Цинская генетика представляет собой область знаний о наследственности и изменчивости человека, имеющих непосредственное отношение к проблемам и задачам медицины
| Вид материала | Задача |
- Генетика Генетика, 18.18kb.
- Урок №34: «Методы исследования генетики человека. Генетика и здоровье». (Тему урока, 15.15kb.
- Предмет, задачи и методы генетики, 73.3kb.
- Рабочей программы учебной дисциплины генетика уровень основной образовательной программы, 93.42kb.
- Практическая работа «Закономерности наследственности и изменчивости», 77.76kb.
- 11 клас Биология, 13.71kb.
- 1. бжд представляет собой область, 416.02kb.
- Рабочая программа генетика Код дисциплины по учебному плану опд ф. 6 для студентов, 274.5kb.
- Рабочая программа генетика и селекция Код дисциплины по учебному плану опд ф 1 для, 292.62kb.
- Рекомендации по выполнению заданий уэ-о, 43.74kb.
Изменчивость - это общее свойство живых организмов приобретать новые признаки-различия между особями одного вида. Например: у людей различается цвет глаз, волос, форма носа, ушей, темперамент, интеллект, восприимчивость к различным болезням и т. д.
Изменчивость бывает:
1) фенотипическая (модификационная, ненаследственная);
2) генотипическая (наследственная): а) комбинативная; б) мутационная.
^ Модификационная изменчивость происходит под воздействием факторов внешней среды без изменения структуры генотипа. Если два монозиготных близнеца (с одинаковыми генотипами) будут находиться в разных условиях: один в сельской местности (повышенная физическая нагрузка, продолжительность сна 4—5 ч в сутки, увеличенная продолжительность ультрафиолетового облучения), другой — в городской местности (меньше физическая нагрузка, сон 7—8 ч в сутки, меньшее воздействие ультрафиолетовых лучей), то они будут отличаться друг от друга. У близнеца, проживающего в сельской местности, может быть ниже масса тела, чем у городского, интенсивнее пигментация кожи, более раннее появление морщин.
Но какие бы благоприятные условия ни создавали городскому близнецу, он увеличит массу тела только до определенного уровня, так как существует норма реакции на воздействие факторов внешней среды.
Норма реакции - это норма реагирования на изменяющиеся условия внешней среды (предел модификационной изменчивости), она контролируется генотипом. Норма реакции может быть широкая и узкая.
Широкая норма реакции имеет место в том случае, когда под влиянием факторов внешней среды признак (например, масса тела) изменяется в широких пределах.
Узкая норма реакции имеет место в том случае, когда под влиянием факторов внешней среды признак изменяется в узких пределах (например, цвет волос).
Благодаря модификационной изменчивости организмы адаптируются (приспосабливаются) к изменяющимся условиям внешней среды.
Фенокопия имеет место в тех случаях, когда признак под влиянием факторов внешней среды изменяется и копирует признак организма с другим генотипом. Например: у европеоида (с белой кожей) при продолжительном воздействии ультрафиолетовых лучей кожа становится пигментированной и копирует цвет кожи монголоида, у которого другой генотип. У ребенка, мать которого во время беременности перенесла коревую, краснуху (вирусное заболевание), может возникнуть помутнение хрусталика, которое будет фе-нокопией генетически детерминированного помутнения хрусталика (рецессивная мутация).
^ Комбинативная изменчивость - это изменчивость, при которой комбинирование генов родителей приводит к появлению новых признаков у детей. Она обеспечивается кроссинговером в профазе мейоза, свободным комбинированием хромосом и генов в метафазе мейоза, случайной встречей гамет с различным набором генов при оплодотворении, а также интенсивной миграцией людей. Чаще стали заключаться браки между супругами, родившимися на значительном расстоянии друг от друга, а чем больше расстояние, тем больше вероятность, что их гаметы будут отличаться по набору генов. Увеличивается также число межнациональных браков, которые ведут к встрече гамет с различающимися генами.
Комбинативная изменчивость дает возможность приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, тем самым способствуя выживанию вида.
Примером комбинативной изменчивости может служить формирование фенотипов групп крови системы АВ0: если мать гетерозиготная А(П) группы крови и отец гетерозиготный В(Ш) группы, то у детей могут быть 0(I) и АВ(IV) группы крови, которых не было у родителей.
^ Мутационная изменчивость(мутации) это изменение генетического материала. Мутации происходят под влиянием факторов внешней или внутренней среды. Процесс образования мутаций называется мутагенезом, а факторы, вызывающие мутации, —мутагенными. Мутагены могут быть экзомутагенами (факторы внешней среды) и эндомутагенами (продукты метаболизма в организме). Экзомутагены можно разделить на следующие: 1) физические (ионизирующее излучение, ультрафиолетовые лучи, температура и др.); 2) химические (формалин, горчичный газ, колхицин, многие смолы, соли тяжелых металлов, некоторые лекарственные вещества и др.); 3) биологические (вирусы, токсины бактерий и паразитов животного происхождения).
Классификация мутаций:
1. По причинам: спонтанные и индуцированные.
1. Спонтанные — это мутации, которые происходят в природе без видимых причин. Например: ген гемофилии может возникнуть спонтанно (когда при анализе родословной не выявлено больных гемофилией).
2. Индуцированные — это мутации, происходящие при направленном воздействии мутагенных факторов.
^ 2. По мутировавшим клеткам: генеративные и соматические.
1. Генеративные - это мутации, возникающие в половых клетках и передающиеся потомкам при половом размножении.
2. Соматические — это мутации, происходящие в соматических клетках и проявляющиеся только у самой особи (например, разный цвет глаз).
^ 3. По изменению генетического материала мутации подразделяют на следующие: генные, хромосомные перестройки, геномные.
1. Генные мутации — это изменения в пределах одного гена: а) вставка или выпадение нуклеотида; б) замена одного нуклеотида на другой.
В результате генных мутаций возникает большинство болезней обмена веществ (галактоземия, алкаптонурия, гистидинимия, фенилкетонурия) и другие наследственные болезни Они чаще выявляются биохимическими методами.
^ 2. Хромосомные перестройки (аберрации) — это мутации, обусловленные изменением структуры хромосом. Они могут быть внутрихромосомными (делеции, дупликации и инверсии) и межхромосомными (транслокации).
Внутрихромосомные перестройки происходят внутри хромосом
Если расположение генов в исходной хромосоме представить ABCDEK, тогда:
а) делеция (нехватка) — выпадение кусочка хромосомы в средней части ABEСK или концевого участка хромосомы АВСDЕ (примером нехватки концевого участка является синдром кошачьего крика - делеция короткого плеча 5-й хромосомы у человека);
б) дупликация — удвоение участка хромосомы
АВСDСDЕК
в) инверсия — разрыв участка хромосомы, поворот его на 180 градусов и прикрепление к месту отрыва
ABCKED
Межхромосомные перестройки происходят между негомологичными хромосомами:
-транслокации — отрыв участка одной хромосомы и присоединение его к другой негомологичной
ABCDEKLM
При инверсии и транслокации затрудняется конъюгация (сближение) гомологичных хромосом. Хромосомные аберрации обнаруживаются цитогене-тическими методами. У человека изучена транслоцированная форма болезни Дауна, когда 21-я хромосома присоединяется к 15-й и вместе с ней передается.
^ 3. Геномное мутации — это мутации, обусловленные изменением числа хромосом: полиплоидия и гетероплоидия (анэуплоидии).
Полиплоидия — это кратное гаплоидному увеличение числа хромосом: n -гаплоидное число, 2n - диплоид (норма), 3n - триплоид, 4n -тетраплоид, 5n - пентаплоид и т. д. Полиплоидия у человека представляет собой летальную мутацию. У растений полиплоиды жизнеспособны и об¬ладают повышенной урожайностью (более крупные листья, стебли, корнеплоды, плоды, цветки).
Гетероплоидия — это не кратное гаплоидному увеличение или уменьшение числа хромосом: если одна в паре лишняя — это трисомия, если одной хромосомы из пары не хватает - моносомия, а может быть и две-три лишние или в паре нет двух хромосом - нулесомия (летальная мутация). У человека хорошо изучено несколько заболеваний, причиной которых является изменение числа хромосом.
Трисомия по аутосомам:
по 21-й хромосоме — синдром Дауна;
по 18-й хромосоме — синдром Эдвардса;
по 13-й хромосоме — синдром Патау.
Трисомия по половым хромосомам:
XXY — синдром Клайнфельтера (но может быть XXXY, ХХYY и другие изменения числа хромосом).
Моносомия по половым хромосомам:
Х0 — синдром Шерешевского—Тернера.
Геномные мутации обнаруживаются цитогенетическими методами. Фенотипически проявляются всегда.
^ 4. По изменению фенотипа:
1. Аморфные — мутация произошла и признак исчез (отсутствует). Например: альбинизм, безволосость, анофтальмия.
2. Гипоморфные- уменьшение выраженности признака (карликовость, микрофтальмия, микроцефалия).
3. Гиперморфные — усиление выраженности признака (гигантизм, полидактилия, гипертрихоз).
4. Неоморфные — в процессе эволюции появляется новый признак, которого ранее не было (гемоглобин, хорда, позвоночник, головной мозг и др.).
5. Антиморфные — вместо одного признака появился другой (в процессе эволюции вместо потовых у млекопитающих появились молочные железы).
Могут также изменяться физиологические признаки (работа систем органов), биохимические (нарушение синтеза ферментов).
^ 5. По исходу для организма:
1. Летальные - - смертельные. Например: гетероплоидии по крупным хромосомам (1, 2, 3-й и др.), полиплоидии. Смерть наступает на ранних этапах индивидуального развития, в эмбриональный период.
2. Полулетальные — снижающие жизнеспособность организма. Человек, как правило, не доживает до репродуктивного возраста. Например: синдром Дауна, гемофилия у девочек.
3. Нейтральные — не влияющие на процессы жизнедеятельности, продолжительность жизни. Например: цвет радужной оболочки, пигментация кожи (если ген не обладает плейотропным действием).
4. Положительные — повышающие жизнеспособность. Возникают редко, но имеют большое значение для прогрессивной эволюции.
Мутации в естественных условиях возникают с частотой 10-5 —10-7 , но при воздействии мутагенных факторов частота их может сильно возрастать.
Несмотря на то что в природе постоянно идет мутационный процесс, существуют механизмы, обеспечивающие устойчивость генетического материала:
а) диплоидный набор хромосом;
б) двойная спираль ДНК;
в) вырожденный генетический код;
г) повторы некоторых генов;
д) репарация молекулы ДНК.
^ РЕПАРАЦИЯ МОЛЕКУЛЫ ДНК
Репарация (от лат. reparatio — восстановление) — это восстановление поврежденной структуры молекулы ДНК. Она осуществляется специфическими ферментами клетки и имеет несколько разновидностей.
Фоторепарация. Под действием ультрафиолетового облучения между двумя пиримидиновыми основаниями одной нити ДНК (чаще Т—Т) образуются химические связи (возникают димеры), препятствующие считыванию информации (рис. 16). Эти дополнительные связи расщепляет фермент (де-зоксипиримидинфотолиаза), активируемый видимым светом. Этот процесс называется фоторепарацией.
^ Темновая, или эксцизионная (вырезающая) репарация. Она происходит
последовательно: а) фермент (эндонуклеаза) «узнает» поврежденный участок нити ДНК; б) фермент (экзонуклеаза) «вырезает» поврежденный участок; в) с помощью фермента (ДНК-полимеразы) синтезируется фрагмент ДНК по принципу комплементарности; г) фермент (лигаза) «сшивает» концы вновь синтезированного участка с основной нитью ДНК.
^ Вопросы и задания
1. Имеются следующие данные о росте (в см) взрослых мужчин: 162,165,168,167,166,158,151,153,164,155,163,165,161,164,170,166,159,170,169,166,167,175,167,170,176,173, 164, 164, 154, 157, 165, 159.
Распределите полученные данные по классам с классовым промежутком 5 см. Вычислите основные параметры вариационного ряда: среднюю арифметическую величину (X), среднее квадратичное отклонение (σ), коэффициент вариации (V), ошибку средней арифметической (m).
^ 2. В нуклеотидной последовательности гена АААГТТАААЦТГАААГГЦ происходит выпадение 5-го и 9-го нуклеотидов.Каким должен быть участок белка в норме и какой получитсяв результате возникших мутаций? '
^ 3. Определите, какое потомстве можно ожидать в браках:1) женщина с трисомией по Х хромосоме (47,+Х), мужчина ссиндромом Дауна (47,+21); 2) здоровая женщина (46, XX) имужчина с синдромом Клайнфелтера (47, XXV).
^ 4. В анафазе митоза у человека не разошлась: а) одна парахромосом; б) две пары. Определите количество хромосом вдочерних клетках.
5. При хроническом миелолейкозе в 21-й хромосоме человека возникает нехватка. Индивид, получивший данную хромосому, заболевает лейкозом. Определите вероятность рождения здоровых детей от этого индивида?
^ 6. Определите, какие из указанных заболеваний у человекане связаны с нарушением расхождения в мейозе хромосом:1) синдром Дауна; 2) синдром Тернера; 3) синдром «кошачьего крика»; 4) синдром Патау; 5) синдром Клайнфелтера.
^ 7. Каким будет число хромосом у человека в сперматозоидах, если нерасхождение одной из фигур наблюдается: а) ванафазе I мейоза; б) в анафазе II мейоза?
8. Определите массу тела студентов группы. Запишите данные. Распределите полученные результаты по классам с интервалом 5 кг. Вычислите среднюю арифметическую ( X),среднее квадратичное отклонение (σ), коэффициент вариации (V), ошибку средней арифметической (m).
^ 9. Что такое делеция? Какой ответ вы считаете правильнымиз приведенных ниже?
1) утрата всей хромосомы;
2) потеря части хромосомы;
3)удвоение части хромосомы
4) поворот участка хромосомы на 180°;
5) перемещение одной хромосомы (или ее части) в другую пару (хромосому).
^ 10. Что такое геномные мутации?
1) кратное увеличение числа хрмосом;
2) изменение числа отдельных хромосом;
3) числовые аномалии половых хромосом;
4) структурные перестройки одной или нескольких хромосом.
^ 11. Назовите особенности модификационной изменчивости. Приведите примеры.
12.Хакие заболевания не относятся к хромосомным?
1) Синдром Дауна;
2) Синдром Патау;
3) Синдром Клайнфельтера;
4) Синдром Марфана;
5) Синдром Эдвардса.
^ 13. Чтотакое транслокация?
1) утрата всей хромосомы;
2) потеря части хромосомы;
3) перемещение одной хромосомы (или ее части) в другую пару (хромосому); поворот участка хромосомы на 180°
^ Тема 6. Методы изучения наследственности человека
Основные закономерности наследственности, установленные для живых организмов, универсальны и в полной мере справедливы и для человека. Вместе с тем, как объект генетических исследований человек имеет свои преимущества и недостатки.
Для людей невозможно планировать искусственные браки. Еще в 1923 г. Н. К. Кольцов (1923) отмечал, что «...мы не можем ставить опыты, мы не можем заставить Нежданову выйти замуж за Шаляпина только для того, чтобы посмотреть, какие у них будут дети». Однако эта трудность преодолима, благодаря прицельной выборке из большого числа брачных пар, соответствующих целям данного генетического исследования.
Большое число хромосом (46) в значительной мере затрудняет возможности генетического анализа человека. Разработка новейших методов работы с ДНК (метод гибридизации соматических клеток и некоторые другие) устраняют эту трудность.
Из-за небольшого числа потомков (во второй половине XX в. в большинстве семей рождалось по 2-3 ребенка) невозможен анализ расщепления в потомстве одной семьи. Однако в больших популяциях можно выбрать семьи с интересующими исследователя признаками. Кроме того, в некоторых семьях определенные признаки прослеживались на протяжении многих поколений, и в таких случаях возможен генетический анализ. Еще одна трудность связана с длительностью смены поколений у человека. Одно поколение занимает в среднем 30 лет, и, следовательно, генетик не может наблюдать более одного-двух поколений.
Для человека характерен генотипический и фенотипический полиморфизм. Проявления многих признаков и болезней в значительной степени зависят от условий внешней среды. Следует отметить, что понятие «среда» для человека более широкое, чем для растений и животных. Наряду с питанием, климатом и другими абиотическими и биотическими факторами для человека средой являются и социальные факторы, которые трудно изменяются по желанию исследователя. Вместе с тем, человека как генетический объект широко изучают врачи всех специальностей, что нередко помогает установить различные наследственные отклонения.
Итак, генетика человека имеет ряд особенностей:
а) на людях запрещены экспериментальные браки;
б) рождается малое количество потомков;
в) наблюдается позднее половое созревание и большая продолжительность смены поколений (25—30 лет);
г) у человека сложный кариотип (много хромосом и групп сцеплений);
д) невозможность создания одинаковых условий жизни исследуемых.
Несмотря на перечисленные трудности, генетика человека изучена сегодня лучше, чем генетика многих других организмов.
В настоящее время интерес и внимание к изучению генетики человека активно возрастают. Так, глобальная международная программа «Геном человека» имеет своей задачей изучение генома человека на молекулярном уровне. Для ее решения используются все новейшие современные методы генетики и медицины.
Основные методы изучения наследственности человека:
^ 1. Клииико-генеалогический метод. Он был введен в конце XIX века Ф.
Гальтоном и основан на составлении и анализе родословных.
Генеалогический метод — это метод изучения родословных, с помощью которого прослеживается распределение болезни (признака) в семье или в роду с указанием типа родственных связей между членами родословной.
Эмпирические наблюдения над родословными, в которых отмечалась передача патологических признаков или болезней, известны уже давно. Применение семейного анализа для изучения патологии человека в XVIII—XIX вв. можно рассматривать как предпосылки формирования генеалогического метода. Дальнейшее его усовершенствование шло как по линии составления родословных, так и особенно в отношении методов статистического анализа данных.
Генеалогический метод относится к наиболее универсальным методам в медицинской генетике. Этот метод часто называют клинико-генеалогическим, поскольку речь идет об изучении патологических признаков (болезней) в семье с привлечением приемов клинического обследования. Он широко применяется при решении теоретических и прикладных проблем:
-для установления наследственного характера признака;
-при определении типа наследования признака или заболевания;
-для оценки пенетрантности гена;
-при анализе сцепления генов и картировании хромосом;
-при изучении интенсивности мутационного процесса;
-при расшифровке механизмов взаимодействия генов.
Особое место генеалогический метод занимает при медико-генетическом консультировании, являясь подчас решающим или единственным методом:
-для уточнения природы заболевания;
-при постановке диагноза наследственного заболевания;
-для дифференциальной диагностики наследственных болезней;
-при оценке прогноза заболевания;
-при расчете риска для потомства;
-для выбора адекватных и оправданных методов дородовой диагностики.
При клинико - генеалогическом методе выделяют два последовательных этапа:
1.составление родословной и ее графическое изображение;
2. генетический анализ полученных данных.
Подробно рассмотрим каждый из этих этапов.
Составление родословной. Сбор сведений о семье начинается с пробанда — индивида, который является предметом интереса врача (исследователя) к данной конкретной родословной. Чаще всего это больной или носитель изучаемого признака. Однако за медико-генетической консультацией могут обращаться и здоровые индивиды по разным причинам, и в этом случае лучше употреблять термин «консультирующийся». Дети одной родительской пары (братья и сестры) называются сибсами. Если сибсы имеют только одного общего родителя, они называются полусибсами. Различают единоутробных (общая мать) и единокровных (общий отец) полусибсов.
Обычно родословная собирается по одному или нескольким признакам. Чаще всего больного или консультирующегося беспокоит какое-то конкретное заболевание или признак.
Нужно стремиться к наиболее полному составлению родословных по восходящему, нисходящему и боковым направлениям. Эта задача не такая простая, как может показаться на первый взгляд. Чем больше поколений вовлекается в родословную, тем она обширнее. Это может приводить и к искажению получаемой информации, а затем к неточности самой родословной и выводов, сделанных на основе ее анализа.
Необходимо собирать сведения, касающиеся не только наличия конкретного заболевания или патологического признака в семье, но и информацию о всех случаях заболеваний, встречающихся среди членов семьи. Важно получить информацию о спонтанных абортах, мертворождениях и ранней детской смертности. Они могут иметь прямое отношение к существу вопроса и сыграть важную роль при оценке прогноза. Всегда нужно получить хотя бы основные данные с обеих сторон (по отцовской и материнской линии), даже если речь идет об аутосомно-доминантном заболевании, унаследованном от одного из родителей.
Для анализа и наглядного представления собранной информации используют графическое изображение родословной. Для этого используют стандартные символы (рис. 3.3) и приемы. Однако в зависимости от задач, целей и особенностей родословной составитель может использовать собственные обозначения с обязательным их объяснением под рисунком. Для пояснения принципов обозначения и составления родословных приводим два примера (рис.3.4, 3.5). Как видно из этих рисунков, поколения обозначаются римскими цифрами сверху вниз. Обычно они ставятся слева от родословной. Последнее поколение предков, по которым собрана информация, получает обозначение I поколения. Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения (весь ряд) слева направо последовательно. Братья и сестры располагаются в родословной в порядке рождения (от старших к младшим). Таким образом, каждый член родословной имеет свой шифр, например, II— 3, III— 5. В тех случаях, когда супруг не исследован на наличие рассматриваемого признака и его родословная не приводится, желательно не изображать его вообще. Все индивиды одного поколения должны располагаться строго в один ряд, поэтому предпочтительно рисовать родословную на разлинованной бумаге. «Подвешивание» символов между рядами поколений является грубой ошибкой. Если родословная очень обширная, то разные поколения располагаются не горизонтальными рядами, а концентрическими.
Графическое изображение родословной должно сопровождаться «легендой родословной», которая является обязательным элементом описания родословной и включает:
1) описание состояния здоровья члена родословной, информация о котором важна для понимания характера наследования заболевания (признака) или особенностей его клинического проявления;
2) возраст начала и характер течения заболевания у пораженных;
3) причину смерти и возраст на момент смерти члена родословной;
4) описание методов диагностики и идентификации заболеваний, перечень источников медицинских и других сведений.
При применении генеалогического метода важно отмечать в родословной лично обследованных на наличие признака (к этому также можно приравнять получение сведений из объективного источника, например, истории болезни) и необследованных, сведения о которых получены из ответов пробанда или родственников, а также из анкет.
Нужно стремиться к получению наиболее полного и объективного первичного материала, который является основой статистического и генетического анализа и, соответственно, залогом правильности и точности полученных в результате выводов.
^ Генеалогический анализ родословной. Целью генеалогического анализа является установление генетических закономерностей.
Первая задача при анализе родословной — установление наследственного характера признака. Если в родословной встречается один и тот же признак (или болезнь) несколько раз, можно думать о его наследственной природе. Однако надо прежде всего исключить возможность фенокопии (заболевание протекает сходно с наследственным заболеванием, в то время как причиной его развития является средовой фактор). Например, если патогенный фактор действовал на женщину во время всех ее беременностей, то у нее может родиться несколько детей с одинаковыми врожденными аномалиями. С другой стороны, действие одних и тех же внешних факторов (профессиональных, бытовых и т.д.) на нескольких членов родословной способно также вызывать у них сходные заболевания. Таким образом, если исключается действие сходных внешних факторов, а для представителей разных поколений оно исключается с большей вероятностью, то можно думать о наследственном характере заболевания.
После того, как установлен наследственный характер заболевания (признака), необходимо установить тип наследования. Для этого используют принципы генетического анализа и различные статистические методы обработки данных, полученных из родословной.
Нетрудно понять, что в большинстве случаев расчеты соотношения числа больных и здоровых в одной конкретной семье могут дать неправильное представление о типе наследования. Это связано, главным образом, со случайным характером наследования различных аллелей. В каждой конкретной семье соотношение больных и здоровых детей может значительно отличаться от теоретически ожидаемых соотношений, характерных для определенного типа наследования. Однако характер родословной, особенности передачи заболевания (признака) в поколениях, соответствие их критериям наследования того или иного типа позволяют сделать определенный вывод о типе наследования патологии (признака) в конкретной семье.
Менделевским закономерностям наследования подчиняются только моногенные наследственные заболевания, т. е. заболевания, этиологическим фактором которых является мутация одного гена. В зависимости от локализации и свойств гена различают аутосомно - доминантный и аутосомно-рецессивный типы наследования, когда ген расположен в одной из 22 пар аутосом (неполовых хромосом), Х-сцепленные доминантный и рецессивный типы наследования, когда ген расположен в Х-хромосоме, Y-сцеплен-ное (голандрическое) наследование, когда ген расположен вY-хромосоме, а также митохондриальное (материнское или цитоплазматическое) наследование, когда мутация происходит в геноме митохондрий.
1.1 Гены в семье. Критерии типов наследования
Аутосомно-доминантный тип наследования. Если заболевание обусловлено редким аутосомно-доминантным геном, то абсолютное большинство больных в популяции рождаются в браках между пораженным и здоровым супругом. В этом случае один из родителей гетерозиготен по аутосомно-доминантному гену (Аа), а другой гомозиготен по нормальному аллелю (аа). В таком браке возможны следующие варианты генотипов у потомства: Аа, Аа, аа, аа.
Таким образом, каждый будущий ребенок независимо от его пола в 50 % случаев имеет вероятность получить от больного родителя как аллель А (и следовательно, быть пораженным), так и нормальный аллель а, и быть здоровым. Таким образом, отношение числа здоровых детей в потомстве к числу пораженных равно 1:1 и не зависит от пола ребенка.
В целом основными критериями, позволяющими заподозрить аутосомно-доминантный тип наследования заболевания, являются:
заболевание проявляется в каждом поколении без пропусков («вертикальный» тип);
каждый ребенок родителя, больного аутосомно-доминантным заболеванием, имеет 50 % - ный риск унаследовать это заболевание;
непораженные дети больных родителей свободны от мутантного гена и имеют здоровых детей;
заболевания наследуются лицами мужского и женского пола одинаково часто и со сходной клинической картиной.
В родословных, представленных на рис. 3.6, 3.7, можно видеть соответствие критериям аутосомно-доминантного типа наследования. Исключения из правила о проявлении аутосомно-доминантных заболеваний в каждом поколении составляют случаи новой мутации (спорадические случаи) или неполной пенетрантности (проявляемости) гена.
Спорадическим называется единственный случай наследственного доминантного заболевания в семье (рис. 3.8). Он может являться следствием мутации, вновь возникшей в зародышевых клетках одного из здоровых родителей. В случае неполной пенетрантно¬сти в родословной с аутосомно-доминантным типом наследования появятся случаи пропуска или «проскока» поколения, т. е. индивид будет иметь пораженного предка и пораженного потомка, а сам при этом будет здоров (рис. 3.9).
На сегодняшний день описано около 3000 аутосомно-доминантных признаков человека.
Наиболее часто в клинической практике встречаются следующие моногенные заболевания с аутосомно-доминантным типом наследования: семейная гиперхолестеринемия, синдром Марфана, нейрофиброматоз 1-го типа (болезнь Реклингха-узена), синдром Элерса—Данло, миотоническая дистрофия, ахондроплазия, несовершенный остеогенез и др.
Аутосомно-рецессивный тип наследования. Заболевания с этим типом наследования проявляются только у гомозигот, которые получили по одному рецессивному гену от каждого из родителей. Оно встречается у сибсов пробанда, но иногда встречается и в боковых ветвях родословной. Характерным для аутосомно-рецессивных заболеваний является брак типа Аа х Аа (оба родителя здоровы, но являются носителями мутантного гена). Вероятность рождения больного ребенка в таком браке составляет 25 %. Дети с рецессивными заболеваниями имеют, как правило, фенотипически здоровых родителей, и такие семьи можно определить только после рождения больного ребенка.
В популяции встреча двух носителей редкого аутосомно-рецессивного гена — нечастое событие, однако вероятность его значительно возрастает в случае кровного родства супругов. Именно поэтому рецессивные заболевания часто проявляются в кровнородственных браках.
Для редких аутосомно-рецессивных заболеваний характерны следующие признаки:
родители больного ребенка, как правило, здоровы и являются гетерозиготными носителями патологического аллеля;
мальчики и девочки заболевают одинаково часто;
повторный риск рождения ребенка с аутосомно-рецессивным заболеванием составляет 25 %;
отмечается «горизонтальное» распределение больных, т. е. пациенты чаще встречаются в пределах потомства одной родительской пары;
наблюдается увеличение частоты больных детей в родственных браках, причем, чем реже аутосомно-рецессивные заболевания, тем чаще больные происходят из кровнородственных браков;
в браке двух пораженных родителей все дети будут больны.
Примеры родословных с аутосомно-рецессивным типом наследования приведены на рис. 3.10, 3.11.
В браке пораженного индивида и гетерозиготного носителя того же мутантного аллеля риск для будущих детей составит 50 %, как при аутосомно-доминантном типе наследования, а не 25%, как должно быть при типичном аутосомно-рецессивном наследовании. Поэтому этот вариант аутосомно-рецессивного наследования носит название псевдодоминирование (рис. 3.12).
Родословная, где в браке двух пораженных родителей все дети будут больны, приведена на рис. 3.13.
На сегодняшний день известно более 1600 аутосомно-рецессивных заболеваний. По аутосомно-рецессивному типу наследуется абсолютное большинство наследственных заболеваний обмена веществ (ферментопатий). Наиболее частыми и значимыми в клиническом отношении болезнями с аутосомно-рецессивным типом наследования являются: муковисцидоз (кистофиброз поджелудочной железы), фенилкетонурия, адреногенитальный синдром, многие формы нарушения слуха или зрения, мукополисахаридозы, гликогенозы.
Наследование, сцепленное с Х-хромосомой. Гены, локализованные в половых хромосомах, по-разному распределяются у мужчин и женщин. В клинической генетике практическое значение имеют Х-сцепленные заболевания, т. е. такие, когда патологический ген расположен на Х-хромосоме.
Распределение Х-сцепленного признака зависит от распределения Х-хромосомы, несущей аномальный ген. Учитывая то, что у женщин имеются две Х-хромосомы, а у мужчин одна, женщина, унаследовав патологический аллель, будет гетерозиготой, а мужчина — гемизиготой. Этим определяются основные различия в частоте и тяжести поражения различных полов при Х-сцепленном наследовании, как доминантном, так и рецессивном.
Доминантный Х-сцепленный тип наследования. Заболевания с Х-сцепленным доминантным типом наследования встречаются в 2 раза чаще у женщин, чем у мужчин. Главная характеристика Х-сцепленного доминантного наследования заключается в том, что больные мужчины передают аномальный ген (или заболевание) всем своим дочерям и не передают его сыновьям. Больная женщина передает Х-сцепленный доминантный ген половине своих детей независимо от пола.
Основными признаками Х-сцепленного доминантного типа наследования являются следующие (рис. 3.14):
болезнь встречается у мужчин и женщин, но у женщин примерно в два раза чаще;
больной мужчина передает мутантный аллель всем своим дочерям и не передает сыновьям, поскольку последние получают от отца Y-хромосому;
больные женщины передают мутантный аллель 50 % своих детей независимо от пола;
женщины в случае болезни страдают менее тяжело (они гетерозиготы), чем мужчины (являющиеся гемизиготами).
Крайней степенью выраженности неравномерности поражения полов при этом типе наследования является существование заболеваний, которыми болеют только индивиды женского пола, в то время как индивиды мужского пола, унаследовавшие патологический аллель, гибнут еще внутриутробно. Подобные редкие заболевания относят к Х-сцепленным доминантным заболеваниям с летальным эффектом у плодов мужского пола (например, синдром недержания пигмента, фокальная кожная гипоплазия) (рис. 3.15).
К заболеваниям, характеризующимся Х-сцепленным доминантным наследованием, относятся витамин-Д-резистентный рахит (рахит, не поддающийся лечению обычными дозами витамина Д), ротолицепальцевый синдром и другие болезни.
Рецессивный Х-сцепленный тип наследования. Х-сцепленное рецессивное заболевание (или признак) всегда проявляется у мужчин, имеющих соответствующий ген, а у женщин — только в случаях гомозиготного состояния (что наблюдается крайне редко).
Основными признаками Х-сцепленного рецессивного наследования являются следующие (рис. 3.16, 3.17):
заболевание встречается в основном у лиц мужского пола;
признак (заболевание) передается от больного отца через его фенотипически здоровых дочерей половине его внуков;
заболевание никогда не передается от отца к сыну;
у женщин-носителей иногда выявляются субклинические признаки патологии;
в браке женщины-носительницы с больным мужчиной 50 % дочерей будут больны, 50 % дочерей будут носителями; 50 % сы¬новей также будут больны, а 50 % сыновей — здоровые (при забо¬леваниях, не снижающих репродуктивную способность больных мужчин).
Выраженные клинические симптомы Х-сцепленных рецессив¬ных заболеваний у женщин могут также наблюдаться в случае со¬четания у них этого моногенного дефекта с хромосомной патоло¬гией, в частности, с синдромом Шерешевского—Тернера, когда у женщины отсутствует одна из двух Х-хромосом, а также при случайной инактивации Х-хромосомы, несущей нормальный ал¬лель в большинстве клеток организма.
У-сцепленное, или голандрическое, наследование. Длительное вре¬мя полагали, что Y-хромосома содержит только генетически не¬активные участки. В настоящее время в Y-хромосоме выявлена локализация около 20 генов, в том числе гены, определяющие развитие семенников, отвечающие за сперматогенез, контроли¬рующие интенсивность роста, определяющие оволосение ушной раковины, средних фаланг кистей и некоторые другие. Признак, гены которого локализованы в Y-хромосоме, передается от отца всем мальчикам и только мальчикам. Патологические мутации, обусловливающие нарушения формирования семенников или спер¬матогенеза, не наследуются в связи со стерильностью их носите¬лей. Пример родословной с У-сцепленным типом наследования (оволосение ушной раковины) представлен на рис. 3.18. „- Митохондриальная или цитоплазматическая наследственность. Митохондриальный геном представлен в виде кольцевой молекулы ДНК, содержащей 16 569 тыс. пар оснований. На сегодняшний день известен целый ряд мутаций митохондриальной ДНК, вызываю¬щий различные заболевания.
Поскольку митохондрии наследуются ребенком от матери с цитоплазмой ооцитов (в зрелых спермиях присутствуют только
4 митохондрии), то митохондриальный тип наследования будут характеризовать два основных признака (рис. 3.19):
заболевание передается только от матери всем детям независи¬мо от пола ребенка;
больные отцы не передают заболевание ни сыновьям, ни доче¬рям — все дети будут здоровыми и передача заболевания прекра¬щается.
Согласно этому типу наследуются атрофия зрительного нерва Лебера, митохондриальная миоэнцефалопатия, синдром Кернса— Сейра и некоторые другие заболевания. В настоящее время описа¬но около 30 различных заболеваний, при которых обнаружены мутации митохондриальной ДНК. Гены митохондрий кодируют различные ферменты дыхательной цепи в клетках. Таким обра¬зом, они принимают участие в энергетических процессах, где выполняют довольно универсальные функции и экспрессируются во многих тканях, особенно в нервной и мышечной системе, чем и обусловливается многообразие клинических проявлений митохондриальных наследственных болезней: миопатия, судороги, офтальмоплегия, нарушение сердечного ритма, а также пораже¬ние печени и почек.
Контрольные вопросы и задания
1. Какие вопросы можно решить с помощью клинико - генеалогического метода?
2. Перечислите этапы клинико-генеалогического метода.
3. Что означают термины «пробанд», «сибсы», «родственный брак»?
4. Перечислите критерии аутосомно-доминантного типа наследо¬вания и риведите примеры заболеваний.
5. Что такое спорадический случай?
6. Перечислите критерии аутосомно-рецессивного типа наследова¬ния и назовите заболевания, наследуемые по этому типу.
7. Что понимают под псевдодоминированием?
8. Охарактеризуйте различия между Х-сцепленным доминантным и Х-сцепленным рецессивным типами наследования?
9. Чем характеризуется митохондриальный тип наследования?
10. Каковы критерии голандрического типа наследования?
11. Перечислите основные принципы составления родословной, типы родословных схем, условные обозначения.
12. Перечислите особенности: а) аутосомно-доминантного наследования; б) аутосомно-рецессивного наследования; в) наследования, сцепленного с полом.
13. Определите характер наследования (доминантный или рецессивный) аутосомного признака, запишите генотипы всех членов родословной, приведенной ниже.
14. Известно, что подагра наследуется по аутосомно-доминантному типу. По некоторым данным, пенетрантность этого гена у мужчин составляет 20%, а у женщин она равна 0. Какова частота заболевания подагрой в семье, где оба родителя гетерозиготны? Какова вероятность заболевания подагрой детей в случае, где один из родителей гетерозиготен, а другой гомозиготен по анализируемому признаку?
15. Определите тип наследования аутосомного признака (доминантный или рецессивный), укажите генотипы всех членов родословной:
16. Мужчина, страдающий дальтонизмом и глухотой, женился на женщине, нормальной по зрению и хорошо слышащей. У них родились — глухой сын-дальтоник и дочь-дальтоник с нормальным слухом. Определите вероятность рождения в этой семье дочери с обеими аномалиями, если известно, что дальтонизм и глухота передаются как рецессивные признаки, но дальтонизм сцеплен с Х-хромосомой, а глухота — аутосомный признак.
17. Гипертрихоз (избыточное оволоснение) передается через Y-хромосому, а полидактилия (шестипалость) — доминантный аутосомный признак. В семье, где отец имел гипертрихоз, а мать — полидактилию, родилась дочь, нормальная в отношении обоих признаков. Какова вероятность того, что следующий ребенок в этой семье будет также без обеих аномалий?
18. Женщина-правша с карими глазами и нормальной кровью вышла замуж за голубоглазого мужчину-правшу, страдающего гемофилией. У них родилась голубоглазая дочь-левша с гемофилией. Какова вероятность того, что следующий ребенок в этой семье будет левшой, страдающим гемофилией? Известно, что карий цвет глаз и праворукость — доминантные признаки, а гемофилия — рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак. Какой цвет глаз возможен у больных детей?
19. Арахнодактилия (паучья кисть) наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30%. Леворукость — рецессивный аутосомный признак с полной пенетрантностью. Определите вероятность рождения ребенка с двумя аномалиями в семье, в которой оба родителя гетерозиготны по обоим парам признаков. 10. Проведите анализ и определите характер наследования признака по родословной, представленной ниже:
Признак сцеплен с полом. В какой из половых хромосом локализован ген? Укажите его доминантность или рецессивность.
20. Пробанд страдает ночной слепотой. Его два брата тоже больны. По линии отца пробанда страдающих ночной слепотой не было. Мать пробанда больна. Две ее сестры и два брата здоровы; их дети также здоровы. Бабушка по материнской была больна, дедушка здоров; сестра бабушки больна, а брат здоров. Прадедушка (отец бабушки), его сестра и брат, а также прапрадедушка и его брат, имевший больную дочь и двух больных сыновей, также были больны. Жена пробанда, ее родители и родственники здоровы. Определите вероятность рождения больных детей в семье пробанда.
21. У супругов с нормальным зрением четверо детей: две дочери и два сына. У первой дочери зрение нормальное; у нее три сына, два из которых дальтоники. У второй дочери и пяти ее сыновей зрение нормальное. Первый сын страдает дальтонизмом, а его две дочери и два сына видят нормально. Второй сын и четверо его сыновей имеют нормальное зрение. Каковы генотипы бабушки, дедушки, их детей и внуков? Составьте родословную данной семьи.
22. Пенетрантность по шизофрении у гетерозигот составляет 20%, у гомозигот — 100%. Мужчина, страдающий периодическими обострениями шизофрении, женится здоровой женщине. Известно, что у родственников жены та¬кой патологии не было. Бабушка мужа была больна, но его родители здоровы. Каков прогноз для этой семьи? 14. Здоровая девушка в возрасте 22 лет, один из родителей которой болен сахарным диабетом, обращается в генети¬ческую консультацию за прогнозом по поводу себя и своих будущих детей. Сделайте этот прогноз. Максимальная пенетрантность сахарного диабета (20%) достигается с увеличением продолжительности жизни. Рассмотрите признак как доминантный.
^ 2 Цитогенетический метод. Основными показаниями для цитогенетического исследования являются:
1) пренатальная диагностика пола плода в семьях, отягощенных заболеваниями, сцепленными с Х-хромосомой;
2) недифференцированная олигофрения (слабоумие);
3) привычные выкидыши и мертворождения;
4) множественные врожденные пороки развития у ребенка;
5) бесплодие у мужчин;
6) нарушение менструального цикла (первичная аменорея);
7) пренатальная диагностика при возрасте матери старше 35 лет. Материалом для патогенетического исследования могут быть: клетки периферической крови (лимфоциты); фибробласты кожи; клетки, полученные при амниоцентезе или биопсии хориона; клетки абортусов, мертворожденных и др.
Основа метода — микроскопическое изучение хромосом человека. Цитогенетические исследования стали широко использоваться с начала 20-х гг. XX в. для изучения морфологии и подсчета хромосом человека, культивирования лейкоцитов для получения метафазных пластинок.
Развитие современной цитогенетики человека связано с именами цитологов Д. Тио и А. Левана. В 1956 г. они первыми установили, что у человека 46, а не 48, как думали раньше, хромосом. Это событие положило начало широкому изучению митотических и мейотических хромосом человека.
В 1959 г. французские ученые Д. Лежен, Р. Тюрпен и М. Готье установили хромосомную природу болезни Дауна. В последующие годы были описаны многие часто встречающиеся у человека хромосомные болезни. Цитогенетика стала важнейшим разделом практической медицины. В настоящее время ци
тогенетический метод применяется для диагностики хромосомных болезней, составления генетических карт хромосом, изучения мутационного процесса и др.
В 1960 г. в Денвере (США) была разработана первая Международная классификация хромосом человека. В ее основу легли размеры хромосом и положение первичной перетяжки — центромеры. Все хромосомы по форме разделены на метацентрические, субметацентрические и акроцентрические и подразделены на 7 групп, обозначенных латинскими буквами А, В, С, В, Е, F и G. Каждая пара хромосома обозначена порядковым номером от 1 до 23, отдельно выделены половые хромосомы — X и Y (рис. 3) У женщин две Х-хромосомы, у мужчин X и Y-хромосомы. Х-хромосома у женщин не отличается от аутосом группы С; Y-хромосома акроцентрическая, сходная с хромосомами группы С, не имеет спутников. Длина короткого плеча может значительно изменяться. Аутосомы группы С и В содержат в коротких плечах районы ядрышкового организатора.
В 1971 г. на I Пражской конференции генетиков в дополнении к Денверской классификации были представлены методы дифференциальной окраски хромосом, благодаря которым каждая хромосома приобретает свой неповторимый рисунок, что помогает точной идентификации.
Основные сведения о морфологии хромосом человека получены при изучении их в метафазах митоза и профазе-метафазе мейоза. При этом важно, чтобы количество делящихся клеток было достаточно высоко. Важнейшие цитогенетические работы выполнены на лимфоцитах периферической крови, поскольку культивирование лимфоцитов в течение 2—3 суток в присутствии фитогемагглютинина позволяет получить множество метафазных пластинок для хромосомного анализа.
Цитогенетическому анализу подвергают однослойные метафазные пластинки с раздельно лежащими хромосомами. Для этого делящиеся клетки обрабатывают колхицином и некоторыми другими химическими веществами (гипотоническим солевым раствором, метанол-уксусным фиксатором и др.).
Важным этапом цитогенетического анализа является окраска полученных препаратов. Ее проводят простыми, дифференциальными и флюоресцентными методами.
Простая окраска обеспечивает групповую идентификацию хромосом. Используется она для количественного учета хромосомных аномалий при определении мутагенности среды (действия радиации, химических мутагенов и др.). С помощью этого типа окраски были открыты многие хромосомные болезни, а также хромосомные аберрации, вызывающие самопроизвольные аборты, врожденные пороки развития, канцерогенез и т. п.
В 70-е гг. XX в. в медицинской практике начали применяться методы дифференциального окрашивания, выявляющие структурную разнородность хромосом по длине, что выражается в виде чередования светлых и темных полос (эу- и гетерохроматических районов). Отмечается, что протяженность и рисунок полос специфичны для каждой хромосомы.
Дифференциальное окрашивание хромосом можно проводить радом способов. Первоначально использовали акрихинипритфлюоресцентное алкилирующее вещество (Ц-метод).
Действие его основано на способности метафазных хромосом дифференциально связывать флюорохромы. После окрашивания акрихином сегменты приобретают яркое флюоресцирующее свечение. Рисунок каждой хромосомы специфичен по числу, размерам и положению по-разному флюоресцирующих сегментов, что и обеспечивает идентификацию всех хромосом. С помощью данного метода окраски можно идентифицировать хроматин с повышенным содержанием АТ-пар, поскольку они активнее флюоресцируют. Специфическим преимуществом Q - метода является то, что он позволяет даже в интерфазном ядре идентифицировать Y-хромосому по яркому свечению. Для просмотра таких препаратов используют люминесцентный микроскоп.
В дальнейшем был разработан способ окраски хромосом без флюоресцентных красителей — G-окраска (краситель Гимза). После предварительной инкубации в солевом растворе хромосомы обрабатываются протеазой. В результате хромосомы приобретают сегментированный вид благодаря чередованию темно- и светлоокрашенных участков. Механизм образования сегментов пока недостаточно ясен. Предполагается, что окрашенные сегменты — это гетерохроматиновые участки с повторяющимися последовательностями ДНК, а неокрашенные — это эухроматиновые районы с кодирующими последовательностями ДНК.
К разновидностям дифференциального окрашивания по методу Гимзы относятся R-окрашиваемость и C-окрашиваемость. Эти разновидности дифференциального окрашивания получают при определенном изменении времени и условий инкубации препаратов, окрашенных по методу Гимзы. В первом случае распределение окрашенных и неокрашенных сегментов будет обратным тому, что наблюдается при G- и Q - окрашивании. На R-окрашенных хромосомах гетерохроматиновые районы (центромерные, околоцентромерные и интерстициальные) остаются светлыми. В случае же С-окраски выявляются районы структурного или факультативного гетерохроматина. В хромосомах человека эти районы локализованы в околоцентромерных участках, а в Y-хромосоме — в дистальной половине длинного плеча. Наиболее крупные блоки С-хроматина имеются в области вторичных перетяжек аутосом 1,9 и 16, а также в Y-хромосоме. Самыми мелкими центромерными блоками обладают Y-хромосома и аутосома 2. Одной из особенностей хромосом человека является асинхронность (неодновременность) репликации по длине. В каждой хромосоме есть рано и поздно реплицирующиеся участки. Для выявления последовательности репликации применяется 5-бромдезоксиуридин — аналог тимина. Включившие его участки окрашиваются слабо. Применяется 5-бром-дезоксиуридин и для дифференциальной окраски сестринских хроматид, если он вводится на полный клеточный цикл. В этом случае вновь образуемая хроматида включит этот аналог тимина и будет окрашена слабо, а другая (старая) окрасится интенсивно. Этот метод позволяет выявлять участки сестринских хроматидных обменов (СХО).
При воздействии различными мутагенными факторами число СХО увеличивается, следовательно, этот метод выгоден для изучения мутационного процесса у человека.
Успехи молекулярной цитогенетики человека позволяют разрабатывать новые методы изучения хромосом. Так, следует отметить метод флюоресцентной гибридизации in situ (FISH-метод), который дает FISH возможность исследовать широкий круг вопросов от локализации гена до расшифровки сложных перестроек между несколькими хромосомами. Метод может применяться и для диагностики анеуплоидий в интерфазных ядрах.
Таким образом, соединение цитогенетических и молекулярно-генетических методов в генетике человека делает почти неограниченными возможности диагностики хромосомных аномалий.
^ Вопросы и задания
1. Дайте определение следующим терминам: хромосома, хроматида, хроматин, хромомера, кариотип.
2. В чем различие между эухроматином и гетерохроматином? Типы хроматина. Ответ обоснуйте.
3. На каких стадиях митоза хромосомы хорошо видны? Почему?
4. Дайте характеристику нормального кариотипа в соответствии с Денверской классификацией.
5. Опишите методы дифференциальной окраски хромосом и их роль в развитии цитогенетики человека.
6. Какое практическое значение имеет исследование полового хроматина
^ 3.Генетика соматических клеток. Она изучает наследственность и изменчивость соматических клеток. Благодаря тому, что эти клетки содержат весь объем генетической информации, на них можно также изучать генетические особенности целостного организма. Генетика соматических клеток позволила включить человека в группу экспериментальных объектов.
Соматические клетки человека для генетических исследований получают из материала биопсий (прижизненное иссечение тканей или органов) и аутопсий (кусочки тканей или органов от трупов). Чаще всего используют кле¬точные культуры фибробластов и лимфоидных клеток.
В настоящее время применяют следующие методы генетики соматических (клеток человека:
1) простое культивирование;
2) гибридизация;
3) клонирование;
4) селекция.
П р о с т о е к у л ь т и в и р о в а н и е - - размножение клеток на питательных средах с целью получения их в достаточном количестве для цитогенетического, биохимического, иммунологического и других методов исследования.
Гибридизация соматических клеток - это слияние клеток двух разных типов. Гибридизацию могут проводить между клетками, полученными от разных людей, а также клетками человека с клетками мыши, крысы, китайского хомячка, морской свинки, обезьяны, курицы. Спонтанное (произвольное) слияние происходит редко, поэтому в смешанную культуру добавляют или чаще вирус Сендай. При слиянии клеток образуется гетерокарион (гибридная клетка с двумя ядрами разных тиков клеток). Затем ядра этой клетки могут слиться с образованием синкариона (от греч. syn — вместе).
Особый интерес представляют гибридные клетки «человек—мышь», так как при последующих делениях они имеют тенденцию к утрате многих хромосом человека. Примерно через 30 поколений можно найти клетки, содержащие только одну—две пары человеческих хромосом. Если в гибридной клетке отсутствует какая-либо хромосома и не происходит синтез каких-то белков, то можно предположить, что гены, детерминирующие синтез этих белков, локализованы в данной хромосоме. Этот метод позволяет установить группы сцепления, а используя хромосомные перестройки (нехватки и транслокации), выяснять последовательность расположения генов и строить генетические карты хромосом человека.
4.Клонирование- получение потомков одной клетки (клона), взятой из общей клеточной массы. Все клетки будут с одинаковым генотипом. Одним из примеров метода клонирования является получение гибридом (от лат. Hibrida- — помесь и греч. oma — опухоль). Гибридома — это клеточный гибрид, получаемый слиянием нормального лимфоцита и опухолевой клетки
Селекция (от лат. selectio — отбор, выбор) — отбор клеток с заранее заданными свойствами при культивировании их на селективных питательных средах. Например, если использовать питательную среду без лактозы (но с добавлением других cахаров), то из большого числа клеток помещенных в нее, может оказаться несколько, способных существовать без лактозы. В дальнейшем можно будет получить клон этих клеток.
5.Метод дерматоглифики. Представляет собой изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп для определения зиготности близнецов, диагностики некоторых геномных и хромосомных мутаций (например, болезни Дауна, Патау и других); для идентификации личности в криминалистике, установления отцовства в судебной медицине.
6.Близнецовый метод. Это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Он позволяет оценить относительную роль (удельный вес) генетических и средовых факторов в развитии конкретного признака или заболевания.
Впервые он был предложен Ф. Гальюном в 1875 г. Близнецовый метод дает возможность определить вклад генетических (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитии конкретных признаков или заболеваний у человека.
При использовании близнецового метода проводится сравнение: монозиготных (однояйцовых) близнецов с дизиготными; партнеров в монозиготных парах между собой; данных анализа близнецовой выборки с общей популяцией.
Монозиготные близнецы (МБ) образуются из одной зиготы, разделившейся на стадии дробления на две (или более) части. С генетической точки зрения они идентичны, т. е. обладают одинаковыми генотипами. Монозиготные близнецы всегда одного пола (рис. 2).
Особую группу среди МБ составляют необычные типы близнецов: двухголовые (как правило, нежизнеспособные), каспофаги («сиамские близнецы»). Родившиеся в 1811 г. в Сиаме (ныне Таиланд) сиамские близнецы Чанг и Энг прожили 63 года. Они были женаты на близнецах; Чанг произвел на свет 10, а Энг — 12 детей. От бронхита умер Чанг, а спустя 2 часа умер и Энг. Их связывала тканевая перемычка шириной около 10 см. Позднее было установ¬лено, что эта перемычка состояла из печеночной ткани и связывала две печени. Любая хирургическая попытка разделить братьев в то время вряд ли была бы успешной. В настоящее время разъединяют и более сложные связи между близнецами.
Дизиготные близнецы (ДБ) развиваются в случае, если образуются одновременно две яйцеклетки, оплодотворенные двумя сперматозоидами.
Естественно, что дизиготные близнецы имеют различные генотипы. Они сходны между собой не более, чем братья и сестры, т. к. имеют около 50% идентичных генов. Общая частота рождения близнецов составляет примерно 1%; из них около 1/3 приходится на монозиготных близнецов. Известно, что число рождений монозиготных близнецов сходно в разных популяциях, в то время как для дизиготных близнецов эта цифра существенно различается. Например, в США дизиготные близнецы рождаются чаще среди негров, чем белых. В Европе частота появления дизиготных близнецов составляет 8 на 1000 рождений. Однако в отдельных популя¬циях их бывает больше. Самая низкая частота рождения близнецов, присущая в большей степени монголоидным популяциям, наблю¬дается в Японии. Отмечается, что частота врожденных уродств у близнецов, как правило, выше, чем у одиночнорожденных.
Полагают, что многоплодие генетически обусловлено. Однако это справедливо лишь для дизиготных близнецов. Факторы, влияющие на частоту рождения близнецов, в настоящее время мало изучены. Есть данные, показывающие, что вероятность рождения дизиготных близнецов повышается с увеличением возраста матери, а также порядкового номера рождения. Влияние возраста матери объясняется, вероятно, повышением уровня гонадотропина, приводящее к учащению полиовуляции. Имеются данные о снижении частоты рождения близнецов в индустриальных странах.
Близнецовый метод включает в себя диагностику зиготности близнецов. В настоящее время используются следующие методы для ее установления:
1) полисимптомный метод заключается в сравнении пары близнецов по внешним признакам (форма бровей, носа, губ, ушных раковин, цвет волос, глаз и т. п.). Несмотря на очевидное удобство, этот метод до известной степени субъективен и может давать ошибки;
2) иммуногенетический метод более сложен и основывается на анализе групп крови, белков сыворотки крови, лейкоцитарных антигенов, чувствительности к фенилтиокарбамиду и др. Если у близнецов по этим признакам различий нет, их считают монозиготными;
3) достоверным критерием зиготности близнецов является приживляемость кусочков кожи. Установлено, что у дизиготных близнецов такая пересадка всегда заканчивается отторжением, в то время как у монозиготных пар отмечается высокая приживляемость трансплантантов;
4) метод дерматоглифики заключается в изучении папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. Эти признаки строго индивидуальны и не изменяются в течение всей жизни человека. Не случайно, что эти показатели используются в криминалистике и судебной медицине для опознания личности и установления отцовства. Сходство дерматоглифических показателей у монозиготных близнецов значительно выше, чем у дизиготных.
Близнецовый метод включает также сопоставление групп моно-и дизиготных близнецов по изучаемому признаку. Если какой-либо признак встречается у обоих близнецов одной пары, то она называется конкордантной, если же у одного из них, то пара близнецов называется дискордантной (конкордантность — степень сходства, дискордантность — степень различия).
При сопоставлении моно- и дизиготных близнецов определяют коэффициент парной конкордантности, указывающий на долю близнецовых пар, в которых изучаемый признак проявился у обо¬их партнеров. Коэффициент конкордантности выражается в долях единицы или в процентах и определяется
по формуле: K=C/(C+D)
где С — число конкордатных пар
Д — число дискордантных пар.
Сравнение парной конкордантности у моно- и дизиготных близнецов дает ответ о соотносительной роли наследственности и среды в развитии того или иного признака или болезни. При этом исходят из предположения, что степень конкордантности достоверно выше у монозиготных, чем у дизиготных близнецов, если наследственные факторы имеют доминирующую роль в развитии признака (см. табл. 1).
^ Таблица 1. Конкордантность некоторых признаков человека у однояйцовых (ОБ) и двуяйцовых (ДБ) близнецов
| Признаки | Конкордантность,% | |
| | ОБ | ДБ |
| Нормальные | ||
| Группа крови | 100 | 46 |
| Цвет глаз | 99,5 | 28 |
| Цвет волос | 97 | 23 |
| Паппилярные узоры | 92 | 40 |
| Патологические | ||
| Косолапость | 32 | 3 |
| "Заячья губы" | 33 | 5 |
| Врожденный вывих бедра | 41 | 3 |
| Паралитический полиомиелит | 36 | 6 |
| Бронхиальная астма | 19 | 4,8 |
| Корь | 98 | 94 |
| Эпидемический паротит | 82 | 74 |
| Туберкулез | 37 | 15 |
| Дифтерия | 50 | 38 |
| Эпилепсия | 67 | 3 |
| Шизофрения | 70 | 13 |
| Гипертония | 70 | 13 |
| Ревматизм | 20,3 | 6,1 |