Значення генетики в житті суспільства

Значення генетики в житті суспільства

Чим глибше аналізується природа спадковості людини, тім более це реалізується методів діагностики, лікування й профілактики хвороб.

При вивченні спадкових ознак людина виступає як складний про «єкт генетичних досліджень. Виникають певні труднощі в аналізі спадковості й мінливості, котрі обумовлені:

• неможливістю застосування направлених схрещувань (гібридологічного методу) для генетичного аналізу;

• неможливістю експериментального отримання мутацій;

• пізнє настання статевої зрілості;

• малою чисельністю нащадків;

• неможливістю забезпечення однакових контрольованих умів для розвитку нащадків від різних шлюбів;

• недостатньо точною реєстрацією спадкових ознак;

• порівняльне великим числом (2п = 46) хромосом.

Сучасна клінічна медицина уже не може обійтися без генетичних методів. Для вивчення спадкових ознак у людини використовують різні біохімічні, морфологічні, імунологічні, електрофізіологічні методи. Лабораторно-генетичні методи діагностики завдяки прогресу генетичних технологій можуть бути виконані на малій кількості матеріалу, який можна пересилати по пошті (декілька випущених крапель крові на фільтрувальному папері, чи навіть на одній клітині, взятій на ранній стадії розвитку (Н.П.Бочков, 1999).

У вирішенні генетичних завдань використовують такі методи: цитогенетичний, біохімічні, генеалогічний, близнюковий, популяційно-статистичний, генетика соматичних клітин та ін.

Цитогенетичний метод, його значення.

Цитогенетичний аналіз дозволяє записувати діагноз спадкового захворювання у вигляді каріотипічної формули.

Цитогенетичний метод (метод хромосомного аналізу) ґрунтується на мікроскопічному дослідженні структури й кількості хромосом. |Він набув широкого застосування в 20-х роках XX ст., коли було б отримано Перші відомості про кількість хромосом у людини. У 30-х роках ідентифіковано перших 10 пар хромосом.

У 1956 р. шведські вчені Дж. Тийо й А. Леван вперше довели, у людини 46, а чи не 48 хромосом.

Цитогенетичний метод використовують для:

• вивчення каріотипів організмів;

• уточнення числа хромосомних наборів, кількості й морфології хромосом для діагностики хромосомних хвороб;

• складання карт хромосом;

• для вивчення геномного й хромосомного мутаційного процес.

• вивчення хромосомного поліморфізму в людських популяція.

Стандартні цитогенетичні методи:

1) ФТА — культивування лімфоцитів;

2) диференційне забарвлення хромосом — Y.О. R.С.

3) NOR — забарвлення ядерце-утворюючих ділянок акроцентричних хромосом.

Хромосомний набір людини містить велику кількість хромосом, основні відомості про котрі можна отримати при вивченні їхнього в метафазі мітозу й профазі - метафазі мейозу. Клітини людини для прямого хромосомного аналізу отримують шляхом біопсії кісткового мозку й гонад, чи непрямим методом — шляхом культивування клітин периферичної крові (лімфоцити), коли отримують значну кількість метафаз. Непрямим методом досліджують також клітини амніотичної рідини чи фібробласти, отримані при амніоцентезі чи біопсії хоріона клітини абортусів, мертвонароджених та ін.

Частіше досліджують хромосоми в лімфоцитах периферичної крові з венозної, гепаринізованої крові (10 мл). Через 1 годину відстоювання в холодильника, відсмоктують плазму, а лейкоцити розміщують у живильне середовище 199 чи Ігла у співвідношенні 1:1,5. Для стимуляції мітозу додають фітогемаглютинін із розрахунку 0,1 мл на 10 см1 суміші, а також пеніцилін — 100 ОД на 1 см³ суміші. Культуру у флаконах поміщають у термостат при 37 °C на 48 чи 72 рік. За 6 рік до її кінця інкубації додають колхіцин із розрахунку 0,5 мкг/ мл, який перериває поділ лімфоцитів на стадії метафази. Потім культуру знову поміщають у термостат на 2−4 рік, после чого її зливають в центрифужні пробірки й центрифугують 5 хв при 800−1000 об/хв. Після центрифугування надосадову рідину зливають, а до облогу додають 5 мл гіпотонічного розчину. Використовують 0,95%-ий розчин цитрату натрію чи 0,56%-ий розчин калій хлориду підігрітими до 37 °C. У цьому розчині клітини витримують 7 хв, коли застосовують калій хлорид, чи 15 хв якщо застосують цитрат натрію. Культуру знову центрифугують 5−7 хв за тої ж швидкості обертів. Перебування культури в гіпотонічному розчині й наступне центрифугування призводить до розриву ядерних оболонок й виходу хромосом у цитоплазму клітин.

Після центрифугування надосадову рідину зливають, а до облогу доливають 1−2 мл фіксатора, який складається з метилового (чи етилового) спирту й льодяної оцтової кислоти у співвідношенні 3:1. Фіксацію проводять не менше 40 хвилин. За цей годину фіксатор декілька разів зливають й додають свіжий (3−4 рази), поки клітинна суспензія не стані безбарвною. У останній порції фіксатора клітини суспензують й 3−4 краплі клітинної суспензії наносять на підготовлене предметне скельце. Висушують феном в струмені повітря й забарвлюють ядерними барвниками: 2% розчин ацеторсеїну, азуреозином, барвником Унна, розчином Гімза та ін. Накривають покривним скельцем, видаляють надлишок барвника фільтрувальним папером, розглядають под мікроскопом із масляної імерсією.

Останнім годиною усі дослідження в цитогенетиці людини проводять з застосуванням методів диференційного забарвлення хромосом; розроблено нові методики забарвлення хромосом, котрі дозволяють відрізнити кожну хромосомну пару (диференціальне забарвлення хромосом). Існує декілька способів забарвлення: Q, G, З, До. У вирішенні питань діагностики хромосомних хвороб різні методи диференціального забарвлення застосовують у комбінації.

Завдяки диференціальному забарвленню хромосом можна виявити незначні хромосомні поломки: невеликі делеції, транслокації та ін. Хромосомні зміни виявляють, досліджуючи каріотип дорослого організму, в клітинах амніотичної рідини й в клітинах хоріону для діагностики хромосомних захворювань плода.

Одним з останніх сучасних методів уточнюючої цитогенетичної діагностики є високорозміщуючий молекулярно-цитогенетичний метод, який отримав назву гібридизація in sitn. Роздільна здатність методу складає 5×104п.о., тому він дозволяє досліджувати хромосомні сегменти довжиною від 5×10 (4) до 5×10 (6) n.о.

Для хромосоми чи її ділянки, що вивчається, синтезують комплементарну послідовність ДНК й приєднують до неї мітку. «Міткою» можуть бути різні речовини, зокрема радіоактивні й флуоресцентні (флуорохроми). «Помічену «послідовність ДНК називають зондом. Зонд «знаходить «комплементарну послідовність в хромосомному наборі й приєднується до неї. Потім надлишок видаляють й проводять визначення сигналу гібридизації.

Відома модифікація цого методу, — флуорисцентна гібридизація.Для проведення Fish зонди різняться не лише специфічністю по довжині, але й й за способом мічення. Метод використовують задля визначення розташування гена, але й й для розшифрування складних хромосомних перебудов (уточнення хромосомних фрагментів, виявлення хромосомного мозаїцизму, розташування місць розривів при транслокації та ін.).

Біохімічні методи,їх значення.

Відомо понад 1000 спадкових захворювань обумовлених дефектами обміну речовин. Згідно із класифікацією ВООЗ спадкові дефекти обміну речовин поділяються на порушення:

• амінокислотного обміну;

• вуглеводного обміну;

• ліпідного обміну;

• стероїдного обміну;

• пуринового й піримідинового обмінів;

• аномалії обміну металів;

• обмін речовин в еритроцитах й порушення їхнього обміну та ін.

Для вивчення ферментативних порушень використовують методи ензимології. Важливе значення мають не лише кількісні зміни активності ферменту, але й й якісні відмінності у функціонуванні нормального й зміненого фермента.

Застосування біохімічних досліджень показано при підозрі на усі спадкові хвороби обміну речовин й інші форми із точно встановленим дефектом первинного генного продукту чи ланки. Біохімічні методи дозволяють виявити нестачу певних сполук чи надлишок їхні попередників, й перш на хроматографічні методи (хроматографія на папері, іонообмінних смолах, в тонких кулях, газо-рідинна хроматографія, методи електрофорезу, імуноелектрофорезу та ін.). Поєднання їхні з навантажувальними пробами значно підвищує інформативність дослідження.

Спадкові дефекти обміну речовин біохімічне можуть бути діагностуванні за допомогою:

• визначення структури аномального білка (структурних білків чи ферментів, таких, як аномальні гемоглобіни, несправжня холінестераза.

• визначення проміжних продуктів обміну, котрі із «є внаслідок генетичного блоку прямої реакції обміну. Це найбільш поширений метод діагностики різних ензимопатій.

Найбільш відомі біохімічні методи досліджень:

1. Діагностика порушень амінокислотного обміну. Для визначення змін обміну амінокислот досліджують притулок чи січу пацієнта.

2. Діагностика глюкозурій. Відомо понад 15 дефектів обміну вуглеводів. При цьому порушується чи синтез ферментів вуглеводного обміну, чи транспорт вуглеводів в ниркових канальцях, чи всмоктування їхнього в кишках. Зазначені порушення діагностують біохімічними тестами.

3. Проба на мукополісахариди. Ряд спадкових захворювань характеризуються появою в сечі мукополісахаридів. Їх виявляють пробою із ортотулоїдином чи тонкошаровою хроматографією.

Зразки матеріалу (притулок, січа) можна наносити на диски фільтрувального паперу й пересилати в центральні біохімічні лабораторії.

Генеалогічний метод вивчення спадковості людини.

Основний метод генетичного аналізу у людини полягає в складанні й вивченні родоводу.

Генеалогія — це родовід. Генеалогічний метод — метод родоводів, коли простежується ознака (кісточка) у родині із вказівкою родинних зв «язків між членами родоводу. У його основу покладено ретельне обстеження членів родини, складання і аналіз родоводів.

Це найбільш універсальний метод вивчення спадковості людини. Він й використовується завжди при підозрі на спадкову патологію, дозволяє встановити:

• спадковий характер ознаки;

• тип успадкування й пенетрантність алеля;

• характер зчеплення генів й здійснювати картування хромосом;

• інтенсивність мутаційного процесу;

• розшаровування механізмів взаємодії генів;

• його застосовують при медико-генетичному консультуванні (Н.П.Бочков, 1978).

Суть генеалогічного методу полягає у встановленні родинних зв «язків, простеження ознак чи хвороби серед близьких й далеких, прямих й непрямих родичів.

Він складається з двох етапів: складання родоводу й генеалогічного аналізу. Вивчення успадкування ознаки чи захворювання у певній сім «ї розпочинається із суб «єкта, який має цю ознаку чи захворювання.

Особина, котра першою попадає на полі зору генетика, називається пробандом. Це переважно хворий чи носій дослідної ознаки. Діти однієї батьківської парі називаються сібсами пробанда (братисестри). Потім переходять до його батьків, далі до братів й сестер батьків й їхнього дітей, потім до дідусів й бабусь й т.д. Складаючи родовід роблять короткі нотатки про шкірного члена сім «ї, його родинні зв «язки із пробандом. Схема родоводу супроводжується позначеннями под малюнком й отримала назву легенда.

Символи, котрі використовуються при складанні родоводу 1 — чоловіча стати; 2 — жіноча стати; 3 — стати невідома (інтерсекс); 4 — шлюб; 5 -родинний шлюб; 6 — сібси; 7 — монозиготні близнюки; 8 — дизиготні близнюки; 9 — викидень; 10 — аборт; 11 — мертвонароджений; 12 — бездітні шлюб; 13 — гетерозиготний носій мутантного гена в Х-хромосомі; 14 — померлі; 15 — пробанд; 16- гетерозиготи; 17 — особини, котрі несуть патологічну, ознаку чи захворювання.

Застосування генеалогічного методу дозволило встановити характер успадкування гемофілії, брахідактиліїї, ахондроплазії та й Він широко використовується для уточнення генетичної природи патологічного стану й при складанні прогнозу здоровий «я нащадків.