Методы медицинской генетики

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВО ИРГУПС)

 

Медицинский колледж железнодорожного транспорта

Специальность: Фельдшер

 

Реферат

 

МЕТОДЫ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ

 

 

Дисциплина

 «Генетика человека  с основами медицинской генетики»

 

 

 

	РУКОВОДИТЕЛЬ РАБОТЫ Курилкина М. И.
	ИСПОЛНИТЕЛЬ студентка гр. ЛД 11-16-2 Киселева Г. И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск 2017

1. Генеалогический метод составления родословных

  Первые родословные составлялись с целью показать социальное положение человека. В 1865г Гальтон стал изучать родословные с целью ответа на вопрос – почему во многих профессиях встречаются династии. Изучал механизмы передачи гениальных, интеллектуальных, творческих способностей человека. В настоящее время генеалогический метод используется на базе центров медико-генетического консультирования.

   Метод позволяет установить:

1. Является ли патология наследственной или приобретенной;
2. Позволяет установить тип или характер наследования:

а) аутосомно-доминантный характер – патологии будут встречаться в каждом поколении у большинства членов семьи.

б) аутосомно-рецессивный характер – патологии будут встречаться не в каждом поколении и лишь у отдельно взятых лиц.

в) сцепленное с полом – передается через У- или Х-хромосому (более 150 заболеваний).

       3. Генотипы;

       4. Сделать  вывод о степени риска наследования  патологий.

   Правила составления родословных:

1. Сбор информации о состоянии здоровья членов семьи и регистрация данных.
2. Составление родословной:

○ – женский пол

□ – мужской пол

◊ - пол не установлен

● – больной человек

ძ - аборт

⊙ - здоровое носительство

• - мертворождение
• - умерший член
• - законный брак

-- - внебрачная связь

• - выкидыш

= - близкородственный брак

- монозиготные близнецы

- дизиготные близнецы

   Каждому поколению отводится одна горизонтальная строка, поколения нумеруются сверху вниз римскими цифрами. Арабскими цифрами обозначается порядок рождения детей. Слева – старшие по возрасту дети.

   Лицо, для которого строится родословная, называется пробанд.

   Степень проявления признака фенотипически - экспрессивность.

   Пенетрантность – процент проявления патологий. Обусловлен комплексным влиянием внешней среды.

   Как правило, человек узнает информацию о своих близких родственниках по нескольким каналам: письменная, устная информация, генетический анализ, дактилоскопия. Два индивидуума в популяции могут считаться близкими родственниками, если имеют общих предков не далее, как в третьем поколении, т.е. обязательно нужно иметь информацию о родителях, дедушках, прадедушках. Близкородственными браками считаются браки между двоюродными и троюродными членами семьи. Кровные браки – браки между родителями и детьми, родными братом и сестрой. Коэффициент инбридинга показывает вероятность наличия общих генов у двух родственников.

КИ = 1 * (0,5)n ,

где n – генерационное расстояние, т.е. сумма шагов по родословной от одного родственника вверх до общих предков, а затем вниз по родословной до второго родственника.

2. Близнецовый метод

   Близнецовый метод основан на клиническом обследовании и сравнении моно- и дизиготных близнецов, воспитывающихся в одинаковых или различных условиях окружающей среды. Монозиготные близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковую наследственную конституцию. Таким образом, выявляемые между ними различия не связаны с наследственными факторами. Дизиготные близнецы развиваются из разных яйцеклеток, оплодотворенных различными сперматозоидами. Степень их генетического сходства такая же, как у обычных сибсов, но благодаря одновременному рождению и совместному воспитанию они имеют больше общих средовых факторов. Особую ценность при изучении наследственных факторов, влияющих на тип поведения, психологические или интеллектуальные особенности, представляют монозиготные близнецы, разделенные в младенческом или раннем детском возрасте и воспитывающиеся в разных условиях. С помощью близнецового метода удалось доказывать значение генетической предрасположенности ко многим широко распространенным заболеваниям.

   Результатом сравнения двух групп близнецов является расчет процента идентичности или конкордантности различных признаков или болезней, проявляющихся у каждого из пары близнецов. Чем больше наследственная составляющая признака или заболевания, тем выше значения конкордантности, но самое главное – больше уровень расхождения между моно- и дизиготными близнецами. Количественной оценкой доли наследственной обусловленности признака является коэффициент наследуемости (H), рассчитываемый по формуле Хольцингера:

Н = (КМБ – КДБ)/(100- КДБ),

где КМБ и КДБ – выраженная в процентах конкордантность признака для моно- и дизиготных близнецов соответственно. Если Н>70%, решающая роль в проявлении признака принадлежит наследственным факторам. При H>30% - средовые факторы являются основными в формировании признака. При промежуточных значениях Н предполагается примерно равное участие в контроле признака как генетических, так и средовых факторов.

3. Дерматоглифика

   Дактилоскопия – изучение узоров пальцев кисти.

   Генетики изучают узоры папиллярных линий, представляющие собой выросты эпидермиса кожи, с 1926г. Закладка папиллярных линий происходит в 3 – 4 месяца внутриутробной жизни и в течение жизни не меняется.

   Когда в генетическом аппарате происходит «поломка», в первую очередь искажается, уклоняется от нормы рисунок папиллярных линий. В 1926г это было показано на лицах с синдромом Дауна. В настоящее время список генетических заболеваний, отражающихся на кончиках пальцев, очень длинный. Например, синдром Дауна (21 хромосомная пара), синдром Патуа (13, 14 ,15 пары), синдром Эдвардса (18 пара), неврофиброматоз и др.

   Есть заболевания, которые проявляются фенотипически лишь в возрасте 12–13 лет или даже 20–45 лет. Есть патологии, вызванные факторами внешней среды, но по клиническим симптомам совпадающие с наследственными. Например, мозжечковая атаксия, фенотипически проявляющаяся в возрасте 20–45 лет (снижение тонуса мышц, особенно нижних конечностей, нарушение координации движений, падение интеллекта, зрения) соответствует вилюйскому энцефалиту, причиной которого является укус клеща.

   Дактилоскопия позволяет установить возраст, половую принадлежность, расу, степень родства, предрасположенность к наследственным патологиям, физические задатки и др.

   Выделяют три основных типа папиллярных узоров:

• Завиток (W);
• Петля (L). Различают правосторонние петли, левосторонние, двойные и переход от петли к завитку;
• Дуга (А). Различают высокие шатровые и простые плоские.

   Различают также более мелкие детали – минуции:

• вилочки;
• гребешки;
• закрытый узор;
• островок.

  При описании папиллярных узоров используется гребневый счет: из трирадиуса проводится прямая до точки узора и считаются линии. Гребневый счет может отражать правильность хромосомного набора.

4. Популяционно – статистический метод

  Для исследования изменений частот генотипов и генов в последующем поколении используется закон Харди – Вайнберга (1908 г.):

p + q = 1

p2 +2 p q2 + q2 = 1,

где р – частота доминантного аллеля;

q – частота рецессивного аллеля;

р2 – частота гомозигот по доминантному аллелю;

q2 – частота гомозигот по рецессивному аллелю;

2pq – частота гетерозигот.

   Эти формулы подходят для модельной популяции, поэтому чтобы они работали в живой популяции, должны быть соблюдены ряд условий:

1. популяция должна быть невероятно большой;

2. должно осуществлять правило свободного скрещивания;

3. должна отсутствовать миграция со стороны особей других популяций;

4. стабильность средовых условий;

5. должен вестись учет по аллелям одного локуса.

   Этот закон позволяет проследить за изменением генетического состава среди разных поколений одной и той же популяции. Ошибку расчета нужно нивелировать большим числом наблюдаемых объектов.

 

 

 

5. Цитогенетический метод

   Цитогенетический метод применяется для анализа кариотипа и его аномалий у отдельных индивидуумов. Для проведения исследования достаточно получить образец периферической крови пациента объемом 1-2 мл. Анализ кариотипа проводят в три этапа: культивирование лимфоцитов крови, окраска препарата и его микроскопический анализ. Культивирование проводят для того, чтобы стимулировать деление лимфоцитов, так как успех цитогенетического исследования зависит от количества клеток, находящихся на стадии метафазы, когда хромосомы находятся в наиболее компактной форме. Продолжительность культивирования обычно составляет 72 часа. Для увеличения количества метафазных клеток в конце культивирования в среду вводят колхицин, который приостанавливает деление на стадии метафазы, разрушает веретено деления и увеличивает конденсацию хромосом. Далее клетки помещают в гипотонический раствор, который приводит к разрыву ядерной оболочки и свободному перемещению хромосом в цитоплазме. На следующем этапе клетки фиксируют смесью этанола и уксусной кислоты в соотношении 3:1, их суспензию раскапывают на предметные стекла и высушивают. В зависимости от целей кариотипирования используют различные методы дифференциального окрашивания хромосом (G-, R-, C-, Q-методы). Процедура окрашивания занимает несколько минут и приводит к появлению рисунка поперечной исчерченности, специфичного для каждой хромосомы. Световое микроскопирование окрашенных препаратов является самым трудоемким этапом всего исследования, требующим высокой квалификации. Для выявления хромосомных аномалий необходимо проанализировать не менее 30 метафазных пластинок. Большой эффективностью обладают методы компьютерного анализа хромосом.

   Внедрение молекулярных технологий в сочетании с использованием флюоресцентных окрасок резко увеличивает разрешающую способность цитогенетического анализа. При этом отдельные сегменты хромосом могут быть окрашены в разные цвета, а кариотипы в целом выглядят как фантастические удивительно красочные картины. Разработаны также методы окрашивания хромосом в клетках, находящихся в состоянии покоя, когда хромосомы максимально растянуты. С их помощью могут быть идентифицированы сегменты хромосом размером около 50 килобаз.

6. Биохимические методы

   Характерные изменения  биохимических показателей позволяют  определять специфические признаки  для конкретной наследственной  болезни и оценить фенотип  организма на молекулярном уровне. Оценка фенотипа осуществляется  на уровнях от полипептидной  цепи до метаболитов в биологических  жидкостях – плазме крови, сыворотке, форменных элементах крови, моче, культуре клеток.

   Отклонения в биохимических  показателях опережают возникновение  клинических симптомов и являются  наиболее информативными в описании  фенотипа.

   Биохимические методы  играют важнейшую роль в диагностике  наследственных заболеваний, они  позволяют проводить доклиническую диагностику, подтверждая диагноз в случае клинической картины, выявлять гетерозиготных носителей, дифференцировать генетически различные формы болезней и начинать лечение на ранних стадиях заболевания.

   Первичная диагностика  объединяет массовые просеивающие  и селективные диагностические  программы. Показаниями к использованию  просеивающих программ является  определенный возраст предполагаемых  родителей (35 лет женщине, 45 и выше  у мужчин), наличие наследственной  патологии в семье, повторные  произвольные аборты, сахарный диабет, эпилепсия, определение у беременных  женщин концентрации АФП.

   Используются современные  биохимические методы: электрофорез, хроматография, спектроскопия, а также  современные высокоточные технологии  – жидкостная хроматография, масс-спектропия, магнитно-жидкостная хроматография. С помощью тонкослойной хроматографии мочи и крови можно диагностировать нарушение обмена веществ. Для выявления нарушений обмена органических кислот применяется газовая хроматография.

Биохимические методы используются у больных с наследственным нарушением обмена веществ, для диагностики гетерозиготных состояний у взрослых. Выявление гетерозиготных носителей заболевания возможно с помощью биохимических тестов, микроскопического исследования клеток крови и тканей, определения активности фермента, измененного в результате мутации.

Биохимический метод широко применяется в медико-генетическом консультировании для определения риска рождения больного ребенка. Успехи в области биохимической генетики способствуют более широкому внедрению диагностики гетерозиготного носительства в практику. Еще недавно можно было диагностировать не 10-15 гетерозиготных состояний, в настоящее время – более 200. Однако, следует отметить, что до сих пор имеется немало наследственных заболеваний, для которых методы гетерозиготной диагностики еще не разработаны.