas ķēdes struktūru, jūs vienmēr varat atjaunot citu.

Rezultāts ir divas dubultspirāles - precīzas to priekšgājēju kopijas. Šī spēja precīzi kopēt sevi ir dzīvības atslēga uz Zemes.

2. Ģenētika un medicīna

2.1. Pētniecības metodes

Ģenētikā galvenā pētījuma metode ir ģenētiskā analīze, kas tiek veikta visos dzīvo būtņu organizācijas līmeņos (no molekulārās līdz populācijai). Atkarībā no pētījuma mērķa tas tiek “modificēts” noteiktās metodēs - hibridoloģiskā, populācijas, mutācijas, rekombinācijas, citoģenētiskā utt.

Hibridoloģiskā metode ļauj noteikt organisma individuālo īpašību un īpašību pārmantošanas modeļus, veicot virkni tiešu vai atgriezenisku krustojumu vairāku paaudžu garumā. Iezīmju un īpašību pārmantošanas modeļi cilvēkiem tiek noteikti, izmantojot ģenealoģisko metodi (ciltsrakstu analīzi). Iezīmes pārmantošanas likumus populācijās nosaka, izmantojot populācijas metodi jeb populācijas analīzi.

Citoģenētiskā metode, kas apvieno citoloģiskās un ģenētiskās analīzes principus, tiek izmantota, pētot materiālu nepārtrauktības modeļus atsevišķu šūnu un organismu paaudzēs un iedzimtības materiālo nesēju “anatomiju”.

Fenoģenētiskā analīze ļauj mums izpētīt gēna darbību un gēnu izpausmes tajā individuālā attīstībaķermeni. Šim nolūkam tiek izmantotas tādas metodes kā ģenētiski atšķirīgu audu, šūnu kodolu vai atsevišķu gēnu transplantācija no vienas šūnas uz otru, kā arī himēru - eksperimentāli iegūtu daudzšūnu organismu, kas sastāv no ģenētiski atšķirīgām šūnām, kas sākotnēji pieder dažādiem indivīdiem, izpēte.

Mutāciju un rekombinācijas analīze tiek izmantota, lai pētītu ģenētiskā materiāla smalko organizāciju un funkcijas, dažādu DNS struktūru, to izmaiņas, funkcionēšanas un gēnu apmaiņas mehānismus krustošanās laikā. Molekulārās ģenētiskās analīzes metode tiek intensīvi attīstīta.

2.2 Medicīniskās intereses

Ar ģenētikas attīstību tā kļuva iespējama lietošana tās metodes iepriekš neārstējamu slimību, patoloģiju u.c. Kas sāka piesaistīt ievērojamu interesi no medicīnas jomā strādājošajiem zinātniekiem. Ir zināmi vairāki tūkstoši ģenētiskās slimības, kas gandrīz 100% ir atkarīgi no indivīda genotipa. Bīstamākie no tiem ir: aizkuņģa dziedzera skābes fibroze, fenilketonūrija, galaktoēmija, dažādas formas kretinisms, hemoglobinopātijas, kā arī Dauna, Tērnera un Klīnfeltera sindromi. Turklāt ir slimības, kas ir atkarīgas gan no genotipa, gan vides: išēmiska slimība, cukura diabēts, reimatoīdas slimības, peptiskas čūlas kuņģa un divpadsmitpirkstu zarnas, daudzi onkoloģiskās slimības, šizofrēnija un citas garīgās slimības.

Vēsturiski medicīniskā interese par ģenētiku sākotnēji veidojās saistībā ar iedzimtu patoloģisku (sāpīgu) pazīmju novērojumiem. 19. gadsimta otrajā pusē angļu biologs F. Galtons identificēja “cilvēka iedzimtību” kā neatkarīgu studiju priekšmetu. Viņš arī ieteica numuru īpašas metodesģenētiskā analīze: ģenealoģiskā, dvīņu, statistiskā. Normālu un patoloģisku pazīmju pārmantošanas modeļu izpēte joprojām ieņem vadošo vietu cilvēka ģenētikā.

2.3. Cilvēka ģenētika

Cilvēka ģenētika ir īpaša ģenētikas nozare, kas pēta cilvēka pazīmju pārmantojamības īpašības, iedzimtas slimības(medicīniskā ģenētika), cilvēku populāciju ģenētiskā struktūra. No cilvēka ģenētikas jomām visintensīvāk attīstās citoģenētika, bioķīmiskā ģenētika, imunoģenētika, augstākā ģenētika. nervu darbība, fizioloģiskā ģenētika.

Cilvēka ģenētika ir teorētiskā bāze mūsdienu medicīna un mūsdienīga veselības aprūpe. To iedala antropoģenētikā, kas pēta iedzimtības un parasto īpašību mainīguma modeļus. cilvēka ķermenis, demogrāfiskā ģenētika (populācijas ģenētika), vides ģenētika (pētījums par ģenētiskie aspekti attiecības starp cilvēku un vidi) un medicīniskā ģenētika, kas pēta iedzimtas patoloģijas (slimības, defektus, deformācijas utt.).

Cilvēka ģenētikas svarīgākā joma ir medicīniskā ģenētika. Medicīniskā ģenētika palīdz izprast bioloģisko un vides faktoru mijiedarbību cilvēka patoloģijā. Dažreiz to uzskata nevis par cilvēka ģenētikas nozari, bet gan par neatkarīgu vispārējās ģenētikas nozari.

2.4 Medicīniskā ģenētika

Medicīniskā ģenētika pēta iedzimtības un mainīguma parādības dažādās cilvēku populācijās, normālu (fizisko, radošo, intelektuālo spēju) un patoloģisko īpašību izpausmes un attīstības iezīmes, slimību atkarību no ģenētiskās nolemtības un vides apstākļiem, tostarp sociālajiem dzīves apstākļiem. Viņš arī izstrādā sistēmas pacientu ar iedzimtām slimībām diagnostikai, ārstēšanai, profilaksei un rehabilitācijai un viņu ģimeņu medicīniskai pārbaudei, pēta iedzimtas noslieces lomu un mehānismus cilvēku slimībām.

Medicīniskās ģenētikas veidošanās sākās 30. gados. XX gadsimts, kad sāka parādīties fakti, kas apstiprināja, ka īpašību pārmantošana cilvēkiem ir pakļauta tiem pašiem likumiem kā citiem dzīviem organismiem.

Medicīniskās ģenētikas uzdevums ir identificēt, pētīt, novērst un ārstēt iedzimtas slimības, kā arī izstrādāt veidus, kā novērst vides faktoru ietekmi uz cilvēka iedzimtību.

Galvenā medicīniskās ģenētikas nozare ir klīniskā ģenētika, kas pēta iedzimto slimību etioloģiju un patoģenēzi, mainīgumu. klīniskās izpausmes un iedzimtas patoloģijas un slimību gaita, kam raksturīga iedzimta predispozīcija, atkarībā no ietekmes ģenētiskie faktori un vides faktoriem, kā arī izstrādā metodes šo slimību diagnosticēšanai, ārstēšanai un profilaksei. Klīniskā ģenētika ietver neiroģenētiku, dermatoģenētiku (pētot iedzimtas ādas slimības - genodermatozes), oftalmoģenētiku, farmakoģenētiku (pētot iedzimtas ķermeņa reakcijas uz zāles). Medicīniskā ģenētika ir saistīta ar visām mūsdienu sadaļām klīniskā medicīna un citas medicīnas un veselības aprūpes jomas, tostarp bioķīmija, fizioloģija, morfoloģija, vispārēja patoloģija, imunoloģija.

11.1. Cilvēka ģenētikas metodes

Konvencionālās ģenētiskās metodes - pēcnācēju pētīšana no stingri kontrolētiem, mērķtiecīgiem krustojumiem, mutāciju iegūšana, izmantojot mutagēnos faktorus - nav pielietojamas cilvēka ģenētikā. Turklāt zināmas grūtības pētīt cilvēka iedzimtību un mainīgumu pastāv mazā pēcnācēju skaita ģimenēs, paaudžu maiņas dēļ pēc 25-30 gadiem, liels skaits(23 sievietēm un 24 vīriešiem)

gēnu saišu grupas. Taču cilvēka ģenētikā ir izstrādātas un veiksmīgi izmantotas unikālas pētniecības metodes, kas kopā dod apmierinošus rezultātus.

11.1.1. Ģenealoģiskā metode

Ģenealoģiskā metode sastāv no ciltsrakstu analīzes un ļauj noteikt pazīmes mantojuma veidu (dominējošs, recesīvs, autosomāls vai ar dzimumu saistīts), kā arī tās monogēno vai poligēno raksturu. Pamatojoties uz iegūto informāciju, tiek prognozēta pētāmās pazīmes izpausmes iespējamība pēcnācējiem, kam ir liela nozīme iedzimtu slimību profilaksē.

Rīsi. 11.1. Ciltsrakstu simboli

Ar autosomālu iedzimtību pazīmi raksturo vienāda izpausmes varbūtība abos dzimumos. Ir autosomāli dominējošs un autosomāli recesīvs mantojums.

Ar autosomāli dominējošo mantojumu dominējošā alēle tiek realizēta kā pazīme gan homozigotos, gan heterozigotos stāvokļos. Ja vismaz vienam vecākam ir dominējoša iezīme, pēdējā ar mainīgu varbūtību izpaužas visās nākamajās paaudzēs (11.2. att.). Tomēr dominējošajām mutācijām ir raksturīga zema iespiešanās spēja. Dažos gadījumos tas rada zināmas grūtības mantojuma veida noteikšanā.

Autosomāli recesīvā mantojuma gadījumā recesīvā alēle tiek realizēta par pazīmi homozigotā stāvoklī. Recesīvās slimības bērniem biežāk rodas laulībās starp fenotipiski normāliem heterozigotiem vecākiem. Heterozigotiem vecākiem (Aa x Aa) iespējamība iegūt slimus bērnus (aa) būs 25%, tikpat procenti (25%) būs veseli (AA), pārējie 50% (Aa) arī būs veseli, bet būs heterozigoti recesīvās alēles nesēji.

Ar X saistīta mantojums var būt dominējošs vai recesīvs (parasti recesīvs). Apskatīsim ar X saistītu recesīvo mantojumu, izmantojot tādas cilvēka slimības kā hemofilijas (asins recēšanas traucējumi) piemēru. Visai pasaulei zināms piemērs: hemofilijas nēsātāja karaliene Viktorija bija heterozigota un nodeva mutanta gēnu savam dēlam Leopoldam un divām meitām. Šī slimība iekļuva vairākos karaļnamos Eiropā un nonāca Krievijā (11.5. att.).

11.1.2. Populācijas metode

Cilvēku pētījumos plaši tiek izmantotas populācijas ģenētikas metodes. Intraģimenes saslimstības analīze nav atdalāma no iedzimtas patoloģijas izpētes gan atsevišķās valstīs, gan salīdzinoši izolētās iedzīvotāju grupās. Gēnu un genotipu biežuma izpēte populācijās ir populācijas ģenētisko pētījumu priekšmets. Tas sniedz informāciju par cilvēku populāciju heterozigotiskuma un polimorfisma pakāpi un atklāj alēļu biežuma atšķirības starp dažādām populācijām.

Tiek uzskatīts, ka Hārdija-Veinberga likums norāda, ka mantošana kā tāda nemaina alēļu biežumu populācijā. Šis likums ir diezgan piemērots, lai analizētu lielas populācijas, kurās notiek brīva krustošanās. Viena gēna alēļu biežumu summa pēc Hārdija-Veinberga formulas p + q = 1 populācijas gēnu fondā ir nemainīga vērtība. Konstanta vērtība ir arī dotā gēna alēļu genotipu frekvenču summa p2 + 2pq + q2= 1. Ar pilnīgu dominanci, nosakot recesīvo homozigotu skaitu noteiktā populācijā (q ir homozigotu indivīdu skaits recesīvajam gēnam ar genotipu aa), pietiek ņemt kvadrātsakni no iegūtās vērtības, un mēs atradīsim recesīvās alēles biežums a. Dominējošās alēles A biežums būs p = 1 - q. Šādi aprēķinot alēļu a un A biežumu, ir iespējams noteikt atbilstošo genotipu biežumus populācijā (p = AA; 2p# = Aa). Piemēram, pēc vairāku zinātnieku domām, albīnisma (iedzimta kā autosomāli recesīvā pazīme) biežums ir 1:20 0*00 (d). Līdz ar to alēles a biežums genofondā būs q = V1/20 000 = /141 un tad alēles A biežums būs p = 1 - p = 1 - Vi4i = 140/i4l. Šajā gadījumā albīnisma gēna heterozigoto nesēju biežums (2 pq) būs 2(140/141) (V141) = V70 jeb 1,4%.

Individuālo iedzimto īpašību (gēnu) izplatības statistiskā analīze cilvēku populācijās dažādās valstīs ļauj noteikt konkrētu genotipu adaptīvo vērtību. Kad mutācijas ir notikušas, tās var nodot pēcnācējiem daudzās paaudzēs. Tas izraisa polimorfismu (ģenētisko neviendabīgumu) cilvēku populācijās. Starp Zemes iedzīvotājiem ir gandrīz neiespējami (izņemot identiskos dvīņus) atrast ģenētiski identiskus cilvēkus. Heterozigotā stāvoklī populācijās ir ievērojams skaits recesīvo alēļu (ģenētiskā slodze), kas izraisa dažādu iedzimtu slimību attīstību. To rašanās biežums ir atkarīgs no recesīvā gēna koncentrācijas populācijā un ievērojami palielinās ar radniecīgām laulībām.

11.1.3. Dvīņu metode

Šo metodi izmanto cilvēka ģenētikā, lai noteiktu pētāmo īpašību iedzimtības atkarības pakāpi. Dvīņi var būt identiski (veidojas zigotu fragmentācijas sākuma stadijā, kad no diviem vai retāk no lielāka skaita blastomēriem attīstās pilnvērtīgi organismi). Identiski dvīņi ir ģenētiski identiski. Kad divas vai retāk nobriest vairāk olšūnu un pēc tam tās apaugļo dažādi spermatozoīdi, attīstās dvīņi. Brālīgie dvīņi nav vairāk līdzīgi viens otram kā brāļi un māsas, kas dzimuši dažādos laikos. Dvīņu sastopamība cilvēkiem ir aptuveni 1% (*/3 identiski,/3 brālīgi); lielākā daļa dvīņu ir dvīņi.

Tā kā identisko dvīņu iedzimtais materiāls ir vienāds, atšķirības, kas starp tiem rodas, ir atkarīgas no vides ietekmes uz gēnu ekspresiju. Vairāku pazīmju līdzības biežuma salīdzinājums identisko un brālīgo dvīņu pāros ļauj novērtēt iedzimtības un vides faktoru nozīmi cilvēka fenotipa attīstībā.

11.1.4. Citoģenētiskā metode

Citoģenētisko metodi izmanto, lai pētītu normālu cilvēka kariotipu, kā arī diagnosticētu iedzimtas slimības, kas saistītas ar genoma un hromosomu mutācijām. 140

Turklāt šo metodi izmanto, lai pētītu dažādu ķīmisko vielu, pesticīdu, insekticīdu, zāļu u.c.

Šūnu dalīšanās periodā metafāzes stadijā hromosomām ir skaidrāka struktūra un tās ir pieejamas izpētei. Cilvēka diploīdu komplektu (skat. 9.2. att.) veido 46 hromosomas: 22 autosomu pāri un viens dzimuma hromosomu pāris (sievietēm XX, vīriešiem XY). Parasti cilvēka perifēro asiņu leikocītus pārbauda un ievieto īpašā barotnē, kur tie sadalās. Pēc tam sagatavo preparātus un analizē hromosomu skaitu un struktūru. Īpašu krāsošanas metožu izstrāde ir ievērojami vienkāršojusi visu cilvēka hromosomu atpazīšanu, un kombinācijā ar ģenealoģisko metodi un šūnu un gēnu inženierijas metodēm ir bijusi iespēja korelēt gēnus ar noteiktām hromosomu sekcijām. Šo metožu integrēta pielietošana ir cilvēka hromosomu kartēšanas pamatā.

Citoloģiskā kontrole ir nepieciešama, lai diagnosticētu hromosomu slimības, kas saistītas ar aneuploīdiju un hromosomu mutācijām. Visizplatītākās ir Dauna slimība (21. hromosomas trisomija), Klīnfeltera sindroms (47 XXY), Šerševska-Tērnera sindroms (45 XO) u.c. Vienas no 21. pāra homologās hromosomas daļas zudums izraisa asins slimība - hroniska mieloleikoze.

Somatisko šūnu starpfāzu kodolu citoloģiskie pētījumi var noteikt tā saukto Barra ķermeni jeb dzimumhromatīnu (11.6. att.). Izrādījās, ka dzimuma hromatīns parasti ir sievietēm un nav vīriešiem. Tas ir vienas no divām X hromosomām sieviešu heterohromatizācijas rezultāts (skatīt 9.6. apakšpunktu). Zinot šo funkciju, jūs varat noteikt dzimumu

un atklāt neparastu X hromosomu skaitu.

11.1.5. Bioķīmiskā metode

Iedzimtas slimības, ko izraisa gēnu mutācijas, kas maina proteīnu sintēzes struktūru vai ātrumu, parasti pavada ogļhidrātu, olbaltumvielu, lipīdu un cita veida vielmaiņas traucējumi. Iedzimtus vielmaiņas defektus var diagnosticēt, nosakot izmainītā proteīna struktūru vai tā daudzumu, identificējot bojātos enzīmus vai atklājot vielmaiņas starpproduktus ekstracelulārajos ķermeņa šķidrumos (asinis, urīns, sviedri utt.). Piemēram, mutāciju izmainīto hemoglobīna proteīnu ķēžu aminoskābju secību analīze ļāva identificēt vairākus iedzimtus defektus, kas ir vairāku slimību pamatā - hemoglobinozes. Tādējādi sirpjveida šūnu anēmijas gadījumā cilvēkiem mutācijas izraisīts patoloģisks hemoglobīna līmenis atšķiras no parastā, aizstājot tikai vienu aminoskābi (glutamīnskābi ar valīnu).

Veselības aprūpes praksē papildus mutantu gēnu homozigotu nesēju identificēšanai pastāv metodes dažu recesīvo gēnu heterozigotu nesēju identificēšanai, kas ir īpaši svarīgi medicīnas ģenētiskajā konsultēšanā. Tādējādi fenotipiski normālos fenilketonūrijas heterozigotos (recesīvs mutanta gēns; homozigotiem tiek traucēta aminoskābes fenilalanīna metabolisms, kas izraisa garīgu atpalicību) pēc fenilalanīna lietošanas tiek konstatēts paaugstināts fenilalanīna līmenis asinīs. Hemofilijas gadījumā mutanta gēna heterozigotu pārnēsāšanu var noteikt, nosakot mutācijas rezultātā izmainītā enzīma aktivitāti.

11.2. Medicīniskā ģenētiskā konsultācija

Medicīniskās ģenētiskās konsultācijas galvenie uzdevumi ir paredzēt bērnu ar noteiktu iedzimtu anomāliju iespējamību. Detalizēta iepazīšanās ar cilvēku ciltsrakstiem un dažādu pētījumu metožu pielietošana ļauj ģenētiķim novērtēt slima pēcnācēja riska pakāpi. Medicīniskās ģenētiskās konsultācijās sniegtās rekomendācijas par laulības noslēgšanas, bērnu radīšanas vai grūtniecības pārtraukšanas gudrību ir vērstas uz to, lai konsultējamie varētu tos ņemt vērā un brīvprātīgi pieņemt atbilstošu lēmumu.

Ārsti neiesaka laulības starp tuviem radiniekiem un iedzimtu slimību nesējiem. Laulātie parasti pēc bērnu piedzimšanas ar noteiktām anomālijām vēršas pie medicīniskās ģenētiskās konsultācijas un cenšas noskaidrot iedzimtu defektu rašanās iespēju nākamajiem bērniem. Dažos gadījumos ir iespējams paredzēt otrā veselīga bērna piedzimšanas iespējamību.

Dažos gadījumos medicīniskās ģenētiskās konsultācijas var atklāt iedzimtu slimību klātbūtni, kuru attīstība lielā mērā ir atkarīga no nelabvēlīgas vides ietekmes. Tad savlaicīga preventīvo pasākumu īstenošana var novērst to fenotipisko attīstību. Tādējādi ar ģenētisku noslieci uz aptaukošanos, sabalansēts uzturs, darba un atpūtas grafiks novērš vai būtiski samazina šādas patoloģijas rašanos.

Ārstu rīcībā ir viss iepriekš apskatītais cilvēka ģenētikas metožu arsenāls un virkne citu metožu, kas ļauj ne tikai labāk izprast iedzimto slimību būtību un mantojuma raksturu, bet arī prognozēt saslimšanas riska pakāpi. slimos pēcnācējus, kā arī ātri diagnosticēt un ārstēt pacientus. Agrīna fenilketonūrijas atklāšana un ierobežota fenilalanīna diēta novērš centrālās nervu sistēmas bojājumus un slimības smagākos simptomus.

Ģenealoģiskā metode sastāv no ciltsrakstu izpētes, pamatojoties uz Mendeļa mantojuma likumiem, un palīdz noteikt pazīmes mantojuma raksturu (dominējošo vai recesīvo). Tādā veidā tiek noteikta cilvēka individuālo īpašību pārmantošana: sejas vaibsti, augums, asinsgrupa, garīgais un psiholoģiskais sastāvs, kā arī dažas slimības. Piemēram, pētot karaliskās Hābsburgu dinastijas ciltsrakstus, izvirzījās apakšlūpa un līks deguns. Šī metode atklāja radniecīgo laulību kaitīgās sekas, kas īpaši izpaužas homozigotitātes gadījumos vienai un tai pašai nelabvēlīgai recesīvai alēlei. Radniecīgās laulībās iespēja iegūt bērnus ar iedzimtām slimībām un agrīnā bērnības mirstība ir desmitiem un pat simtiem reižu lielāka nekā vidēji.

Sastādījis A.A. Medvedevs

Dvīņu metode ir izpētīt atšķirības starp identiskajiem dvīņiem. Šo metodi nodrošina pati daba. Tas palīdz identificēt vides apstākļu ietekmi uz fenotipu tiem pašiem genotipiem. Identiskiem dvīņiem, kas audzēti tādos pašos apstākļos, ir pārsteidzoša līdzība ne tikai morfoloģiskajās, bet arī garīgās un intelektuālās īpašības. Izmantojot dvīņu metodi, ir atklāta iedzimtības loma vairākās slimībās.

Populācijas metode. Populācijas ģenētika ir pētījums par ģenētiskajām atšķirībām starp atsevišķas grupas cilvēki (populācijas), pēta gēnu ģeogrāfiskās izplatības modeļus.

Citoģenētiskā metode pamatojoties uz mainīguma un iedzimtības izpēti šūnu un subcelulāro struktūru līmenī. Ir konstatēta saikne starp vairākām nopietnām slimībām un hromosomu anomālijām. Hromosomu traucējumi rodas 7 no katriem tūkstoš jaundzimušajiem, un tie arī izraisa embrija nāvi (aborts) pirmajā grūtniecības trešdaļā pusē no visiem gadījumiem. Ja bērns ar hromosomu anomālijām piedzimst dzīvs, viņš parasti cieš no smagām slimībām un ir atpalicis garīgajā un fiziskajā attīstībā.

Bioķīmiskā metode ļauj identificēt daudzas cilvēka iedzimtas slimības, kas saistītas ar vielmaiņas traucējumiem. Ir zināmas ogļhidrātu, aminoskābju, lipīdu un citu vielmaiņas veidu anomālijas. Piemēram, cukura diabētu izraisa aizkuņģa dziedzera normālas darbības traucējumi – tas neizdala nepieciešamo hormona insulīna daudzumu asinīs, kā rezultātā palielinās cukura līmenis asinīs. Šo traucējumu neizraisa viena rupja kļūda ģenētiskajā informācijā, bet gan vesela virkne mazu kļūdu, kas kopā izraisa vai predisponē slimību.

Secinājums

Mendeļa likumi attiecas uz cilvēkiem. Tomēr, pētot cilvēka ģenētiku, rodas zināmas grūtības, jo:

– kontroles krustojumu ģenētiskās pamatmetodes izmantošanas neiespējamība; – reta paaudžu maiņa; – maz pēcnācēju; - liels skaits hromosomu; - vēla pubertāte.

No otras puses, cilvēku struktūra un fizioloģija ir pētīta daudz pilnīgāk nekā augu un dzīvnieku struktūra un fizioloģija; Ir pētītas daudzas iedzimtas slimības.

28. Mainīgums. Mainīguma veidi. Modifikācijas mainīgums.

Mainīguma veidi.

Dzīvo cilvēku universālais īpašums organismiem iegūt atšķirības gan no citu sugu, gan savas sugas indivīdiem sauc par mainīgumu. Protams, identiskie dvīņi ir ļoti līdzīgi, taču vienmēr ir vismaz viens dzimumzīme, kas tos atšķir. Un, ja, piemēram, viens no dvīņiem nodarbojas ar kultūrismu, bet otrs - šahā, tad atšķirības viņu fenotipā būs ļoti pamanāmas.

Pastāv divu veidu mainīgums: modifikācijas (fenotipisks) un iedzimtas (genotipisks).

Modifikācijas mainīgums.

Visas dzīvā organisma īpašības nosaka gēnu kombinācija, kas veido genotips šī organisma.

Taču gēnus pastāvīgi ietekmē ārējā vide, un gēnu darbības izpausmes pakāpe var būt dažāda.

Ja veģetatīvās pavairošanas ceļā jūs iegūstat vairākus krūmus, piemēram, ērkšķogas no viena “vecāku” krūma, tad jauno krūmu genotipi būs absolūti identiski.

Tomēr to fenotipi noteikti atšķirsies. Šīs atšķirības lapu skaitā un izmērā, kātu garumā utt. radīs dažādas vides faktoru iedarbības pakāpes: mitruma, gaismas, augsnes kvalitātes.

Šādas organisma īpašību izmaiņas, kas neietekmē tā gēnus un kuras nevar pārnest uz nākamajām paaudzēm, sauc par modifikāciju, un šāda veida mainīgumu sauc par modifikāciju. Visbiežāk modifikācijām tiek pakļautas kvantitatīvās pazīmes - augums, svars, auglība utt.

Klasisks modifikācijas mainīguma piemērs ir lapu formas mainīgums augi bultas galviņa sakņojas zem ūdens. Vienai atsevišķai bultas uzgalim ir trīs veidu lapas (65. att.), atkarībā no tā, kur lapa attīstās: zem ūdens, uz virsmas vai gaisā. Šīs lapu formas atšķirības nosaka apgaismojuma pakāpe, un gēnu kopums katras lapas šūnās ir vienāds. Dažādām organisma pazīmēm un īpašībām raksturīga lielāka vai mazāka atkarība no vides apstākļiem. Piemēram, cilvēkam varavīksnenes krāsu un asinsgrupu nosaka tikai atbilstošie gēni, un dzīves apstākļi nevar ietekmēt šīs pazīmes. Bet augums, svars, fiziskā izturība ir ļoti atkarīga no ārējiem apstākļiem, piemēram, no kvalitātes uzturs , fiziskās aktivitātes utt. Jebkuras pazīmes modifikācijas mainīguma robežas sauc par reakcijas normu. Reakcijas ātrums tiek noteikts ģenētiski un ir iedzimts.

Zīmes mainīgums dažkārt ir ļoti liels, taču tas nevar pārsniegt reakcijas normas robežas. Dažām pazīmēm reakcijas norma ir ļoti plaša (piemēram, vilnas cirpšana aitām, govju izslaukums), savukārt citām pazīmēm raksturīga šaura reakcijas norma (trušu kažoka krāsa).

No iepriekš minētā izriet ļoti svarīgs secinājums. Nevis pati īpašība tiek mantota, bet gan spēja šo īpašību izpaust noteiktos apstākļos, citiem vārdiem sakot, tiek iedzimta organisma reakcijas norma uz ārējiem apstākļiem.

Tātad, mēs varam uzskaitīt šādus galvenos modifikācijas mainīguma raksturlielumus:

Modifikācijas izmaiņas netiek nodotas pēcnācējiem; - modifikāciju izmaiņas notiek daudzos sugas indivīdos un ir atkarīgas no vides ietekmes; - modifikācijas izmaiņas iespējamas tikai reakcijas normas robežās, t.i., galu galā tās nosaka genotips.

Iedzimta mainīgums.

Iedzimto mainību izraisa izmaiņas ģenētiskajā materiālā un tā ir dzīvo organismu daudzveidības pamatā, kā arī galvenais iemesls evolūcijas process, jo tas piegādā materiālu dabiskajai atlasei.

Iedzimta mainīgums izpaužas divos veidos - kombinatīvajā un mutācijas formā.

Kombinatīvās mainīguma pamatā ir seksuālais process, kā rezultātā rodas milzīgs dažādu genotipu kopums.

Katras personas šūnās ir 23 mātes un 23 tēva šūnas. hromosomas . Kad veidojas gametas, katrā no tām nonāks tikai 23 hromosomas, un tas, cik no tām būs no tēva un cik no mātes, ir nejaušības jautājums.Tas ir pirmais kombinētās mainības avots.

Tā otrais iemesls ir pāri.

Katra no mūsu šūnām ne tikai pārnēsā mūsu vecvecāku hromosomas, bet arī noteikta daļa no šīm hromosomām šķērsošanas rezultātā saņēma daļu savu gēnu no homologām hromosomām, kas iepriekš piederēja citai senču līnijai. Šādas hromosomas sauc par rekombinantām. Piedaloties jaunas paaudzes organisma veidošanā, tās rada negaidītas īpašību kombinācijas, kuras nebija ne tēva, ne mātes organismā.

Visbeidzot, trešais kombinētās mainīguma iemesls ir atsevišķu gametu tikšanās nejaušība apaugļošanas procesā.

Visi trīs procesi, kas ir kombinētās mainīguma pamatā, darbojas neatkarīgi viens no otra, radot milzīgu visu iespējamo genotipu daudzveidību.

Izmaiņu rašanās iedzimtajā materiālā, t.i., molekulās DNS , sauc par mutācijas mainīgumu. Turklāt izmaiņas var notikt gan atsevišķās molekulās (hromosomās), gan šo molekulu skaitā. Mutācijas notiek dažādu ārējo un iekšējo vides faktoru ietekmē.

Terminu “mutācija” 1901. gadā pirmo reizi ierosināja holandiešu zinātnieks G. de Vrīss, kurš aprakstīja spontānas mutācijas augos. Mutācijas parādās reti, bet izraisa pēkšņas pēkšņas īpašību izmaiņas, kas tiek nodotas no paaudzes paaudzē.