Geneetilised uuringud: näidustused, meetodid

Viimastel aastatel on jälgitud pärilike haiguste osakaalu suurenemist haiguste üldstruktuuris. Seoses sellega suureneb geneetilise uurimistöö roll praktilises meditsiinis. Ilma meditsiinilise geneetika teadmata on võimatu diagnoosida, ravida ja ennetada pärilikke ja kaasasündinud haigusi.

Pärilik eelsoodumus on tõenäoliselt peaaegu kõikidele haigustele omane, kuid selle ulatus on väga erinev. Kui arvestame pärilike tegurite rolliga erinevate haiguste esinemisel, saame eristada järgmisi nende rühmi.

• Haigused, mille päritolu määrab täielikult geneetilised tegurid (kokkupuude patoloogilise geeniga); Sellesse rühma kuuluvad monogeensed haigused, mille pärimine sõltub Mendeli seaduste põhireeglitest (mendelirovannye haigused) ja väliskeskkonna mõju võib mõjutada ainult patoloogilise protsessi teatud ilmingute intensiivsust (selle sümptomite suhtes).
• Haigused, mille esinemist määrab peamiselt väliskeskkonna mõju (nakkused, vigastused jne); pärilikkus võib mõjutada ainult organismi reaktsiooni kvantitatiivseid omadusi, määrab patoloogilise protsessi iseärasused.
• Haigused, mille korral pärilikkus on põhjuslik tegur, kuid teatud väliskeskkonna ilmingud on vajalikud selle ilminguks, ei kuulu nende pärimine Mendeli seadustele (mitte-menstruatsioonilised haigused); Neid nimetatakse multi-toriciks.

Pärilikud haigused

Iga indiviidi areng on geneetiliste ja keskkonnategurite koostoime tulemus. Väetamise ajal luuakse inimgeenide kogum ja seejärel määratakse koos keskkonnateguritega kindlaks arengu omadused. Keha geene kehas nimetatakse genoomiks. Genoom tervikuna on väga stabiilne, kuid muutuvate keskkonnatingimuste mõju all võib esineda muutusi - mutatsioonid.

Pärilikkuse põhiühikud on geenid (DNA molekuli osad). Päriliku teabe edastamise mehhanism põhineb DNA võimel end dubleerida (replikatsioon). DNA sisaldab geneetilist koodi (süsteem aminohapete asukoha määramiseks valkudes, kasutades nukleotiidide järjestuse järjestust DNA-s ja messenger RNA-s), mis määrab rakkude arengu ja metabolismi. Geenid paiknevad kromosoomides, raku tuuma struktuurielementides, mis sisaldavad DNA-d. Geeni poolt hõivatud kohta nimetatakse lookuseks. Monogeensed haigused - monoliitsed, poligeensed haigused (multifaktorilised) - multilookus.

Kromosoomid (vardakujulised struktuurid, mis on nähtavad valgusmikroskoobis raku tuumades) koosnevad paljudest tuhandetest geenidest. Inimestel sisaldab iga somaatiline, so mitte-seksuaalne rakk 46 kromosoomi, mida esindab 23 paari. Üks paaridest - sugu kromosoomid (X ja Y) - määrab inimese soo. Naiste somaatiliste rakkude tuumades on meestel kaks kromosoomi X - üks kromosoom X ja üks kromosoom Y. Meeste soo kromosoomid on heteroloogilised: kromosoom X on suurem, see sisaldab palju geene, mis vastutavad nii sugu kui ka teiste keha tunnuste määramise eest; Y-kromosoom on väike, kuju erineb kromosoomist X ja kannab peamiselt geene, mis määravad meessugu. Rakud sisaldavad 22 paari autosoome. Inimese autosomaalsed kromosoomid on jagatud 7 rühma: A (1, 2, 3 paari kromosoome), B (4, 5 paari), C (6, 7, 8, 9, 10,, 11-, 12-paarid, samuti kromosoom X, mis on sarnased suurusega kromosoomidele 6 ja 7), D (13, 14, 15 paarid), E (16, 17, 18 paari) ), F (19., 20. Paar), G (21., 22. Paar ja Y kromosoom).

Geenid paiknevad kromosoome lineaarselt ja iga geen asub rangelt määratletud kohas (lookus). Geene, mis hõivavad homoloogseid lookusi, nimetatakse alleeliks. Igal inimesel on kaks sama geeni alleeli: üks iga paari iga kromosoomi kohta, välja arvatud enamik geene X ja Y kromosoomidel meestel. Juhtudel, kus kromosoomi homoloogilistes piirkondades on samad alleelid, räägivad nad homotsügootsusest ja kui nad sisaldavad sama geeni erinevaid alleele, on tavaline rääkida selle geeni heterosügootsusest. Kui geen (alleel) avaldab oma mõju, olles olemas ainult ühes kromosoomis, nimetatakse seda domineerivaks. Recessiivne geen avaldub ainult siis, kui see esineb mõlemas kromosomaalse paari liikmes (või ühes X-kromosoomis X0 genotüübiga meestel või naistel). Geeni (ja selle vastavat omadust) nimetatakse X-seotud, kui see asub X kromosoomil. Kõiki teisi geene nimetatakse autosoomiks.

Eristada domineerivat ja retsessiivset pärandit. Domineeriva pärandi puhul avaldub tunnus nii homosügootsetes kui ka heterosügootsetes riikides. Recessiivse pärimise korral täheldatakse fenotüüpseid (keha väliste ja sisemiste tunnuste kogumit) ainult homosügootses olekus, samas kui nad ei ole heterosügootsed. Võimalik on ka sooga seotud domineeriv või retsessiivne pärimisviis; sel viisil pärinevad sugu-kromosoomidel paiknevate geenidega seotud tunnused.

Kui domineerivad pärilikud haigused mõjutavad tavaliselt sama perekonna mitut põlvkonda. Recessiivse pärandi korral võib mutantse geeni latentne heterosügootne kandjariik olla perekonnas juba pikka aega olemas ja seetõttu võivad haiged lapsed sündida tervetelt vanematelt või isegi perekondadelt, kellel ei ole olnud haigust mitme põlvkonna jooksul.

Pärilikud haigused põhinevad geenimutatsioonidel. Mutatsioonide mõistmine on võimatu ilma mõiste "geen" kaasaegne mõistmine. Praegu peetakse genoomi multigenoomiliseks sümbiootiliseks konstruktiks, mis koosneb kohustuslikest ja valikulistest elementidest. Kohustuslike elementide aluseks on struktuurilised lookused (geenid), mille arv ja asukoht genoomis on üsna konstantsed. Struktuurigeenid moodustavad umbes 10–15% genoomi. Termin "geen" hõlmab transkribeeritud piirkonda: eksoneid (tegelik kodeeriv piirkond) ja introneid (mittekodeeriv piirkond, mis eraldab eksoneid); ja külgnevad järjestused - liider enne geeni algust ja saba tõlkimata piirkond. Valikulised elemendid (85-90% kogu genoomist) on DNA, mis ei sisalda informatsiooni valkude aminohappejärjestuse kohta ja ei ole rangelt vajalik. See DNA võib osaleda geeniekspressiooni reguleerimises, teostada struktuurifunktsioone, suurendada homoloogse paaritumise ja rekombinatsiooni täpsust ning aidata kaasa DNA edukale replikatsioonile. Nüüd on tõestatud valikainete kaasamine sümboolika pärilikku ülekandesse ja mutatsioonilise varieeruvuse kujunemisse. Selline genoomi keeruline struktuur määrab geenimutatsioonide mitmekesisuse.

Laiemas mõttes on mutatsioon stabiilne ja päritud DNA muutus. Mutatsioonidega võib kaasneda muutused kromosoomide struktuuris, mis on nähtavad mikroskoopia ajal: deletsioon - kromosoomi osa kadumine; dubleerimine - kromosoomipiirkonna kahekordistamine, sisestamine (inversioon) - kromosoomipiirkonna purunemine, selle pöörlemine 180 ° ja kinnitus põrgukohale; translokatsioon - ühe kromosoomi osa lahutamine ja selle kinnitamine teise külge. Sellistel mutatsioonidel on suurim kahjulik toime. Teistel juhtudel võivad mutatsioonid hõlmata ühe geeni puriini või pürimidiini nukleotiidi asendamist (punktmutatsioonid). Need mutatsioonid hõlmavad: missense mutatsioone (mutatsioonide muutumist tähenduses) - nukleotiidide asendamine koodonites fenotüüpiliste ilmingutega; nonsenssmutatsioonid (mõttetu) - nukleotiidide asendused, mille korral moodustatakse terminatsioonikoodonid, lõppeb geeni poolt kodeeritud valgu süntees enneaegselt; splaissimismutatsioonid on nukleotiidide asendused eksonite ja intronite ristmikul, mis viib laiendatud valgumolekulide sünteesini.

Suhteliselt hiljuti on identifitseeritud uus mutatsioonide klass - dünaamilised mutatsioonid või laienemismutatsioonid, mis on seotud trinukleotiidide korduste ebastabiilsusega geenide funktsionaalselt olulistes osades. Paljude geenide transkribeeritud või regulatiivsetes piirkondades lokaliseeritud trinukleotiidide kordusi iseloomustab populatsiooni suur varieeruvus, mille piires fenotüüpseid häireid ei täheldata (see tähendab, et haigus ei teki). Haigus areneb ainult siis, kui korduste arv nendes kohtades ületab teatud kriitilise taseme. Sellised mutatsioonid ei ole päritud Mendeli seaduse järgi.

Seega on pärilikud haigused raku genoomi kahjustusest tingitud haigused, mis võivad mõjutada kogu genoomi, individuaalseid kromosoome ja põhjustada kromosoomhaigusi või mõjutada üksikuid geene ja põhjustada geenisümptomeid.

Kõik pärilikud haigused võib jagada kolme suureks rühmaks:

• monogeenne;
• poligeenne või multifunktsionaalne, milles interakteeruvad mitmete geenide ja mitte-geneetiliste tegurite mutatsioonid;
• kromosoomi kõrvalekalded või kromosoomide struktuuri või arvu kõrvalekalded.

Kahele esimesele rühmale kuuluvad haigused nimetatakse sageli geneetiliseks ja kolmandaks kromosoomhaigusteks.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]

Pärilike haiguste liigitamine

Kromosoom	Monogeenne	Mitmekordne (poligeenne)
Sugu kromosoomide arvu kõrvalekalded: - Shereshevsky-Turneri sündroom; - Kleinfelteri sündroom; - trisoomia X sündroom; - sündroom 47, XYY Autosome: - Downi sündroom; - Edwards'i sündroom; - Patau sündroom; - osaline trisoomia 22 Kromosoomide struktuursed anomaaliad: Kasside nutmise sündroom; 4p deletsiooni sündroom; Naabergeenide mikroelementide sündroomid	Autosomno-domineeriv: Marfani sündroom; von Willebrandi tõbi; Aneemia Minskskogo-Shophfara jt Autosoomne retsessiivne: - fenüülketonuuria; - galaktosemia; - tsüstiline fibroos jne. X-seotud retsessiivne: Hemofiilia A ja B; Müopaatia Dushena; Ja teised X-seotud domineeriv: - D-vitamiini suhtes resistentsed ritsid; - pruuni värvi Hammaste emailid jne.	KNS: mõned epilepsia vormid, skisofreenia jne. Südame-veresoonkonna süsteem: reuma, hüpertensiivne haigus, ateroskleroos jne. Nahk: atoopiline dermatiit, psoriaas jne. Hingamisteed: bronhiaalastma, allergiline alveoliit jne. Kuseteede süsteem: urolitiaas, enurees jne. Seedetrakt: peptiline haavand, haavandiline koliit jne.

Kromosomaalsed haigused võivad olla tingitud kromosoomide kvantitatiivsetest kõrvalekalletest (genoomsetest mutatsioonidest), samuti kromosoomide struktuurilistest kõrvalekalletest (kromosoomi aberratsioonid). Kliiniliselt ilmnevad peaaegu kõik kromosomaalsed haigused intellektuaalse arengu ja mitme kaasasündinud väärarenguna, mis sageli ei sobi kokku elu.

Monogeensed haigused arenevad üksikute geenide kahjustumise tagajärjel. Enamus pärilikke ainevahetushäireid (fenüülketonuuria, galaktosemia, mukopolüsahhariidid, tsüstiline fibroos, adrenogeneetiline sündroom, glükogenoos jne) kuuluvad monogeensetesse haigustesse. Monogeensed haigused pärinevad vastavalt Mendeli seadustele ja neid võib jagada autosomaalseks domineerivaks, autosomaalseks retsessiivseks ja seostada X kromosoomiga pärandi tüübi järgi.

Mitmefaktorilised haigused on poligeensed, nende areng nõuab teatud keskkonnategurite mõju. Mitmefaktoriliste haiguste levinumad sümptomid on järgmised.

• Suur sagedus elanikkonna hulgas.
• Ilmne kliiniline polümorfism.
• Probleemi ja lähisugulaste kliiniliste ilmingute sarnasus.
• Vanuse ja soo erinevused.
• Varasem algus ja mõningane kliiniliste ilmingute võimendumine allapoole põlvkondades.
• Ravimite muutuv ravitoime.
• Haiguse kliiniliste ja muude ilmingute sarnasus lähisugulaste ja probandiga (multifaktoriaalsete haiguste pärilikkuse koefitsient ületab 50-60%).
• Pärandi seaduste vastuolu Mendeli seadustega.

Kliinilise praktika jaoks on oluline mõista mõiste „kaasasündinud väärarengud” olemust, mis võib olla ühekordne või mitmekordne, pärilik või juhuslik. Pärilikke haigusi ei saa seostada nende kaasasündinud haigustega, mis esinevad kriitilistel embrüogeneesi perioodidel ebasoodsate keskkonnategurite (füüsikalised, keemilised, bioloogilised jne) mõjul ja ei ole päritud. Sellise patoloogia näiteks võib olla kaasasündinud südamepuudulikkus, mis on sageli tingitud patoloogilistest mõjudest südame asetamise ajal (raseduse I trimester), näiteks viirusinfektsioon, areneva südame kudedele tropiline; loote alkoholisündroom, jäsemete, kõrvade, neerude, seedetrakti jne ebanormaalne areng. Sellistel juhtudel moodustavad geneetilised tegurid ainult pärilikku eelsoodumust või suurenenud vastuvõtlikkust teatud keskkonnategurite tegevuse suhtes. Maailma Terviseorganisatsiooni andmetel esineb 2,5% kõigist vastsündinutest arenguhäireid; 1,5% neist on põhjustatud raseduse ajal ebasoodsate eksogeensete tegurite toimest, ülejäänud on peamiselt geneetilised. Päriliku ja kaasasündinud haiguste eristamine, mis ei ole pärilikud, on väga praktilise tähtsusega järglaste ennustamiseks antud perekonnas.

[8], [9], [10], [11]

Pärilike haiguste diagnoosimise meetodid

Praegu on praktilisel meditsiinil terve arsenal diagnostilisi meetodeid, mis võimaldavad tuvastada teatud tõenäosusega pärilikke haigusi. Nende meetodite diagnostiline tundlikkus ja spetsiifilisus on erinevad - mõned lubavad ainult näidata haiguse olemasolu, teised väga täpselt tuvastavad haiguse aluseks olevad mutatsioonid või määratlevad selle kursuse tunnused.

[12], [13], [14], [15], [16]

Tsütogeneetilised meetodid

Kromosomaalsete haiguste diagnoosimiseks kasutatakse tsütogeneetilisi uuringumeetodeid. Nende hulka kuuluvad:

• sugu kromatiini uurimine - X- ja Y-kromatiini määramine;
• karyotüpiseerimine (karyotüüp - rakkude kromosoomide kombinatsioon) - kromosoomide arvu ja struktuuri määramine kromosomaalsete haiguste (genoomsete mutatsioonide ja kromosomaalsete aberratsioonide) diagnoosimiseks.

[17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24]