Genetika je od velikog značaja za medicinu. Predmet i zadaci genetike, njen značaj za medicinu. Porodična priroda bolesti

Značaj genetike za medicinu i zdravstvo

Predmet i zadaci ljudske genetike. Ljudska genetika, odnosno medicinska genetika, proučava fenomene nasljednosti i varijabilnosti u različitim ljudskim populacijama, osobine ispoljavanja i razvoja normalnih (fizičkih, kreativnih, intelektualnih sposobnosti) i patoloških karakteristika, ovisnost bolesti o genetskoj predodređenosti i uvjetima okoline, uključujući društvene uslove života. Formiranje medicinske genetike počelo je 30-ih godina. XX vijeku, kada su se počele pojavljivati činjenice koje potvrđuju da je nasljeđivanje osobina kod ljudi podložno istim zakonima kao i kod drugih živih organizama.

Zadatak medicinske genetike je da identifikuje, proučava, prevenira i leči nasledne bolesti, kao i da razvije načine za sprečavanje štetnih uticaja faktora sredine na ljudsko nasleđe.

Metode za proučavanje ljudskog naslijeđa. Prilikom proučavanja ljudskog naslijeđa i varijabilnosti koriste se sljedeće metode: genealoška, blizanačka, citogenetska, biohemijska, dermatoglifska, hibridizacija somatskih ćelija, modeliranje itd.

Genealoška metoda vam omogućava da saznate porodične veze i uđete u trag nasljeđivanju normalnih ili patoloških karakteristika među bliskim i daljim rođacima u datoj porodici na osnovu sastavljanja pedigrea - genealogije. Ako postoje rodovnici, onda je, koristeći zbirne podatke za nekoliko porodica, moguće odrediti vrstu nasljeđivanja osobine - dominantno ili recesivno, spolno vezano ili autosomno, kao i njegovu monogenu ili poligenu prirodu. Genealoškom metodom je dokazano nasljeđivanje mnogih bolesti, poput dijabetesa, šizofrenije, hemofilije itd.

Genealoška metoda se koristi za dijagnosticiranje nasljednih bolesti i medicinsko genetičko savjetovanje; omogućava genetsku prevenciju (sprečavanje rađanja bolesnog djeteta) i ranu prevenciju nasljednih bolesti.

Metoda blizanaca se sastoji od proučavanja razvoja osobina kod blizanaca. Omogućava vam da odredite ulogu genotipa u nasljeđivanju složenih osobina, kao i da procijenite utjecaj faktora kao što su odgoj, obuka itd.

Poznato je da su ljudski blizanci identični (monozigotni) i bratski (dizigotni). Identični, ili identični, blizanci se razvijaju iz jednog jajeta oplođenog jednim spermatozoidom. Oni su uvijek istog spola i zapanjujuće su slični jedno drugom, budući da imaju isti genotip. Osim toga, imaju istu krvnu grupu, iste otiske prstiju i rukopis, čak ih roditelji zbunjuju i ne mogu ih razlikovati po mirisu psa. Samo jednojajčani blizanci su 100% uspješni u transplantaciji organa, jer imaju isti skup proteina i transplantirano tkivo se ne odbacuje. Udio jednojajčanih blizanaca kod ljudi je oko 35-38% od ukupnog broja.

Bratovski, ili dizigotni, blizanci se razvijaju iz dva različita jajašca, istovremeno oplođena različitim spermatozoidima. Dvostruki blizanci mogu biti istog ili različitog spola, a sa genetske tačke gledišta nisu ništa sličniji od obične braće i sestara.

Proučavanje jednojajčanih blizanaca tokom života, posebno ako žive u različitim socio-ekonomskim i klimatskim uslovima, zanimljivo je jer se razlike među njima u razvoju fizičkih i psihičkih svojstava ne objašnjavaju različitim genotipovima, već uticajem životne sredine. uslovima.

Citogenetska metoda temelji se na mikroskopskom proučavanju strukture hromozoma kod zdravih i bolesnih ljudi. Citogenetska kontrola se koristi u dijagnostici niza nasljednih bolesti povezanih s aneuploidijom i različitim kromosomskim preuređivanjem. Takođe omogućava proučavanje starenja tkiva na osnovu proučavanja starosne dinamike ćelijske strukture, utvrđivanje mutagenog dejstva faktora životne sredine na ljude, itd.

Poslednjih godina citogenetička metoda je dobila veliki značaj u vezi sa mogućnostima ljudske genetske analize, koje su se otvorile hibridizacijom somatskih ćelija u kulturi. Dobivanje interspecifičnih hibrida ćelija (na primjer, čovjeka i miša) omogućava značajno pristup rješavanju problema povezanih s nemogućnošću usmjerenog ukrštanja, lokaliziranje gena na određenom kromosomu, uspostavljanje grupe veza za niz osobina, itd. Kombinovanjem genealoške metode sa citogenetskom metodom, a takođe, sa najnovijim metodama genetskog inženjeringa, proces mapiranja gena kod ljudi značajno je ubrzan.

Biohemijske metode za proučavanje ljudskog naslijeđa pomažu u otkrivanju brojnih metaboličkih bolesti (ugljikohidrata, aminokiselina, lipida, itd.) koristeći, na primjer, proučavanje bioloških tekućina (krv, urin, amnionska tekućina) putem kvalitativne ili kvantitativne analize. Uzrok ovih bolesti je promjena aktivnosti određenih enzima.

Biohemijskim metodama otkriveno je oko 500 molekularnih bolesti koje su rezultat manifestacije mutantnih gena. Kod različitih vrsta bolesti moguće je ili odrediti sam abnormalni protein-enzim ili identificirati međuprodukte metabolizma. Na osnovu rezultata biohemijskih pretraga moguće je dijagnosticirati bolest i odrediti metode liječenja. Rana dijagnoza i primjena različitih dijeta u prvim fazama postembrionalnog razvoja mogu izliječiti neke bolesti ili barem ublažiti stanje pacijenata sa defektnim enzimskim sistemom.

Kao i svaka druga disciplina, moderna ljudska genetika koristi metode srodnih nauka: fiziologije, molekularne biologije, genetskog inženjeringa, biološkog i matematičkog modeliranja itd. Značajno mjesto u rješavanju problema medicinske genetike zauzima ontogenetska metoda, koja nam omogućava da razmotriti razvoj normalnih i patoloških karakteristika tokom individualnog razvoja organizma.

Nasljedne bolesti ljudi, njihovo liječenje i prevencija. Do danas je registrovano više od 2 hiljade nasljednih bolesti ljudi, od kojih je većina povezana s mentalnim poremećajima. Prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije, zahvaljujući primjeni novih dijagnostičkih metoda, godišnje se u prosjeku registruju tri nove nasljedne bolesti koje se susreću u praksi ljekara bilo koje specijalnosti: terapeuta, hirurga, neurologa, akušera-ginekologa, pedijatar, endokrinolog itd. Bolesti koje nemaju apsolutno nikakve veze sa nasljedstvom, prakticno ne postoje. Tok različitih bolesti (virusnih, bakterijskih, mikoza, pa čak i ozljeda) i oporavak od njih u ovoj ili onoj mjeri ovise o nasljednim imunološkim, fiziološkim, bihevioralnim i mentalnim karakteristikama pojedinca.

Uobičajeno, nasljedne bolesti se mogu podijeliti u tri velike grupe: metaboličke bolesti, molekularne bolesti koje su obično uzrokovane mutacijama gena i hromozomske bolesti.

Genske mutacije i metabolički poremećaji. Mutacije gena mogu dovesti do povećane ili smanjene aktivnosti određenih enzima, pa čak i do njihovog odsustva. Fenotipski, takve se mutacije manifestiraju kao nasljedne metaboličke bolesti, koje su određene odsutnošću ili viškom produkta odgovarajuće biokemijske reakcije.

Genske mutacije se klasificiraju prema njihovoj fenotipskoj manifestaciji, odnosno kao bolesti povezane s poremećajima metabolizma aminokiselina, ugljikohidrata, lipida, minerala i metabolizma nukleinskih kiselina.

Primjer poremećaja metabolizma aminokiselina je albinizam, relativno bezopasna bolest koja se javlja u zapadnoevropskim zemljama sa učestalošću od 1:25.000. Uzrok bolesti je defekt enzima tirozinaze, koji blokira pretvorbu tirozina u melanin. Albinosi imaju mliječnu kožu, vrlo svijetlu kosu i bez pigmenta u šarenici. Imaju povećanu osjetljivost na sunčevu svjetlost, što kod njih uzrokuje upalna oboljenja kože.

Jedna od najčešćih bolesti metabolizma ugljikohidrata je dijabetes melitus. Ova bolest je povezana s nedostatkom hormona inzulina, što dovodi do poremećaja stvaranja glikogena i povećanja razine glukoze u krvi.

Određeni broj patoloških znakova (hipertenzija, ateroskleroza, giht, itd.) ne određuje jedan, već nekoliko gena (fenomen polimerizacije). To su bolesti s nasljednom predispozicijom, koje u velikoj mjeri ovise o uvjetima okoline: u povoljnim uvjetima takve bolesti se možda neće manifestirati.

Hromozomske bolesti. Ova vrsta nasljedne bolesti povezana je s promjenama u broju ili strukturi hromozoma. Učestalost hromozomskih abnormalnosti kod novorođenčadi kreće se od 0,6 do 1%, a u fazi 8-12 sedmica ih ima oko 3% embriona. Među spontanim pobačajima, učestalost hromozomskih abnormalnosti je oko 30%, au ranim fazama (do dva mjeseca) - 50% i više.

Kod ljudi su opisane sve vrste hromozomskih i genomskih mutacija, uključujući aneuploidiju, koja može biti dva tipa - monosomija i polizomija. Monosomija je posebno teška.

Za X hromozom je opisana monosomija cijelog organizma. Riječ je o Shereshevsky-Turnerovom sindromu (44+X), koji se manifestira kod žena koje karakteriziraju patološke promjene u građi (nizak rast, kratak vrat), poremećaji u razvoju reproduktivnog sistema (odsustvo većine ženskih sekundarnih polnih karakteristika) i mentalna ograničenja. Učestalost pojave ove anomalije je 1:4000-5000.

Trisomične žene (44+XXX), po pravilu, odlikuju se poremećajima seksualnog, fizičkog i mentalnog razvoja, iako se kod nekih pacijenata ovi znakovi možda neće pojaviti. Poznati su slučajevi plodnosti kod takvih žena. Učestalost sindroma je 1:1000.

Muškarci sa Klinefelterovim sindromom (44+XXY) karakteriziraju poremećeni razvoj i aktivnost spolnih žlijezda, eunuhoidni tip tijela (uži od karlice, ramena, rast kose ženskog tipa i taloženje masti na tijelu, izdužene ruke i noge u odnosu na tijelo). Otuda i veći rast. Ovi znakovi, u kombinaciji sa određenom mentalnom retardacijom, pojavljuju se kod relativno normalnog dječaka od trenutka puberteta.

Klinefelterov sindrom se opaža kod polisomije ne samo na X hromozomu (XXX XXXY, XXXXY), već i na Y hromozomu (XYY. XXYY. XXYYY). Učestalost sindroma je 1:1000.

Među autosomnim bolestima, trisomija 21, ili Downov sindrom, je najviše proučavana. Prema različitim autorima, učestalost rađanja djece s Downovim sindromom je 1:500-700 novorođenčadi, a posljednjih decenija učestalost trisomije-21 se povećala.

Tipični znakovi pacijenata sa Downovim sindromom: mali nos sa širokim ravnim mostom, kosim očima sa epikantusom - previsenim naborom iznad gornjeg kapka, deformisanim malim ušima, poluotvorenim ustima, niskog rasta, mentalnom retardacijom. Otprilike polovina pacijenata ima defekte srca i velikih krvnih žila.

Postoji direktna veza između rizika od rađanja djece s Downovim sindromom i dobi majke. Utvrđeno je da 22-40% djece sa ovom bolešću rađaju majke starije od 40 godina (2-3% žena u fertilnoj dobi).

Ovdje razmatramo samo nekoliko primjera ljudskih genetskih i kromosomskih bolesti, koji, međutim, daju određenu ideju o složenosti i krhkosti njegove genetske organizacije.

Glavni način prevencije nasljednih bolesti je njihova prevencija. U tu svrhu u mnogim zemljama svijeta, uključujući Bjelorusiju, postoji mreža institucija koje pružaju medicinsko i genetsko savjetovanje stanovništva. Prije svega, njegove usluge trebaju koristiti osobe koje sklapaju brak i imaju genetski ugrožene rođake.

Genetička konsultacija je obavezna za brak srodnika, osoba starijih od 30-40 godina, kao i onih koji rade u proizvodnji sa opasnim uslovima rada. Lekari i genetičari će moći da utvrde stepen rizika od rađanja genetski inferiornog potomstva i da obezbede praćenje deteta tokom njegovog intrauterinog razvoja. Treba napomenuti da pušenje, konzumiranje alkohola i droga od strane majke ili oca nerođenog djeteta naglo povećava vjerovatnoću rođenja bebe s teškim nasljednim bolestima.

Ako se rodi bolesno dijete, ponekad je moguće liječenje lijekovima, dijetama i hormonima. Jasan primjer koji potvrđuje sposobnosti medicine u borbi protiv nasljednih bolesti je dječja paraliza. Ovu bolest karakterizira nasljedna predispozicija, ali direktni uzrok bolesti je virusna infekcija. Provođenje masovne imunizacije protiv uzročnika bolesti omogućilo je da se sva djeca koja su nasljedno predisponirana za nju spasu od teških posljedica bolesti. Dijetalno i hormonsko liječenje uspješno se koristi u liječenju fenilketonurije, dijabetes melitusa i drugih bolesti.

Aktivni faktori u biosferi. Stoga je genetsko-higijensko regulisanje sadržaja ovih faktora u životnoj sredini obavezna komponenta prevencije ljudskog morbiditeta. Ljudska genetika u fazi svog formiranja kod nas je označena u duhu vremena - eugenikom. Diskusija o mogućnostima eugenike, koja se poklapa sa početkom i brzim razvojem genetskih...

Idealizam." Još jedan odgovor na sednicu bio je prošireni sastanak Prezidijuma Akademije medicinskih nauka SSSR-a 9-10. septembra (videti: "Medicinski radnik", 15.IX.1948), koji je najavio formalnu zabranu ljudske genetike. Nakon decenije potpune tišine, laboratorije B P. Efroimson, A. A. Prokofjeva-Belgovskaya, E. E. Pogosyan, M. A. Arsenyeva, koji su uključili probleme u svoje teme...

Ljudska genetika proučava fenomene naslijeđa i varijabilnosti na svim nivoima njegove organizacije i postojanja: molekularnom, ćelijskom, organizmu, populaciji, biohorološkom, biogeohemijskom.

Klinička genetika u strogom smislu te riječi - primijenjeni dio medicinske genetike, tj. primjena njegovih dostignuća na kliničke probleme kod pacijenata ili u njihovim porodicama: koju bolest pacijent ima (dijagnoza), kako mu pomoći (liječenje), kako spriječiti rađanje bolesnog potomstva (prognoza i prevencija). Trenutno se klinička genetika zasniva na genomici, citogenetici, biohemijskoj genetici, imunogenetici, formalnoj genetici, uključujući populacijsku i epidemiološku genetiku, genetiku somatskih ćelija i molekularnu genetiku.

Medicinska genetika proučava ulogu naslijeđa u ljudskoj patologiji, obrasce prijenosa s generacije na generaciju nasljednih bolesti, razvija metode za dijagnostiku, liječenje i prevenciju nasljedne patologije, uključujući bolesti s nasljednom predispozicijom. Ovaj pravac sintetizira medicinska i genetska otkrića i dostignuća, usmjeravajući ih na borbu protiv bolesti i poboljšanje zdravlja ljudi.

Značaj genetike za medicinu

proučavanje nasljednih mehanizama za održavanje homeostaze tijela, osiguranje zdravlja pojedinca;

proučavanje značaja naslednih faktora u etiologiji bolesti;

proučavanje uloge nasljednih faktora u određivanju kliničke slike bolesti;

dijagnostika, liječenje i prevencija nasljednih bolesti i dr.

Prevencija nasljedne patologije

Sva nasljedna patologija određena je opterećenjem mutacija koje se ponovno javljaju i naslijeđuju od prethodnih generacija.

Sa preventivne tačke gledišta, preporučljivo je podijeliti svu nasljednu patologiju u 3 kategorije: novonastale mutacije (prvenstveno aneuploidije i teški oblici dominantnih mutacija); naslijeđeno od prethodnih generacija (i genetskih i hromozomskih); bolesti sa naslednom predispozicijom.

Postoje 3 vrste prevencije nasljedne patologije.

Primarna prevencija

Primarna prevencija se odnosi na radnje koje treba da spreče začeće bolesnog deteta; ovo je planiranje porođaja i poboljšanje ljudskog okruženja.

Planiranje djetinjstva uključuje 3 glavne pozicije:

Optimalna reproduktivna dob, koja je za žene 21-35 godina (ranije ili kasnije trudnoće povećavaju vjerovatnoću rođenja djeteta sa urođenom patologijom i hromozomskim bolestima) (vidi sliku 5.28);

Odbijanje rađanja djece u slučajevima visokog rizika od nasljedne i kongenitalne patologije (u nedostatku pouzdanih metoda prenatalne dijagnoze, liječenja, adaptacije i rehabilitacije pacijenata);

Odbijanje rađanja djece u brakovima s krvnim srodnicima i između dva heterozigotna nosioca patološkog gena.

Poboljšanje ljudskog okruženja treba da ima za cilj prevenciju novonastalih mutacija kroz strogu kontrolu sadržaja mutagena i teratogena u životnoj sredini. Ovo je posebno važno za prevenciju čitave grupe somatskih genetskih bolesti (kongenitalne malformacije, maligne neoplazme, imunodeficijencije itd.).

Sekundarna prevencija

Sekundarna prevencija se sastoji od prekid trudnoće

s velikom vjerovatnoćom bolesti fetusa ili prenatalno dijagnosticirane bolesti. Trudnoća se može prekinuti samo u propisanom roku i uz pristanak žene. Osnova za eliminaciju embrija ili fetusa je nasljedna bolest.

Prekid trudnoće nije najbolje rješenje, ali je za sada jedina praktična metoda za najteže i fatalne genetske defekte.

Tercijarna prevencija

Tercijarna prevencija nasljedne patologije podrazumijeva se kao korekcija manifestacije patoloških genotipova. Ovo se takođe može nazvati standardno kopiranje, budući da sa patološkim genotipom teže da dobiju normalan fenotip.

Tercijarna prevencija se provodi kako za nasljedne bolesti tako i (posebno često) za bolesti s nasljednom predispozicijom. Uz njegovu pomoć možete postići potpunu normalizaciju funkcija ili smanjiti težinu patološkog procesa. Za neke oblike nasljedne patologije može se podudarati s terapijskim mjerama u opštem medicinskom smislu.

Razvoj nasljedne bolesti (kopiranje norme) može se spriječiti u maternici ili nakon rođenja.

Za neke nasljedne bolesti moguće je intrauterino liječenje (na primjer, kod Rh nekompatibilnosti, neke acidurije, galaktozemije).

Razvoj bolesti se trenutno može spriječiti korekcijom (liječenjem) nakon rođenja pacijenta. Tipični primjeri tercijarne prevencije mogu biti galaktozemija, fenilketonurija, hipotireoza (vidi dolje) itd. Na primjer, celijakija se manifestuje kada dijete počne da hrani kašu od griza. Bolest je zasnovana na alergiji na protein žitarica gluten. Isključivanje glutena iz hrane u potpunosti jamči oslobađanje od teških gastrointestinalnih patologija.

U genetskom smislu, postoji 5 pristupa prevenciji nasljedne patologije

Kontrola ekspresije gena

Sredinom 20-ih godina 20. stoljeća u eksperimentima su otkriveni fenomeni penetracije i ekspresivnosti, koji su ubrzo postali predmet proučavanja medicinske genetike. Iznad je navedeno da je N.K. Koltsov je formulirao koncept "eufenike", pod kojim je shvatio formiranje dobrih osobina ili korekciju bolnih manifestacija naslijeđa kod osobe stvaranjem odgovarajućih uvjeta (lijekovi, prehrana, obrazovanje, itd.). Ove ideje počele su se provoditi tek 60-ih godina 20. stoljeća, kada su se akumulirale informacije o primarnim proizvodima patološkog gena i molekularnim mehanizmima patogeneze nasljednih bolesti. Poznavajući mehanizme djelovanja patoloških gena, moguće je razviti metode za njihovu fenotipsku korekciju, drugim riječima, upravljati penetracijom( učestalost ekspresije gena, određena brojem jedinki (unutar srodne grupe organizama) u kojima se manifestuje osobina koju kontroliše dati gen.) i ekspresivnost( stepen ekspresije osobine određenog datim genom. Može varirati u zavisnosti od genotipa u koji je gen uključen i od uslova okoline).

Kako nauka napreduje, akumuliraju se informacije o metodama za prevenciju nasljedne patologije u različitim fazama ontogeneze – o terapijskim ili dijetalnim utjecajima. Klinički primjer kontrole ekspresije gena koji je već prošao dugotrajna praktična testiranja je prevencija posljedica fenilketonurije, galaktozemije i kongenitalne hipotireoze. Klinička slika ovih bolesti formira se u ranom postnatalnom periodu, pa je princip tercijarne prevencije relativno jednostavan. Bolest se mora dijagnosticirati u roku od nekoliko dana nakon rođenja kako bi se odmah primijenilo profilaktičko liječenje kako bi se spriječio razvoj patološkog fenotipa (klinička slika). Normalno kopiranje može se postići dijetetskim (za fenilketonuriju, galaktozemiju) ili medicinskim (za hipotireozu) metodama.

Korekcija manifestacije patoloških gena može početi od embrionalne faze razvoja. Temelji tzv prekoncepcija i prenatalna prevencija nasljednih bolesti(tokom nekoliko mjeseci prije začeća i prije rođenja). Na primjer, hipofenilalaninska dijeta za majku tokom trudnoće smanjuje manifestacije fenilketonurije u postnatalnom periodu kod djeteta. Uočeno je da su kongenitalne abnormalnosti neuralne cijevi (poligensko nasljeđe) rjeđe kod djece žena koje primaju dovoljne količine vitamina. Dalja ispitivanja su pokazala da ako se žene liječe hipervitaminskom (vitamini C, E, folna kiselina) dijetom 3-6 mjeseci prije začeća i tokom prvih mjeseci trudnoće, vjerovatnoća da će dijete razviti anomalije neuralne cijevi značajno se smanjuje. Ovo je važno za porodice koje već imaju bolesnu djecu, kao i za populacije sa visokom učestalošću patoloških gena (na primjer, za kongenitalne anomalije neuralne cijevi - populacija Irske).

U budućnosti bi se mogle razviti nove metode intrauterine korekcije patološke ekspresije gena, što je posebno važno za porodice u kojima je prekid trudnoće neprihvatljiv iz vjerskih razloga.

Iskustvo s prenatalnom terapijom ženskih fetusa sa nedostatkom 21-hidroksilaze može poslužiti kao polazna tačka za razvoj tretmana za druge nasljedne bolesti. Liječenje se provodi prema sljedećem planu.

Trudnicama kod kojih postoji rizik od rođenja djeteta sa urođenom hiperplazijom nadbubrežne žlijezde prepisuje se deksametazon (20 mcg/kg) prije 10. sedmice trudnoće, bez obzira na stanje i

spol fetusa. Deksametazon potiskuje lučenje androgena od strane fetalnih nadbubrežnih žlijezda. Istovremeno, potrebno je provesti prenatalnu dijagnostiku spola fetusa i DNK dijagnostiku mutacija gena (biopsijom horionskih resica ili amniocentezom). Ako se otkrije da je fetus muški ili da ženski fetus nije zahvaćen, prenatalna terapija se prekida, a ako se nađu mutacije kod ženskog fetusa u homozigotnom stanju, liječenje se nastavlja do porođaja.

Malo je vjerovatno da će prenatalno liječenje malim dozama deksametazona uzrokovati nuspojave. Prilikom posmatranja djece mlađe od 10 godina nisu nađene nikakve abnormalnosti. Žene koje primaju deksametazon imaju manje nuspojave (fluktuacije raspoloženja, debljanje, povišen krvni pritisak, opšta nelagodnost), ali su spremne da podnesu te neprijatnosti zarad zdravlja svojih ćerki. Pozitivni rezultati liječenja ženskih fetusa s nedostatkom 21-hidroksilaze značajno nadmašuju negativne aspekte.

Tercijarna prevencija zasnovana na kontroli ekspresije gena posebno je važna i efikasna za prevenciju bolesti sa naslednom predispozicijom. Isključivanje faktora iz okoline koji doprinose nastanku patološkog fenotipa, a ponekad ga i uslovljavaju, direktan je put ka prevenciji ovakvih bolesti.

Svi monogeni oblici nasljedne predispozicije mogu se spriječiti. To je isključenje iz okoline manifestirajućih faktora, prvenstveno farmakoloških agenasa kod nosilaca deficita glukoza-6-fosfat dehidrogenaze, abnormalne pseudoholinesteraze i mutantne acetiltransferaze. Ovo je primarna (kongenitalna) netolerancija na lijekove, a ne stečena bolest.

Za rad u industrijskim uslovima koji izazivaju bolest kod osoba sa mutiranim alelima (npr. kontakt sa olovom, pesticidima, oksidantima), potrebno je birati radnike u skladu sa utvrđenim principima.

Iako je prevencija multifaktorskih stanja složenija, budući da su uzrokovana interakcijom više faktora sredine i poligenskih kompleksa, pravilnom porodičnom analizom moguće je postići primjetno usporavanje razvoja bolesti i smanjenje njenih kliničkih manifestacija. kao rezultat isključivanja delovanja manifestujućih faktora sredine. Na ovom principu zasniva se prevencija hipertenzije, ateroskleroze i raka pluća.

Eliminacija embrija i fetusa sa nasljednom patologijom

Mehanizmi za eliminaciju neživih embrija i fetusa razvijeni su evolucijski. Kod ljudi su to spontani pobačaji i prijevremeni porođaji. Naravno, ne javljaju se svi zbog inferiornosti embrija ili fetusa; Neki od njih su povezani sa uslovima gestacije, tj. sa stanjem ženskog organizma. Međutim, definitivno u najmanje 50% slučajeva prekinute trudnoće, fetusi imaju ili urođene malformacije ili nasljedne bolesti.

Dakle, eliminacija embriona i fetusa sa nasljednim patologijama zamjenjuje spontani pobačaj kao prirodni fenomen. Tehnike prenatalne dijagnostike se ubrzano razvijaju, pa ovaj preventivni pristup postaje sve važniji. Postavljanje dijagnoze nasljedne bolesti kod fetusa služi kao indikacija za prekid trudnoće.

Postupak prenatalne dijagnostike, a posebno prekid trudnoće, mora se provesti uz pristanak žene. Kao što je već spomenuto, u nekim porodicama, iz vjerskih razloga, trudnoća se ne može prekinuti.

Prirodna selekcija kod ljudi tokom prenatalnog perioda omogućila je američkom embriologu J. Workaniju da formuliše koncept 1978. teratanazija. Termin "teratanazija" odnosi se na prirodni proces prosijavanja (ili uklanjanja korova) fetusa s urođenom patologijom. Teratanazija se može provesti stvaranjem nepodnošljivih uvjeta za fetus s patologijom, iako su takvi uvjeti sasvim prihvatljivi za normalan fetus. Čini se da ovi faktori otkrivaju patološko stanje i istovremeno uzrokuju smrt fetusa. Neki eksperimentalni dokazi u prilog ovoj tački gledišta već su dostupni. Naučni razvoj može biti usmjeren na pronalaženje metoda za induciranu selektivnu smrt fetusa s patološkim genotipom. Metode moraju biti fiziološke za majku i apsolutno bezbedne za normalan fetus.

Genetski inženjering na nivou zametnih ćelija

Prevencija nasljednih bolesti može biti najpotpunija i djelotvornija ako se u zigotu ubaci gen koji funkcionira da zamijeni mutantni gen. Otklanjanje uzroka nasljedne bolesti (a to je najosnovniji aspekt prevencije) znači prilično ozbiljno manevriranje s genetskom informacijom u zigotu. Ovo bi moglo biti uvođenje normalnog alela u genom transfekcijom ( Proces umjetnog uvođenja izoliranih molekula DNK faga u bakterijske stanice, što dovodi do stvaranja zrelog fagnog potomstva; Također T . - proces umjetnog prijenosa genetskih informacija u eukariotske stanice korištenjem pročišćene DNK.), reverzna mutacija patološkog alela, uključivanje normalnog gena ako je blokiran, isključivanje mutiranog gena. Složenost ovih problema je očigledna, ali intenzivan eksperimentalni razvoj u oblasti genetskog inženjeringa ukazuje na fundamentalnu mogućnost njihovog rešavanja. Genetski inženjering prevencija nasljednih bolesti više nije postala utopija, već perspektiva, iako daleka.

Već su stvoreni preduslovi za korekciju ljudskih gena u zametnim ćelijama. Oni se mogu sažeti na sljedeći način:

1. Završeno je primarno dekodiranje ljudskog genoma, posebno na nivou sekvenciranja normalnih i patoloških alela. Nadamo se da će za većinu nasljednih bolesti mutacije biti sekvencirane (određivanje nukleotidne sekvence u genu.) u narednim godinama. Funkcionalna genomika se brzo razvija (grana genetike koja proučava strukturu i funkcionisanje genoma. organizmi koji koriste biol., fiz.-hemij. i kompjuterske metode.) , zahvaljujući kojima će biti poznate međugenske interakcije.

2. Nije teško dobiti bilo kakve ljudske gene u njihovom čistom obliku na osnovu hemijske ili biološke sinteze. Zanimljivo je da je ljudski globinski gen bio jedan od prvih umjetno proizvedenih gena.

3. Razvijene su metode za uključivanje gena u ljudski genom sa različitim vektorima ili u njihovom čistom obliku transfekcijom.

4. Metode usmjerene hemijske mutageneze omogućavaju induciranje specifičnih mutacija u strogo definiranom lokusu (dobivanje reverznih mutacija - od patološkog alela do normalnog).

5. Eksperimenti na različitim životinjama dali su dokaze o transfekciji pojedinačnih gena u fazi zigota (drozofila, miš, koza, svinja, itd.). Uneseni geni funkcionišu u organizmu primaoca i nasljeđuju se, iako ne uvijek prema Mendelovim zakonima. Na primjer, gen za hormon rasta štakora, uveden u genom mišjih zigota, funkcionira kod rođenih miševa. Takvi transgeni miševi su značajno veći po veličini i tjelesnoj težini od normalnih miševa.

Genetski inženjering prevencija nasljednih bolesti na nivou zigota je slabo razvijena, iako je izbor metoda za sintezu gena i metoda za njihovo dostavljanje u stanice već prilično širok. Rješavanje problema transgenoze kod ljudi danas ne zavisi samo od poteškoća genetskog inženjeringa, već i od etičkih problema. Uostalom, govorimo o sastavu novih genoma, koji nisu stvoreni evolucijom, već ljudima. Ovi genomi će se pridružiti genskom fondu čovečanstva. Kakva će biti njihova sudbina sa genetske i društvene tačke gledišta, hoće li funkcionirati kao normalni genomi, je li društvo spremno prihvatiti posljedice neuspješnih ishoda? Danas je teško odgovoriti na ova pitanja, a bez odgovora na njih, klinička ispitivanja ne mogu početi, jer će doći do neopozivog uplitanja u ljudski genom. Bez objektivne procjene evolucijskih posljedica genetskog inženjeringa, ove metode se ne mogu koristiti kod ljudi (čak ni u medicinske svrhe u fazi zigote). Ljudska genetika je još uvijek daleko od potpunog razumijevanja svih karakteristika funkcioniranja genoma. Nejasno je kako će genom funkcionirati nakon unošenja dodatnih genetskih informacija u njega, kako će se ponašati nakon mejoze, smanjenja broja kromosoma, u kombinaciji s novom zametnom stanicom itd.

Sve navedeno dalo je osnova stručnjacima iz oblasti biomedicinske etike na međunarodnom nivou (SZO, UNESCO, Vijeće Evrope) da se privremeno suzdrže od provođenja eksperimenata, a još više od kliničkih ispitivanja transgenoze zametnih stanica.

Značaj genetike za medicinu i zdravstvo

Zadatak medicinske genetike je da identifikuje, proučava, prevenira i leči nasledne bolesti, kao i da razvije načine za sprečavanje štetnih uticaja faktora sredine na ljudsko nasleđe.

Genealoška metoda vam omogućava da saznate porodične veze i uđete u trag nasljeđivanju normalnih ili patoloških karakteristika među bliskim i daljim rođacima u datoj porodici na osnovu sastavljanja rodoslovlja - genealogije. Ako postoje rodovnici, onda je, koristeći zbirne podatke za nekoliko porodica, moguće odrediti vrstu nasljeđivanja osobine - dominantno ili recesivno, spolno vezano ili autosomno, kao i njegovu monogenu ili poligenu prirodu. Genealoškom metodom je dokazano nasljeđivanje mnogih bolesti, poput dijabetesa, šizofrenije, hemofilije itd.

Uobičajeno, nasljedne bolesti se mogu podijeliti u tri velike grupe: metaboličke bolesti, molekularne bolesti koje su obično uzrokovane mutacijama gena i hromozomske bolesti.

Kod ljudi su opisane sve vrste hromozomskih i genomskih mutacija, uključujući aneuploidiju, koja može biti dva tipa - monosomija i polizomija. Monosomija je posebno teška.

Klinefelterov sindrom se opaža kod polisomije ne samo na X hromozomu (XXX XXXY, XXXXY), već i na Y hromozomu (XYY. XXYY. XXYYY). Učestalost sindroma je 1:1000.

Među autosomnim bolestima, trisomija 21, ili Downov sindrom, je najviše proučavana. Prema različitim autorima, stopa nataliteta djece s Downovim sindromom je 1:500-700 novorođenčadi, a posljednjih decenija učestalost trisomije-21 se povećala.

Tipični znaci pacijenata sa Downovim sindromom: mali nos sa širokim ravnim mostom, kosim očima sa epikantusom - previsenim naborom iznad gornjeg kapka, deformisanim malim ušima, poluotvorenim ustima, niskog rasta, mentalnom retardacijom. Otprilike polovina pacijenata ima defekte srca i velikih krvnih žila.

Ovdje razmatramo samo nekoliko primjera ljudskih genetskih i kromosomskih bolesti, koji, međutim, daju određenu ideju o složenosti i krhkosti njegove genetske organizacije.

Predavanje: Značaj genetike za medicinu

Ljudska genetika i medicina

Ljudska genetika je jedno od podoblasti genetike, u okviru koje se provode studije o obrascima i mehanizmima varijabilnosti i nasljeđivanja kod ljudi.

Ova nauka je u bliskoj vezi sa antropologijom i medicinom. Dijeli se na:

antropogenetika je nauka koja proučava naslijeđe i varijabilnost osobina koje su u granicama normale;

medicinska genetika, koja proučava patološke promjene u genomu i sprječava njihovu pojavu.

Klinička (medicinska) genetika, posebno proučava:

karakteristike manifestacije patoloških i normalnih znakova;

vjerovatnoća hroničnih bolesti zbog genetske predispozicije i utjecaja okoline.

Njegovi glavni ciljevi su liječenje nasljednih bolesti, njihovo proučavanje, prevencija, otkrivanje, kao i identifikacija načina prevencije uticaja mutagenih faktora na ljudski genom.

Statistike pokazuju da je u ljudskoj populaciji učestalost bolesti genetske prirode 2-4%. Tu spadaju različiti metabolički poremećaji, a mutacije uzrokuju i nepravilan razvoj i disfunkciju različitih organa i njihovih sistema. Na primjer, izmijenjeni geni uzrokuju nasljednu gluvoću, osobe sa šest prstiju, atrofiju optičkog živca i druge.

Ako postoji defekt u genu koji kodira strukturu enzima koji može pretvoriti fenilalanin u tirozin, nastaje bolest fenilketonurija. Istovremeno, fenilalanin koji se nakuplja u tijelu pretvara se u razne toksine koji negativno djeluju na djetetov nervni sistem. Javljaju se konvulzivni napadi, poremećeni refleksi i oslabljen mentalni razvoj. Njegova frekvencija je 1:8000.

Poznate su hromozomske bolesti, kao što su Downov sindrom, polisomija na X hromozomu kod žena i druge, koje nastaju kao rezultat kršenja hromozomske divergencije prilikom formiranja gameta. Dijagnosticira se kod 1 od 700 beba.
Mnoge hromozomske abnormalnosti su toliko teške da čak i ako se djeca rode, imaju brojne razvojne mane i umiru u ranoj dobi.

Mutageni faktori genskih poremećaja

Uzrok genskih poremećaja su mutageni faktori, koji se dijele na fizičke, hemijske i biološke.

Fizički. Tu spadaju različite vrste zračenja - solarno ultraljubičasto, radioaktivno, drugi kratkotalasni oblici, kao i ekstremno visoke ili vrlo niske temperature.

Hemijski. Ovo je najčešći uzrok genomskih poremećaja. Oni mogu biti:

nitrati i drugi koji se koriste kao gnojiva;

hemijski aktivni oblici kiseonika – uključujući peroksid;

poljoprivredni otrovi;

neki od dodataka hrani (ciklamati i dr.);

naftni proizvodi;

lijekovi.

Kao i mnoge vrste hemikalija koje se nekontrolisano koriste u kozmetici i svakodnevnom životu.

Biološki. To su različite biološke supstance koje ulaze ili se sintetiziraju u tijelu:

neki virusi i njihovi toksini (virusi gripe, rubeole, boginje);

oksidirani lipidi i drugi metabolički produkti koji se ne izlučuju iz tijela;

antigena raznih mikroorganizama.

Hemijski aktivni mutageni mogu formirati kompleksna jedinjenja sa DNK. Takav DNK, “okićen” stranim molekulima, ne samo da ne može sudjelovati u transkripciji i replikaciji, već se mijenja, reagirajući s agresivnim supstancama, gubi dijelove svoje strukture, što dovodi do ozbiljnog oštećenja genetskog aparata.

Trenutno su u toku aktivna istraživanja u oblasti genetske medicine. I u odnosu na prije 20 godina razvijene su i u praksi različite metode dijagnosticiranja genetskih poremećaja fetusa u ranim fazama trudnoće, te se provode različite složene analize. U toku je rad na sekvenciranju (dešifrovanju) ljudskog genoma.

Rezultati istraživanja omogućavaju razvoj novih standarda za različite industrije i poljoprivredu, ograničavajući upotrebu kemijskih spojeva koji mogu uzrokovati mutacijske promjene.

Stalno praćenje okoline se vrši prema različitim parametrima.

Medicina je počela početkom 20. vijeka kada su Garrod i drugi ljekari shvatili da Mendelovi zakoni nasljeđivanja mogu objasniti ponovnu pojavu određenih bolesti u porodicama. U narednih 100 godina, medicinska genetika je iz malog područja koje se bavi nekoliko rijetkih nasljednih bolesti prerasla u priznatu medicinsku specijalnost čiji su koncepti i metode važne komponente u dijagnostici i liječenju raznih bolesti, uobičajenih i rijetkih.

Štaviše, na početku 21. veka. projekat završen Ljudski genom" je međunarodna studija koja je imala za cilj da odredi kompletan sadržaj ljudskog genoma kao zbir genetskih informacija naše vrste (sufiks -ote - od grčkog "sve" ili "potpuno"). Sada možemo proučavati ljudski genom kao jedan cijeli objekt, a ne jedan po jedan gen. Medicinska genetika postala je dio šireg područja genomske medicine, koja provodi opsežnu analizu ljudskog genoma, uključujući manipulaciju ekspresijom gena, proučavanje varijabilnosti ljudskih gena i interakcija gen-sredina, s ciljem proširenja mogućnosti medicine. .

Medicinska genetika fokusira se ne samo na pacijenta, već na cijelu njegovu porodicu. Sveobuhvatna porodična anamneza važan je prvi korak u analizi bilo koje bolesti, bilo genetske ili ne. Kao što je Čajlds istakao, "nepitanje za porodičnu istoriju je loša praksa". Porodična anamneza je važna jer može biti odlučujuća u dijagnozi, može ukazivati na to da je bolest nasledna, može da govori o prirodnoj istoriji bolesti i promenama u njenom toku, i na kraju, može pomoći u razjašnjavanju vrste nasleđa.

Štaviše, svijest porodična komponenta bolesti omogućava procjenu rizika za druge članove porodice kojima je potreban pregled ili prevencija, a pacijentu i njegovoj porodici može se ponuditi genetsko savjetovanje.

U proteklih nekoliko godina projekat Ljudski genom"učinio dostupnim potpuni slijed svih ljudskih deoksiribonukleinskih kiselina (DNK), čije poznavanje nam omogućava da identificiramo sve ljudske gene, odredimo stepen njihove varijacije u različitim populacijama i na kraju shvatimo kako promjene u tim genima doprinose zdravlju ili bolesti .

IN partnerstvo Sa svim ostalim modernim biološkim disciplinama, projekat Human Genome je revolucionirao medicinsku genetiku, pružajući uvid u osnove mnogih bolesti i unapređujući razvoj daljih dijagnostičkih alata, preventivnih mjera i terapijskih metoda zasnovanih na sveobuhvatnom razumijevanju strukture genoma.

Genetika brzo postaje centralna organizaciona jedinica u medicinskoj praksi. Evo samo nekoliko primjera širokog spektra primjene genetike i genomike u današnjoj medicini.
Dijete, koji ima višestruke kongenitalne malformacije i normalnu rutinsku analizu hromozoma, podvrgava se genomskom testu visoke rezolucije kako bi se isključila submikroskopska brisanja hromozoma ili parcijalne trizomije.

Mlada žena sa porodičnom anamnezom raka dojke dobija ciljanu edukaciju, tumačenje pregleda i podršku konsultanta specijalizovanog za nasledni rak dojke.

Akušer-ginekologšalje uzorke horionskih resica uzete od 38-godišnje trudnice u citogenetičku laboratoriju na pregled kako bi se isključile abnormalnosti u broju ili strukturi fetalnih hromozoma.

Hematolog kombinuje porodičnu i medicinsku anamnezu sa genetskim testiranjem kod mlade osobe sa dubokom venskom trombozom (DVT) kako bi se procenile koristi i rizici započinjanja antikoagulantne terapije.

IN onkologija Mikromrežna analiza ekspresije tumorskih gena koristi se za određivanje prognoze i odabir taktike liječenja.

Onkolog testira pacijente na genetske varijante koje mogu predvidjeti dobar odgovor ili nepovoljnu reakciju na lijek za kemoterapiju.

Forenzički patolog koristi baze podataka genetskih polimorfizama u analizi uzoraka DNK dobijenih od posmrtnih ostataka žrtava i njihovih rođaka za identifikaciju ubijenih (na primjer, napad 11. septembra 2001. na Svjetski trgovinski centar u New Yorku).

Detekcija signala putevi onkogeneze, aktiviran somatskom mutacijom, doveo je do razvoja snažnog specifičnog inhibitora ovog puta, koji se uspješno koristi u liječenju tumora raka. Genetski principi i pristupi nisu ograničeni na jednu medicinsku specijalnost ili subspecijalnost, već prodiru u različita područja medicine.

Da bi Pacijenti i njihove porodice da bi imali najviše koristi od širenja genetskog znanja, svi lekari bi trebalo da razumeju osnovne principe ljudske genetike. Ovi principi uključuju: postojanje alternativnih oblika gena (alela) u populacijama; mogućnost sličnih fenotipova uzrokovanih mutacijama ili varijantama u različitim genima; razumijevanje da porodična bolest može proizaći iz varijanti gena koje uzrokuju podložnost bolesti kroz interakcije gen-gen i okolinu; uloga somatskih mutacija u razvoju raka i starenju; mogućnost prenatalne dijagnostike, pretkliničkih ispitivanja i masovnog skrininga populacije; izgledi za veće mogućnosti za gensku terapiju.

Ovi koncepti trenutno utiču na svu medicinsku praksu i u budućnosti će postati samo važniji.

Tokom 50 godina profesionalnog rada današnjeg diplomskog i postdiplomskog studenta, uvijek se dešavaju značajne promjene istraživanja, razvoj i upotreba znanja u genetici i genomici, kao i u upotrebi alata u medicini. Međutim, teško je zamisliti da bi bilo koji drugi period mogao obuhvatiti promjene veće od onih koje su se dogodile u proteklih 50 godina, tokom kojih je naše razumijevanje u ovoj oblasti napredovalo od prve svijesti o ulozi DNK kao aktivnog nosioca naslijeđa. , do otkrića molekularne strukture DNK i hromozoma i utvrđivanja kompletnog koda ljudskog genoma. Pa ipak, sudeći po ubrzanom tempu otkrića samo u protekloj deceniji, možemo biti sigurni da smo tek na početku revolucije u integraciji znanja genetike i genomike u praktičnu zdravstvenu zaštitu. Razumijevanje jezika i koncepata medicinske genetike i procjenjivanje perspektiva uticaja genetike i genomike na normalna i patološka stanja čine osnovu cjeloživotnog obrazovanja – sastavni dio profesionalnog razvoja svakog ljekara.