Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Волгоградский государственный социально-педагогический университет»
Естественно-географический факультет
Кафедра зоологии, экологии и общей биологии
Курсовая работа на тему:
«Современные методы диагностики генетических заболеваний»
Брехова Д.О.
Волгоград, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ
1.1 Клинико-генеалогический метод
1.2 Популяционно-статистический метод
1.3 Цитогенетический метод
1.4 Близнецовый метод
Глава 2. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ
Глава 3. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ, ПРИМЕНЯЮЩИЕСЯ В МЕДИЦИНЕ
3.1 Дерматоглифика
3.2 Метод выявления гетерозиготного носительства
3.3 Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Врождённые наследственные патологии вносят всё более возрастающий вклад в структуру младенческой смертности, детской заболеваемости и инвалидности. Глубокие изменения в деятельности ведущих органов и систем детского организма, возникающие вследствие генетически детерминированных состояний, способствуют формированию ранних повреждений у детей. В решении проблемы предупреждения врождённых и наследственных заболеваний у детей, и в первую очередь 2 основных групп заболеваний - врождённых пороков развития (ВПР) и хромосомных аномалий, большая роль принадлежит научно-практическим учреждениям медико-генетического профиля - медико-генетическим консультациям (МГК) местного и регионального масштаба, обеспечивающим практическую реализацию профилактических мероприятий.
Расшифровка генома человека, первый этап которого завершился в 2000 году созданием «чернового» варианта первичной нуклеотидной последовательности гигантской молекулы ДНК, явилась предпосылкой возникновению нового научно-практического направления - молекулярной медицины, в которой проблемы диагностики, профилактики и лечения решаются на молекулярном уровне при помощи нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и продуктов их экспрессии (белков). Методологическую основу молекулярной медицины составляют современные представления о структуре генома человека, его генах, их функциональных взаимодействиях, о так называемых генных сетях - генных ансамблеях - обеспечивающих различные функции организма в норме и при патологии.
Характерными особенностями молекулярной медицины как медицины, основанной на расшифровке генома человека, является её индивидуальный характер. Она направлена на коррекцию патологического процесса у вполне конкретного человека с учётом уникальных особенностей вполне конкретного генома. Её другая важная особенность - выраженная профилактическая направленность. Полные сведения о геноме могут быть получены задолго до начала заболевания. Отсюда соответствующие коррективы и профилактические мероприятия могут полностью ликвидировать или в значительной мере предупредить развитие тяжёлого заболевания. генетический диагностика цитогенетический
Внедрение молекулярной медицины в практическое здравоохранение требует овладения знаниями молекулярной биологии и генетики не только учёными всех разделов медицинской науки, но и врачами разных специальностей, в том числе акушерами и гинекологами.
Целью настоящей курсовой работы является рассмотрение диагностических методов современной медицинской генетики. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Рассмотреть основные методы медико-генетической практики.
2. Классифицировать данные методы в зависимости от степени их использования в диагностике.
3. Рассмотреть, какие нарушения позволяет идентифицировать каждый метод.
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ
Исследование наследственных и врожденных заболеваний у человека сопряжено со многими трудностями, среди которых можно выделить следующие:
1) в отличие от исследователя-экспериментатора, клиницист-генетик не может проводить экспериментальных скрещиваний и проследить наследование признака в ряду поколений;
2) оценка полученных данных ограничивается продолжительностью жизни исследователя;
3) современные семьи имеют малое число детей, что затрудняет изучение направлений сегрегации того или иного наследственного признака.
В связи с этим клиницисту приходится анализировать то, что накапливается в существующих человеческих популяциях - признаки, болезни, пороки развития, аномалии органов и систем, тканевые дисплазии и т.д.
В медико-генетической практике используются специфические генетические методы, которые позволяют установить наследственный характер заболевания, типы наследования мутантного гена, выявить гетерозиготное носительство патологического гена, определить риск повторения генетически обусловленного заболевания у потомства и родственников больного.
Среди множества генетических методов классическими, используемыми в медико-генетической практике, являются четыре основных метода[1]:
1) клинико-генеалогический;
2) популяционно-статистический;
3) цитогенетический;
4) близнецовый.
Рассмотрим эти методы более подробно.
1.1 Клинико-генеалогический метод
Генеалогический метод диагностики наследственных болезней - один из важнейших методов в генетике, он представляет собой систему изучения заболеваемости в роду с составлением соответствующей родословной. Правильно построенная родословная дает возможность проследить семейные связи, соотношение между лицами женского и мужского пола, заболеваемость и причины смерти отдельных членов семьи в разных поколениях. При генеалогическом исследовании родословная строится не только на основании бесед, но и на непосредственном обследовании максимально возможного числа родственников[1].
С помощью генеалогического метода можно установить доминантный тип наследования заболевания (у кого он чаще всего проявляется - в некоторых случаях и рецессивный тоже). В этом случае один из родителей также будет страдать данным заболеванием, и будет отмечаться, что это же заболевание имелось у его более отдаленных предков. Если один из родителей при доминантном типе наследования является гомозиготным по данному признаку, то все его дети бывают больными; если родитель является гетерозиготным, что наблюдается чаще всего, то риск рождения больного ребенка снижается в 2 раза.
У различных родственников выраженность признаков болезни может быть разной. У отдельных лиц при наличии доминантного измененного гена заболевание может вовсе не проявиться. Такие носители гена остаются практически здоровыми, что связано с неполной распространенностью гена. Выраженность и частота проявлений гена зависят от влияния других генов, перекрывающих неполноценную информацию измененного участка. При рецессивном типе наследования болезни на родословной можно видеть, что одно и то же заболевание обнаруживается только у братьев и сестер больного. У других представителей родословной такого заболевания не отмечается. Родители, как правило, здоровы, но они являются носителями измененного гена, т.е. гетерозиготными. Иногда в таких случаях при составлении родословной удается установить кровное родство родителей. При браках между близкими родственниками (родные брат, сестра) особенно часто встречаются скрытые измененные гены, совмещение которых у ребенка обусловливает развитие наследственного заболевания. При рецессивном наследовании заболеванием в семье может страдать один ребенок из четырех. При исследовании родословных можно заметить, что заболевание, которым страдает ребенок мужского пола, обнаруживается в различных поколениях и только у мужчин, т.е. четко выступает явная передача болезни по наследству у лиц мужского пола. Такое наследование характерно для гемофилии (заболевание крови, при котором нарушается ее свертываемость), цветовой слепоты (дальтонизма) и др.
В настоящее время известно более 50 наследственных заболеваний, связанных с полом. Пол определяется половыми хромосомами: женский - хромосомами ХХ, мужской - ХY. Если измененный ген локализуется на Х-хромосоме, то другой, нормальный ген, отвечающий за этот же признак - на такой же Х-хромосоме у женщины, компенсирует отсутствие или низкую активность фермента, образующегося при считывании информации с измененного участка. Поэтому у лиц женского пола заболевание не проявляется, но 50% женщин такой семьи будут носителями патологического гена, который передадут половине своих сыновей. У лиц мужского пола, получивших от матери Х-хромосому с измененным геном, дефект не возмещается, и у них развивается заболевание.
Итогом клинико-генеалогического обследования является генетический анализ. Как известно, наследственная патология проявляется весьма полиморфно.
Наиболее частой ошибкой при использовании клинико-генеалогического метода является ограничение информации только простым опросом родственников. Этого, как правило, недостаточно. Для уточнения диагноза часто приходится проводить перекрестный опрос родственников, полное клиническое, лабораторное или инструментальное обследование членов семьи, а затем вновь возвращаться к генетическому анализу. Иногда только при подобном подходе удается выявить стертые формы наследственной патологии.
Клинико-генеалогический метод позволяет определить круг лиц, которые подлежат более глубокому обследованию для выявления скрытых клинических признаков болезни или признаков, выявляемых с применением лабораторных методов обследования. В связи с этим для уточнения наследственного характера заболевания и проведения эффективного медико-генетического консультирования клинико-генетический метод особенно ценен в следующих ситуациях:
- при наличии в семье генного заболевания;
- при выявлении врожденных пороков развития или различных уродств;
- при обнаружении в семьях мультифакториальных болезней (язвенная болезнь, гипертоническая болезнь, шизофрения, и др.);
- при выявлении однотипных симптомов в семье или у ближайших родственников;
- при устойчивости к традиционным способам лечения болезней с хроническим течением;
- при непереносимости ряда лекарств или пищевых продуктов;
- при наличии семейных форм аллергических заболеваний в семье;
- при кровнородственных браках родителей больного ребенка;
- при неблагоприятном акушерском анамнезе (спонтанные выкидыши, бесплодие, мертворождения и др.).
1.2 Популяционно-статистический метод
С помощью популяционно-статистического метода изучают наследственные признаки в больших группах населения, в одном или нескольких поколениях. Существенным моментом при использовании этого метода является статистическая обработка получаемых данных. Этим методом можно рассчитать частоту встречаемости в популяции различных аллелей гена и разных генотипов по этим аллелям, выяснить распространение в ней различных наследственных признаков, в том числе заболеваний. Он позволяет изучать мутационный процесс, роль наследственности и среды в формировании фенотипического полиморфизма человека по нормальным признакам, а также в возникновении болезней, особенно с наследственной предрасположенностью. Этот метод используют и для выяснения значения генетических факторов в антропогенезе, в частности в расообразовании.
При статистической обработке материала, получаемого при обследовании группы населения по интересующему исследователя признаку, основой для выяснения генетической структуры популяции является закон генетического равновесия Харди -- Вайнберга. Он отражает закономерность, в соответствии с которой при определенных условиях соотношение аллелей генов и генотипов в генофонде популяции сохраняется неизменным в ряду поколений этой популяции. На основании этого закона, имея данные о частоте встречаемости в популяции рецессивного фенотипа, обладающего гомозиготным генотипом (аа), можно рассчитать частоту встречаемости указанного аллеля (а) в генофонде данного поколения. Распространив эти сведения на ближайшие поколения, можно предсказать частоту появления в них людей с рецессивным признаком, а также гетерозиготных носителей рецессивного аллеля[2].
Математическим выражением закона Харди -- Вайнберга служит формула (рА + qa)2, где р и q -- частоты встречаемости аллелей А и а соответствующего гена. Раскрытие этой формулы дает возможность рассчитать частоту встречаемости людей с разным генотипом и в первую очередь гетерозигот -- носителей скрытого рецессивного аллеля: p2AA + 2pqAa + q2аа. Например, альбинизм обусловлен отсутствием фермента, участвующего в образовании пигмента меланина и является наследственным рецессивным признаком. Частота встречаемости в популяции альбиносов (аа) равна 1:20 000. Следовательно, q2 = 1/20 000, тогда q = 1/141, up = 140/141. В соответствии с формулой закона Харди -- Вайнберга частота встречаемости гетерозигот = 2pq, т.е. соответствует 2 х (1/141) х (140/141) = 280/20000 = 1/70. Это означает, что в данной популяции гетерозиготные носители аллеля альбинизма встречаются с частотой один на 70 человек.