Ģenētiskie pētījumi: indikācijas, metodes

Pēdējos gados ir konstatēts iedzimtu slimību īpatsvara pieaugums slimību kopējā struktūrā. Šajā sakarā pieaug ģenētisko pētījumu loma praktiskajā medicīnā. Bez zināšanām par medicīnas ģenētiku nav iespējams efektīvi diagnosticēt, ārstēt un novērst iedzimtas un iedzimtas slimības.

Iedzimta predispozīcija, iespējams, ir raksturīga gandrīz visām slimībām, taču tās pakāpe ievērojami atšķiras. Ja mēs ņemam vērā iedzimtu faktoru lomu dažādu slimību rašanās gadījumā, mēs varam atšķirt šādas to grupas.

• Slimības, kuru izcelsmi pilnībā nosaka ģenētiskie faktori (iedarbība uz patoloģisku gēnu); Šajā grupā ietilpst monogēnas slimības, kuru mantojums ir pakļauts Mendela likumu pamatnoteikumiem (mendelirovannye slimībām), un ārējās vides ietekme var ietekmēt tikai patoloģiskā procesa (tā simptomu) noteiktu izpausmju intensitāti.
• Slimības, kuru rašanos galvenokārt nosaka ārējās vides ietekme (infekcijas, traumas uc); iedzimtība var ietekmēt tikai dažas organisma reakcijas kvantitatīvās pazīmes, noteikt patoloģiskā procesa īpatnības.
• Slimības, kurās iedzimtība ir cēloņsakarība, bet tās izpausmei ir nepieciešamas noteiktas ārējās vides izpausmes, to mantojums nav pakļauts Mendel likumiem (bez menstruācijas); Tos sauc par multi-toriskiem.

Iedzimtas slimības

Katra indivīda attīstība ir ģenētisko un vides faktoru mijiedarbības rezultāts. Cilvēka gēnu kopums tiek izveidots mēslošanas laikā un pēc tam kopā ar vides faktoriem nosaka attīstības īpašības. Gēnu organismā ķermeni sauc par genomu. Ģenoms kopumā ir ļoti stabils, bet mainīgo vides apstākļu ietekmē tajā var būt izmaiņas - mutācijas.

Iedzimtības pamatvienības ir gēni (DNS molekulas daļas). Iedzimtas informācijas pārraides mehānisms ir balstīts uz DNS spēju sevi dublēt (replikāciju). DNS satur ģenētisko kodu (sistēma, lai ierakstītu informāciju par aminoskābju atrašanās vietu proteīnos, izmantojot nukleotīdu izvietojuma secību DNS un kurjera RNS), kas nosaka šūnu attīstību un metabolismu. Gēni atrodas šūnu kodola hromosomās, kas satur DNS. Gēnu aizņemto vietu sauc par lokusu. Monogēnas slimības - monolokālas, poligēniskas slimības (daudzfaktoru) - multilokuss.

Hromosomas (stieņu formas, kas redzamas gaismas mikroskopā šūnu kodolos) sastāv no daudziem tūkstošiem gēnu. Cilvēkiem katrs somatiskais, tas ir, ne-seksuāls, satur 46 hromosomas, ko pārstāv 23 pāri. Viens no pāriem - dzimuma hromosomu (X un Y) - nosaka indivīda dzimumu. Sieviešu somatisko šūnu kodolos ir divas X hromosomas vīriešiem - viena hromosoma X un viena hromosoma Y. Vīriešu dzimuma hromosomas ir heterologas: X hromosoma ir lielāka, tā satur daudzus gēnus, kas atbild par dzimuma un citu ķermeņa pazīmju noteikšanu; Y hromosoma ir maza, tā forma atšķiras no X hromosomas un satur galvenokārt gēnus, kas nosaka vīriešu dzimumu. Šūnas satur 22 pāri autosomu. Cilvēka autosomālās hromosomas iedala 7 grupās: A (1, 2, 3 pāri hromosomu), B (4, 5 pāri), C (6, 7, 8, 9, 10,, 11, 12 pāri, kā arī X hromosoma, kas ir līdzīga 6 un 7 hromosomām), D (13, 14, 15 pāri), E (16, 17, 18 pāri) ), F (19., 20. Pāri), G (21., 22. Un Y hromosoma).

Gēni atrodas lineāri pa hromosomām, un katrs gēns ieņem stingri noteiktu vietu (lokusu). Gēnus, kas aizņem homologus lokus, sauc par aleliskiem. Katram cilvēkam ir divi viena gēna alēles: katrs katras pāri katrai hromosomai, izņemot lielāko gēnu skaitu hromosomās X un Y vīriešiem. Gadījumos, kad tās pašas alēles atrodas hromosomas homoloģiskajos reģionos, viņi runā par homozigozitāti, un, ja tie satur atšķirīgus viena gēna alēles, ir parasts runāt par šī gēna heterozigozi. Ja gēns (alēle) iedarbojas, tā ir tikai vienā hromosomā, to sauc par dominējošo. Recesīvais gēns izpaužas tikai tad, ja tas ir abos hromosomu pāriem (vai vienā X hromosomā vīriešiem vai sievietēm ar X0 genotipu). Gēnu (un tā atbilstošo iezīmi) sauc par X-piesaistītu, ja tas atrodas X hromosomā. Visi pārējie gēni tiek saukti par autosomālu.

Atšķiriet dominējošo un recesīvo mantojumu. Dominējošā mantojuma gadījumā iezīme izpaužas gan homozigotajās, gan heterozigotiskajās valstīs. Recesīvā mantojuma gadījumā fenotipa (ķermeņa ārējo un iekšējo īpašību kopums) izpausmes tiek novērotas tikai homozigotiskā stāvoklī, kamēr tās nav heterozigotiskas. Ir iespējama arī dzimumu saistīta dominējošā vai recesīvā mantojuma metode; šādā veidā ir raksturīgas iezīmes, kas saistītas ar gēnu, kas atrodas uz dzimuma hromosomām.

Kad dominējošās iedzimtas slimības parasti ietekmē vairākas vienas ģimenes paaudzes. Ar recesīvo mantojumu ģimenē ilgstoši var pastāvēt mutanta gēna latentais heterozigotiskais nesējs, un tāpēc slimi bērni var piedzimt no veseliem vecākiem vai pat ģimenēs, kurām nav bijusi slimība vairākām paaudzēm.

Iedzimtas slimības balstās uz gēnu mutācijām. Mutāciju izpratne nav iespējama bez modernas izpratnes par terminu "gēns". Šobrīd genomu uzskata par multigenomisku simbiotisku konstrukciju, kas sastāv no obligātajiem un izvēles elementiem. Obligāto elementu pamatā ir strukturālie loki (gēni), kuru skaits un atrašanās vieta genomā ir diezgan nemainīga. Strukturālie gēni veido aptuveni 10–15% no genoma. Termins “gēns” ietver transkribēto reģionu: eksonus (faktisko kodēšanas reģionu) un intronus (nekodējošs reģions, kas atdala eksonus); un blakus esošās sekvences - līderis pirms gēna sākuma un astes pārvērsts reģions. Izvēles elementi (85-90% no visa genoma) ir DNS, kas nesniedz informāciju par olbaltumvielu aminoskābju secību un nav stingri nepieciešama. Šī DNS var piedalīties gēnu ekspresijas regulēšanā, veikt strukturālās funkcijas, palielināt homologās pārošanās un rekombinācijas precizitāti un sekmēt veiksmīgu DNS replikāciju. Tagad ir pierādīts, ka izvēles elementi piedalās iedzimtajā rakstzīmju pārraidē un mutācijas mainīguma veidošanā. Šāda sarežģīta genoma struktūra nosaka gēnu mutāciju daudzveidību.

Plašākajā nozīmē mutācija ir stabila, iedzimta izmaiņas DNS. Mutācijas var papildināt ar izmaiņām hromosomu struktūrā, kas ir redzamas mikroskopijas laikā: dzēšana - hromosomas daļas zudums; dublēšanās - hromosomu reģiona dubultošana, ievietošana (inversija) - hromosomu reģiona plīsums, tā rotācija par 180 ° un piestiprināšana pie plīsuma vietas; translokācija - vienas hromosomas daļas atdalīšana un tās piesaiste citai. Šādām mutācijām ir vislielākā kaitīgā ietekme. Citos gadījumos mutācijas var būt viena no viena gēna purīna vai pirimidīna nukleotīdu aizstāšana (punktu mutācijas). Šīs mutācijas ietver: nejaušības mutācijas (mutācijas ar izmaiņām nozīmē) - nukleotīdu aizstāšana kodonos ar fenotipiskām izpausmēm; muļķības mutācijas (bezjēdzīgas) - nukleotīdu aizvietojumi, kuros tiek veidoti beigu kodoni, kā rezultātā gēna kodēta proteīna sintēze tiek pārtraukta priekšlaicīgi; splicēšanas mutācijas ir nukleotīdu aizstāšana eksonu un intronu krustojumā, kas noved pie paplašinātu proteīnu molekulu sintēzes.

Pavisam nesen ir identificēta jauna mutāciju klase - dinamiskas mutācijas vai ekspansijas mutācijas, kas saistītas ar trinukleotīdu atkārtošanās nestabilitāti funkcionāli nozīmīgās gēnu daļās. Daudziem trinukleotīdu atkārtojumiem, kas lokalizēti gēnu pārrakstītajos vai regulējošajos reģionos, raksturīga augsta populācijas mainīguma pakāpe, kurā nav novēroti fenotipiski traucējumi (tas ir, slimība attīstās). Slimība attīstās tikai tad, ja atkārtojumu skaits šajās vietās pārsniedz noteiktu kritisko līmeni. Šādas mutācijas nav mantotas saskaņā ar Mendela likumu.

Tādējādi iedzimtas slimības ir slimības, ko izraisa šūnu genoma bojājums, kas var ietekmēt visu genomu, atsevišķas hromosomas un izraisīt hromosomu slimības vai ietekmēt atsevišķus gēnus un izraisīt gēnu slimības.

Visas iedzimtās slimības var iedalīt trīs lielās grupās:

• monogēns;
• poligēnu vai daudzfaktoru, kurā mijiedarbojas vairāku gēnu un neģenētisko faktoru mutācijas;
• hromosomu anomālijas vai hromosomu struktūras vai skaita novirzes.

Slimības, kas pieder pie pirmajām divām grupām, bieži sauc par ģenētiskām, bet trešās - hromosomu slimības.

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

Iedzimtu slimību klasifikācija

Hromosomu	Monogēns	Daudzfunkcionāls (poligenisks)
Seksa hromosomu skaita anomālijas: - Šerševska-Turnera sindroms; - Kleinfeltera sindroms; - Trisomijas X sindroms; - 47. Sindroms, XYY Autosome: - Dauna sindroms; - Edvarda sindroms; - Patau sindroms; - daļēja trisomija 22 Kromosomu strukturālās anomālijas: Kaķu cry sindroms; 4p dzēšanas sindroms; Kaimiņu gēnu mikroelementu sindromi	Autosomno dominējošs: Marfana sindroms; von Willebrand slimība; Anēmija Minskskogo-Shophfara un citi Autosomālais recesīvs: - fenilketonūrija; - galaktozēmija; - cistiskā fibroze utt. X-saistīts recesīvs: A un B hemofilija; Miopātija Dushena; Un citi X saistītais dominējošais: - D vitamīnam rezistenti retiķi; - brūna krāsa Zobu emaljas utt.	CNS: daži epilepsijas, šizofrēnijas uc veidi. Sirds un asinsvadu sistēma: reimatisms, hipertensija, ateroskleroze utt. Āda: atopiskais dermatīts, psoriāze utt. Elpošanas sistēma: bronhiālā astma, alerģisks alveolīts utt. Urīnceļu sistēma: urolitiāze, enurēze utt. Gremošanas sistēma: peptiska čūla, čūlains kolīts utt.

Hromosomu slimības var izraisīt kvantitatīvas hromosomu anomālijas (genomu mutācijas), kā arī strukturālas hromosomu anomālijas (hromosomu aberācijas). Klīniski gandrīz visas hromosomu slimības izpaužas kā intelektuālās attīstības traucējumi un vairāku iedzimtu anomāliju rašanās, kas bieži ir nesaderīgas ar dzīvi.

Monogēnas slimības attīstās atsevišķu gēnu bojājumu rezultātā. Lielākā daļa iedzimto vielmaiņas slimību (fenilketonūrija, galaktozēmija, mukopolisaharidozes, cistiskā fibroze, adrenogenitālais sindroms, glikogenoze uc) pieder monogēnām slimībām. Monogēnas slimības tiek mantotas saskaņā ar Mendela likumiem, un tās var iedalīt autosomāli dominējošā, autosomālā recesīvā un saistītām ar X hromosomu pēc mantojuma veida.

Daudzfaktoru slimības ir poligēnās, jo to attīstībai nepieciešama noteiktu vides faktoru ietekme. Kopējie daudzfaktoru slimību simptomi ir šādi.

• Augsts biežums iedzīvotāju vidū.
• Izteikts klīniskais polimorfisms.
• Klīniskās izpausmes līdzības un tuvāko radinieku līdzība.
• Vecuma un dzimuma atšķirības.
• Agrāka klīnisko izpausmju sākšanās un pastiprināšanās lejupejošās paaudzēs.
• Mainīga zāļu terapeitiskā efektivitāte.
• Klīnisko un citu slimības izpausmju līdzība tuvākajā ģimenē un probandā (daudzfaktoru slimību pārmantojamības koeficients pārsniedz 50-60%).
• Mantojuma likumu pretruna ar Mendela likumiem.

Klīniskajā praksē ir svarīgi saprast termina „iedzimtas anomālijas” būtību, kas var būt viena vai vairākas, iedzimta vai sporādiska. Iedzimtas slimības nevar attiecināt uz tām iedzimtajām slimībām, kas rodas kritiskos embriogenezes periodos nelabvēlīgu vides faktoru (fizikāli, ķīmiski, bioloģiski uc) ietekmē un nav mantojamas. Šādas patoloģijas piemērs var būt iedzimts sirds defekts, ko bieži izraisa patoloģiskas sekas sirds uzlikšanas laikā (I grūtniecības trimestrī), piemēram, vīrusu infekcija, tropiska uz jaunattīstības sirds audiem; augļa alkohola sindroms, ekstremitāšu, ausu, nieru, gremošanas trakta traucējumi utt. Šādos gadījumos ģenētiskie faktori veido tikai iedzimtu nosliece vai paaugstinātu jutību pret noteiktu vides faktoru darbību. Saskaņā ar PVO datiem attīstības traucējumi ir 2,5% no visiem jaundzimušajiem; 1,5% no tiem izraisa nelabvēlīgu ārējo faktoru iedarbība grūtniecības laikā, pārējie galvenokārt ir ģenētiski. Atšķirībai starp iedzimtajām un iedzimtajām slimībām, kas nav iedzimtas, ir liela praktiska nozīme, lai paredzētu pēcnācējus noteiktā ģimenē.

[5]

Iedzimtu slimību diagnostikas metodes

Pašlaik praktiskajai medicīnai ir vesels diagnostikas metožu arsenāls, kas ļauj identificēt iedzimtas slimības ar zināmu varbūtību. Šo metožu diagnostiskā jutība un specifika ir atšķirīga - daži pieļauj tikai slimības klātbūtni, bet citi ar augstu precizitāti identificē slimības pamatā esošās mutācijas vai tās gaitas iezīmes.

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

Citogenētiskās metodes

Kromosomu slimību diagnosticēšanai izmanto citoģenētiskās izpētes metodes. Tie ietver:

• dzimuma hromatīna izpēte - X- un Y-hromatīna noteikšana;
• kariotipēšana (kariotips - šūnu hromosomu kombinācija) - hromosomu skaita un struktūras noteikšana, lai diagnosticētu hromosomu slimības (genomu mutācijas un hromosomu aberācijas).

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