Генетика человека и ее значение для медицины

Методы исследования наследственности человека

Все люди принадлежат к одному виду Homo sapiens – человек разумный. Этот вид генетически неоднороден: не существует двух людей с одинаковыми геномами (за исключением однояйцевых близнецов). В 30-е гг. XX в. стало ясно, что наследование признаков у человека подчиняется тем же закономерностям, что и у животных и растений. Это стало основанием для развития медицинской генетики.

В настоящее время известно около 4 тыс. различных наследственных аномалий человека, из них 1/3 считается серьезными заболеваниями. К наследственным относятся, например, психические нарушения (разные виды слабоумия, шизофрении, эпилепсии), а также нарушения обмена веществ (диабет, фенилкетонурия и др.). Каждый из нас является носителем 4–8 наследственных аномалий.

Развитие современной цивилизации приводит к появлению в окружающей среде факторов, увеличивающих частоту мутаций как в соматических клетках, так и в гаметах. По мере развития медицины действие естественного отбора в отношении человека ослабевает, поэтому возникающие вредные мутации не исчезают, а сохраняются, отрицательно сказываясь на наследственности. Перед медицинской генетикой стоит неотложная задача: в ближайшее время научиться бороться с проявлением в фенотипе человека вредных мутаций. Решение этой задачи основано на достижениях молекулярной генетики.

Изучение наследственности человека затруднено, т.к. на человеке невозможно ставить эксперименты, он относительно медленно размножается, имеет большое количество хромосом. Несмотря на это, к настоящему времени накоплены обширные знания о наследственности человека, полученные с применением таких методов исследования, как генеалогический, близнецовый, цитогенетический, популяционный, биохимический, дерматоглифический и др.

Генеалогический метод основан на изучении родословной человека, в семье которого были обнаружены различные наследственные заболевания. Метод родословных позволяет установить доминантность или рецессивность признака, сцепленность его с другими признаками или с полом. В настоящее время изучено наследование многих нормальных и патологических признаков у человека, некоторые из них приведены в таблице.

Доминантные	Рецессивные
Курчавые волосы	Прямые волосы
Раннее облысение	Нормальное выпадение волос
Карие глаза	Голубые или серые
Веснушки	Отсутствие веснушек
Полидактилия	Нормальное число пальцев
Отсутствие зубов	Наличие зубов
Нормальная свертываемость крови	Гемофилия
Отсутствие ногтей	Наличие ногтей
Близорукость	Нормальное зрение
Ресницы длинные	Ресницы короткие
Куриная слепота	Нормальное зрение
Нормальное цветовое зрение	Цветовая слепота

Из истории известен случай так называемой королевской гемофилии. Английская королева Виктория была гетерозиготной по гену гемофилии в результате мутации, произошедшей у одного из ее родителей. Виктория не подозревала о том, что является носительницей гемофилии до тех пор, пока не родила восьмого ребенка – сына Леопольда. Ген этого признака был широко распространен среди королевских семейств Европы благодаря близкородственным бракам. Русский царевич Алексей болел гемофилией, а два сына испанского короля Адольфа XIII, Гонсало и Альфонс, умерли от этой болезни, унаследованной от гетерозиготных дочерей Виктории, которые занесли ген в царствовавшие тогда семьи в Испании и России. Британская же линия продолжалась ее здоровым сыном Эдуардом VII.

Дети от близкородственного брака не обязательно отягощены наследственными заболеваниями. Они могут быть вполне здоровыми. В таких браках были рождены, например, Ч.Дарвин, А.Линкольн, А.С. Пушкин. Легендарная Клеопатра родилась от союза родных брата и сестры. В древние времена во многих царских домах заключались только внутрисемейные, или, как говорят, инцестные браки.

Так члены правящих династий стремились поддержать «чистоту крови». Увы, как оказалось, она не гарантировала рождение мудрого, сильного духом и телом потомства.

Довольно часто в таких семьях появлялись дети, пораженные душевными и телесными недугами.

Исследуя мумию египетского фараона Тутанхамона, мать которого одновременно была его сводной сестрой, ученые пришли к выводу, что причиной его ранней смерти послужило тяжкое наследственное заболевание. Генетики считают, что и вырождение династии Птолемеев обусловлено единокровными браками.

Чем же опасен близкородственный брак? Есть такое понятие, как коэффициент инбридинга. У родных дяди и племянницы он составляет 1/8, у двоюродных братьев и сестер – 1/16, у троюродных – 1/32, у четвероюродных – 1/64, и т.д. Чем дальше родство, тем меньше одинаковых генов в генетическом аппарате каждого родственника.

При кровнородственном браке вероятность появления больного потомства напрямую зависит от степени родства супругов. Среди наследственных заболеваний есть группа, обусловленная действием доминантных генов, а другая – рецессивных. Доминантный ген даже в единственном числе обязательно приводит к развитию болезни. Есть, например, такое редкое, но тяжелое заболевание – хорея Гентингтона. Оно вызывается единственным аномальным геном. Смертоносный ген, словно мина замедленного действия, начинает проявлять активность, когда его носитель достигает возраста 30–35 лет. Абсолютно здоровый человек за короткое время превращается буквально в развалину: перестает двигаться, теряет память, речь и погибает в мучениях. Медицина пока способна лишь облегчить физические страдания больного, но не исцелить его.

Рецессивный ген – один в поле не воин. Его носитель может быть абсолютно здоровым человеком, благополучно прожить жизнь и передать дефектный ген детям по наследству. До тех пор, пока действие «вредного» рецессивного гена будет подавляться нормальным геном, полученным от другого родителя, болезнь не проявится. Если же по воле случая родители окажутся носителями одного и того же «вредного» рецессивного гена, угроза рождения больного потомства становится реальной. Вероятность такого исхода повышается в десятки раз, если в брак вступают родственники, которые могли унаследовать дефектный ген от своего общего предка. Именно так наследуются многие недуги: глухонемота, альбинизм, болезни нервной системы и т.д. В потомстве супругов, связанных кровным родством, увеличивается риск не только возникновения наследственных заболеваний, но и мертворождений, выкидышей, врожденных пороков развития.

Разная форма ушной раковины: при генетических нарушениях – а, б; норма – в

Близнецовый метод , введенный в генетику английским антропологом и психологом Ф.Гальтоном, основан на сравнении близнецов. Этот метод позволяет определить роль генотипа, а также оценить влияние внешних факторов, таких, например, как обучение, воспитание и т.п., в наследовании признаков.

Близнецы бывают однояйцевые и разнояйцевые. Однояйцевые близнецы развиваются из одной яйцеклетки. Они всегда одного пола, поразительно похожие, у них одинаковая группа крови, одинаковые отпечатки пальцев, их путают даже родители, а собаки не различают по запаху. Только у них пересадки органов проходят всегда успешно. На долю однояйцевых у человека приходится около 40% от общего числа близнецов. Изучение однояйцевых близнецов в течение всей их жизни, в особенности если они живут в разных социально-экономических и природноклиматических условиях, интересно тем, что психические и физические различия между ними обусловлены не разными генотипами, а влиянием условий окружающей среды. Наиболее известными однояйцевыми близнецами, которые остались живы и достигли взрослого возраста, были пять сестер Дион, родившиеся в Канаде в 1934 г.

Однажды в небольшом канадском городке Калландер в редакции местной газеты раздался телефонный звонок. Мужской голос неуверенно спросил: «Извините, сколько будет стоить объявление в газете о рождении пятерых детей?» Редактор сначала не понял, о чем идет речь. Он задал несколько вопросов и онемел у трубки. Обретя снова дар речи, переспросил: «Что вы говорите? Действительно родилось сразу пять детишек?» Человек по другую сторону провода грустно подтвердил это. Это была сенсация! «Если вы говорите правду, – выкрикнул редактор, – то вам это не будет стоить ни гроша. Как ваша фамилия?» – «Оливер Дион», – ответил человек.

Началась удивительная история пятерых маленьких сестер. Их ножки были тонки, как пальцы, тельце свободно умещалось на ладони. Вес каждой был чуть больше 600 г. Врач при помощи пипетки влил им в ротики несколько капель воды с примесью рома. Повивальная бабка была уверена, что новорожденные не проживут и часа. Поэтому она в спешке опустила их в таз с водой, окрестив именами: Эмили, Мари, Сесиль, Аннет, Ивонн. Повивальная бабка была права: новорожденные не имели шанса выжить. Они появились на свет в доме бедного фермера, где не было ни электричества, ни водопровода, а в душном помещении уже жили пятеро других членов семьи.

Когда близнецам исполнилось пять месяцев, все были потрясены сообщением о том, что их родной отец собирается выставить их на Всемирной выставке в Чикаго. Вот тогда-то сестрами Дион серьезно занялись государственные власти Канады: был выстроен специальный павильон, в который были помещены пятеро сестер. Этот павильон имел десять огромных окон и галерею, с которой можно было их увидеть. Девочки стали жить как бы в вольере. С 1935 по 1943 г. по галерее прошло свыше 3 млн человек! Здесь были зрители не только из Канады, США, но и из других стран мира. Просмотр был платный, сборы шли на специально открытый счет на имя пятерых детей Дион. Из-за наплыва туристов богател город, родители же чувствовали себя обделенными. «Все богатеют на наших дочках, – жаловался отец, – а нам оставили только право продавать открытки с их изображениями...»

Дети оказались золотоносной жилой: фирмы, производящие молоко, пеленки, детскую одежду, детские присыпки, зубную пасту, платили огромные суммы за использование фотографий сестер Дион на рекламах своих товаров. Голливуд снял три фильма о них. И лишь немногие врачи и психологи предостерегали: из-за того, что девочки содержатся, как зверюшки, в клетке, они вырастут несчастливыми, некоммуникабельными.

Когда Эмили, Мари, Сесиль, Аннет, Ивонн исполнилось девять лет, власти решили выстроить в Калландере еще один большой дом и поместить туда всю семью Дион. Идея совместной жизни всей семьи оказалась неудачной. Девочки были совершенно к этому не приспособлены. Отец относился к ним раздраженно, даже сурово: он считал себя несправедливо обделенным в дележе доходов. Когда девочкам минуло шестнадцать, их отдали в интернат. Появились они там робкие, несмелые, не способные находить контакт со сверстниками и другими детьми. Три года спустя Эмили ушла в монастырь, но и там она пробыла недолго. Уже несколько лет спустя у нее стали появляться эпилептические припадки. Однажды ночью, во время очередного приступа, Эмили, лишенная врачебной помощи, умерла. Для других сестер это был страшный удар. Сразу же после смерти Эмили они начали писать книгу «Нас было пятеро», которая стала обвинительным актом не только против семьи, но, прежде всего, против властей.

Начали сбываться мрачные предсказания прозорливых людей. Сестры не были приспособлены к нормальной жизни: ни у кого из них не было профессии, они не могли найти контакта с другими людьми. Выросшие вместе, они умели дружить только друг с другом. В тридцать лет умерла Мари. После неудачного замужества она одиноко жила в Монреале, где и умерла внезапно. Аннет и Сесиль также не имели счастья в замужестве. Сильно привязанные друг к другу, они проводили много времени в разговорах по телефону или во взаимных визитах, во время которых с тоской вспоминали о том времени, когда их было пятеро.

У Сесиль родились близнецы, но один из двойняшек вскоре умер. Через три года она овдовела. У Аннет было четверо детей. Ивонн пыталась стать монахиней, но не ужилась в монастыре и жила совсем одна. Такова печальная судьба сестер Дион.

Замечательное исследование было проведено в польском городе Гданьске, где 12 мая 1971 г. в клинике Гданьской медицинской академии появились на свет пять близнецов. С момента рождения заботу о них взял на себя Педиатрический институт. Лишь спустя два с половиной месяца малыши отправились домой. В три года Адам, Петр, Роман, Агнешка и Эва пошли в детский сад, а в мае 1978 г. близнецы стали учениками гданьской средней школы № 15. В школе все пятеро быстро вошли в коллектив, у них было много друзей. Они доброжелательны не только по отношению друг к другу, но и ко всем одноклассникам. Дети выросли коммуникабельными, здоровыми, добрыми. Вот такие разные судьбы у канадских и польских близнецов.

Цитогенетический метод основан на микроскопическом изучении структуры и числа хромосом. Делящиеся лейкоциты фиксируют, окрашивают и рассматривают под микроскопом. При этом можно определить отклонения от нормы как по числу хромосом, так и в структуре каждой хромосомы.

Первые полные сведения о числе и структуре хромосом были получены в 1956 г. шведскими учеными Дж.Тийо и А.Леваном. Они установили, что нормальный кариотип человека включает 46 хромосом, из них 22 пары аутосом и одна пара половых хромосом.

Цитогенетический контроль применяют при диагностике ряда наследственных заболеваний. При отсутствии одной Х-хромосомы у женщин развивается синдром Шерешевского–Тернера (генотип: 44 + Х0 = 45). Эта болезнь впервые была описана советским эндокринологом Н.А. Шерешевским в 1925 г., а затем более детально изучена Тернером в 1938 г. При рождении ребенок внешне выглядит как девочка, при этом часто у него имеются бросающиеся в глаза отечности на тыльной стороне рук и ног. На первом году жизни отечность постепенно исчезает. Взрослые женщины обычно низкорослы, менее 140 см, и имеют крыловидные складки на шее. Яичники недоразвиты и представляют полоску соединительной ткани. Бесплодны.

Теперь хорошо известно, что в 45–60 случаев из 100 самопроизвольных абортов мы имеем дело с хромосомными аномалиями. По причинам, еще не выясненным, наиболее распространенной аномалией (примерно 20% всех самопроизвольных абортов) является синдром Шерешевского–Тернера.

Наличие лишней Ххромосомы у мужчин (генотип: 44 + ХХY = 47) приводит к болезни Кляйнфельтера. В 1942 г. американский врач Кляйнфельтер описал группу из девяти мужчин с ненормально развитыми молочными железами, очень маленькими семенниками и отсутствием сперматозоидов. Мужчины, страдающие этой болезнью, как правило, бывают ростом выше нормального, отстают в интеллектуальном отношении. Нередко они способны на преступления и половые извращения, и многие из них, в конце концов, оказываются в психиатрических больницах или тюрьмах. Почти все они страдают бесплодием. Синдром Кляйнфельтера проявляется и у мужчин с генотипами 44 + ХХХY = 48 и 44 +
+ ХХХХY = 49. Такие мужчины способны на жестокие поступки, очень агрессивны.

Наличие лишней 21-й хромосомы можно наблюдать под микроскопом. Впервые эту аномалию обнаружил французский врач Лежен с коллегами в 1959 г. Связанная с ней болезнь была описана в XIX в. английским врачом Л.Дауном и получила название синдрома Дауна. Она характеризуется слабоумием, уродливым телосложением, монголоидным разрезом глаз. Мутацию, приводящую к синдрому Дауна, вызывают мутагены, проникающие в организм с пищей или воздухом. Наиболее широко распространенными мутагенами являются химические соединения, которые входят в состав табачного дыма. Поэтому у курильщиков чаще рождаются дети с синдромом Дауна. Возраст матери небезразличен для здоровья ребенка, и чем он больше, тем чаще возникают врожденные аномалии развития.

Гораздо реже, чем синдром Дауна, встречается синдром Эдвардса. У таких больных имеется лишняя хромосома в 18-й паре. Лишняя 18я хромосома вызывает умственную отсталость, дефекты ушей, глаз, рук, головы.

Наличие лишней 13-й хромосомы приводит к синдрому Патау, который был описан в 1960 г. Заболевание сопровождается умственной отсталостью, маленькой головой, аномалиями развития ушей и глаз, волчьей пастью, заячьей губой, наличием лишнего пальца на каждой руке, а также другими аномалиями. Такие дети, как правило, погибают в возрасте до одного года.

Нарушение целостности хотя бы одной хромосомы приводит также к тяжелым последствиям. Синдром «кошачьего крика», связанный с делецией короткого плеча 5й хромосомы, описан в 1963 г. Плач новорожденных похож на крик кошки, что связано с аномалиями гортани и голосовых связок. Дети плохо растут, отстают в психическом развитии. Внешний вид больных имеет особенности: поперечная складка у внутреннего угла глаза, уши неправильной формы и низко расположены, короткая шея, часты пороки развития сердца. Большинство детей умирают в раннем возрасте, однако описаны больные старших возрастов, в частности 55-летняя женщина.

Укорочение одной хромосомы из 22-й пары приводит к заболеванию крови – злокачественному миелолейкозу (белокровие).

Биохимический метод основан на изучении наследственно обусловленного обмена веществ. Причиной нарушения обмена веществ является изменение активности определенных ферментов. Примером нарушения аминокислотного обмена является альбинизм, обусловленный дефектом фермента тирозиназы, изза которого блокируется превращение тирозина в меланин. У альбиносов молочный цвет кожи, очень светлые волосы и отсутствует пигмент в радужной оболочке глаз. Они имеют повышенную чувствительность к солнечному свету, который вызывает у них воспалительные заболевания кожи.

Фенилкетонурия (нарушение аминокислотного обмена) – наследственное заболевание, связанное с накоплением фенилаланина изза отсутствия фермента, переводящего его в тирозин. Фенилаланин окисляется в фенилпировиноградную кислоту, которая выделяется с мочой. Частота этого заболевания составляет 1: 5600. У больного ребенка развиваются судороги, дерматиты, от него исходит неприятный запах («мышиный», «волчий», «затхлый»). Для диагностики заболевания используют пробу Феллинга: к 2–5 мл свежей мочи добавляют 10 капель 10% раствора FeCl 3 . Появление синезеленого окрашивания свидетельствует о наличии заболевания. Лечение состоит в соблюдении специально подобранной диеты.

При галактоземии (нарушении углеводного обмена) в крови накапливается галактоза, что тормозит всасывание глюкозы. Если из пищи исключают молоко, являющееся источником галактозы, ребенок выживает. У больных отсутствует фермент галактозидаза, что можно определить при химическом анализе крови. Начало заболевания может проявляться с первых дней жизни расстройством пищеварения, печень увеличивается, обнаруживается помутнение хрусталика. При тяжелом течении и без лечения дети погибают на первом году жизни, а при вскрытии обнаруживают цирроз печени.

Болезнь Ниманна–Пика связана с накоплением сфингомиелина в мозге, печени. Заболевание развивается в раннем детском возрасте и проявляется в отказе от еды, появлении рвоты, увеличении живота, печени, селезенки. У больных отмечаются мышечная слабость, судороги, снижается слух и зрение. Дети погибают в раннем возрасте.

Из описанных к настоящему времени 4 тыс. наследственных заболеваний достаточно хорошо изучены около 600. Использование различных методов позволяет выявить закономерности наследования признаков у человека в норме и при различных патологиях. Благодаря этому в последние годы стало возможным предупреждение появления на свет детей с врожденными дефектами с помощью дородовой диагностики. Во многих странах мира, в том числе и в России, существует сеть учреждений, обеспечивающих медикогенетическое консультирование населения. В первую очередь их услугами должны пользоваться молодожены, у которых имеются генетически неблагополучные родтвенники. Генетическая консультация обязательна при вступлении в брак родственников, лиц старше 30 лет, а также работающих на производстве с вредными условиями труда. Врачи и генетики смогут обеспечить снижение риска рождения генетически неполноценного потомства.

Разделы: Биология

Класс: 9

«Воплощение в жизнь научной истины о законах наследственности
поможет избавить человечество от многих скорбей и горя».

(И.П.Павлов)

Задачи урока:

Предметные:

• формировать понятия о генетике человека, науке изучающей особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека, являющейся теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения.
• познакомить с основными методами генетики человека: цитогенетическим, близнецовым, популяционным, биохимическим, генеалогическим.

Развивающие:

• развивать мышление, умения сравнивать и анализировать, применять полученную информацию в практике.
• развивать потребности в творческой самореализации, самообразовании; организации рабочего времени на уроке;

Личностно-ориентированные (воспитательные, социализирующие):

• формировать научное мировоззрение,
• продолжить формирование умений работать в малой группе, слушать товарищей, оценивать себя и других.

Планируемые результаты: учащиеся должны уметь охарактеризовать суть основных методов генетики человека, усвоить их роль в изучении наследственности человека.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы обучения: проблемный, частично-поисковый.

Формы организации учебной деятельности: индивидуальная, в парах, фронтальная.

Оборудование: учебник С.Г.Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин «Биология. Общие закономерности», схемы, тетради, иллюстрации.

Организационный момент. Добрый день! Сегодняшний урок наполнен большим объемом информации. Настроимся на результативную работу. Внимательно следим за информационными сообщениями своих одноклассников.

1. Проверка знаний: Фронтальная проверка терминов, знание которых необходимо для успешного усвоения темы: цитология, кариотип, популяция, зигота, аутосома, сцепленный с полом, ген, ДНК, гомозиготный, гетерозиготный, мутации.

2. Изучение нового материала

Актуализация знаний, вступительное слово учителя:

«Карло вошёл в каморку, сел на единственный стул у бедного стола и, повертев так и эдак полено, начал ножом вырезать из него куклу… Первым делом он вырезал на полене волосы, потом лоб, потом глаза…». Ещё несколько взмахов ножом – и деревянный мальчишка закачался на тоненьких ножках. Сказочно просто! В жизни всё гораздо сложнее и дольше.

Человек – сложнейшая загадка для науки и самого себя, понимание его природы было и остается предметов многочисленных исследований, в том числе и генетических.

Запишем в тетрадь: Генетика человека – раздел науки генетики, который объясняет многое из того, что ранее было загадочным в биологической природе человека.

В настоящее время ясно, что наследственность человека подчиняется тем же самым биологическим закономерностям, что и наследственность всех живых существ. Законы наследственности и характер наследования отдельных признаков у человека и животных едины. Изучение наследственности имеет большое значение, так как здоровая наследственность – залог здоровья человека.

На Руси при выборе невесты родители принимали во внимание не только внешность нрав. Но еще присматривались и к родне невесты до пятого колена: смотрели, нет ли пьяниц, буянов, сумасшедших. Даже пословица была: "Выбирай корову по рогам, а невесту по родам". Старались породниться с семьей, равной по достатку. Что лежало в основе такого серьезного подхода в выборе спутницы жизни?

Однако в силу целого ряда особенностей исследование наследственности человека затруднено. Как вы думаете, почему? Учащиеся высказывают собственные суждения. После этого учитель выделяет эти особенности, а учащиеся записывают это в тетрадь:

Перечислим эти особенности:

– невозможность целенаправленного скрещивания именно тех пар, которые нужно для исследования;
– позднее половое созревание;
– малое потомство;
– невозможность экспериментов с искусственными мутациями; невозможность содержания всех исследуемых людей в одинаковых условиях; относительно большое число хромосом (23 пары).

Тем не менее, изучение генетики человека, необходимо хотя бы потому, что это нужно медицине. Заболевания, в основе которых лежат генетические нарушения, распространены гораздо шире, чем, кажется на первый взгляд. Из-за этих нарушений около 15% эмбрионов погибает еще до рождения, 3% детей – при рождении, 3% детей умирают, не достигнув половозрелого возраста, 20% людей не вступают в брак и 10% браков – бездетны. Известно более 2000 болезней человека, вызываемых генетическими отклонениями.

Результаты генетических исследований имеют большое практическое значение для медицины и здравоохранения. В настоящее время разработаны различные методы изучения наследственности человека, о которых мы сегодня и узнаем.

По ходу выступления групп заполняется таблица:

Методы изучения наследственности человека

Метод изучения	Изучаемый уровень организации	Что изучает	Значение

Выступление 1 группы: ГЕНЕОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД

Генеалогия – это учение о родословных. Генеалогический метод состоит в изучении родословных на основе менделеевских законов наследования и помогает установить характер наследования признаков (доминантных или рецессивных). Суть генеалогического метода сводится к выявлению родословных связей и прослеживанию признака или болезни среди близких и дальних прямых и непрямых родственников.
Так устанавливают наследование индивидуальных особенностей человека: черты лица, роста, группы крови, умственного и психологического склада, а также некоторых заболеваний.
Часто этот метод называется клинико-генеалогический метод, так как наблюдение идёт за патологическими признаками.(По доминантному типу наследуется так называемая «габсбургская губа», интересным является наследование гемофилии.)

Присмотревшись к портрету члена семьи XIV века и к портрету потомка, жившего в XIX веке, можно увидеть, что этот признак передавался из поколения в поколение сквозь столетия и воспроизводился в точности. (Приложение )

Этим методом выявлены вредные последствия близкородственных браков. В родственных браках вероятность рождения детей с наследственными болезнями и ранняя детская смертность в десятки и даже сотни раз выше средней.

Сообщение (Приложение ): Родственные связи сгубили династию Габсбургов

Технически генеалогический метод складывается из двух этапов:

1) составление родословной схемы;
2) собственно генеалогический анализ.

Пробанд – лицо, с которого начинают составление родословной. Поскольку большинство наследственных заболеваний проявляется в детском возрасте, в основном производится расспрос родителей пробанда (чаще всего матери).

Генеалогический метод относится к наиболее универсальным методам медицинской генетики. Он широко применяется при решении теоретических и прикладных проблем:

– для установления наследственного характера признака;
– при определении типа наследования и пенетрантности гена;
– при анализе сцепления генов и картировании хромосом;
– при изучении интенсивности мутационного процесса;
– при расшифровке механизмов взаимодействия генов;
– при медико-генетическом консультировании.

Значение: Гeнeaлoгичecким мeтoдoм дoкaзaнo нacлeдoвaниe мнoгиx зaбoлeвaний, нaпpимep caxapнoгo диaбeтa, шизoфpeнии, гeмoфилии и дp.

Гeнeaлoгичecкий мeтoд иcпoльзyeтcя для диaгнocтики нacлeдcтвeнныx бoлeзнeй и мeдикo-гeнeтичecкoгo кoнcyльтиpoвaния; oн пoзвoляeт ocyщecтвлять гeнeтичecкyю пpoфилaктикy (пpeдyпpeждeниe poждeния бoльнoгo peбeнкa) и paннюю пpoфилaктикy нacлeдcтвeнныx бoлeзнeй.

Изучение родословных позволило установить, что наследуются не только физические качества, но склонности. Пример – музыкальность семьи Баха.

Рефлексия после изучения каждого метода: Выступление учащихся с сформулированными ответами в строке таблицы рассматриваемого метода.

Выступление 2 группы: БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОД

Фрагмент киножурнала «Ералаш» – Тройняшки.

Близнецовый метод является наиболее распространенным в генетике поведения человека. Метод состоит в изучении различий между однояйцевыми близнецами. Этот метод представлен самой природой. (Примерно в одном из 100 случаев у человека рождаются близнецы). Чтобы лучше представлять себе основы этого метода, сначала поговорим о явлении близнецовости вообще. У некоторых видов животных и человека при овуляции обычно образуется лишь одна яйцеклетка, и в результате рождается только один детеныш. Правда, иногда бывают исключения – одновременно созревают и оплодотворяются две, а иногда три и более яйцеклеток.

В этом случае рождаются два или более детенышей, а поскольку они происходят из разных оплодотворенных яйцеклеток, или зигот, их называют дизиготными (ДЗ) близнецами, или двойняшками. Если рождается тройня, то правильнее назвать таких детей тризиготными близнецами. ДЗ близнецы не обязательно должны иметь одного отца. Если в период овуляции женщина имела контакт с разными мужчинами, вполне вероятно, что родившиеся ДЗ близнецы будут иметь разных отцов. Такие случаи описаны, в том числе и такие, когда один из младенцев был черным, а другой – белым.

Не все многоплодные беременности приводят к рождению ДЗ близнецов. В ряде случаев такие беременности приводят к рождению другого типа близнецов. Это монозиготные (МЗ) близнецы. МЗ близнецы принципиально отличаются от ДЗ, т. к. происходят не из разных зигот, а из одной и той же, которая на определенной стадии дробления по непонятным причинам разделилась на два самостоятельных организма. Происхождение МЗ близнецов из одной зиготы предопределяет абсолютную идентичность их генетической конституции. МЗ близнецы – это единственные люди на Земле, обладающие одинаковыми наборами генов. Вот почему они обычно как две капли воды бывают, похожи друг на друга.

Если разделение эмбриона на два организма произошло не полностью, могут родиться сросшиеся, или сиамские, близнецы. Часто такие близнецы погибают сразу после рождения, но в некоторых случаях выживают и даже могут быть отделены один от другого путем оперативного вмешательства.

Название «сиамские» такие близнецы получили в честь первой изученной и описанной пары сросшихся близнецов. Это были сросшиеся близнецы Чанг и Энг, родившиеся в Сиаме (Таиланд) в 1811 г. Основную часть своей сознательной жизни они провели в Соединенных Штатах Америки. Оба были женаты и имели детей, один – 12, а другой – 10. Братья прожили 63 года, причем причиной их почти одновременной смерти послужила болезнь одного из братьев.

Замечено также, что среди рождающихся близнецов преобладают мальчики.

На 10 млн. родов – одни сиамские близнецы.

К факторам, способствующим многоплодной беременности, ученые относят:

• Увеличение возраста матери (старше 30-35 лет)
• Большое число предшествующих родов
• Аномалии развития матки (раздвоение матки)
• Наступление беременности сразу после прекращения использования противозачаточных средств
• Наступление беременности вследствие употребления лекарств от бесплодия или искусственного оплодотворения
• Наследственные факторы – близнецы часто рождаются в ряде поколений одной семьи. Причем «поколением» могут выступать одни и те же родители; после рождения первой пары близнецов отмечается склонность к повторению «близнецового» успеха.

Помимо классического варианта, существует несколько разновидностей близнецового метода, в частности, метод разлученных близнецов, позволяющий наиболее четко разделить наследственные и средовые влияния

Значение: Изучение развития и заболеваемости близнецов оказало большое влияние на понимание среды возникновения многих болезней. Если какой-то признак имеет сходство у однояйцовых близнецов, то это есть свидетельство его зависимости от наследственности.

Так в ходе исследований стало известно, что для возникновения таких болезней, как корь, коклюш, ветрянка, оспа необходимо только инфекционное начало; а для появления таких заболеваний, как дифтерия, свинка, воспаление легких, полиомиелит, туберкулез играет роль наследственные свойства организма.

Близнецы – самый настоящий клад. Недаром в годы второй мировой войны близнецов берегли как государственное сокровище в оккупированной немцами Дании и Швеции. Реестр датских и шведских близнецов охранялся, как золотой фонд.
Кремлевская рота почетного караула.

Выступление 3 группы: ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД

Цитогенетический метод основан на изучении изменчивости и наследственности на уровне клетки и субклеточных структур. Метод позволяет идентифицировать кариотип – особенность строения и число хромосом. Установлена связь ряда тяжелых заболеваний с нарушениями в хромосомах. Цитогенетическое исследование проводится у пробанда, его родителей, родственников или плода при подозрении на хромосомный синдром либо другое хромосомное нарушение.

Хромосомные нарушения встречаются у 7 из каждой тысячи новорожденных, и они приводят к гибели эмбриона (выкидыш) в первой трети беременности в половине всех случаев. Если ребенок с хромосомными нарушениями рождается живым, то обычно страдает тяжелыми недугами, отстает в умственном и физическом развитии.

Все хромосомы парные, имеют порядковый номер. Синдром Дауна – трисомия по 21 паре хромосом (1 на 500–600 новорожденных). Характерны: специфическое выражение лица, умственная отсталость, низкий рост, короткие короткопалые руки и ноги. Трисомия по другим аутосомам встречается очень редко, так как приводит к гибели эмбрионов на ранних стадиях развития. Отклонения в числе половых хромосом вызывают серьезные расстройства развития. Среди них синдром Клайнфельтера (1 мальчик на 400–600 новорожденных). Характерно недоразвитие первичных и вторичных половых признаков, искажение пропорций тела. Другая аномалия, встречающаяся у новорожденных девочек 1 на 5000 – синдром Шерешевского – Тернера. 45 хромосом. ХО. (стр. 189 учебника, рисунок 98).

Показания для цитогенетического обследования больного:

– множественные пороки развития (с вовлечением трех и более систем); наиболее постоянные нарушения – пороки развития головного мозга, опорно-двигательной системы, сердца и мочеполовой системы;
– умственная отсталость в сочетании с нарушениями физического развития.
– стойкое первичное бесплодие у мужчин и у женщин при исключении гинекологической и урологической патологии;
– привычное невынашивание беременности, особенно на ранних стадиях;
– нарушение полового развития;
– небольшая масса ребенка, рожденного при доношенной беременности.

Значение: результаты метода направлены на уменьшение процента риска по рождению детей с хромосомной патологией (в первую очередь – с синдромом Дауна) для последующего проведения диагностических процедур.

Выступление 4 группы: ПОПУЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД

Популяционная генетика изучает генетические различия между отдельными группами людей (популяциями), исследует закономерности географического распространения генов. Методы генетики популяций широко применяют в исследованиях человека. Внутрисемейный анализ заболеваемости неотделим от изучения наследственной патологии, как в отдельных странах, так и в относительно изолированных группах населения. Изучение частоты генов и генотипов в популяциях составляет предмет популяционно-генетического исследования. Это дает информацию о степени гетерозиготности и полиморфизма человеческих популяций, выявляет различия частот аллелей между разными популяциями.

Статистический анализ распространения отдельных наследственных признаков (генов) в популяциях людей в разных странах позволяет определить адаптивную ценность конкретных генотипов. Однажды возникнув, мутации могут передаваться потомству на протяжении многих поколений. Это приводит к полиморфизму (генетической неоднородности) человеческих популяций. Среди населения Земли практически невозможно (за исключением однояйцовых близнецов) найти генетически одинаковых людей. В гетерозиготном состоянии в популяциях находится значительное количество рецессивных аллелей (генетический груз), обусловливающих развитие различных наследственных заболеваний. Частота их возникновения зависит от концентрации рецессивного гена в популяции и значительно повышается при заключении близкородственных браков.

Значение: метод позволяет изучать распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в человеческих популяциях

Выступление 5 группы: БИОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД

Этот метод помогает обнаружить целый ряд заболеваний с нарушениями обмена веществ (энзимопатии). Исследованию подлежат кровь, моча, ликвор, пунктаты костного мозга, амниотическая жидкость, сперма, пот, волосы, ногти, кал и др.

Показания для биохимического исследования:

– умственная отсталость, психические нарушения;
– нарушение физического развития – аномальный рост и строение волос или ногтей; неправильный рост с искривлением костей туловища и конечностей, чрезмерное отложение жира, гипотрофия или кахексия, тугоподвижность или разболтанность суставов;
– плохое зрение или полная слепота, тугоухость или глухота;
– судороги, мышечная гипотония, гипер-и гипопигментация, фото-чувствительность, желтуха;
– непереносимость отдельных пищевых продуктов и лекарственных препаратов, нарушение пищеварения, частая рвота, диарея, жидкий стул.
– почечно-каменная болезнь.
– гемолитические анемии и др. состояния.

Значение: C пoмoщью биoxимичecкиx мeтoдoв oткpытo oкoлo 500 мoлeкyляpныx бoлeзнeй, являющиxcя cлeдcтвиeм пpoявлeния мyтaнтныx гeнoв.

3. Закрепление изученного материала. – Проверка заполнения таблицы.

4. Проведение рефлексии урока

Учащиеся оценивают выступление одноклассников, индивидуально свою деятельность на уроке, в группе. Оценивается работа отдельных учащихся.

Объявляется итог урока: На уроке мы познакомились с основными методами генетики человека, вас ждет следующий этап – провести исследование наследования выбранного признака в 3-4 поколениях ваших родственников. Эта работа закрепить ваши знания в ходе практического применения полученной информации.

5. Домашнее задание

– Изучить параграф 39, ответы на вопросы на стр. 192. записи в тетради;
– Выполнить исследовательскую работу «Изучение наследственной обусловленности изучаемого признака, а также тип его наследования, в моей семье используя генеалогический метод» (срок 1 неделя).

Используемая литература:

1. Брусиловский А. И. «Жизнь до рождения», Москва «Знание» 1984
2. Баев А.А. (ред.). Геном человека, ВИНИТИ, т. 1. М. , 1990.
3. Бочков Н.П., Чеботарев А.Н. Наследственность человека и мутагены окружающей среды. М. : Медицина, 1989
4. Ивин М. «Тайники жизни», Ленинград «Детская литература» 1965
5. Киселёва З.С., Мягкова А.Н. «Генетика», Москва «Просвещение», 1983
6. Лисицын А.П. «Основы генетики», Москва «Колос», 1972
7. Тартаковский М.С. «Человек – венец эволюции?», Москва «Знание», 1990
8. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. М. : Мир, 1990.

Литература для дополнительного чтения:

1. Н.П. Бочков «Гены и судьбы», М. «Молодая гвардия», 1990г;
2. Ш.Ауэрбах «Наследственность», М. «Атомиздат», 1969г;
3. Ю.П.Лаптев «Занимательная генетика» М. «Колос», 1982г;
4. И.П. Карузина «Биология» М. «Медицина», 1977г;
5. Н. Дубинин, В. Губарев «Нить жизни» М. «Атомиздат», 1968г;
6. Н.П. Дубинин «Генетика и человек» М. «Просвещение», 1978г;
7. З.С. Киселева, А.Н. Мягкова «Методика преподавания факультативного курса по генетике» М. «Просвещение» 1979г.

Генетика наряду с морфологией, физиологией и биохимией является теоретической базой медицины, дает ключ к пониманию молекулярно-генетических процессов, приводящих к развитию заболеваний.

Представления о передаваемых по наследству различиях между людьми существовали уже в античные времена (см. гл. 1). Уже в трудах древнегреческих философов ставится проблема врождённого и приобретённого (Гиппократ, Анаксагор, Аристотель, Платон). Некоторые из них даже предлагали «евгенические» меры. Так, Платон в своём труде «Политика» подробно объясняет как следует подбирать супругов, чтобы рождались дети, которые в будущем станут выдающимися личностями и в физическом, и в нравственном отношениях.

Английский врач Адамс (1756-1818) в своём труде «Трактат о предполагаемых наследственных свойствах болезней» сделал ряд замечательных выводов. Вот некоторые из них.

1. Существуют семейные и наследуемые факторы.

2. При семейных заболеваниях родители чаще состоят в родстве.

3. Наследственные заболевания могут проявляться в разном возрасте.

4. Существует предрасположенность к заболеваниям, которая приводит к заболеванию при воздействии внешних факторов.

5. Репродуктивная способность у многих больных с наследственными заболеваниями снижена.

Адамс критически относился к негативным евгеническим программам.

В 1820 г. немецкий профессор медицины Нассе правильно определил наиболее важные закономерности наследования гемофилии.

В работах большинства исследователей XIX века истинные факторы и ошибочные представления были перемешаны, а критериев для установления истины в то время еще не существовало. Генетика человека не имела основных теоретических положений. Как наука она сформировалась в 1865 г., когда появились биометрия и менделизм.

Большое влияние на развитие генетики человека оказали работы Ф. Гальтона. В 1865 г. он опубликовал статью «Наследование таланта и характера», в которой он писал: «…у нас есть все основания считать, что способности или особенности характера зависят от множества неизвестных причин». На основании своих исследований Гальтон сделал вывод о том, что большие способности и достижение известности сильно зависят от наследственности. Начиная с работ Гальтона, исследования в области генетики человека приобрели сильную евгеническую направленность. Позднее, в период нацизма в Германии (1933-1945), стало ясно, к каким ужасным последствиям может привести искажённое толкование утопической идеи об улучшении человеческого рода.

Вклад в генетику человека внесли работы английского врача А.Е.Гэррода по исследованию врожденных нарушений метаболизма при алкаптонурии, альбинизме и цистинурии. В 1908 г. Гэррод опубликовал свой классический труд, посвященный этой теме. В нем он назвал эти заболевания как «врожденные ошибки метаболизма», которые наследуются рецессивно и проявляются чаще в семьях, где родители близкие родственники. Он высказал также предположение, что различная реакция на лекарства и инфекционные агенты может быть обусловлена индивидуальными химическими различиями. Он писал: «…как среди представителей данного вида нет двух особей с идентичным строением тела, так не могут быть идентичными и химические процессы в их организмах». Гэррода по праву считают основателем биохимической генетики человека .

Как уже говорилось ранее, к концу XIX века были обнаружены хромосомы и изучены митоз и мейоз. На первых порах излюбленными объектами генетиков были растения и насекомые. Цитогенетика человека начала бурно развиваться с 1956 г., когда было установлено, что в клетках человека содержится 46 хромосом. Обнаружение трисомии по 21 хромосоме при синдроме Дауна и аномалии половых хромосом при нарушениях полового развития определило важность цитогенетики в медицине.

Открытие групп крови системы АВО К. Ландштейном в 1900 г. (Нобелевская премия 1930г.) и законов их наследования Дунгерном и Гиршфельдом в 1911 г. стало доказательством применимости законов Менделя к наследованию признаков у человека. В 1924 г. Бернштейн установил, что группы крови у человека контролируются серией множественных аллелей. Спустя 25-30 лет Винером, Левиным и Ландштейном был обнаружен резус-фактор (Rh) и показано, что гемолитическая желтуха новорожденных возникает вследствие иммунологической несовместимости матери и плода.

С периода своего зарождения генетика человека развивалась не только как теоретическая, но и как клиническая дисциплина. С одной стороны, изучение общих закономерностей наследования признаков в ряду поколений, развитие хромосомной теории наследственности стимулировало сбор родословных и их генетический анализ; с другой стороны, изучение патологических вариантов признаков (предмет врачебной профессии) служило основой для познания наследственности человека. На основе использования законов классической генетики формировалось понимание общих закономерностей наследственной патологии, причин клинического полиморфизма, признание роли внешней среды в развитии болезней с наследственной предрасположенностью.

Основателем медицинской генетики в России по праву считается С.Н.Давиденков , одновременно и генетик, и невропатолог. Он первым поставил вопрос о создании каталога генов (1925 г.) и организовал первую в мире медико-генетическую консультацию (1929г.). По генетике наследственных болезней нервной системы опубликовал несколько книг: «Наследственные болезни нервной системы» (1932г.), «Проблемы полиморфизма наследственных болезней нервной системы» (1934г.), «Эволюционно-генетические проблемы в невропатологии» (1947 г.).

Наиболее яркий этап взаимодействия генетики человека и медицины начинается с конца 50-х гг., после открытия в 1959 г. хромосомной природы наследственных болезней и введения в медицинскую практику цитогенетического метода исследований. На основе взаимодействия трех ветвей генетики человека – цитогенетики, менделевской и биохимической генетики – формируются современная медицинская и клиническая генетика , основными задачами которых являются:

1. изучение наследственных механизмов поддержания гомеостаза организма, обеспечивающих здоровье индивида;

2. изучение значения наследственных факторов в этиологии болезней;

3. изучение роли наследственных факторов в определении клинической картины болезней;

4. диагностика, лечение и профилактика наследственных болезней и т.д.

Непосредственная связь и взаимовлияние генетики человека и медицины стали в последние 40 лет определяющими факторами активного изучения наследственности человека и реализации их достижений в практике.

Значение генетики для медицины огромно. В человеческих популяциях насчитывается свыше 4000 форм наследственных болезней. Около 5% детей рождаются с наследственными или врожденными болезнями. Вклад наследственных и врожденных болезней в младенческую и детскую смертность в развитых странах (по материалам ВОЗ) составляет 30%. Прогресс в развитии медицины и общества (улучшение медицинского обслуживания, повышение уровня жизни) приводит к относительному возрастанию доли генетически обусловленной патологии в заболеваемости, смертности и инвалидизации. В то же время, человек сталкивается с новыми факторами среды, ранее не встречавшимися на протяжении всей его эволюции, испытывает большие нагрузки социального и экологического характера (избыток информации, стрессы, загрязнения атмосферы, в том числе мутагенными и канцерогенными факторами химической и физической природы). Новая среда может привести к повышению уровня мутационного процесса и, как следствие этого, появлению новой наследственной патологии.

Доказан и существенный вклад генетических факторов в развитие онкозаболеваний, а также таких широко распространенных мультифакториальных болезней, как сердечно-сосудистые, язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, сахарный диабет, психические заболевания и т.д. Для лечения и профилактики наследственных и, в частности, мультифакториальных болезней, встречающихся в практике врачей всех специальностей, необходимо знать механизмы взаимодействия средовых и наследственных факторов в их возникновении и развитии, интегрально понимать все стадии индивидуального развития под углом реализации наследственной информации.

Таким образом, генетическое образование врача – одно из необходимых условий для диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней

Генетика предоставляет клинической медицине:

1. Методы ранней диагностики наследственных болезней;

2. Методы пренатальной (дородовой) диагностики наследственных болезней; интенсивно развиваются и методы преимплантационной (до имплантации зародыша) диагностики наследственных болезней;

3. Просеивающие программы диагностики наследственных болезней обмена веществ у новорожденных, что позволяет вовремя вмешаться в течение болезни и предотвратить аномальное развитие или гибель новорожденных;

4. Молекулярно-генетические и цитогенетические методы дифференциальной диагностики онкозаболеваний;

5. Методы диагностики наследственной предрасположенности к развитию болезней;

6. Комплексную систему профилактики наследственных болезней, внедрение которой обеспечило снижение частоты рождения детей с наследственной патологией на 60%. Ведущую роль в профилактике наследственных болезней играет медико-генетическое консультирование – специализированный вид медицинской помощи, заключающийся в определении прогноза рождения ребенка с патологией на основе уточненного диагноза, в объяснении вероятности этого события консультирующимся и помощи семье в принятии решения о деторождении.

Успехи молекулярной генетики в области первичных продуктов мутантных генов и в понимании патогенеза наследственных болезней позволили улучшить методы лечения многих заболеваний (фенилкетонурия, галактоземия, гипотиреоз, гемофилия и т.д.).

Важнейшей частью генетики человека сегодня являются экогенетика и фармакогенетика, изучающие значение генетических факторов в индивидуальных реакциях организма на факторы окружающей среды (химические, биологические и физические) и на лекарственные препараты, соответственно. В последнее время многочисленные исследования роли генетических факторов, влияющих на токсичность фармацевтических препаратов, в сочетании со стремительным ростом объема информации о структуре и функциях генома человека привели к возникновению качественно нового направления – фармакогеномики . Задача фармакогеномики – проанализировать на уровне целого генома биохимические и генетические механизмы, лежащие в основе индивидуальных различий реакции на лекарственные препараты, и разработать на этой основе индивидуальную терапию, т.е. терапию, адаптированную к индивидуальному пациенту.

Итогом развития генной инженерии конца ХХ века явилось создание целого ряда генетических технологий, позволяющих решать задачи генетико-гигиенического нормирования факторов окружающей среды (предупреждение их мутагенных, тератогенных и канцерогенных эффектов), производства лекарственных препаратов, создания новых вакцин и сывороток для лечения целого ряда заболеваний.

Методами генной инженерии получены клоны клеток кишечной палочки, способные продуцировать соматотропин, инсулин, интерферон, интерлейкины, брадикинин и другие лекарственные препараты в промышленных масштабах.

Разработаны методы внесения генов патогенных вирусов в бактериальные клетки и приготовления из синтезируемых ими белков противовирусных сывороток. Таким образом, например, получена сыворотка против одной из форм гепатита.

К числу важных практических достижений генной инженерии следует также отнести создание диагностических препаратов. На сегодняшний день в медицинскую практику введено более 200 новых диагностикумов. Они используются для ранней генодиагностики злокачественных новообразований разной локализации, инфекционных заболеваний (урогенитальных и внутриутробных инфекций, вирусных заболеваний кожи, гепатитов).

Одним из главных итогов изучения генома человека является появление и быстрое развитие качественно нового этапа медицины – молекулярной медицины . Идентификация тысяч генов человека, выяснение генной природы и молекулярных механизмов многих наследственных и мультифакториальных заболеваний, роли генетических факторов в этиологии и патогенезе различных патологических состояний составляют научную основу молекулярной медицины. Они же определяют и ее две характерные особенности:

1. Индивидуальный подход к больному (профилактика, лечение и диагностика любого заболевания основываются на генетических особенностях каждого индивидуума);

2. Предиктивный (предупредительный) характер - профилактику и лечение можно начинать заранее, до появления реальной картины патологического процесса.

Практические достижения молекулярной медицины основаны, прежде всего, на широком внедрении молекулярных методов для решения медицинских задач:

1. Разработаны универсальные методы диагностики наследственных болезней на любой стадии онтогенеза;

2. Разработаны молекулярные подходы для точной идентификации личности (геномная дактилоскопия), для генотипирования органов и тканей, предназначенных для трансплантации;

3. Заложены экспериментальные и клинические основы генотерапии наследственных и онкозаболеваний .

Генная терапия является принципиально новым направлением в лечении болезней. С теоретической точки зрения ее преимущества перед другими методами лечения очевидны. С их помощью можно осуществлять коррекцию генетических дефектов соматических клеток организма. Клетками человека, которые можно использовать для переноса генов, являются клетки костного мозга и фибробласты. Их можно извлечь из организма, вырастить в культуре, с помощью вектора перенести в них нужный ген и снова ввести пациенту.

Первая успешная попытка применить генотерапию в клинической практике была предпринята в США в 1990 г. Ребенку, страдающему тяжелым комбинированным иммунодефицитом, связанным с дефектом гена, кодирующего аденозиндезаминазу, была введена неповрежденная копия гена. Извлеченные у больной клетки (Т-лимфоциты) крови культивировали в пробирке, при помощи ретровирусного вектора вводили в них неповрежденный ген аденозиндезаминазы и возвращали клетки больной. После нескольких курсов генной терапии состояние девочки настолько улучшилось, что она могла вести нормальный образ жизни и не бояться случайных инфекций.

В настоящее время ведется кропотливая работа по созданию векторов, выбору болезней и клеток-мишеней, способам введения генов. Исследования продолжаются широким фронтом, особенно в области лечения злокачественных заболеваний (более 60% всех проводимых клинических испытаний). Большинство клинических протоколов относится к 1-й и 2-й фазам исследования – созданию векторов, проверке безопасности генных конструкций и эффективности переноса генов. В настоящее время уже одобрено более 400 протоколов клинических испытаний различных генных конструкций с целью лечения многих наследственных, мультифакториальных и даже инфекционных заболеваний (СПИД). К сожалению, смерть одного из пациентов с наследственным дефицитом фермента пароксаназы после введения аденовирусной конструкции в 1999 году, несколько затормозила прогресс генной терапии. Этот случай продемонстрировал потенциальную опасность этого направления, в особенности при использовании вирусных векторов. В целом результаты первых 10 лет клинических испытаний генной терапии позволяют сделать заключение о том, что этот способ лечения оказался очень дорогостоящим и технически более сложным, чем ожидалось. Главной причиной, с точки зрения науки, тормозяшей внедрение генотерапии в клинику, является недостаточная для проявления терапевтического действия эффективность переноса генных конструкций в клетки пациента in vivo. Сегодня эволюция способов доставки ДНК развивается по пути дальнейших структурных модификаций вирусных и синтетических невирусных носителей (липосом и полимеров). Тем не менее, нет сомнений в том, что со временем генная терапия будет успешно применяться для лечения наследственных и злокачественных болезней и займет одно из ведущих мест в борьбе с наиболее страшными человеческими недугами.

Расшифровка первичной структуры генома человека уже позволила получить информацию, принципиально важную для всех разделов медицины. И, в свою очередь, дала начало новым направлениям медицинской науки, одним из которых является предиктивная (предсказательная) медицина.

Концептуальную основу предиктивной медицины составляют представления о генетическом полиморфизме. В молекулярном отношении генетический полиморфизм означает наличие на молекулярном уровне (в первичной структуре ДНК) небольших отклонений в нуклеотидных последовательностях, которые позволяют выживать особи, т.е. совместимы с нормальной функцией ее генома в онтогенезе, но приводят к определенным вариациям в структуре белков, и таким образом формируют биохимическую индивидуальность каждой личности . В отличие от мутаций, приводящих к патологическим изменениям и снижающим жизнеспособность, генетические полиморфизмы проявляются в фенотипе менее отчетливо, в большинстве случаев приводя к появлению белковых продуктов с несколько измененными свойствами и параметрами функциональной активности. В определенных условиях некоторые генетические полиморфизмы могут предрасполагать, либо препятствовать появлению различных заболеваний. Гены, аллельные варианты которых при наличии определенных условий предрасполагают к определенным заболеваниям, получили название «генов предрасположенности». Именно аллельные варианты этих генов и лежат в основе таких частых заболеваний, как атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, диабет, бронхиальная астма, опухоли. Их сочетание для каждой конкретной патологии получило название «генных сетей». В каждой из таких сетей выделяют главные (центральные) гены, ответственные за начало болезни, и дополнительные (гены-модификаторы), эффект которых во многом определяется средовыми факторами.

Составление генной сети для каждого мультифакториального заболевания, идентификация в нем центральных генов и генов-модификаторов, анализ ассоциации их полиморфизма с конкретным заболеванием, разработка на этой основе комплекса профилактических мероприятий для конкретного пациента и составляет основу предиктивной медицины.

В настоящее время, как показывает анализ мировой литературы, уже доступны для клинического применения 150-200 генетических тестов для многих мультифакториальных болезней. Идентификация всех генов человека, открытие новых генных сетей неизмеримо увеличат возможности генетического тестирования наследственной предрасположенности и значение медико-генетического консультирования в своевременной коррекции потенциально возможной патологии.

Заключение

Современная генетика устремлена вперед. Проблемы, которые предстоит ей решать уже в недалеком будущем, намного сложнее тех, которые она решала до сих пор. Если ХХ век был веком физики, подарившим человечеству массу ценнейших изобретений и открытий, то ХХ1 будет веком биологии, а точнее, веком генетики, поскольку уже в ближайшее время есть все основания ожидать самых удивительных открытий в науке о наследственности и изменчивости живых организмов, начиная от самых примитивных (вирусы и бактерии) и кончая наиболее сложными (млекопитающие). Последние годы ХХ века ознаменовались огромными успехами в расшифровке геномов разных организмов: в 1996 году был полностью расшифрован геном дрожжей, в 1998 – геном аскариды, в 2000 – геном дрозофилы и более 600 геномов разных бактерий. На рубеже ХХ - ХХ1 веков мы стали свидетелями эпохального события – расшифровки тонкой структуры генома человека. Впервые человеческий разум проник в святая святых Живой Природы – в структуру наследственного аппарата, в котором закодирована не только вся программа индивидуального развития человека, но и вся история человека как биологического вида (его филогенез), а также история самого человечества как совокупности рас и этнических групп (его этногенез). Проект «Геном человека» явился наиболее ярким достижением науки ХХ века, имеющим огромное фундаментальное и практическое значение. В рамках этого проекта и как его продолжение возникли новые направления фундаментальной науки, в том числе сравнительная геномика и функциональная геномика , достижения которых позволяют решать важнейшие теоретические и практические задачи.

В рамках первого направления уже получены принципиально новые данные о происхождении человека, его эволюции, возникновении рас и их этногенезе. Генетический анализ разных существующих популяций и этносов, сравнение полученных данных с результатами анализа ДНК останков первобытных людей, позволили по-новому взглянуть на эволюцию человека. В частности, практически доказано, что неандертальцы представляют собой тупиковую ветвь эволюции и не являются прародителями современного человека. Первые следы Человека Разумного обнаружены в Африке и имеют возраст около 500 000 лет. Любопытно, что анализ митохондриальной ДНК, позволяющий проследить филогенез материнской линии, позволил доказать реальное существование прародительницы Евы, жившей в Африке около 200 000 лет назад.

Особый интерес вызывает сравнение геномов разных классов и таксономических групп с целью создания новой системы классификации живых организмов на основе знания ДНК. Ранние находки молекулярной генетики (наличие ДНК практически у всех живых организмов, универсальность генетического кода, общие свойства записи и передачи наследственной информации) заложили серьезную основу для признания глубокого внутреннего единства жизни на всех ее эволюционных уровнях. Человек, хотя и не без основания претендующий на вершину эволюционной иерархии благодаря удивительным свойствам своего мозга, в действительности, на уровне ДНК, РНК и белков мало отличается от других организмов, особенно от млекопитающих. Примерно 2300 белков дрожжей аналогичны или близки по структуре белкам человека, у аскариды известно 6000 общих с человеком белков, а у дрозофилы – 7000. Более 20% мышиного генома близко по структуре геному человека, несмотря на то, что человека и мышь разделяют примерно 75 млн. лет. Другие примеры эволюционной «консервации» генов еще более впечатляют. Так, первичная нуклеотидная последовательность гена SRY – главного детерминирующего пол гена на Y-хромосоме всех млекопитающих и человека, очень напоминает ген фактора, определяющего пол у бактерий! Высококонсервативные ДНК-связывающие домены генов – регуляторов (так называемых факторов транскрипции), направляющих ранние стадии эмбриогенеза человека, у всех млекопитающих практически идентичны и во многом напоминают таковые у представителей других классов (насекомых, рыб, амфибий и т.д.). Таким образом, исследования геномов показывают, что жизнь действительно очень рациональна и экономична: все новые гены возникают из старых и что эволюция – это не столько процесс эволюции генов, сколько эволюция регуляторных систем работы генома.

Основной задачей функциональной геномики является выяснение функций и расшифровка генных продуктов, прежде всего, белков (протеомика ). Существующие и активно разрабатываемые методы протеомики позволяют изучать экспрессионные профили многих тысяч генов и использовать полученную информацию в молекулярной медицине. Диагностика болезней по функциональному дефекту профилей многих белков или по конкретному продукту конкретного гена и составит основу молекулярной медицины. Помимо исследования функционального состояния генов и отдельных генных сетей для целей предиктивной медицины, в том числе для предупреждения и терапии опухолей, применение методов функциональной геномики крайне важно. Это важно для решения фундаментальных задач биологии развития, прежде всего для изучения механизмов реализации наследственной информации в процессе индивидуального развития (каким образом, под контролем каких генов и генных сетей разворачивается генетическая информация в процессе онтогенеза?). Наконец, именно с помощью функциональной геномики можно добиться направленного получения трансгенных животных, несущих в своем геноме гены человека и являющихся высокоэффективными продуцентами особенно важных для человека биоактивных препаратов, незаменимых при лечении многих тяжелых болезней. Зная генные сети и факторы транскрипции морфогенетических процессов, станет реальным управлять процессами дифференцировки эмбриональных стволовых клеток in vitro и таким способом получать в нужных количествах клетки – предшественники, необходимые для восстановления утраченных тканей и органов.

Синтез современных представлений о геноме человека и функциях его генов получил дальнейшее развитие в биоинформатике , позволяющей осуществлять компьютерный анализ генома, формировать и анализировать функции генных сетей, ответственных как за нормальные процессы морфогенеза, так и вовлеченных в различные патологические процессы. Принципиально новые подходы к решению практических задач, разработанные на основе программы «Геном человека», уже привели к созданию молекулярной медицины и ее основных разделов: молекулярной диагностики, предиктивной медицины и генной терапии.

Абсолютно идеального генома, наверное, нет ни у одного человека на планете. У всех нас имеются поврежденные или мутированные гены, которые в определенной комбинации способны спровоцировать заболевание. Именно по этой причине у здоровых родителей может родиться больной ребенок. Оценить степень риска помогают достижения молекулярной генетики. Ученые пророчат науке о наследственности большое будущее. Руководители международной программы «Геном человека» прогнозируют, каких высот достигнет генетика к 2010-2040 годам. По их мнению, в 2010 году будет возможно генное лечение 25 наследственных заболеваний. Появятся генные лекарства от диабета, гипертонии и других недугов. Со временем станет реальностью генная терапия онкологических заболеваний. Ученые выявят гены устойчивости и чувствительности ко многим лекарствам. К 2030 году, согласно все тем же прогнозам, расшифровка всего генома станет обычным делом, и процедура эта будет стоить меньше тысячи долларов (для сравнения: сегодня на прочтение генома нужно потратить ни много, ни мало -500 миллионов долларов). Примерно тогда же генетики выявят гены старения – будут проводиться клинические испытания по увеличению продолжительности жизни. К 2040 году все общепринятые меры здравоохранения – даже привычный общий анализ крови – будут основаны исключительно на геномике. А главное – станет доступной эффективная профилактическая медицина, учитывающая индивидуальный генетический портрет. С трудом верится, что через какие-то 30-40 лет в медицине произойдет переворот. Однако генетика идет вперед семимильными шагами, так что, возможно, «научно-фантастические» прогнозы в недалеком будущем станут для человечества обыденной реальностью.

Введение

Генетика человека и такие фундаментальные дисциплины, как анатомия, физиология, биохимия, составляют основу современной медицины. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость.

Наследственность и изменчивость у человека являются предметом изучения генетики человека на всех уровнях его организации: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном. Генетика человека своими успехами в значительной мере обязана медицинской генетике - науке, изучающей роль наследственности в патологии человека. Прикладной раздел медицинской генетики - это клиническая генетика, которая использует достижения медицинской генетики, генетики человека и общей генетики в решении клинических проблем, возникающих у людей.

Генетика представляет собой одну из наиболее сложных дисциплин современного естествознания. Чтобы разобраться в ней глубоко, в своей работе я рассмотрю основные этапы развития генетики, виды генетики, достижения генетики в современной медицине и т.д.

1. История развития генетики

Генетика – это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости, а также обеспечивающие их биологические механизмы.

Первый научный шаг в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1866 г. опубликовал статью «Опыты над растительными гибридами», заложившую основы современной генетики.

До открытий Менделя признавалась теория так называемой слитной наследственности. Суть этой теории состояла в том, что при оплодотворении мужское и женское «начало» перемешивались, «как краски в стакане воды», давая начало новому организму. Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц. Эти единицы, представленные у особей парами (аллелями), остаются дискретными и передаются последующим поколениям в мужских и женских гаметах, каждая из которых содержит по одной единице из каждой пары. В 1909 г. датский ботаник-селекционер В. Иогансен назвал их «генами», а в 1912 г. американский генетик Т. Г. Морган показал, что они находятся в хромосомах.

Официальной датой рождения генетики считают 1900 год. Тогда были опубликованы данные Г. де Фриза, К. Корренса и К.Чермака, переоткрывших закономерности наследования признаков, установленные Г.Менделем. Первые десятилетия 20-го века оказались плодотворными в развитии основных положений и направлений генетики. Было сформулировано представление о мутациях, популяциях и чистых линиях организмов, хромосомная теория наследственности, открыт закон гомологических рядов, получены данные о возникновении наследственных изменений под действием рентгеновских лучей, была начата разработка основ генетики популяций организмов.

В 1953 году в международном научном журнале была напечатана статья биологов Джеймса Уотсона и Френсиса Крика о строении дезоксирибонуклеиновой кислоты – ДНК.

Структура ДНК оказалась совершенно необычной: её молекулы имеют огромную по молекулярным масштабам длину и состоят из двух нитей, сплетённых между собой в двойную спираль. Каждую из нитей можно сравнить с длинной нитью бус. У белков "бусинами" являются аминокислоты двадцати различных типов. У ДНК – всего четыре типа "бусин", и зовутся они нуклеотидами. "Бусины" двух нитей двойной спирали ДНК связаны между собой и строго друг другу соответствуют. В ДНК напротив нуклеотида аденина находится тимин, напротив цитозина – гуанин. При таком построении двойной спирали каждая из цепей содержит сведения о строении другой. Зная строение одной цепи, всегда можно восстановить другую.

Получаются две двойные спирали – точные копии их предшественницы. Это свойство точно копировать себя имеет ключевое значение для жизни на Земле.

2. Генетика и медицина

2.1 Методы исследования

В генетике основным методом исследования является генетический анализ, который проводится на всех уровнях организации живого (от молекулярного до популяционного). В зависимости от цели исследования "видоизменяется" в частные методы - гибридологический, популяционный, мутационный, рекомбинационный, цитогенетический и др.

Гибридологический метод позволяет установить закономерности наследования отдельных признаков и свойств организма путем проведения серии прямых или возвратных скрещиваний в ряде поколений. Закономерности наследования признаков и свойств у человека устанавливают, используя генеалогический метод (анализ родословных). Законы наследования признака в популяциях определяют с помощью популяционного метода, или популяционного анализа.

Цитогенетический метод, объединивший принципы цитологического и генетического анализа, применяют при изучении закономерностей материальной преемственности в поколениях отдельных клеток и организмов и "анатомии" материальных носителей наследственности.

Феногенетический анализ позволяет изучать действие гена и проявления генов в индивидуальном развитии организма. Для этого используют такие приемы, как пересадка генетически различных тканей, клеточных ядер или отдельных генов из одной клетки в другую, а также исследование так химер - экспериментально полученных многоклеточных организмов, состоящих из генетически различных клеток, исходно принадлежащих разным индивидуумам.

Мутационный и рекомбинационный анализ используют при изучении тонкой организации и функции генетического материала, структуры различных ДНК, их изменений, механизмов функционирования и обмена генами при скрещивании. Интенсивно развивается метод молекулярного генетического анализа.

2.2 Интерес медицины

С развитием генетики стало возможным применение её методов в исследовании неизлечимых ранее болезней, патологий и т.д. Что начало привлекать немалый интерес со стороны ученых, работающих в области медицины. Известно несколько тысяч генетических заболеваний, которые почти на 100% зависят от генотипа особи. К наиболее страшным из них относятся: кислотный фиброз поджелудочной железы, фенилкетонурия, галактоземия, различные формы кретинизма, гемоглобинопатии, а также синдромы Дауна, Тернера, Кляйнфельтера. Кроме того, существуют заболевания, которые зависят и от генотипа, и от среды: ишемическая болезнь, сахарный диабет, ревматоидные заболевания, язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, многие онкологические заболевания, шизофрения и другие заболевания психики.

Исторически интерес медицины к генетике формировался первоначально в связи с наблюдениями за наследуемыми патологическими (болезненными) признаками. Во второй половине 19-го века английский биолог Ф.Гальтон выделил как самостоятельный предмет исследования «наследственность человека». Он же предложил ряд специальных методов генетического анализа: генеалогический, близнецовый, статистический. Изучение закономерностей наследования нормальных и патологических признаков и сейчас занимает ведущее место в генетике человека.

2.3 Генетика человека

Генетика человека (human genetics) – это особый раздел генетики, который изучает особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека. Из направлений генетики человека наиболее интенсивно развиваются цитогенетика, биохимическая генетика, иммуногенетика, генетика высшей нервной деятельности, физиологическая генетика.

Генетика человека является теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения. Её подразделяют на антропогенетику, изучающую закономерности наследственности и изменчивости нормальных признаков человеческого организма, демографическую генетику (генетика народонаселения), экологическая генетику (учение о генетических аспектах взаимоотношений человека с окружающей средой) и генетику медицинскую, которая изучает наследственные патологии (болезни, дефекты, уродства и др.).

Наиболее важной областью генетики человека является медицинская генетика. Медицинская генетика помогает понять взаимодействие биологических и факторов среды в патологии человека. Иногда ее рассматривают не как раздел генетики человека, а как самостоятельную область общей генетики.

2.4 Медицинская генетика

Медицинская генетика изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных (физических, творческих, интеллектуальных способностей) и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предопределенности и условий окружающей среды, в том числе от социальных условий жизни. А также разрабатывает системы диагностики, лечения, профилактики и реабилитации, больных наследственными болезнями и диспансеризации их семей, изучает роль и механизмы наследственной предрасположенности при заболеваниях человека.

Формирование медицинской генетики началось в 30-е гг. XX века, когда стали появляться факты, подтверждающие, что наследование признаков у человека подчиняется тем же закономерностям, что и у других живых организмов.

Задачей медицинской генетики является выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, а также разработка путей предотвращения воздействия факторов среды на наследственность человека.

Основным разделом медицинской генетики является клиническая генетика, которая изучает этиологию и патогенез наследственных болезней, изменчивость клинических проявлений и течения наследственной патологии и болезней, характеризующихся наследственным предрасположением, в зависимости от влияния генетических факторов и факторов окружающей среды, а также разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики этих болезней. Клиническая генетика включает в себя нейрогенетику, дерматогенетику (изучающую наследственные заболевания кожи - генодерматозы), офтальмогенетику, фармакогенетику (изучающую наследственно обусловленные реакции организма на лекарственные средства). Медицинская генетика связана со всеми разделами современной клинической медицины и другими областями медицины и здравоохранения, в том числе, с биохимией, физиологией, морфологией, общей патологией, иммунологией.

Генетика, изучает Задачей

-Генеалогический метод

-Цитогенетичесий метод

-Биохимические методы

Семейный характер заболевания

Семейные болезни - это заболевания, которые наблюдаются у членов одной семьи. По своему происхождению они могут быть наследственными или развиться под действием факторов внешней среды при наличии определенной генетической предрасположенности. Например, семейный пародонтоз (поражение десен) может быть связан с изменениями в гене того же белка коллагена либо может быть приобретенным и проявиться под влиянием общих неблагоприятных средовых факторов (например, дефицит кальция, фтора, витаминов, недостаточное белковое питание и др.), действующих на всех членов этой семьи. Если врач при обследовании больного получает сведения о сходных случаях заболевания в семье, то это служит прямым указанием на их возможную наследственную природу. Поэтому при наличии семейных случаев заболевания должен быть проведён второй этап обследования больного, направленный на дифференциальную диагностику конкретной наследственной болезни. В то же время наличие заболевания только у одного из членов родословной не исключает наследственного характера этой болезни, поскольку заболевание может быть результатом новой доминантной мутации у одного из родителей или гетерозиготное™ обоих родителей по рецессивной болезни (сегрегация мутантного фенотипа).

Специфические симптомы наследственных болезней

Наличие у больного редко встречающихся специфических симптомов или их сочетаний даёт основание думать о врождённой или наследственной природе заболевания. Например, вывих или подвывих хрусталика глаза характе­рен для трёх наследственных форм: синдромов Марфана, Вейля-Марчезани и гомоцистинурии. Голубые склеры характерны для несовершенного остеогене-за и некоторых других болезней соединительной ткани. При алкаптонурии моча темнеет на пелёнках. Для больных фенилкетонурией характерен мыши-i ный запах. При кровоточивости можно думать о болезни фон Вил-лебранда или гемофилии. Грубые черты лица характерны для больных с мукополисахаридозами (рис. 3.1). Астеническое телосложение с изменённой грудной клеткой встречается при синдроме Марфана (рис. 3.2). Непропорциональное соотношение конечностей и туловища, низкий рост, своеобразный лицевой череп говорят о наличии ахондроплазии.

Этиология генных болезней.

Мутации являются причиной наследственных заболеваний, которых насчитывается около 2000.

Генные мутации обусловлены изменением молекулярной структуры ДНК. В соответствующем участке ДНК эти изменения касаются нуклеотидов, входящих в состав гена. Такие изменения нуклеотидного состава гена могут быть 4-х типов:

1. Вставка нового нуклеотида

2. Выпадение нуклеотида

3. Перестановка положения нуклеотидов

4. Замена нуклеотидов.

Геномом называется совокупность всей наследственной информации организма (всех генов и меженных последовательностей нуклеотидов). Размер генома человека составляет 3 миллиарда пар оснований.

Ген - участок ДНК, кодирующий синтез одной полипептидной цепи аминокислот (одной молекулы белка) размеры гена определяются числом пар нуклеотидов. В каждой клетке человека около 30-40 тысяч пар генов, но точное их число пока не известно. В генах записана информация о структуре молекул РНК.

Генные болезни - это разнообразная по клиническим проявлениям группа заболеваний, возникающих в результате повреждения ДНК или мутаций на генном уровне. Основой для объединения их в одну групп служат этиологическая генетическая характеристика и закономерности наследования в семьях и популяциях.

Клинические проявления генных болезней, тяжесть и скорость их развития зависят от особенностей генотипа организма, возраста больного, условий внешней среды (питание, охлаждение, стрессы, переутомление) и других факторов.

Поскольку мутации в индивидуальных генах являются этиологическим фактором генных болезней, то закономерности их наследования соответствуют правилам расщепления в потомстве. Согласно многочисленным исследованиям разных наследственных болезней и генома человека в целом, можно говорить о многообразии видов мутаций в одном и том же гене.

Любой из этих видов мутаций может вести к наследственным болезням. Даже одна и та же генная болезнь может быть обусловлена разными мутациями. Мутации, вызывающие наследственные болезни, могут затрагивать структурные, транспортные, эмбриональные белки, ферменты.

Большинство генных патологий обусловлено мутациями в структурных генах, осуществляющих свою функцию через синтез полипептидов -- белков.

Генные (точковые) мутации затрагивают, как правило, один или несколько нуклеотидов, при этом один нуклеотид может превратиться в другой, может выпасть, продублироваться, а группа нуклеотидов может развернуться на 180 градусов. Генные мутации приводят к изменению аминокислотной последовательности белка. Наиболее вероятная мутация генов происходит при спаривании тесно связанных организмов, которые унаследовали мутантный ген у общего предка. Генные мутации приводят к таким заболеваниям, как амавротическая идиотия, альбинизм, дальтонизм и др.

Хромосомные мутации приводят к изменению числа, размеров и организации хромосом, поэтому их иногда называют хромосомными перестройками. Они часто приводят к патологическим нарушениям в организме, но в то же время хромосомные перестройки сыграли одну из ведущих ролей в эволюции.

Геномные мутации - отличительная черта которых связана с нарушением числа хромосом в кариотипе. Механизм возникновения геномных мутаций связан с присутствием генетически разнородных клеток. Такой процесс называется мозаицизм. Геномные мутации одни из самых страшных. Они ведут к таким заболеваниям, как синдром Дауна, синдром Клайнфельтера и др.

Моногенные формы болезней.

Генетическая основа моногенно обусловленных форм наследственной предрасположенности - мутации индивидуальных генов. Эта предрасположенность, как правило, наследуется по аутосомно-рецессивному или Х-сцепленному рецессивному типу. Однако расщепление больного потомства (по признаку болезни) в поколениях не соответствует менделевским типам наследования, поскольку носитель на протяжении жизни должен контактировать с «проявляющим» фактором. Причины сохранения этих форм наследственной патологии в популяциях человека, несмотря на пониженную приспособленность их носителя к тем или иным специфическим факторам среды, до конца не выяснены. Популяционно-генетическое объяснение высоких концентраций таких мутаций заключается в признании сохранения полной генетической приспособленности (число потомков) гетерозиготных носителей к таким факторам среды и даже наличие у них селективного преимущества (большее число потомков) по сравнению с нормальными гомозиготами.Патологическое действие «молчащих» генов проявляется под влиянием факторов окружающей среды. К настоящему времени известно более 40локусов, мутации в которых могут вызывать болезни при дополнительном условии - действии «проявляющего» фактора, конкретного для каждого гена. Различие «концентраций» проявляющих внешних факторов (чаще всего это химические вещества в составе пищи, воды, воздуха) приводит к тому, что одна и та же болезнь проявляется по-разному даже в пределах одной семьи (варьирующая пенетрантность и экспрессивность).

Предмет и задачи генетики, ее значение для медицины.

Генетика, изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных (физических, творческих, интеллектуальных способностей) и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предопределенности и условий окружающей среды, в том числе от социальных условий жизни. Задачей является выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, а также разработка путей предотвращения вредного воздействия факторов среды на наследственность человека.

При изучении наследственности и изменчивости человека используют следующие методы:

-Генеалогический метод позволяет выяснить родственные связи и проследить наследование нормальных или патологических признаков среди близких и дальних родственников в данной семье на основе составления родословной - генеалогии.

Близнецовый метод состоит в изучении развития признаков у близнецов. Он позволяет определять роль генотипа в наследовании сложных признаков, а также оценивать влияние таких факторов, как воспитание, обучение и др.

-Цитогенетичесий метод основан на микроскопическом исследовании структуры хромосом у здоровых и больных людей. Цитогенетический контроль применяют при диагностике ряда наследственных заболеваний, связанных с явлениями анеуплоидии и различными хромосомными перестройками. Он позволяет также изучать старение тканей на основе исследований возрастной динамики структуры клеток, устанавливать мутагенное действие факторов внешней среды на человека и т. д.

-Биохимические методы изучения наследственности человека помогают обнаружить ряд заболеваний обмена веществ (углеводного, аминокислотного, липидного и др.) при помощи, например, исследования биологических жидкостей (крови, мочи, амниотической жидкости) путем качественного или количественного анализа. Причиной этих болезней является изменение активности определенных ферментов.

Как и любая другая дисциплина, современная генетика человека использует методы смежных наук: физиологии, молекулярной биологии, генной инженерии, биологического и математического моделирования и т. д. Значительное место в решении проблем медицинской генетики занимает онтогенетический метод, который позволяет рассматривать развитие нормальных и патологических признаков в ходе индивидуального развития организма.

Медицинская генетика помогает понять взаимодействие биологических и средовых факторов в патологии человека. На основании медико-генетических знаний приобретаются навыки диагностики наследственных болезней. В настоящее время сложилась стройная система профилактики наследственных болезней: медико-генетическое консультирование, перенатальная диагностика, массовая диагностика у новорожденных наследственных заболеваний обмена, поддающихся диетической и лекарственной терапии, диспансеризация больных и членов их семей. Внедрение этой системы обеспечило снижение частоты рождения детей с врожденными пороками развития и наследственными болезнями на 60-70 %.

Исходя из уже реализуемых в практическом здравоохранении достижений генетики, можно прогнозировать такие перспективы, как широкое применение преимплантационной диагностики в основных медико-генетических центрах, проведение генетического тестирования на болезни с наследственным предрасположением и принятием, согласно полученным результатам, профилактических мер, создание новых подходов и методов лечения (в том числе генная терапия отдельных заболеваний), а также производство новых типов лекарств на основе генной информации. Население среднего и старшего возраста может быть обследовано на предмет риска многих болезней, которые могут быть предупреждены или облегчены путем диетического или лекарственного воздействия. Проверка индивидуальной чувствительности к лекарствам молекулярно-генетическим методом должна стать стандартной процедурой перед любым медикаментозным лечением.