Генетика человека с основами медицинской генетики теоретический

Генетика человека с основами медицинской генетики – теоретический фундамент современной медицины

Наследственность: дети похожи на своих родителей Певец Джон Леннон и его сын Шон Леннон Актриса Блайт Даннер и её дочь Гвинет Пэлтроу

Генетика – это наука о закономерностях наследственности и изменчивости Нормальная анатомия Патологическая анатомия генетика Медицинская генетика Нормальная физиология Патологическая физиология

• Предмет медицинской генетики – изучение роли наследственности в патологии человека, закономерностей передачи от поколения поколению наследственных болезней, разработка методов диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии, включая болезни с наследственной предрасположенностью. • Задачи медицинской генетики: 1. Диагностика наследственных заболеваний. 2. Анализ их распространенности в различных популяциях и этнических группах. 3. Медико-генетическое консультирование семей больных. 4. Профилактика наследственных заболеваний на базе пренатальной (дородовой) диагностики. 5. Изучение молекулярно-генетических основ этиологии и патогенеза наследственных заболеваний. 6. Выявление факторов риска мультифакториальных заболеваний (т. е. заболеваний с наследственной предрасположенностью). 7. Разработка путей предотвращения воздействия негативных факторов среды на наследственность человека. 8. Создание банка генов, разработка методов генной терапии на основе генной инженерии.

• • Специфика генетики человека: невозможность применения гибридологического анализа у человека и экспериментирования; сложный кариотип – много хромосом и групп сцепления; позднее половое созревание, малое число потомков в семье, медленная смена поколений; большое разнообразие экологических и социальных условий; невозможность создания одинаковых условий жизни. Преимущества человека как генетического объекта: 1. Большое количество особей в человеческих популяциях. 2. Международное сотрудничество генетиков и обмен полученной информацией. 3. Клинически человек изучен лучше других объектов. 4. Разработка специальных методов для преодоления трудностей изучения генетики человека.

Методы медицинской генетики • Близнецовый метод (Ф. Гальтон, 1875 г. ) Основывается на существовании двух типов близнецов – моно- и дизиготных. Монозиготные близнецы – результат расхождения бластомеров на самых ранних этапах развития; их генотипы имеют 100% сходство. Дизиготные близнецы – результат формирования двух зигот, и следовательно имеют разные генотипы. Сравнение внутрипарных различий между моно- и дизиготными близнецами позволяет судить об относительном значении наследственности и среды в определении свойств человеческого организма. Конкордантность – показатель вероятности (в %) обладания данным признаком одним из близнецов, если его имеет другой. У монозиготных близнецов конкордантность по группам крови (генетически детерминированный признак) составляет 100%. При шизофрении – у монозиготных 69%, у дизиготных 10%. При сахарном диабете – 65% и 18% соответственно.

• Клинико-генеалогический метод Метод родословных с прослеживанием болезней или признаков среди родственников при помощи приёмов клинического наблюдения. Объект исследования – семья и её родословная. Этапы: • Сбор генетического анамнеза • Построение и анализ родословной • Выводы. Метод позволяет установить: Наследование признака «седая прядь волос» • Степень родства • Является ли признак наследственным • Тип наследования • Зиготность членов родословной • Пенетрантность гена • Вероятность проявления признака в потомстве.

• Популяционно-статистический метод. Дж. Харди и Г. Вайнберг, 1908 г. Позволяет изучать структуру популяций, определять частоту встречаемости генов и генотипов в популяции и частоту гетерозиготного носительства гена, изучать геногеографию болезней. Этапы: 1) выбор популяции; 2) сбор материала; 3) статистический анализ. • Цитогенетический метод. Основан на микроскопическом изучении кариотипа. Выявляет геномные и хромосомные мутации. • Биохимические методы. Применяются для выявления наследственных болезней обмена веществ по активности фермента или по количеству конечного продукта реакции, которую катализирует данный фермент. • Методы генетики соматических клеток Клонирование и последующая селекция или гибридизация соматических клеток (фибробласты, лейкоциты).

• Молекулярно-генетические методы Применяются для выявления вариаций в структуре участка ДНК и расшифровки первичной последовательности нуклеотидов. Проводится амплификация фрагментов ДНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Затем фрагменты разделяются с помощью электрофореза и проводится их идентификация. • Моделирование а) биологическое – на модельных животных (крысы, собаки и др. ) б) математическое – используется в популяционной генетике при определении частот генов и генотипов в популяциях при различных условиях окружающей среды • Экспресс-методы Быстрые (скрининг-тесты) предварительные методы. Они экономичны, надежны, диагностически значимы. Требуют небольшое количество легкодоступного материала (кровь, моча). Например, обследование новорожденных на фенилкетонурию.

• Методы пренатальной диагностики наследственных болезней Постановка диагноза болезни или пороков развития до рождения. 1) Непрямые (акушерско-гинекологическое, генеалогическое, биохимическое обследование беременной женщины. Например, определение альфа-фетопротеина (АФП) в сыворотке крови беременной женщины. 2) Прямые (обследование плода). а) неинвазивные: ультрасонография. Позволяет выявить до 90% врожденных пороков развития. б) инвазивные: биопсия хориона (позволяет выявить все виды мутаций), амниоцентез (выявляет геномные и хромосомные мутации, X- и Yхроматин)

Исторические этапы развития медицинской генетики • • «Доменделевский» период Эра классической генетики (1865 -1944 гг. ) Эра ДНК (1944 -1977 гг. ) Геномная эра (1977 -н. в. )

Исторические этапы развития медицинской генетики • «Доменделевский» период. Зарождение учения о наследственности. Талмуд (IV век до н. э. ) – опасность обрезания новорожденных мальчиков, старшие братья которых или дяди по материнской линии страдают кровотечениями. Гиппократ (V-IV вв. до н. э. ) - роль наследственности в происхождении болезней. 1750 г. – Мопертьи описал, что полидактилия может передаваться по аутосомно-доминантному типу любым из родителей. 1814 г. – первый справочник для генетического консультирования «Философский трактат о наследственных свойствах человеческой расы» Адамса.

Френсис Гальтон Первым начал изучение монозиготных близнецов и обнаружил, что некоторые признаки определенно передаются по наследству. Развивал учение о наследственной обусловленности индивидуальнопсихологических различий между людьми. Автор термина «евгеника» . В изданной в 1866 г. книге «Усовершенствование и вырождение человеческого рода» впервые в русской литературе высказал некоторые мысли, положенные позднее в основу медицинской генетики, а также идеи по вопросам евгеники – науки о наследственном здоровье человека и путях улучшения его наследственных свойств. В. М. Флоринский

Менделевский период – классическая генетика 1865 г. – Грегор Мендель в работе «Опыты над растительными гибридами» сформулировал основные закономерности наследования признаков. Предположил существование элементарных единиц наследственности, не смешивающихся с другими такими же единицами и свободно комбинирующимися при образовании половых клеток. 1900 г. - Хуго Де Фриз, Карл Корренс и Эрих Чермак-Зейзенегг независимо друг от друга повторили открытия Менделя, «переоткрыв» законы наследования признаков. Рождение генетики как науки. 1905 г. – У. Бэтсон предложил термин «генетика» 1909 г. – В. Иогансен ввёл термин «ген» для обозначения наследственных факторов

Классическая генетика • 1910 – 1920 гг. – Т. Морган и его ученики А. Стертевант, К. Бриджес и Г. Меллер в результате проведенных работ на дрозофиле создают хромосомную теорию наследственности, вводят понятия кроссинговера и сцепленных генов. • 1913 г. – А. Стертевант составляет первую генетическую карту хромосом • 1931 г. – Барбара Мак-Клинток определила процесс кроссинговера как причину генетической рекомбинации • 1941 г. – Э. Татум и Дж. Бидл в опытах на хлебной плесени показывают, что в генах закодирована информация о структуре белков. Предлагают концепцию «один ген – один фермент»

Эра ДНК • 1944 г. – Освальд Эвери, Колин Маклеод и Маклин Маккартни изолируют ДНК. • 1950 г. – Эрвин Чаргафф показывает, что, хотя доля нуклеотидов в ДНК непостоянна, наблюдаются определенные закономерности (правило Чаргаффа). • 1953 г. – Джеймс Уотсон, Френсис Крик и Розалинд Франклин расшифровывают структуру ДНК • 1953 г. – Г. Биккель проводит первое успешное лечение наследственного заболевания фенилкетонурии • 1956 г. – Джо Хин Тьо и Альберт Леван впервые верно устанавливают точное число хромосом человека. • 1961 г. – было выяснено, что генетический код состоит из триплетов • 1970 г. – были обнаружены ферменты рестриктазы • 1990 г. – старт международного проекта «Геном человека»

Развитие медицинской генетики в России Юрий Александрович Филипченко организовал бюро по евгенике при Российской Академии наук, впоследствии реорганизованное в лабораторию генетики, ставшую в 1933 г. институтом генетики. Автор первых советских учебников по генетике и многочисленных трудов, посвященных наследственности человека, генетическим основам селекции, проблемам эволюции. Николай Иванович Вавилов – выдающийся российский и советский ученый генетик, ботаник, селекционер. открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов. Внёс существенный вклад в разработку учения о биологическом виде. Возглавил в 1933 г. институт генетики

Сергей Николаевич Давиденков Основоположник клинической нейрогенетики и автор этого термина. Организатор первых в мире медико -генетических консультаций (Москва, 1920 и Ленинград, 1934). Предложил классификацию наследственных заболеваний нервной системы, использующуюся и поныне. • 1937 – 1960 гг. – генетика в Советском Союзе объявлена «лженаукой» • 1970 -е гг. – создание первых медико-генетических консультаций как учреждений практического здравоохранения

Практические достижения медицинской генетики • система профилактики наследственных болезней: медикогенетическое консультирование, пренатальная диагностика, массовая диагностика у новорожденных наследственных заболеваний обмена, поддающихся диетической и лекарственной терапии, диспансеризация больных и членов их семей. • создание новых подходов и методов лечения (в том числе генная терапия отдельных заболеваний) • производство новых типов лекарств на основе генной инженерии