Основные методы исследования генетики человека

1. Сбор сведений о родственниках у пробанда (человека, обратившегося к врачу-генетику).

2. Составление родословной.

3. Анализ родословной.

Метод применяется для установления наследственного характера признака, типа наследования, генотипов членов родословной, пенетрантности гена.

Для построения родословных используется система символов, предложенная в 1931 г. английским ученым Юстом (рис.17).

При построении родословных необходимо соблюдать следующие правила:

· необходимо выяснить по собранному анамнезу число поколений;

· родословная начинается с пробанда;

· каждое поколение нумеруется римскими цифрами слева;

· символы, обозначающие особей одного поколения, располагаются на горизонтальной линии и нумеруются арабскими цифрами.

Анализ родословной позволяет выявить следующие типы наследованияпризнаков: аутосомно-доминантный; аутосомно-рецессивный; сцепленный с Х-хромосомой (с полом) доминантный; сцепленный с Х-хромосомой (с полом) рецессивный; голандрический (сцепленный с Y-хромосомой).

Аутосомно-доминантный тип наследования:

· Больные встречаются в каждом поколении.

· Болеют в равной степени и мужчины, и женщины.

· Больной ребенок рождается у больных родителей с вероятностью 100%, если они гомозиготны; 75%, если они гетерозиготны.

· Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 0%.

Рис 17. Символика, используемая при составлении родословных

Аутосомно-рецессивный тип наследования:

· Больные встречаются не в каждом поколении.

· Болеют в равной степени и мужчины, и женщины.

· Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 25%, если они гетерозиготны; 0%, если они оба или один из них гомозиготен по доминантному гену.

· Часто проявляется при близкородственных браках.

Сцепленный с Х-хромосомой (с полом) доминантный тип наследования:

· Больные встречаются в каждом поколении.

· Болеют в большей степени женщины.

· Если отец болен, то все его дочери больны.

· Больной ребенок рождается у больных родителей с вероятностью 100%, если мать гомозиготна; 75%, если мать гетерозиготна.

· Вероятность рождения больного ребенка у здоровых родителей 0%.

Сцепленный с Х-хромосомой (с полом) рецессивный тип наследования:

· Больные встречаются не в каждом поколении.

· Болеют в основном мужчины.

· Вероятность рождения больного мальчика у здоровых родителей 25%, больной девочки — 0%.

Голандрический (сцепленный с Y-хромосомой) тип наследования:

· Больные встречаются в каждом поколении.

· Болеют только мужчины.

· Если отец болен, то все его сыновья больны.

· Вероятность рождения больного мальчика у больного отца 100%

Близнецовый метод(предложен в 1876 г. Ф. Гальтоном для изучения генетических закономерностей на близнецах.

Суть метода: сравнение признаков у различных групп близнецов, исходя из их сходства (конкордантности) или различия (дискордантности).

Этапы метода:

1. Составление выборки близнецов из всей популяции.

2. Диагностика зиготности близнецов.

3. Установление соотносительной роли наследственности и среды в формировании признака.

Для оценки роли наследственности и среды в формировании и развитии признака используют формулу Хольцингера:

Н = (КМБ%-КДБ%)/100%-КДБ%

где Н — доля наследственных факторов,

КМБ% и — конкордантность монозиготных близнецов в процентах

КДБ% – конкордантность дизиготных близнецов в процентах

Если Н больше 0,5, то в формировании признака большую роль играет генотип, если Н меньше 0,5, то большую роль играет среда.

Цитогенетический метод— это изучение кариотипа с использованием микроскопии.

Этапы метода:

1. Получение и культивирование клеток (лимфоциты, фибробласты) на искусственных питательных средах.

2. Добавление в питательную среду фитогемагглютинина для стимуляции клеточного деления.

3. Остановка деления клетки на стадии метафазы добавлением колхицина.

4. Обработка клеток гипотоническим раствором NaCl, вследствие чего разрушается клеточная оболочка и получается «россыпь» хромосом.

5. Окрашивание хромосом специфическими красителями.

6. Микроскопирование и фотографирование хромосом.

7. Составление идиограммы и ее анализ.

Метод позволяет:

· диагностировать геномные и хромосомные мутации;

· определить генетический пол организма.

Биохимические методы.Причиной большинства наследственных моногенных заболеваний являются дефекты обмена веществ, связанные с ферментопатиями (нарушениями структуры ферментов, участвующих в реакциях об-мена). При этом в организме накапливаются промежуточные продукты обмена, поэтому, определяя их или активность ферментов с помощью биохимических методов, можно диагностировать наследственные болезни обмена веществ (генные мутации). Количественные биохимические методы (нагрузочные тесты) позволяют выявить гетерозиготное носительство патологического рецессивного гена.

Дерматоглифический анализ— это изучение гребешковой кожи человека (кожи подушечек пальцев, ладонной стороны кистей и подошвенной стороны стоп), где сильно выражен сосочковый слой дермы.

Метод применяется:

а) для установления зиготности близнецов;

б) как экспресс-метод диагностики врожденного ком понента некоторых наследственных заболеваний.

Обычно при геномной патологии отмечается сочетание некоторых показателей: радиальные петли на 4 и 5 пальцах, четырехпальцевая борозда, главный ладонный угол от 60° до 80° и др.

Химические методыоснованы на качественных цветных химических реакциях. Используются для предварительной диагностики наследственных болезней обмена веществ. Как скрининг-тест диагностики фенилкетонурии используется метод смачивания мочой ребенка полосок бумаги, пропитанной 10% раствором РеС1₃или 2,4 динитрофенил-гидразина. При наличии в моче фенилпировиноградной кислоты появляется зеленоватое окрашивание фильтровальной бумаги.

Определение Х- и У- полового хроматина. Для исследования используются клетки буккального эпителия или лейкоциты. А'-хроматин определяется при окрашивании препарата ацеторсеином, а У-хроматин — при окрашивании акрихинипритом. Эти методы позволяют выявить число половых хромосом в кариотипе (число А'-хромо-сом всегда на одну больше, чем число глыбок А¹-хроматина, число У-хромосом равно числу глыбок У-хрома-тина); установить генетический пол особи, диагностировать хромосомные болезни пола (в комплексе с другими методами).

Методы пренатальной (дородовой) диагностикинаследственных болезнейпозволяют установить наследственные дефекты плода на ранних стадиях беременности. С их помощью возможно задолго до рождения ребенка определить заболевание, и если необходимо прервать беременность.

Основными показателями к проведению пренатальной диагностики являются:

· Точно установленное наследственное заболевание в семье.

· Возраст матери выше 35 лет, отца — от 40 лет.

· Наличие в семье заболевания, сцепленного с полом.

· Наличие структурных перестроек хромосом у одного из родителей (особенно транслокаций и инверсий).

· Гетерозиготность обоих родителей по одной паре аллелей при аутосомно-рецессивном заболевании.

· Наличие в анамнезе беременной длительной работы на вредных для здоровья производствах или проживания в местах с повышенным радиационным фоном и др.

· Повторные спонтанные прерывания беременности или рождение ребенка с врожденными пороками развития, сахарный диабет, эпилепсия, инфекции у беременной, лекарственная терапия.

Методы пренатальной диагностики можно разделить на:

1) Просеивающие: позволяют выделить женщин, имеющих повышенный риск рождения ребенка с врожден­ной патологией или наследственной болезнью. Методы доступны для широкого применения и относительно недороги. К просеивающим методам относят:

—определение концентрации α-фетопротеина (АФП);

—определение уровня хорионического гонадотропина человека (ХГЧ);

—определение уровня несвязанного эстриола;

—выявление ассоциированного с беременностью плазменного белка А;

—выделение клеток или ДНК плода из организма матери.

2) Неинвазивные: методы обследования плода без оперативного вмешательства. В настоящее время к ним относится ультразвуковое исследование плода (УЗИ). УЗИ можно применять как при просеивающем, так и при уточняющем методах. Накопленные данные показывают, что УЗИ не приносит вреда плоду. В некоторых странах УЗИ проводят всем беременным. Это позволяет предупредить рождение 2— 3-х детей с серьезными врожденными пороками развития на 1 000 новорожденных, что составляет примерно 30% всех детей с такой патологией.

3) Инвазивные:методы основанные на анализе генетического материала клеток или тканей плода. Проводятся по строгим показаниям. К инвазивным методам относят:

- биопсия хориона и плаценты (для цитогенетических, биохимических исследований и анализа ДНК);

- амниоцентез (забор амниотической жидкости плода для диагностики генных, хромосомных и геномных мутаций);

- кордоцентез (взятие крови из пуповины с целью ранней диагностики наследственных болезней крови);

- фетоскопия (введение фиброоптического эндоскопа в полость амниона с целью осмотра плода, плаценты, пуповины и др);