Човешката генетика и нейното значение за медицината

Методи за изследване на наследствеността при човека

Всички хора принадлежат към един и същи вид Хомо сапиенс- разумен човек. Този вид е генетично разнороден: няма два индивида с еднакъв геном (с изключение на еднояйчните близнаци). През 30-те години ХХ век Стана ясно, че унаследяването на признаците при хората се подчинява на същите закони, както при животните и растенията. Това стана основа за развитието на медицинската генетика.

В момента са известни около 4 хиляди различни наследствени човешки аномалии, 1/3 от които се считат за сериозни заболявания. Наследствените заболявания включват например психични разстройства (различни видове деменция, шизофрения, епилепсия), както и метаболитни нарушения (диабет, фенилкетонурия и др.). Всеки от нас е носител на 4-8 наследствени аномалии.

Развитието на съвременната цивилизация води до появата на фактори в околната среда, които увеличават честотата на мутациите както в соматичните клетки, така и в гаметите. С развитието на медицината ефектът на естествения подбор по отношение на хората отслабва, така че възникващите вредни мутации не изчезват, а продължават, оказвайки негативно влияние върху наследствеността. Медицинската генетика е изправена пред спешна задача: в близко бъдеще да се научи да се справя с проявата на вредни мутации в човешкия фенотип. Решението на този проблем се основава на постиженията на молекулярната генетика.

Изследването на човешката наследственост е трудно, тъй като Невъзможно е да се правят експерименти върху хора, те се размножават сравнително бавно и имат голям бройхромозоми. Въпреки това, към днешна дата са натрупани обширни знания за човешката наследственост, получени с помощта на изследователски методи като генеалогични, близначни, цитогенетични, популационни, биохимични, дерматоглифни и др.

Генеалогичен методсе основава на изследване на родословието на човек, в чието семейство са открити различни наследствени заболявания. Методът на родословието позволява да се установи доминирането или рецесивността на даден признак, връзката му с други признаци или с пола. Понастоящем е проучено унаследяването на много нормални и патологични черти при хората, някои от тях са показани в таблицата.

Доминантен	Рецесивен
Къдрава коса	Права коса
Ранна плешивост	Нормален косопад
кафяви очи	Синьо или сиво
лунички	Без лунички
Полидактилия	Нормален брой пръсти
Липсващи зъби	Наличие на зъби
Нормално съсирване на кръвта	Хемофилия
Липсващи нокти	Наличие на нокти
късогледство	Нормално зрение
Миглите са дълги	Къси мигли
Нощна слепота	Нормално зрение
Нормално цветно зрение	Цветна слепота

От историята е известен случай на така наречената кралска хемофилия. Английската кралица Виктория е хетерозиготна за гена на хемофилията в резултат на мутация, настъпила в един от нейните родители. Виктория не подозира, че е носител на хемофилия, докато не роди осмото си дете - сина си Леополд. Генът за тази черта е широко разпространен сред кралските семейства в Европа поради кръвно-родствени бракове. Руският царевич Алексей страда от хемофилия, а двама синове на испанския крал Адолф XIII, Гонсало и Алфонсо, умират от това заболяване, наследено от хетерозиготните дъщери на Виктория, които пренасят гена в тогавашните управляващи семейства в Испания и Русия. Британската линия е продължена от нейния здрав син Едуард VII.

Децата от близко родствени бракове не са непременно обременени с наследствени заболявания. Може да са доста здрави. В такива бракове са родени например Ч. Дарвин, А. Линкълн, А.С. Пушкин. Легендарната Клеопатра е родена от съюза на брат и сестра. В древни времена в много кралски къщи са сключени само вътрешносемейни или, както се казва, кръвосмесителни бракове.

Така членовете на управляващите династии се стремели да запазят „чистотата на кръвта“. Уви, както се оказа, това не гарантира раждането на мъдри, силни духом и телом потомци.

Доста често в такива семейства имаше деца, засегнати от психически и физически заболявания.

Изследвайки мумията на египетския фараон Тутанкамон, чиято майка е била и негова полусестра, учените стигнали до извода, че причината за ранната му смърт е сериозно наследствено заболяване. Генетиците смятат, че израждането на династията на Птолемеите се дължи на кръвно-родствени бракове.

Защо родственият брак е опасен? Има такова нещо като коефициент на инбридинг. За чичовци и племенници е 1/8, за братовчеди - 1/16, за втори братовчеди - 1/32, за четвърти братовчеди - 1/64 и т.н. Колкото по-далечна е връзката, толкова по-малко идентични гени в генетичния апарат на всеки роднина.

При родствен брак вероятността да имате болно потомство зависи пряко от степента на връзка между съпрузите. Сред наследствените заболявания има една група, причинена от действието на доминантни гени, и друга – рецесивни. Доминантният ген, дори и в единствено число, задължително води до развитие на болестта. Има например такова рядко, но сериозно заболяване - хорея на Хънтингтън. Причинява се от един анормален ген. Смъртоносният ген, като бомба със закъснител, започва да проявява активност, когато неговият носител достигне възраст от 30-35 години. Абсолютно здрав човек кратко времесе превръща буквално в руина: спира да се движи, губи памет, говор и умира в агония. Медицината може само да облекчи физическото страдание на пациента, но не и да го излекува.

Рецесивен ген означава, че само един в полето не е воин. Неговият носител може да бъде абсолютно здрав човек, да живее безопасно живота си и да предава дефектния ген на децата си по наследство. Докато действието на "вредния" рецесивен ген се потиска от нормалния ген, получен от другия родител, болестта няма да се прояви. Ако случайно родителите се окажат носители на същия „вреден” рецесивен ген, заплахата от раждането на болно потомство става реална. Вероятността от такъв изход се увеличава десетократно, ако се оженят роднини, които биха могли да са наследили дефектен ген от техния общ прародител. Ето как се наследяват много заболявания: глухоняма, албинизъм, болести нервна системаи т.н. В потомството на съпрузи, свързани по кръвен път, се увеличава рискът не само от появата на наследствени заболявания, но и от мъртвородени деца, спонтанни аборти и вродени малформации.

Различна форма ушна мида: за генетични заболявания – а, б; норма - в

Двойен метод, въведена в генетиката от английския антрополог и психолог Ф. Галтън, се основава на сравнение на близнаци. Този метод ви позволява да определите ролята на генотипа, както и да оцените влиянието външни фактори, като обучение, възпитание и др., в унаследяването на белези.

Близнаците могат да бъдат еднояйчни или разнояйчни. Еднояйчните близнаци се развиват от едно и също яйце. Винаги са еднополови, поразително си приличат, имат една кръвна група, едни и същи отпечатъци, дори родителите им ги бъркат, а кучетата не могат да различават по миризмата. Единствено техните трансплантации на органи са винаги успешни. Делът на монозиготите при хората е около 40%. общ бройблизнаци. Изследването на еднояйчните близнаци през целия им живот, особено ако живеят при различни социално-икономически и климатични условия, е интересно, тъй като психическите и физическите различия между тях не се дължат на различни генотипове, а на влиянието на условията на средата. Най-известните еднояйчни близначки, оцелели до зряла възраст, са петте сестри Дион, родени в Канада през 1934 г.

Един ден в малкото канадско градче Каландър телефонът иззвъня в редакцията на местния вестник. Мъжки глас попита колебливо: „Извинете, колко ще струва реклама във вестник за раждането на пет деца?“ Отначало редакторът не разбра какво става. Той зададе няколко въпроса и онемя в слушалката. След като възвърна силата на речта, той отново попита: „Какво казваш? Наистина ли се раждат пет бебета наведнъж?“ Човекът от другата страна на линията за съжаление потвърди това. Беше сензация! „Ако казвате истината“, извика редакторът, „това няма да ви струва нито пени. Как е фамилията ти?" — Оливър Дион — отговори мъжът.

започна невероятна историяпет малки сестри. Краката им бяха тънки като пръсти, телата им се побираха удобно в дланта им. Всеки тежал малко повече от 600 г. С помощта на пипета лекарят излял в устата им няколко капки вода, смесена с ром. Акушерката била сигурна, че новородените няма да живеят и час. Затова тя набързо ги сложи в купа с вода, кръщавайки ги с имена: Емили, Мари, Сесил, Анет, Ивон. Акушерката беше права: новородените нямаха шанс да оцелеят. Те са родени в къщата на беден фермер, където няма електричество и течаща вода, а петима други членове на семейството вече живеят в задушна стая.

Когато близнаците бяха на пет месеца, всички бяха шокирани от новината, че рожденият им баща ще ги изложи на Световното изложение в Чикаго. Тогава държавните власти на Канада взеха сериозно сестрите Дион: беше построен специален павилион, в който бяха поставени петте сестри. Този павилион имаше десет огромни прозореца и галерия, от която се виждаха. Момичетата започнаха да живеят като в заграждение. От 1935 до 1943 г. през галерията са минали над 3 милиона души! Тук имаше зрители не само от Канада, САЩ, но и от други страни по света. Гледането беше платено, приходите отидоха в специално открита сметка на името на петте деца на Дион. Заради наплива от туристи градът забогатява, но родителите се чувстват лишени. „Всеки забогатява от дъщерите ни – оплака се бащата, – но ние останахме само с правото да продаваме картички с техните изображения...“

Децата се оказаха златна мина: компаниите, произвеждащи мляко, памперси, бебешки дрехи, бебешка пудра, паста за зъби, плащаха огромни суми за използването на снимки на сестрите Дион в реклами на техните продукти. Холивуд направи три филма за тях. И само няколко лекари и психолози предупредиха: поради факта, че момичетата се държат в клетки като животни, те ще растат нещастни и необщителни.

Когато Емили, Мари, Сесил, Анет, Ивон бяха на девет години, властите решиха да построят друга голяма къща в Каландър и да настанят цялото семейство Дион там. Идеята цялото семейство да живее заедно се оказа неуспешна. Момичетата бяха напълно неподходящи за това. Бащата се отнасяше към тях раздразнено, дори грубо: смяташе, че е несправедливо лишен от подялбата на доходите. Когато момичетата навършиха шестнадесет години, те бяха изпратени в интернат. Те се появиха там плахи, страхливи, неспособни да намерят контакт с връстници и други деца. Три години по-късно Емили отива в манастир, но не остава там дълго. Няколко години по-късно тя започна да има епилептични припадъци. Една нощ, по време на поредната атака, Емили, лишена от медицинска помощ, почина. За другите сестри това беше ужасен удар. Веднага след смъртта на Емили те започнаха да пишат книгата „Ние бяхме петима“, която се превърна в обвинителен акт не само срещу семейството, но преди всичко срещу властите.

Мрачните предсказания на хора-визионери започнаха да се сбъдват. Сестрите не бяха адаптирани към нормален живот: никоя от тях нямаше професия, не можеха да намерят контакт с други хора. Израснали заедно, те знаеха само как да бъдат приятели помежду си. Мари почина на тридесетгодишна възраст. След неуспешен брак тя живее сама в Монреал, където внезапно умира. Анет и Сесил също нямаха щастливи бракове. Силно привързани един към друг, те прекарваха много време в разговори по телефона или на общи посещения, по време на които с копнеж си спомняха времето, когато бяха петима.

Сесил ражда близнаци, но един от близнаците скоро умира. Три години по-късно тя овдовява. Анет имаше четири деца. Ивон се опита да стане монахиня, но не се оправи в манастира и живееше напълно сама. Такава е тъжната съдба на сестрите Дион.

Забележително проучване е проведено в полския град Гданск, където на 12 май 1971 г. в клиниката на Гданската медицинска академия са родени пет близнаци. От момента на раждането за тях се грижи Институтът по педиатрия. Само два месеца и половина по-късно децата се прибраха. На три години Адам, Пьотр, Роман, Агнешка и Ева отидоха при детска градина, а през май 1978 г. близнаците стават ученици в средно училище № 15 в Гданск. В училище и петте бързо стават част от екипа, имат много приятели. Те са приятелски настроени не само един към друг, но и към всички свои съученици. Децата израснаха общителни, здрави и мили. Това са различните съдби на канадски и полски близнаци.

Цитогенетичен методвъз основа на микроскопско изследване на структурата и броя на хромозомите. Делещите се левкоцити се фиксират, оцветяват и изследват под микроскоп. В този случай отклоненията от нормата могат да се определят както от броя на хромозомите, така и от структурата на всяка хромозома.

Първата пълна информация за броя и структурата на хромозомите е получена през 1956 г. от шведските учени J. Tiyo и A. Levan. Те открили, че нормалният човешки кариотип включва 46 хромозоми, от които 22 двойки автозоми и една двойка полови хромозоми.

Цитогенетичният контрол се използва при диагностицирането на редица наследствени заболявания. При липса на една Х хромозома жените развиват синдром на Шерешевски-Търнър (генотип: 44 + X0 = 45). Това заболяване е описано за първи път от съветския ендокринолог N.A. Шерешевски през 1925 г. и след това проучен по-подробно от Търнър през 1938 г. При раждането детето изглежда като момиче и често има забележими отоци на гърба на ръцете и краката. През първата година от живота подуването постепенно изчезва. Възрастните жени обикновено са ниски, под 140 см и имат крилати гънки на шията. Яйчниците са недоразвити и представляват ивица съединителна тъкан. Безплодна.

Вече е добре известно, че в 45-60 случая от 100 спонтанни аборта имаме работа с хромозомни аномалии. По все още неразбрани причини най-често срещаната аномалия (приблизително 20% от всички спонтанни аборти) е синдромът на Шерешевски-Търнър.

Наличието на допълнителна X хромозома при мъжете (генотип: 44 + XXY = 47) води до болестта на Klinefelter. През 1942 г. американският лекар Клайнфелтер описва група от девет мъже с необичайно развити млечни жлези, много малки тестиси и липса на сперма. Мъжете, страдащи от това заболяване, като правило, са по-високи от нормалното и са с интелектуална изостаналост. Те често са способни на престъпления и сексуални извращения и много от тях завършват в психиатрични болници или затвори. Почти всички страдат от безплодие. Синдромът на Klinefelter се среща и при мъже с генотипове 44 + XXXY = 48 и 44 +
+ ХХХХY = 49. Такива мъже са способни на жестоки постъпки и са много агресивни.

Наличието на допълнителна 21-ва хромозома може да се наблюдава под микроскоп. Тази аномалия е открита за първи път от френския лекар Lejeune и неговите колеги през 1959 г. Заболяването, свързано с нея, е описано през 19 век. Английският лекар Л. Даун и получи името Синдром на Даун. Характеризира се с деменция, грозна физика и монголоидна форма на очите. Мутацията, водеща до синдрома на Даун, се причинява от мутагени, които влизат в тялото с храна или въздух. Най-широко разпространените мутагени са химически съединения, които са част от тютюнев дим. Следователно пушачите са по-склонни да имат деца със синдром на Даун. Възрастта на майката не е безразлична към здравето на детето и колкото по-голяма е, толкова по-често вродени аномалииразвитие.

Много по-рядко срещан от синдрома на Даун е синдромът на Едуардс. Такива пациенти имат допълнителна хромозома в 18-та двойка. Допълнителната 18-та хромозома причинява умствена изостаналост, дефекти на ушите, очите, ръцете и главата.

Наличието на допълнителна 13-та хромозома води до синдром на Патау, който е описан през 1960 г. Заболяването е придружено от умствена изостаналост, малка глава, неправилно развитие на ушите и очите, цепнатина на небцето, цепнатина на устната, допълнителен пръстна всяка ръка, както и други аномалии. Такива деца обикновено умират преди навършване на една година.

Нарушаването на целостта на поне една хромозома също води до сериозни последствия. Синдромът на "котешкия плач", свързан с делеция на късото рамо на хромозома 5, е описан през 1963 г. Плачът на новородените е подобен на плача на котка, който се свързва с аномалии на ларинкса и гласни струни. Децата растат лошо и изостават в умственото развитие. Външен видпациентите имат следните характеристики: напречна гънка във вътрешния ъгъл на окото, уши с неправилна форма и ниско поставени, къс врат и чести сърдечни дефекти. Повечето деца умират в ранна възраст, но са описани по-възрастни пациенти, по-специално 55-годишна жена.

Скъсяването на една хромозома от 22-ра двойка води до заболяване на кръвта - злокачествена миелоидна левкемия (кървене).

Биохимичен методвъз основа на изследване на наследствено обусловения метаболизъм. Причината за метаболитни нарушения е промяна в активността на определени ензими. Пример за нарушение на метаболизма на аминокиселините е албинизмът, който се причинява от дефект в ензима тирозиназа, който блокира превръщането на тирозин в меланин. Албиносите имат млечна кожа, много светла коса и нямат пигмент в ириса. Имат повишена чувствителност към слънчева светлина, което ги предизвиква възпалителни заболяваниякожата.

Фенилкетонурия (нарушение на метаболизма на аминокиселините) е наследствено заболяване, свързано с натрупване на фенилаланин поради липса на ензим, който го превръща в тирозин. Фенилаланинът се окислява до фенилпирогроздена киселина, която се екскретира в урината. Честотата на това заболяване е 1: 5600. Болното дете развива конвулсии, дерматит и лоша миризма(„миши“, „вълчи“, „мухлясал“). За диагностициране на заболяването се използва тестът Felling: 10 капки 10% разтвор на FeCl 3 се добавят към 2-5 ml прясна урина. Появата на синьо-зелен цвят показва наличието на болестта. Лечението се състои в спазване на специално подбрана диета.

При галактоземия (нарушение на въглехидратния метаболизъм) галактозата се натрупва в кръвта, което инхибира усвояването на глюкозата. Ако от диетата се изключи млякото, което е източник на галактоза, детето оцелява. При пациентите липсва ензимът галактозидаза, който може да се определи чрез химически кръвен тест. Началото на заболяването може да се прояви от първите дни от живота като лошо храносмилане, увеличаване на черния дроб и помътняване на лещата. При тежко протичанеи без лечение децата умират през първата година от живота си и при аутопсия откриват цироза на черния дроб.

Болестта на Niemann-Pick е свързана с натрупването на сфингомиелин в мозъка и черния дроб. Болестта се развива в ранна детска възраст и се проявява в отказ от хранене, появата на повръщане, увеличен корем, черен дроб, далак. Пациентите изпитват мускулна слабост, крампи, намален слух и зрение. Децата умират в ранна възраст.

От 4 хиляди наследствени заболявания, описани досега, около 600 са проучени доста добре.Използването на различни методи позволява да се идентифицират моделите на наследяване на черти при хора нормално и при различни патологии. Благодарение на това през последните години стана възможно да се предотврати раждането на деца с рожденни дефектиизползване на пренатална диагностика. В много страни по света, включително Русия, има мрежа от институции, предоставящи медицинско генетично консултиране на населението. На първо място, техните услуги трябва да се използват от младоженци, които имат генетично увредени роднини. Генетичната консултация е задължителна при сключване на брак на роднини, лица над 30 години, както и работещи в производството с вредни условия на труд. Лекарите и генетиците ще могат да намалят риска от генетично дефектно потомство.

Раздели: Биология

клас: 9

„Да оживеем научната истина за закони на наследствеността
ще помогне за спасяването човечеството от много скърби и скръб."

(И. П. Павлов)

Цели на урока:

Предмет:

• да формират концепции за човешката генетика, науката, която изучава характеристиките на наследяването на черти при хората, наследствените заболявания (медицинска генетика), генетичната структура на човешките популации, която е теоретичната основа съвременна медицинаи модерно здравеопазване.
• въведе основните методи на човешката генетика: цитогенетичен, близначен, популационен, биохимичен, генеалогичен.

Образователни:

• развиват мисленето, способността за сравняване и анализиране и прилагане на получената информация на практика.
• развиват потребностите от творческа самореализация и самообразование; организиране на работното време в класната стая;

Личностно ориентиран (образователен, социализиращ):

• да формират научен мироглед,
• продължете да развивате уменията да работите в малка група, да слушате другарите, да оценявате себе си и другите.

Планирани резултати:Студентите трябва да могат да характеризират същността на основните методи на човешката генетика и да разбират ролята им в изучаването на човешката наследственост.

Тип урок:изучаване на нов материал.

Методи на обучение:проблемно, частично търсене.

Форми на организиране на образователни дейности:индивидуално, по двойки, фронтално.

Оборудване:учебник S.G.Mamontov, V.B. Захаров, Н.И. Сонин „Биология. Общи модели”, схеми, тетрадки, илюстрации.

Организиране на времето.Добър ден Днешният урок е пълен с много информация. Да се ​​подготвим за продуктивна работа. Ние внимателно следим информационните съобщения на нашите съученици.

1. Проверка на знанията:Фронтална проверка на термини, чието познаване е необходимо за успешно овладяване на темата: цитология, кариотип, популация, зигота, автозома, свързан с пола, ген, ДНК, хомозиготни, хетерозиготни, мутации.

2. Учене на нов материал

Актуализиране на знанията, встъпително слово на учителя:

„Карло влезе в килера, седна на единствения стол на бедната маса и като въртеше дънера насам-натам, започна да изрязва от него с нож кукла... Първо отряза косата на дънера, после челото, после очите...” Още няколко замаха на ножа - и дървеното момче се олюля на тънките си крака. Страхотно просто! В живота всичко е много по-сложно и по-дълго.

Човекът е сложна мистерия за науката и за самия него; разбирането на неговата природа е било и остава обект на множество изследвания, включително генетични изследвания.

Нека го запишем в тетрадката ви: Човешка генетика- клон на науката за генетиката, който обяснява много от това, което преди е било мистериозно в биологичната природа на човека.

Вече е ясно, че човешката наследственост е подчинена на същите биологични закони, както наследствеността на всички живи същества. Законите на наследствеността и естеството на унаследяване на индивидуалните характеристики при хората и животните са еднакви. Изследването на наследствеността е от голямо значение, тъй като здравата наследственост е ключът към човешкото здраве.

В Русия, когато избират булка, родителите вземат предвид не само външния вид и личността. Но те също гледаха внимателно роднините на булката до пето поколение: търсеха пияници, кавгаджии и луди хора. Дори имаше поговорка: „Избирай кравата по рогата, а булката по раждането“. Те се опитаха да се сродят със семейство с равни доходи. Каква беше основата за такъв сериозен подход при избора на партньор в живота?

Въпреки това, поради редица особености, изучаването на човешката наследственост е трудно. Защо мислиш? Учениците изразяват собствено мнение. След това учителят подчертава тези характеристики, а учениците го записват в тетрадките си:

Нека изброим тези функции:

– невъзможността за целенасочено кръстосване точно на тези двойки, които са необходими за изследване;
– късен пубертет;
– малко потомство;
– невъзможност за експерименти с изкуствени мутации; невъзможността всички изследвани хора да се държат при еднакви условия; сравнително голям брой хромозоми (23 двойки).

Изследването на човешката генетика обаче е необходимо, макар и само защото КаквоМедицината се нуждае от това. Болестите, които се основават на генетични нарушения, са много по-разпространени, отколкото изглежда на пръв поглед. Поради тези нарушения около 15% от ембрионите умират преди раждането, 3% от децата умират при раждането, 3% от децата умират преди да достигнат пубертета, 20% от хората не се женят и 10% от браковете са бездетни. Известно е, че повече от 2000 човешки заболявания са причинени от генетични аномалии.

резултати генетични изследванияимат голямо практическо значение за медицината и здравеопазването. В момента са разработени различни методи за изследване на човешката наследственост, за които ще научим днес.

С изпълнението на групите се попълва таблицата:

Методи за изследване на наследствеността при човека

Метод на изследване	Проучвано ниво на организация	Какво учи?	Значение

Изпълнение на група 1: ГЕНЕОЛОГИЧЕН МЕТОД

Генеалогията е изучаване на родословия. Генеалогичният метод се състои в изучаване на родословия въз основа на законите за наследяване на Менделеев и помага да се установи естеството на наследяване на черти (доминантни или рецесивни). Същността на генеалогичния метод се свежда до установяване на родословни връзки и проследяване на черта или заболяване сред близки и далечни преки и непреки роднини.
Така се установява унаследяването на индивидуалните характеристики на човека: черти на лицето, ръст, кръвна група, умствен и психологически състав, както и някои заболявания.
Този метод често се нарича клинико-генеалогичен метод, тъй като се наблюдават патологични признаци (т.нар. „хабсбургска устна” се унаследява според доминантния тип; интересно е унаследяването на хемофилията).

Ако разгледате по-отблизо портрета на член на семейството от 14 век и портрета на потомък, живял през 19 век, можете да видите, че тази характеристика се предава от поколение на поколение през вековете и се възпроизвежда точно. ( Приложение)

Този метод разкрива вредните последици от кръвно-родствените бракове. При родствените бракове вероятността от раждане на деца с наследствени заболявания и ранна детска смъртност е десетки и дори стотици пъти по-висока от средната.

съобщение ( Приложение ): Семейните връзки съсипаха династията на Хабсбургите

Технически генеалогичният метод се състои от два етапа:

1) изготвяне на родословна диаграма;
2) действителен генеалогичен анализ.

Пробанд – лицето, от което се съставя родословието. Тъй като повечето наследствени заболявания се проявяват в детството, се разпитват основно родителите на пробанда (най-често майката).

Генеалогичният метод е един от най-универсалните методи на медицинската генетика. Той се използва широко при решаване на теоретични и приложни проблеми:

– за установяване на наследствения характер на даден признак;
– при определяне на типа на унаследяване и пенетрантност на ген;
– при анализ на генни връзки и картографиране на хромозоми;
– при изследване на интензивността на мутационния процес;
– при дешифриране на механизмите на взаимодействие на гените;
– за медико-генетично консултиране.

Значение: С помощта на генеалогичния метод е доказано унаследяването на много заболявания като диабет, шизофрения, хемофилия и др.

Генеалогичният метод се използва за диагностика на наследствени заболявания и медико-генетично консултиране; дава възможност за генетична профилактика (предотвратяване на раждането на болно дете) и ранна профилактика на наследствени заболявания.

Изследването на родословията позволи да се установи, че не само физическите качества се наследяват, но и наклонностите. Пример за това е музикалността на семейство Бах.

Рефлексия след изучаване на всеки метод: Учениците представят формулирани отговори в реда на таблицата на въпросния метод.

Изпълнение на група 2: МЕТОД НА БЛИЗНАЦИ

Фрагмент от филмовото списание „Jumble” - Триплети.

Методът на близнаците е най-често срещаният в генетиката на човешкото поведение. Методът се състои в изследване на разликите между еднояйчните близнаци. Този метод е представен от самата природа. (При около един на 100 случая човек се ражда с близнаци.) За да разберем по-добре основите на този метод, нека първо поговорим за феномена на побратимяването като цяло. При някои видове животни и хора овулацията обикновено произвежда само едно яйце, което води до само едно бебе. Вярно, понякога има изключения - две, а понякога и три или повече яйцеклетки узряват и се оплождат едновременно.

В този случай се раждат две или повече бебета и тъй като идват от различни оплодени яйцеклетки или зиготи, те се наричат ​​двуяйчни (DZ) близнаци или разнояйчни близнаци. Ако се раждат тризнаци, тогава е по-правилно да наричаме такива деца тризиготни близнаци. DZ близнаците не трябва да имат един и същи баща. Ако по време на периода на овулация жената е имала контакт с различни мъже, вероятно е родените близнаци DZ да имат различни бащи. Описани са такива случаи, включително такива, при които едното от бебетата е черно, а другото бяло.

Не всички многоплодни бременности водят до раждане на близнаци. В някои случаи такива бременности водят до раждане на различен тип близнаци. Това са монозиготни (MZ) близнаци. MZ близнаците са коренно различни от DZ близнаците, тъй като те не произлизат от различни зиготи, а от една и съща, която на определен етап на фрагментация по неизвестни причини се раздели на два независими организма. Произходът на MZ близнаците от една и съща зигота определя абсолютната идентичност на тяхната генетична конституция. MZ близнаците са единствените хора на Земята, които имат еднакъв набор от гени. Затова те обикновено са като две грахчета в шушулка, подобни едно на друго.

Ако разделянето на ембриона на два организма не е пълно, сиамски или сиамски, може да се родят близнаци. Често такива близнаци умират веднага след раждането, но в някои случаи те оцеляват и дори могат да бъдат отделени един от друг чрез операция.

Такива близнаци получиха името „сиамски“ в чест на първата изследвана и описана двойка сиамски близнаци. Това са сиамските близнаци Чанг и Енг, родени в Сиам (Тайланд) през 1811 г. Те прекарват по-голямата част от живота си в зряла възраст в Съединените американски щати. И двамата бяха женени и имаха деца, единият на 12, а другият на 10. Братята живяха 63 години, а причината за почти едновременната им смърт беше болестта на единия от братята.

Отбелязано е също, че сред родените близнаци преобладават момчетата.

На всеки 10 милиона раждания има само сиамски близнаци.

Учените включват фактори, допринасящи за многоплодна бременност:

• Увеличаване на възрастта на майката (над 30-35 години)
• Голям брой предишни раждания
• Аномалии на матката (бифуркация на матката)
• Бременност, настъпваща веднага след спиране на употребата на контрацептиви
• Бременност поради употреба на лекарства за безплодие или изкуствено осеменяване
• Наследствени фактори - близнаците често се раждат в няколко поколения от едно и също семейство. Освен това едни и същи родители могат да действат като „поколение“; След раждането на първата двойка близнаци има тенденция да се повтори успехът на „близнаците“.

В допълнение към класическата версия има няколко разновидности на метода на близнаците, по-специално методът на разделени близнаци, който позволява най-ясно да се разделят наследствените и екологичните влияния

Значение: Проучването на развитието и заболеваемостта на близнаците има голямо влияние върху разбирането на средата на възникване на много заболявания. Ако някоя черта е сходна при еднояйчните близнаци, това е доказателство за нейната зависимост от наследствеността.

И така, в хода на изследването стана известно, че за появата на заболявания като морбили, магарешка кашлица, варицела, едра шарка е необходимо само инфекциозно начало; а за появата на заболявания като дифтерия, паротит, пневмония, детски паралич, туберкулоза играят роля наследствените свойства на организма.

Близнаците са истинско съкровище. Не напразно по време на Втората световна война близнаците са били защитени като държавно съкровище в окупираните от Германия Дания и Швеция. Регистърът на датските и шведските близнаци се пазеше като златен фонд.
Рота на почетната гвардия на Кремъл.

Изпълнение на група 3: ЦИТОГЕНЕТИЧЕН МЕТОД

Цитогенетичният метод се основава на изследване на изменчивостта и наследствеността на ниво клетки и субклетъчни структури. Методът ви позволява да идентифицирате кариотипа - структурната характеристика и броя на хромозомите. Установена е връзка между редица сериозни заболявания и хромозомни аномалии. Провежда се цитогенетично изследване на пробанд, неговите родители, роднини или плод, ако има съмнение за хромозомен синдром или друго хромозомно заболяване.

Хромозомни аномалии се срещат при 7 от всеки хиляда новородени и в половината от случаите водят до смърт на ембриона (спонтанен аборт) през първата трета от бременността. Ако дете с хромозомни аномалии се роди живо, то обикновено страда от тежки заболявания и изостава в умственото и физическото развитие.

Всички хромозоми са сдвоени и имат сериен номер. Синдромът на Даун е тризомия на 21 двойки хромозоми (1 на 500-600 новородени). Характеристика: специфично изражение на лицето, умствена изостаналост, нисък ръст, къси ръце и крака с къси пръсти. Тризомията за други автозоми е много рядка, тъй като води до смърт на ембриони в ранните етапи на развитие. Аномалиите в броя на половите хромозоми причиняват сериозни нарушения в развитието. Сред тях е синдромът на Клайнфелтер (1 момче на 400-600 раждания). Характеризира се с недоразвитие на първични и вторични сексуални характеристики и изкривяване на пропорциите на тялото. Друга аномалия, която се среща при 1 на 5000 новородени момичета, е синдромът на Шерешевски-Търнър. 45 хромозоми. XO. (стр. 189 от учебника, фигура 98).

Показания за цитогенетично изследване на пациента:

– множество малформации (включващи три или повече системи); най-трайните нарушения са малформации на мозъка, опорно-двигателния апарат, сърцето и пикочно-половата система;
– умствена изостаналост, съчетана с разстройства физическо развитие.
– персистиращо първично безплодие при мъже и жени, с изключение на гинекологична и урологична патология;
– повтарящ се спонтанен аборт, особено в ранните етапи;
– нарушение на половото развитие;
– малко тегло на дете, родено по време на доносена бременност.

Значение: резултатите от метода са насочени към намаляване на процента на риска от раждане на деца с хромозомни аномалии (предимно със синдром на Даун) за последващи диагностични процедури.

Изпълнение на 4 групи: МЕТОД ЗА НАСЕЛЕНИЕ

Популационната генетика изучава генетичните различия между отделните групи хора (популации) и изследва моделите на географско разпределение на гените. Методите на популационната генетика се използват широко в изследванията върху хората. Вътрешносемейният анализ на заболеваемостта е неделим от изследването на наследствената патология, както в отделните страни, така и в относително изолирани групи от населението. Изследването на честотата на гените и генотиповете в популациите е предмет на популационно-генетичните изследвания. Това предоставя информация за степента на хетерозиготност и полиморфизъм на човешките популации и разкрива разликите в честотите на алелите между различните популации.

Статистическият анализ на разпределението на отделните наследствени черти (гени) в човешките популации в различни страни позволява да се определи адаптивната стойност на конкретни генотипове. Веднъж възникнали, мутациите могат да се предават на потомството в продължение на много поколения. Това води до полиморфизъм (генетична хетерогенност) в човешките популации. Сред населението на Земята е почти невъзможно (с изключение на еднояйчните близнаци) да се намерят генетично идентични хора. В хетерозиготно състояние популациите съдържат значителен брой рецесивни алели (генетичен товар), които причиняват развитието на различни наследствени заболявания. Честотата на тяхното възникване зависи от концентрацията на рецесивния ген в популацията и се увеличава значително при кръвно-родствени бракове.

Значение: методът ви позволява да изследвате разпределението на отделни гени или хромозомни аномалии в човешките популации

Изпълнение на група 5: БИОХИМИЧЕН МЕТОД

Този метод помага за откриване на редица заболявания с метаболитни нарушения (ензимопатии). Изследват се кръв, урина, цереброспинална течност, пункции на костен мозък, околоплодна течност, сперма, пот, коса, нокти, изпражнения и др.

Показания за биохимични изследвания:

– умствена изостаналост, психични разстройства;
– нарушение на физическото развитие – необичаен растеж и структура на косата или ноктите; анормален растеж с изкривяване на костите на тялото и крайниците, прекомерно отлагане на мазнини, недохранване или кахексия, скованост или разхлабеност на ставите;
– лошо зрение или пълна слепота, загуба на слуха или глухота;
– конвулсии, мускулна хипотония, хипер- и хипопигментация, фоточувствителност, жълтеница;
– непоносимост към определени храни и лекарства, лошо храносмилане, често повръщане, диария, редки изпражнения.
– бъбречно-каменна болест.
– хемолитична анемия и други състояния.

Значение: С помощта на биохимични методи са открити около 500 молекулярни заболявания в резултат на проява на мутантни гени.

3. Затвърдяване на изучения материал.– Проверка на попълването на таблицата.

4. Провеждане на урочна рефлексия

Учениците оценяват представянето на своите съученици, индивидуалните си дейности в урока и в групата. Оценява се работата на отделните ученици.

Резултатът от урока е обявен: По време на урока се запознахме с основните методи на човешката генетика, очаква ви следващия етап - да проведете изследване на унаследяването на избрания признак в 3-4 поколения ваши роднини. Тази работа ще консолидира вашите знания чрез практическото приложение на получената информация.

5. Домашна работа

– Изучаване на параграф 39, отговори на въпроси на стр. 192. бележки в тетрадка;
- Изпълни изследователска работа„Изследване на наследствената обусловеност на изучавания признак, както и вида на неговото наследяване в моето семейство по генеалогичен метод“ (срок 1 седмица).

Използвани книги:

1. Брусиловски А. И.„Живот преди раждането“, Москва „Знание“ 1984 г
2. Баев А.А.(ред.). Човешки геном, ВИНИТИ, том 1. М., 1990.
3. Бочков Н.П., Чеботарев А.Н.Човешка наследственост и мутагени на околната среда. М.: Медицина, 1989
4. Ивин М.„Кабините на живота“, Ленинград „Детска литература“ 1965 г
5. Киселева З.С., Мягкова А.Н."Генетика", Москва "Просвещение", 1983 г
6. Лисицин А.П."Основи на генетиката", Москва "Колос", 1972 г
7. Тартаковски M.S.„Човекът – венецът на еволюцията?“, Москва „Знание“, 1990 г
8. Фогел Ф., Мотулски А.Човешка генетика. М.: Мир, 1990.

Литература за допълнително четене:

1. Н.П. Бочков„Гени и съдби”, М. „Млада гвардия”, 1990 г.;
2. С. Ауербах“Наследственост”, М. “Атомиздат”, 1969;
3. Ю.П.Лаптев“Забавна генетика” М. “Колос”, 1982 г.;
4. И.П. Карузина„Биология” М. „Медицина”, 1977 г.;
5. Н. Дубинин, В. Губарев“Нишката на живота” М. “Атомиздат”, 1968 г.;
6. Н.П. Дубинин“Генетика и човек” М. “Просвещение”, 1978;
7. З.С. Киселева, А.Н. Мягкова“Методика на преподаване на избираем курс по генетика” М. “Просвещение” 1979 г.

Генетиката, заедно с морфологията, физиологията и биохимията, е теоретичната основа на медицината и предоставя ключа към разбирането на молекулярно-генетичните процеси, водещи до развитието на болести.

Идеи за наследените различия между хората са съществували още в древни времена (виж Глава 1). Още в произведенията на древногръцките философи е поставен проблемът за вроденото и придобитото (Хипократ, Анаксагор, Аристотел, Платон). Някои от тях дори предложиха „евгенични“ мерки. Така Платон в своята работа „Политика“ обяснява подробно как да избира съпрузи, така че да се раждат деца, които в бъдеще ще станат изключителни личности както физически, така и морално.

Английският лекар Адамс (1756-1818) в своя труд „Трактат за предполагаемите наследствени свойства на болестите“ прави редица забележителни заключения. Ето някои от тях.

1. Има фамилни и наследствени фактори.

2. При семейни заболявания родителите по-често са роднини.

3. Наследствените заболявания могат да се появят на различна възраст.

4. Има предразположеност към заболявания, което води до заболяване при излагане на външни фактори.

5. Репродуктивната способност на много пациенти с наследствени заболявания е намалена.

Адамс беше критичен към програмите за негативна евгеника.

През 1820 г. немският професор по медицина Насе правилно идентифицира най-важните модели на унаследяване на хемофилията.

В трудовете на повечето изследователи от 19 век се смесват истински фактори и погрешни идеи и по това време все още не съществуват критерии за установяване на истината. Човешката генетика няма основни теоретични принципи. Като наука се формира през 1865 г., когато се появяват биометрията и менделизмът.

Голямо влияниеРазвитието на човешката генетика е повлияно от работата на Ф. Галтън. През 1865 г. той публикува статия „Наследството на таланта и характера“, в която пише: „... имаме всички основания да вярваме, че способностите или характеристиките на характера зависят от много неизвестни причини.“ Въз основа на своите изследвания Галтън заключава, че големите способности и постигането на слава зависят силно от наследствеността. След работата на Галтън изследванията в областта на човешката генетика придобиха силно пристрастие към евгениката. По-късно, по време на нацисткия период в Германия (1933-1945 г.), става ясно какво тежки последствияможе да даде изкривена интерпретация на утопичната идея за подобряване на човешката раса.

Работата на английския лекар A.E. Garrod върху изследването на вродените нарушения на метаболизма при алкаптонурия, албинизъм и цистинурия има принос в човешката генетика. През 1908 г. Гаррод публикува своя класически труд по тази тема. В него той нарича тези заболявания „вродени грешки на метаболизма“, които се унаследяват рецесивно и се появяват по-често в семейства, където родителите са близки роднини. Той също така предложи различна реакциякъм лекарства и инфекциозни агенти може да се дължи на индивидуални химични различия. Той пише: „...както сред представителите на даден вид няма два индивида с еднаква структура на тялото, така и химическите процеси в техните организми не могат да бъдат идентични.“ Гаррод с право се счита за основател биохимична човешка генетика .

Както бе споменато по-рано, в края на 19 век са открити хромозомите и са изследвани митозата и мейозата. Отначало растенията и насекомите са любимите обекти на генетиците. Цитогенетика Човешките хромозоми започват да се развиват бързо през 1956 г., когато е установено, че човешките клетки съдържат 46 хромозоми. Откриването на тризомия 21 при синдрома на Даун и аномалиите на половите хромозоми при нарушенията на сексуалното развитие определя значението на цитогенетиката в медицината.

Откриване на ABO кръвни групи К. Ландщайнпрез 1900 г. ( Нобелова награда 1930) и законите за тяхното наследяване от Dungern и Hirschfeld през 1911 г. станаха доказателство за приложимостта на законите на Мендел към наследяването на черти при хората. През 1924 г. Бърнщайн открива, че човешките кръвни групи се контролират от серия от множество алели. 25-30 години по-късно Винер, Левин и Ландщайн откриват Rh фактора (Rh) и показват, че хемолитичната жълтеница на новородените възниква поради имунологична несъвместимост на майката и плода.

От самото си създаване човешката генетика се развива не само като теоретична, но и като клинична дисциплина. От една страна, изучаването на общите модели на наследяване на черти през поредица от поколения и развитието на хромозомната теория за наследствеността стимулира събирането на родословия и техния генетичен анализ; от друга страна, изучаването на патологичните варианти на признаците (предмет на медицинската професия) служи като основа за познаване на човешката наследственост. Въз основа на използването на законите на класическата генетика се формира разбиране на общите модели на наследствената патология, причините за клиничния полиморфизъм и признаването на ролята на външната среда в развитието на заболявания с наследствено предразположение.

Той с право се смята за основател на медицинската генетика в Русия. С.Н.Давиденков, както генетик, така и невролог. Той е първият, който повдига въпроса за създаване на генен каталог (1925 г.) и организира първия в света медико-генетична консултация (1929). Той публикува няколко книги по генетика на наследствените заболявания на нервната система: „Наследствени заболявания на нервната система“ (1932), „Проблеми на полиморфизма на наследствените заболявания на нервната система“ (1934), „Еволюционни генетични проблеми в невропатологията“ (1947).

Най-забележителният етап на взаимодействие между човешката генетика и медицината започва в края на 50-те години, след откриването през 1959 г. на хромозомната природа на наследствените заболявания и въвеждането в медицинската практика цитогенетичен метод изследвания. Въз основа на взаимодействието на три клона на човешката генетика - цитогенетика, менделска и биохимична генетика - съвременната медицинска и клинична генетика , чиито основни цели са:

1. изследване на наследствените механизми за поддържане на хомеостазата на организма, осигуряващи здравето на индивида;

2. изследване на значението на наследствените фактори в етиологията на заболяванията;

3. изследване на ролята на наследствените фактори за определяне на клиничната картина на заболяванията;

4. диагностика, лечение и профилактика на наследствени заболявания и др.

През последните 40 години пряката връзка и взаимно влияние на човешката генетика и медицина се превърнаха в определящи фактори за активното изучаване на човешката наследственост и прилагането на техните постижения в практиката.

Значението на генетиката за медицината е огромно. В човешките популации има над 4000 форми на наследствени заболявания. Около 5% от децата се раждат с наследствени или вродени заболявания. Приносът на наследствените и вродени заболявания към детската и детската смъртност в развитите страни (по материали на СЗО) е 30%. Напредъкът в развитието на медицината и обществото (подобрена медицинска помощ, повишаване на жизнения стандарт) води до относително увеличаване на дела на генетично обусловената патология в заболеваемостта, смъртността и инвалидността. В същото време човек се сблъсква с нови фактори на околната среда, които не са били срещани преди това през цялата му еволюция, и изпитва голям стрес от социално и екологично естество (излишна информация, стрес, замърсяване на въздуха, включително мутагенни и канцерогенни фактори на химическо и физическо естество). Новата среда може да доведе до повишаване на нивото на мутационния процес и, като следствие, появата на нова наследствена патология.

Доказан и значим принос генетични факторив развитието на рак, както и такива широко разпространени мултифакторни заболявания като сърдечно-съдови, пептични язвистомаха и дванадесетопръстника, диабет, психично заболяванеи т.н. За лечението и профилактиката на наследствени и по-специално многофакторни заболявания, срещани в практиката на лекари от всички специалности, е необходимо да се познават механизмите на взаимодействие на факторите на околната среда и наследствените фактори при тяхното възникване и развитие, за цялостно разбиране на всички етапи индивидуално развитиеот гледна точка на реализацията на наследствената информация.

По този начин генетичното образование на лекар е едно от необходими условияза диагностика, лечение и профилактика на наследствени заболявания

Генетиката предоставя на клиничната медицина:

1. Методи ранна диагностиканаследствени заболявания;

2. Методи за пренатална (пренатална) диагностика на наследствени заболявания; Интензивно се развиват и методите за преимплантационна (преди имплантиране на ембриона) диагностика на наследствени заболявания;

3. Скринингови програми за диагностициране на наследствени метаболитни заболявания при новородени, което позволява навременна намеса в хода на заболяването и профилактика ненормално развитиеили смърт на новородени;

4. Молекулярно-генетични и цитогенетични методи за диференциална диагностика на рака;

5. Методи за диагностициране на наследствена предразположеност към развитие на заболявания;

6. Интегрирана системапрофилактика на наследствени заболявания, чието прилагане осигури намаляване на честотата на ражданията на деца с наследствени патологии с 60%. Водеща роля в профилактиката на наследствените заболявания заема медико-генетичното консултиране – специализиран вид медицински грижи, което се състои в определяне на прогнозата за раждане на дете с патология въз основа на уточнена диагноза, обясняване на вероятността от това събитие на тези, които се консултират и подпомагане на семейството при вземането на решение за раждане на дете.

Напредъкът в молекулярната генетика в областта на първичните продукти на мутантните гени и в разбирането на патогенезата на наследствените заболявания направи възможно подобряването на методите за лечение на много заболявания (фенилкетонурия, галактоземия, хипотиреоидизъм, хемофилия и др.).

Най-важната част от човешката генетика днес е екогенетика и фармакогенетика, изучаване на значението на генетичните фактори в индивидуалните реакции на организма към фактори на околната среда (химични, биологични и физически) и съответно към лекарства. Напоследък са проведени многобройни проучвания за ролята на генетичните фактори, влияещи върху токсичността. фармацевтични продукти, съчетано с бързото нарастване на обема на информацията за структурата и функциите на човешкия геном, доведе до появата на качествено ново направление - фармакогеномика . Целта на фармакогеномиката е да анализира, на ниво целия геном, биохимичните и генетични механизми, лежащи в основата на индивидуалните различия в отговора на лекарствата, и да развива на тази основа индивидуална терапия, т.е. терапия, съобразена с индивидуалния пациент.

Резултатът от развитието на генното инженерство в края на ХХ век е създаването на редица генетични технологии, които позволяват да се решат проблемите на генетичното и хигиенно регулиране на факторите на околната среда (предотвратяване на техните мутагенни, тератогенни и канцерогенни ефекти). ), производството на лекарства, създаването на нови ваксини и серуми за лечение на редица заболявания.

Клетъчни клонове са получени с помощта на методи на генно инженерство коли, способен да произвежда соматотропин, инсулин, интерферон, интерлевкини, брадикинин и други лекарства в индустриален мащаб.

Разработени са методи за въвеждане на гени на патогенни вируси в бактериални клетки и получаване на антивирусни серуми от протеините, които те синтезират. Така например е получен серум срещу една от формите на хепатита.

Към важните практически постижения на генното инженерство трябва да се причисли и създаването на диагностични лекарства. Към днешна дата в медицинската практика са въведени повече от 200 нови диагностики. Използват се за ранна генна диагностика на злокачествени новообразувания с различни локализации, инфекциозни заболявания(урогенитални и вътрематочни инфекции, вирусни заболяваниякожа, хепатит).

Един от основните резултати от изучаването на човешкия геном е появата и бързото развитие на качествено нов етап от медицината - молекулярна медицина . Идентифициране на хиляди човешки гени, изясняване на генната природа и молекулярни механизмимного наследствени и мултифакторни заболявания, ролята на генетичните фактори в етиологията и патогенезата на различни патологични състояния формират научната основа на молекулярната медицина. Те определят и двете му характерни черти:

1. Индивидуален подход към пациента (профилактиката, лечението и диагностиката на всяко заболяване се основават на генетичните характеристики на всеки индивид);

2. Предиктивен (предпазен) характер - профилактиката и лечението могат да започнат предварително, преди да се появи реалната картина на патологичния процес.

Практическите постижения на молекулярната медицина се основават преди всичко на широкото прилагане на молекулярни методи за решаване на медицински проблеми:

1. Разработени са универсални методи за диагностициране на наследствени заболявания на всеки етап от онтогенезата;

2. Разработени са молекулярни подходи за точна идентификация на индивиди (геномни пръстови отпечатъци), за генотипиране на органи и тъкани, предназначени за трансплантация;

3. Експериментални и клинична основа генна терапия на наследствени и онкологични заболявания .

Генната терапия е фундаментално ново направление в лечението на заболявания. От теоретична гледна точка предимствата му пред другите методи на лечение са очевидни. С тяхна помощ е възможно да се коригират генетични дефекти в соматичните клетки на тялото. Човешките клетки, които могат да се използват за генен трансфер, са клетки от костен мозък и фибробласти. Те могат да бъдат отстранени от тялото, отгледани в култура, желаният ген да бъде прехвърлен в тях с помощта на вектор и повторно въведени на пациента.

Първият успешен опит за използване на генна терапия в клиничната практика е направен в САЩ през 1990 г. Непокътнато копие на гена е инжектирано на дете, страдащо от тежък комбиниран имунен дефицит, свързан с дефект в гена, кодиращ аденозин деаминазата. Кръвни клетки (Т-лимфоцити), извлечени от пациента, се култивират в епруветка, непокътнатият ген на аденозин деаминазата се въвежда в тях с помощта на ретровирусен вектор и клетките се връщат на пациента. След няколко курса на генна терапия състоянието на момичето се подобри толкова много, че можеше да води нормален живот и да не се страхува от случайни инфекции.

В момента се извършва усилена работа за създаване на вектори, избор на болести и целеви клетки и методи за въвеждане на гени. Изследванията продължават на широк фронт, особено в областта на лечението на злокачествени заболявания (повече от 60% от всички текущи клинични проучвания). Повечето клинични протоколи се отнасят до фази 1 и 2 на изследването - създаване на вектори, тестване на безопасността на генните конструкции и ефективността на генния трансфер. Понастоящем вече са одобрени повече от 400 протокола за клинични изпитвания на различни генни конструкции за лечение на много наследствени, мултифакторни и дори инфекциозни заболявания (СПИН). За съжаление, смъртта на един от пациентите с наследствен дефицитензимът пароксаназа след въвеждането на аденовирусен конструкт през 1999 г. донякъде забави напредъка на генната терапия. Този случай демонстрира потенциалните опасности от този подход, особено при използване на вирусни вектори. Като цяло, резултатите от първите 10 години клинични изпитвания на генна терапия показват, че този метод на лечение се е оказал много скъп и технически по-сложен от очакваното. От научна гледна точка основната причина, възпрепятстваща въвеждането на генната терапия в клиниката, е недостатъчната ефективност на прехвърлянето на генни конструкции в клетките на пациента in vivo, за да се постигне терапевтичен ефект. Днес еволюцията на методите за доставка на ДНК се развива по пътя на по-нататъшни структурни модификации на вирусни и синтетични невирусни носители (липозоми и полимери). Няма съмнение обаче, че с течение на времето генната терапия ще се използва успешно за лечение на наследствени и злокачествени заболявания и ще заеме едно от водещите места в борбата с най-ужасните човешки заболявания.

Дешифрирането на първичната структура на човешкия геном вече даде възможност да се получи информация, която е фундаментално важна за всички области на медицината. И на свой ред породи нови посоки медицинска наука, един от които е предсказващ (предсказуема) медицина.

Концептуалната основа на предсказуемата медицина е концепцията за генетичния полиморфизъм. В молекулярно отношение генетичният полиморфизъм означава наличието на молекулярно ниво (в първичната структура на ДНК) малки отклоненияв нуклеотидни последователности, които позволяват на индивидите да оцелеят, т.е. са съвместими с нормалната функция на неговия геном в онтогенезата, но водят до определени вариации в структурата на протеините и по този начин образуват биохимична индивидуалност на всеки човек . За разлика от мутациите, които водят до патологични промении намаляване на жизнеспособността, генетичните полиморфизми се проявяват във фенотипа по-малко ясно, в повечето случаи водят до появата на протеинови продукти с леко променени свойства и параметри функционална дейност. При определени условия определени генетични полиморфизми могат да предразположат или предотвратят появата на различни заболявания. Гени, чиито алелни варианти, при определени условия, предразполагат към определени заболявания, се наричат ​​„гени на чувствителност“. Именно алелните варианти на тези гени са в основата на такива общи заболявания като атеросклероза, коронарна болест на сърцето, диабет, бронхиална астма и тумори. Тяхната комбинация за всяка конкретна патология се нарича "генни мрежи". Във всяка от тези мрежи има основни (централни) гени, отговорни за появата на заболяването, и допълнителни (модифициращи гени), ефектът от които до голяма степен се определя от факторите на околната среда.

Съставяне на генна мрежа за всяко мултифакторно заболяване, идентифициране на централните гени и модифициращите гени в нея, анализ на връзката на полиморфизма им с специфично заболяване, развитие на тази основа на комплекс предпазни меркиЗа конкретен пациенти формира основата на предсказуемата медицина.

В момента, както показва анализ на световната литература, 150-200 вече са налични за клинична употреба генетични тестовеза много мултифакторни заболявания. Идентифицирането на всички човешки гени и откриването на нови генни мрежи ще увеличи неизмеримо възможностите за генетично изследване на наследствената предразположеност и значението на медицинското генетично консултиране за навременна корекция на потенциална патология.

Заключение

Съвременната генетика върви напред. Проблемите, които тя ще трябва да реши в близко бъдеще, са много по-сложни от тези, които е решавала досега. Ако 20-ти век беше векът на физиката, който даде на човечеството много ценни изобретения и открития, то 21-ви век ще бъде векът на биологията или по-скоро векът на генетиката, тъй като в близко бъдеще има всички основания да очаквайте най-удивителните открития в науката за наследствеността и изменчивостта на живите организми, като се започне от най-примитивните (вируси и бактерии) до най-сложните (бозайници). Последните години на ХХ век са белязани от огромни успехи в дешифрирането на геномите на различни организми: през 1996 г. е напълно дешифриран геномът на дрождите, през 1998 г. - геномът на кръглите червеи, през 2000 г. - геномът на Drosophila и повече от 600 генома различни бактерии. На границата на 20-ти - 21-ви век станахме свидетели на епохално събитие - дешифрирането на фината структура на човешкия геном. За първи път човешкият ум проникна в светая светих на Живата природа – в структурата на наследствения апарат, в който е закодирана не само цялата програма на индивидуалното човешко развитие, но и цялата история на човека като биологични видове(неговата филогенеза), както и историята на самото човечество като съвкупност от раси и етнически групи (неговата етногенеза). Проектът за човешкия геном е най-яркото постижение на науката на ХХ век, имащо огромно фундаментално и практическо значение. Като част от този проект и като негово продължение възникнаха нови области на фундаменталната наука, в т.ч сравнителна геномика и функционална геномика , постиженията на които позволяват решаването на най-важните теоретични и практически проблеми.

В рамките на първото направление вече са получени принципно нови данни за произхода на човека, неговата еволюция, възникването на расите и техния етногенезис. Генетичният анализ на различни съществуващи популации и етнически групи, сравнението на получените данни с резултатите от ДНК анализа на останките на първобитни хора, ни позволи да погледнем по нов начин човешката еволюция. По-специално, практически е доказано, че неандерталците представляват задънена клонка на еволюцията и не са предци модерен човек. Първите следи от Хомо Сапиенс са открити в Африка и са на около 500 000 години. Интересното е, че анализът на митохондриалната ДНК, който ни позволява да проследим филогенезата на майчината линия, направи възможно да се докаже реалното съществуване на прародителката Ева, живяла в Африка преди около 200 000 години.

От особен интерес е сравнението на геноми от различни класове и таксономични групи с цел създаване на нова система за класифициране на живи организми въз основа на познанията за ДНК. Ранните открития на молекулярната генетика (наличието на ДНК в почти всички живи организми, универсалността на генетичния код, общите свойства на записване и предаване на наследствена информация) поставиха сериозна основа за признаването на дълбокото вътрешно единство на живота изобщо. неговите еволюционни нива. Човекът, въпреки че не без основание твърди, че е на върха на еволюционната йерархия поради удивителните свойства на своя мозък, в действителност на ниво ДНК, РНК и протеини, малко се различава от другите организми, особено от бозайниците. Приблизително 2300 протеина в дрождите са подобни или близки по структура до човешките протеини, кръглият червей има 6000 протеина, общи с хората, а Drosophila има 7000. Повече от 20% от мишия геном е подобен по структура на човешкия геном, въпреки факта, че хората и мишките споделят приблизително 75 милиона години. Други примери за еволюционно „запазване“ на гените са още по-впечатляващи. По този начин, първичната нуклеотидна последователност на гена SRY, основният определящ пола ген на Y хромозомата на всички бозайници и хора, е много подобен на гена на определящия пола фактор в бактериите! Силно запазени ДНК-свързващи домени на гени - регулатори (т.нар. транскрипционни фактори), които насочват ранни стадиичовешката ембриогенеза, при всички бозайници са почти идентични и в много отношения приличат на тези при представители на други класове (насекоми, риби, земноводни и др.). По този начин изследването на генома показва, че животът наистина е много рационален и икономичен: всички нови гени възникват от стари и че еволюцията не е толкова процесът на генна еволюция, колкото еволюцията на регулаторните системи на генома.

Основната задача на функционалната геномика е да изясни функциите и дешифрирането на генни продукти, предимно протеини ( протеомика ). Съществуващите и активно развиващи се протеомични методи позволяват да се изследват експресионните профили на много хиляди гени и да се използва получената информация в молекулярната медицина. Диагностиката на заболявания чрез функционален дефект в профилите на много протеини или чрез специфичен продукт на специфичен ген ще формира основата на молекулярната медицина. В допълнение към изследванията функционално състояниегени и отделни генни мрежи за целите на предсказуемата медицина, включително превенция и терапия на тумори, използването на методи на функционалната геномика е изключително важно. Това е важно за решаването на фундаментални проблеми на биологията на развитието, преди всичко за изучаване на механизмите на внедряване на наследствената информация в процеса на индивидуалното развитие (как под контрола на кои гени и генни мрежи се разгръща генетичната информация в процеса на онтогенезата?) . И накрая, с помощта на функционалната геномика е възможно да се постигне целенасоченото производство на трансгенни животни, които носят човешки гени в своя геном и са високоефективни производители на биоактивни лекарства, които са особено важни за хората и са незаменими при лечението на много сериозни заболявания. Познавайки генните мрежи и транскрипционните фактори на морфогенетичните процеси, ще стане възможно да се контролират процесите на диференциация на ембрионални стволови клетки in vitro и по този начин да се получат необходими количестваклетките са прекурсори, необходими за възстановяването на изгубени тъкани и органи.

Синтезът на съвременните представи за човешкия геном и функциите на неговите гени е доразвит през биоинформатика , което позволява компютърен анализ на генома, формиране и анализ на функциите на генни мрежи, отговорни както за нормалните процеси на морфогенеза, така и за участващите в различни патологични процеси. Фундаментално нови подходи за решаване на практически проблеми, разработени въз основа на програмата за човешкия геном, вече доведоха до създаването на молекулярната медицина и нейните основни раздели: молекулярна диагностика, предсказуема медицина и генна терапия.

Вероятно нито един човек на планетата няма абсолютно идеален геном. Всички имаме увредени или мутирали гени, които в определена комбинация могат да причинят заболяване. Поради тази причина здрави родители могат да родят болно дете. Напредъкът в молекулярната генетика помага да се оцени степента на риска. Учените предричат ​​голямо бъдеще на науката за наследствеността. Ръководителите на международната програма за човешкия геном прогнозират какви висоти ще достигне генетиката до 2010-2040 г. Според тях през 2010 г. ще бъде възможно генно лечение на 25 наследствени заболявания. Ще има генни лекарства за диабет, хипертония и други заболявания. С течение на времето генната терапия за рак ще стане реалност. Учените ще идентифицират гени за резистентност и чувствителност към много лекарства. До 2030 г., според същите прогнози, декодирането на целия геном ще стане обичайно и тази процедура ще струва по-малко от хиляда долара (за сравнение: днес трябва да похарчите не по-малко от -500 милиона долара, за да разчетете генома). Приблизително по същото време генетиците ще идентифицират гените на стареенето и ще бъдат проведени клинични изпитвания за увеличаване на продължителността на живота. До 2040 г. всички общи здравни мерки – дори рутинните кръвни тестове – ще се основават единствено на геномни данни. И най-важното, ще стане достъпна ефективна превантивна медицина, като се вземе предвид индивидуалният генетичен портрет. Трудно е да се повярва, че само след 30-40 години ще има революция в медицината. Генетиката обаче се движи напред със скокове и граници, така че може би „научно-фантастичните“ прогнози ще станат ежедневна реалност за човечеството в близко бъдеще.

Въведение

Човешката генетика и такива фундаментални дисциплини като анатомия, физиология и биохимия са в основата на съвременната медицина. Мястото на генетиката сред биологичните науки и особеният интерес към нея се определят от факта, че тя изучава основните свойства на организмите, а именно наследствеността и изменчивостта.

Наследствеността и изменчивостта при хората са обект на изследване на човешката генетика на всички нива на нейната организация: молекулярно, клетъчно, организмово, популационно. Човешката генетика дължи успехите си до голяма степен на медицинската генетика – наука, която изучава ролята на наследствеността в човешката патология. Приложният клон на медицинската генетика е клиничната генетика, която използва напредъка в медицинската генетика, човешката генетика и общата генетика за решаване на клинични проблеми, възникващи при хората.

Генетиката е една от най-сложните дисциплини на съвременната естествена наука. За да го разбера дълбоко, в работата си ще разгледам основните етапи от развитието на генетиката, видовете генетика, постиженията на генетиката в съвременната медицина и др.

1. История на развитието на генетиката

Генетиката е наука, която изучава закономерностите на наследствеността и изменчивостта, както и биологичните механизми, които ги осигуряват.

Първата научна стъпка в изучаването на наследствеността е направена от австрийския монах Грегор Мендел, който през 1866 г. публикува статията „Опити върху растителни хибриди“, която поставя основите на съвременната генетика.

Преди откритията на Мендел беше призната теорията за така наречената слята наследственост. Същността на тази теория беше, че по време на оплождането мъжкото и женското "начало" се смесват, "като цветовете в чаша вода", давайки началото на нов организъм. Мендел показа, че наследствените наклонности не се смесват, а се предават от родители на потомци под формата на дискретни (отделни) единици. Тези единици, представени по двойки (алели) в индивидите, остават отделни и се предават на следващите поколения в мъжки и женски гамети, всяка от които съдържа по една единица от всяка двойка. През 1909 г. датският ботаник-селекционер В. Йохансен ги нарича "гени", а през 1912 г. американският генетик Т. Г. Морган показва, че те се намират в хромозомите.

Официалната дата на раждане на генетиците се счита за 1900 г. Тогава бяха публикувани данните на Г. де Врис, К. Коренс и К. Чермак, които преоткриха моделите на наследяване на признаците, установени от Г. Мендел. Първите десетилетия на 20 век се оказаха плодотворни за развитието на основните принципи и направления на генетиката. Формулирана е идеята за мутациите, популациите и чистите линии на организмите, хромозомната теория на наследствеността, открит е законът на хомоложните серии, получени са данни за появата на наследствени промени под въздействието на рентгенови лъчи и развитието на на основите на генетиката на популациите от организми започна.

През 1953 г. международно научно списание публикува статия на биолозите Джеймс Уотсън и Франсис Крик за структурата на дезоксирибонуклеиновата киселина - ДНК.

Структурата на ДНК се оказа напълно необичайна: нейните молекули са с огромна дължина в молекулярен мащаб и се състоят от две нишки, сплетени заедно в двойна спирала. Всяка от нишките може да се сравни с дълъг низ от мъниста. В протеините "мънистата" са двадесет аминокиселини различни видове. ДНК има само четири вида "мъниста" и те се наричат ​​нуклеотиди. „Мънистата“ на двете вериги на двойната спирала на ДНК са свързани помежду си и строго съответстват една на друга. В ДНК срещу нуклеотида аденин е тимин, срещу цитозин е гуанин. При тази конструкция на двойна спирала всяка от веригите съдържа информация за структурата на другата. Познавайки структурата на една верига, винаги можете да възстановите друга.

Резултатът са две двойни спирали – точни копия на своя предшественик. Тази способност да копира точно себе си е ключова за живота на Земята.

2. Генетика и медицина

2.1 Методи на изследване

В генетиката основният метод на изследване е генетичният анализ, който се извършва на всички нива на организация на живите същества (от молекулярно до популационно). В зависимост от целта на изследването, то се “модифицира” в определени методи – хибридологичен, популационен, мутационен, рекомбинационен, цитогенетичен и др.

Хибридологичният метод дава възможност да се установят модели на наследяване на индивидуалните характеристики и свойства на организма чрез провеждане на серия от директни или обратни кръстосвания в продължение на няколко поколения. Моделите на наследяване на черти и свойства при хората се установяват с помощта на генеалогичен метод (анализ на родословия). Законите за наследяване на признак в популациите се определят с помощта на популационния метод или популационен анализ.

Цитогенетичният метод, който съчетава принципите на цитологичния и генетичния анализ, се използва за изучаване на моделите на материалната приемственост в поколенията на отделните клетки и организми и "анатомията" на материалните носители на наследствеността.

Феногенетичният анализ ни позволява да изследваме действието на гена и проявата на гените в индивидуалното развитие на организма. За целта се използват техники като трансплантация на генетично различни тъкани, клетъчни ядра или отделни гени от една клетка в друга, както и изследване на химери – експериментално получени многоклетъчни организми, състоящи се от генетично различни клетки, първоначално принадлежащи на различни индивиди.

Мутационният и рекомбинационният анализ се използват за изследване на фината организация и функция на генетичния материал, структурата на различните ДНК, техните промени, механизмите на функциониране и обмена на гени при кръстосване. Интензивно се развива методът на молекулярно-генетичния анализ.

2.2 Медицински интерес

С развитието на генетиката стана възможна употребанеговите методи при изследване на нелечими преди това болести, патологии и др. Което започна да привлича значителен интерес от учени, работещи в областта на медицината. Известни са няколко хиляди генетични заболявания, които почти на 100% зависят от генотипа на индивида. Най-ужасните от тях включват: киселинна фиброза на панкреаса, фенилкетонурия, галактоземия, различни форми на кретинизъм, хемоглобинопатии, както и синдроми на Даун, Търнър и Клайнфелтер. Освен това има заболявания, които зависят както от генотипа, така и от околната среда: коронарна болест, захарен диабет, ревматоидни заболявания, пептична язва на стомаха и дванадесетопръстника, мн онкологични заболявания, шизофрения и други психични заболявания.

Исторически медицинският интерес към генетиката първоначално се формира във връзка с наблюденията на наследствени патологични (болезнени) черти. През втората половина на 19 век английският биолог Ф. Галтън определя "човешката наследственост" като самостоятелен предмет на изследване. Той също така предложи редица специални методи за генетичен анализ: генеалогичен, близнак, статистически. Изучаване на моделите на унаследяване на нормалните и патологични признации сега заема водещо място в човешката генетика.

2.3 Човешка генетика

Човешката генетика е специален клон на генетиката, който изучава унаследяването на черти при хората, наследствените заболявания (медицинска генетика) и генетичната структура на човешките популации. От областите на генетиката на човека най-интензивно се развиват цитогенетиката, биохимичната генетика, имуногенетиката, генетиката на висшата нервна дейност и физиологичната генетика.

Човешката генетика е теоретичната основа на съвременната медицина и съвременното здравеопазване. Тя се разделя на антропогенетика, която изучава моделите на наследствеността и променливостта на нормалните характеристики на човешкото тяло, демографска генетика (популационна генетика), екологична генетика (изучаване на генетичните аспекти на човешките взаимоотношения с околната среда) и медицинска генетика, която изучава наследствени патологии (заболявания, дефекти, деформации и др.).

Най-важната област на човешката генетика е медицинската генетика. Медицинската генетика помага да се разбере взаимодействието на биологични и екологични фактори в човешката патология. Понякога се разглежда не като клон на човешката генетика, а като самостоятелно направление от общата генетика.

2.4 Медицинска генетика

Медицинската генетика изучава явленията на наследствеността и променливостта в различни човешки популации, характеристиките на проявлението и развитието на нормални (физически, творчески, интелектуални способности) и патологични характеристики, зависимостта на заболяванията от генетичната предопределеност и условията на околната среда, включително социалните условия на живот. Той също така разработва системи за диагностика, лечение, профилактика и рехабилитация на пациенти с наследствени заболявания и диспансеризация на техните семейства, изучава ролята и механизмите на наследствената предразположеност при заболяванията на човека.

Формирането на медицинската генетика започва през 30-те години. XX век, когато започват да се появяват факти, потвърждаващи, че унаследяването на черти при хората е подчинено на същите закони, както при другите живи организми.

Задачата на медицинската генетика е да идентифицира, изучава, предотвратява и лекува наследствени заболявания, както и да разработва начини за предотвратяване на въздействието на факторите на околната среда върху човешката наследственост.

Основният клон на медицинската генетика е клиничната генетика, която изучава етиологията и патогенезата на наследствените заболявания, вариабилността на клиничните прояви и хода на наследствената патология и заболявания, характеризиращи се с наследствено предразположение, в зависимост от влиянието на генетични фактори и фактори на околната среда, както и разработва методи за диагностика, лечение и профилактика на тези заболявания. Клиничната генетика включва неврогенетика, дерматогенетика (изучава наследствени кожни заболявания - генодерматози), офталмогенетика, фармакогенетика (изучава наследствени реакции на организма към лекарства). Медицинската генетика е свързана с всички раздели на съвременността клинична медицинаи други области на медицината и здравеопазването, включително биохимия, физиология, морфология, обща патология, имунология.

Генетика, изследвания Задачата

-Генеалогичен метод

-Цитогенетичен метод

-Биохимични методи

Семеен характер на заболяването

Семейни болести- Това са заболявания, които се наблюдават при членове на едно семейство. По произход те могат да бъдат наследствени или да се развият под въздействието на фактори на околната среда при наличие на определена генетична предразположеност. Например, фамилното пародонтално заболяване (увреждане на венците) може да бъде свързано с промени в гена за същия колагенов протеин или може да бъде придобито и да се прояви под въздействието на общи неблагоприятни фактори на околната среда (например дефицит на калций, флуорид , витамини, недостатъчно протеиново храненеи т.н.), засягащи всички членове на това семейство. Ако лекарят, когато преглежда пациент, получи информация за подобни случаи на заболяването в семейството, това служи като пряка индикация за техния възможен наследствен характер. Ето защо, ако има семейни случаи на заболяването, трябва да се проведе втори етап на изследване на пациента, насочен към диференциална диагнозаспецифично наследствено заболяване. В същото време наличието на заболяването само в един член на родословието не изключва наследствения характер на това заболяване, тъй като заболяването може да бъде резултат от нова доминантна мутация в един от родителите или хетерозиготна мутация на двамата родители за рецесивно заболяване (сегрегация на мутантния фенотип).

Специфични симптоми на наследствени заболявания

Наличието на редки специфични симптоми или техните комбинации при пациент дава основание да се мисли за вродена или наследствена природа на заболяването. Например, дислокация или сублуксация на лещата на окото е характерна за три наследствени форми: синдром на Марфан, синдром на Weil-Marchesani и хомоцистинурия. Синята склера е характерна за имперфектната остеогенеза и някои други заболявания на съединителната тъкан. При алкаптонурия урината потъмнява върху пелените. Пациентите с фенилкетонурия се характеризират с миризма на мишка. Ако се появи кървене, може да се мисли за болест на фон Вилебранд или хемофилия. Грубите черти на лицето са характерни за пациентите с мукополизахаридоза (фиг. 3.1). Астенична физика с променен гръден кош се среща при синдрома на Марфан (фиг. 3.2). Непропорционалното съотношение на крайниците към торса, ниският ръст и особеният лицев череп показват наличието на ахондроплазия.

Етиология на генните заболявания.

Мутациите са причина за наследствени заболявания, които са около 2000.

Генните мутации се причиняват от промени в молекулярната структура на ДНК. В съответния участък на ДНК тези промени засягат нуклеотидите, които изграждат гена. Такива промени в нуклеотидния състав на гена могат да бъдат от 4 вида:

1. Вмъкване на нов нуклеотид

2. Загуба на нуклеотиди

3. Пренареждане на нуклеотидни позиции

4. Нуклеотидна замяна.

Геномът е съвкупността от цялата наследствена информация на даден организъм (всички гени и генетични нуклеотидни последователности). Човешкият геном е с размер 3 милиарда базови двойки.

Генът е участък от ДНК, който кодира синтеза на една полипептидна верига от аминокиселини (една протеинова молекула); размерът на гена се определя от броя на нуклеотидните двойки. Във всяка човешка клетка има около 30-40 хиляди двойки гени, но точният им брой все още не е известен. Гените съдържат информация за структурата на РНК молекулите.

Генните заболявания са клинично разнообразна група от заболявания, които възникват в резултат на увреждане на ДНК или мутации на генно ниво. Основата за обединяването им в една група са етиологичните генетични характеристики и модели на наследяване в семействата и популациите.

Клинични проявлениягенетични заболявания, тежестта и скоростта на тяхното развитие зависят от характеристиките на генотипа на тялото, възрастта на пациента, условията на околната среда (хранене, охлаждане, стрес, преумора) и други фактори.

Тъй като мутациите в отделните гени са етиологичен факторгенетични заболявания, тогава моделите на тяхното наследяване съответстват на правилата за сегрегация в потомството. Според множество изследвания на различни наследствени заболявания и човешкия геном като цяло, можем да говорим за различни видове мутации в един и същи ген.

Всяка от тези видове мутации може да доведе до наследствени заболявания. Дори едно и също генно заболяване може да бъде причинено от различни мутации. Мутациите, които причиняват наследствени заболявания, могат да засегнат структурни, транспортни, ембрионални протеини и ензими.

Повечето генни патологии са причинени от мутации в структурни гени, които изпълняват своята функция чрез синтеза на полипептиди - протеини.

Генните (точкови) мутации обикновено засягат един или няколко нуклеотида и един нуклеотид може да се превърне в друг, може да бъде изпуснат, дублиран и група нуклеотиди може да се обърне на 180 градуса. Генните мутации водят до промени в аминокиселинната последователност на протеина. Най-вероятната генна мутация възниква по време на чифтосването на тясно свързани организми, които са наследили мутантния ген от общ прародител. Генните мутации водят до заболявания като амавротичен идиотизъм, албинизъм, цветна слепота и др.

Хромозомните мутации водят до промени в броя, размера и организацията на хромозомите, поради което понякога се наричат ​​хромозомни пренареждания. Те често водят до патологични нарушения в организма, но в същото време хромозомните пренареждания играят една от водещите роли в еволюцията.

Геномни мутации - отличителна черта на които е свързана с нарушение на броя на хромозомите в кариотипа. Механизмът на възникване на геномни мутации е свързан с наличието на генетично хетерогенни клетки. Този процес се нарича мозаицизъм. Геномните мутации са сред най-опасните. Те водят до заболявания като синдром на Даун, синдром на Клайнфелтер и др.

Моногенни форми на заболявания.

Генетична основамоногенно обусловени форми на наследствена предразположеност - мутации на отделни гени. Това предразположение обикновено се унаследява по автозомно рецесивен или Х-свързан рецесивен начин. Въпреки това, разделянето на болно потомство (въз основа на болестта) в поколения не съответства на менделските типове наследяване, тъй като носителят трябва да бъде в контакт с „проявяващия“ фактор през целия си живот. Причините за персистирането на тези форми на наследствена патология в човешките популации, въпреки намалената адаптивност на техния носител към определени специфични фактори на околната среда, не са напълно изяснени. Популационно генетично обяснение високи концентрацииподобни мутации се крие в признаването на запазването на пълната генетична годност (брой потомци) на хетерозиготни носители към такива фактори на околната среда и дори наличието на селективно предимство ( по-голям бройпотомци) в сравнение с нормалните хомозиготи.Патологичният ефект на „мълчаливите“ гени се проявява под въздействието на фактори на околната среда. Към днешна дата са известни повече от 40 локуса, мутациите в които могат да причинят заболявания при допълнително условие - действието на "проявен" фактор, специфичен за всеки ген. Разликите в "концентрациите" на проявяващите се външни фактори (най-често това са химикали в храната, водата, въздуха) водят до факта, че една и съща болест се проявява по различен начин дори в рамките на едно и също семейство (различна пенетрантност и изразеност).

Предмет и задачи на генетиката, нейното значение за медицината.

Генетика, изследванияявления на наследствеността и променливостта в различни човешки популации, характеристики на проявлението и развитието на нормални (физически, творчески, интелектуални способности) и патологични характеристики, зависимостта на заболяванията от генетична предопределеност и условия на околната среда, включително социални условия на живот. Задачата е идентифицирането, изучаването, профилактиката и лечението на наследствени заболявания, както и разработването на начини за предотвратяване вредни ефектифактори на околната среда върху човешката наследственост.

Когато изучават наследствеността и човешката изменчивост, те използват следните методи:

-Генеалогичен методви позволява да откриете семейните връзки и да проследите наследяването на нормални или патологични характеристики сред близки и далечни роднини в дадено семейство въз основа на съставяне на родословие - генеалогия.

Методът на близнаците се състои в изучаване на развитието на черти при близнаци. Тя ви позволява да определите ролята на генотипа в наследяването на сложни черти, както и да оцените влиянието на фактори като възпитание, обучение и др.

-Цитогенетичен методвъз основа на микроскопско изследване на хромозомната структура при здрави и болни хора. Цитогенетичният контрол се използва при диагностицирането на редица наследствени заболявания, свързани с анеуплоидия и различни хромозомни пренареждания. Той също така дава възможност да се изследва стареенето на тъканите въз основа на изследвания на свързаната с възрастта динамика на клетъчната структура, да се установи мутагенното действие на факторите на околната среда върху хората и др.

-Биохимични методиизследванията на човешката наследственост помагат да се открият редица метаболитни заболявания (въглехидрати, аминокиселини, липиди и др.), като се използват например изследвания биологични течности(кръв, урина, амниотична течност) чрез качествен или количествен анализ. Причината за тези заболявания е промяна в активността на определени ензими.

Както всяка друга дисциплина, съвременната генетика на човека използва методи на сродни науки: физиология, молекулярна биология, генно инженерство, биологично и математическо моделиране и др. Значително място в решаването на проблемите на медицинската генетика заема онтогенетичният метод, който ни позволява да разглеждат развитието на нормални и патологични характеристики по време на индивидуалното развитие на организма.

Медицинската генетика помага да се разбере взаимодействието на биологични и екологични фактори в човешката патология. На базата на медико-генетичните знания се придобиват умения за диагностика на наследствени заболявания. Понастоящем е разработена добре организирана система за профилактика на наследствени заболявания: медицинско и генетично консултиране, перинатална диагностика, масова диагностика на наследствени метаболитни заболявания при новородени, които са податливи на диета и лекарствена терапия, медицински преглед на пациенти и членове на техните семейства. Въвеждането на тази система осигури намаляване на честотата на ражданията на деца с вродени малформации и наследствени заболявания с 60-70%.

Въз основа на постиженията на генетиката, които вече са внедрени в практическото здравеопазване, е възможно да се предвидят такива перспективи като широкото използване на предимплантационна диагностика в основните медицински генетични центрове, провеждане на генетични изследвания за заболявания с наследствена предразположеност и предприемане на превантивни мерки, според получените резултати, създаването на нови подходи и методи за лечение (включително генна терапия на определени заболявания), както и производството на нови видове лекарства, базирани на генна информация. Населението на средна възраст и по-възрастното население може да бъде изследвано за риск от много заболявания, които могат да бъдат предотвратени или облекчени чрез диетични или лекарствени интервенции. Тестването на индивидуалната лекарствена чувствителност чрез молекулярно-генетично изследване трябва да се превърне в стандартна процедура преди всяко лекарствено лечение.