Природа комбинирует разные сочетания генетической информации, таким
образом создавая разнообразие фенотипов. Но люди имеют также разную
предрасположенность к тем или иным заболеваниям. Какие технологии
используются для определения генетических нарушений и выявления
наследственных заболеваний?Почему люди разные?Иногда мы встречаем
одинаково выглядящих людей это монозиготные (однояйцевые) близнецы.
Они очень похожи, и иногда даже родители с трудом их различают. Но
почему монозиготные близнецы так похожи, а все люди вокруг разные?
У монозиготных близнецов ДНК абсолютно одинаковая. Они развились из
одной клетки за счет того, что внутри утробы матери она разделилась
на два эмбриона, и каждый развивался потом независимо.У человека 23
пары хромосом, представляющих собой фрагменты ДНК, в которых
записана генетическая информация о строении организма примерно в 25
тысячах различных генов, распределенных по 23 парам хромосом. Мы
диплоидные организмы, с двумя наборами хромосом, один из которых
достался нам от отца, а другой от матери. Природа придумала такое
дублирование, чтобы в случае поломки одного из наборов можно было
взять информацию из другого. Разнообразие генотипов, которое мы
наблюдаем в популяции, и, следовательно, разнообразие фенотипов
связано с тем, что, когда создается набор хромосом, передаваемый от
родителя к ребенку, он генерируется случайным образом: у нас 23
пары хромосом, и из каждой пары в гамету произвольно сбрасывается
одна хромосома. Получается 223 сочетаний хромосом примерно 8
миллионов генетически разных гамет, отличающихся целой хромосомой.
И это только у одного из родителей, а следовательно, вероятность
последовательного рождения одинаковых детей у конкретной пары
родителей минимально возможная единица, деленная на 64
триллиона.Генетика и наследственные заболеванияСочетания генов,
которые передаются ребенку, определяют строение его организма,
биохимические процессы и здоровье. У всех людей разная
предрасположенность к заболеваниям тех или иных органов и систем: у
кого-то быстрее ломается сердечно-сосудистая система, у кого-то
система функционирования головного мозга, нейронов и так далее.
Кроме того, сочетания генов обусловливают моногенные и орфанные
заболевания наследственные заболевания, связанные с нарушением
конкретного гена и часто приводящие к гибели ребенка в довольно
раннем возрасте.Сегодня, зная генетику родителей, мы можем
предсказать некоторые моменты для ребенка, который у них родится.
Мы можем проскринировать генетику родителей и увидеть, что в их
организме сочетание нарушенных генов в хромосомах так совпало, что
сами они здоровы: хотя одна из двух копий сломана, это не страшно,
поскольку работает вторая копия, и организм здоров. Но если ребенку
достанется по одной поломанной копии от каждого родителя, то у него
нарушенными окажутся обе, и он не сможет компенсировать функцию: у
него будет отсутствовать целый ген. Как следствие, разовьется
моногенное заболевание. Вероятность рождения больного ребенка у
таких родителей, у которых совпала мутация по конкретному гену, но
сами они здоровы, 25%, и это довольно серьезно.Технологии
преимплантационного скринингаВ подобных случаях рекомендуют
проведение процедуры экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) с
отбором эмбрионов путем генетического скрининга до их переноса в
матку. Что представляет собой ЭКО? Поскольку для процедуры
необходимо собрать много ооцитов обычно их созревает один-два,
женщине, прежде всего, дают препарат, помогающий созреть большему
числу ооцитов за одну овуляцию. Далее в ходе естественного цикла у
женщины собирают ооциты, а у мужчины сперматозоиды. В ходе
процедуры ЭКО проводят оплодотворение нескольких ооцитов
независимо, эти эмбрионы в специализированных инкубаторах, вне
организма женщины, подращивают пять дней до стадии бластоцисты это
примерно 250 клеток в каждом эмбрионе. На пятый день делают биопсию
57 клеток эмбриона она не наносит ему ущерба, и эти клетки отдают
на генетический анализ.Есть несколько методов генетического
скрининга. Первый проведение точечной диагностики методом
полимеразной цепной реакции, когда мы заранее знаем, где смотреть,
какой ген нарушен, какая мутация в этом гене присутствует у
родителей. Это довольно дешевый тест, который стоит 23 тысячи
рублей.Второй метод микроматричный анализ, с помощью которого можно
посмотреть более сложную структуру перестроек: ДНК гибридизируется
на чип, на котором расположено очень много кусочков ДНК,
соответствующих человеческим хромосомам, и проводится полный
геномный скрининг. Микроматричный анализ делают, как правило, если
возраст женщины превышает 40 лет, поскольку в этом случае риск
нарушения по числу хромосом (а не просто по мутации в хромосоме)
довольно высок. Одно из частых заболеваний, связанных с нарушением
числа хромосом, это синдром Дауна, при котором у ребенка хромосомы
21-й пары вместо нормальных двух представлены тремя копиями это так
называемая трисомия по 21-й хромосоме. С помощью гибридизации ДНК
на чипе мы можем установить наличие лишней хромосомы по той или
иной паре или ее отсутствие. Если заболевание тяжелое, то такой
эмбрион в матку не переносится.И третий метод
высокопроизводительное секвенирование (NGS next generation
sequencing), когда мы можем определить либо все белок-кодирующие
участки генома (экзом), либо весь геном. Обычно такой технологией
для скрининга не пользуются, но экзом могут определить, и тогда
появляется возможность просмотреть все последовательности генов и
сказать, какое сочетание генов попало в конкретный эмбрион.Сегодня
подобные технологии все чаще используются в клинической практике.
Если раньше для того существовали жесткие показания например, для
пациенток старше 4045 лет или когда абсолютно точно у родителей
есть наследственное нарушение, которое может передаться ребенку с
вероятностью 25%, то сегодня мы уже можем смотреть на конкретные
гены, связанные с предрасположенностью развития онкологических
заболеваний, нарушений сердечно-сосудистой системы и так далее. За
подобными технологиями преимплантационного скрининга (ПГС) и
преимплантационной диагностики (ПГД) будущее генетических
технологий в медицине.