АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
Медицинские приложения геномных исследований
Типы геномных карт представлены на рисунке 5, отражающем основные изложенные выше подходы в картировании от самого низкого уровня их разрешения до самого высокого - полного знания нуклеотидной последовательности. Предстоит кропотливая работа. Но как этап пройденного пути в картировании генома человека, представим в качестве примера генную карту одной из хромосом человека - 1-й хромосомы (рис. 6). Последний вариант карт всех хромосом человека представлен В. Маккьюсиком. В методическом плане (то есть по способу осуществления картирования) они являются формой физической карты, хотя локализация отдельных генов в хромосомах осуществлялась и генетическими методами, то есть на основе генетического сцепления. Карты являются иллюстрацией идентифицированных генов, ответственных за наследственные заболевания, "патологических" генов человека, "вызывающих" заболевания. Для 1-й хромосомы они перечислены справа от ее диаграммы. В. Маккьюсик, по аналогии с известным историческим фактом о влиянии анатомии Везалия на физиологию Гарвея и патологию Морганьи, в 1980 году предложил и обосновал понятие "анатомии генома человека" как основы патологической и функциональной анатомии генома человека.
Информация о локализации гена позволяет в настоящее время, используя ДНК-технологии, осуществлять ДНК-диагностику наследственных болезней. Основной алгоритм ДНК-диагностики состоит в следующем [13]. ДНК, выделенную из ткани любого органа, клеток крови или клеток, культивируемых вне организма, подвергают расщеплению рестрикционной эндонуклеазой. Среди множества образовавшихся фрагментов ДНК (от нескольких тысяч до десятков миллионов) необходимо найти один или несколько, несущих определенную нуклеотидную последовательность, и охарактеризовать эти фрагменты. Для этого разделенные электрофорезом в геле фрагменты "перепечатывают" на фильтр (специальным образом обработанную бумагу, нитроцеллюлозу или нейлон), фиксируют на нем, и зафиксированные фрагменты ДНК подвергают гибридизации с так называемым "зондом" -олигонуклеотидом, меченым радиоизотопом. Этот зонд, являющийся ключевым элементом диагностической схемы, представляет собой ранее клонированную с помощью методов генетической инженерии нуклеотидную последовательность гена, подлежащего исследованию, или нуклеотидную последовательность, синтезированную искусственным путем. Благодаря тому, что нуклеотидная последовательность зонда специфически связывается с комплементарными последовательностями фрагмента, зафиксированного на фильтре, указанный фрагмент выявляется путем экспозиции с рентгеновской пленкой.
Таков принцип определения специфических нуклеотидных последовательностей в ДНК с помощью так называемой "блот-гибридизации", положенной в основу ДНК-диагностики наследственных болезней и выявления "кандидатных генов" для МФЗ. В последние годы появились новые методические подходы к ДНК-диагностике болезней человека, и в настоящее время уже возможна молекулярная диагностика не менее 300 наследственных болезней. Список некоторых из них, особенно важных с точки зрения здравоохранения, представлен в таблице 1. Благодаря геномным исследованиям, а также совершенствованию инструментальной диагностической медицинской техники появилась возможность обнаружения "патологического" гена в пресимптоматическом периоде, то есть когда проявления болезни еще не наблюдается ("болезненный" ген проявит себя в более позднем возрасте) или пренатальном (дородовом) периоде (ДНК плода выделяют из ткани хорионической оболочки плода, амиотической жидкости, крови плода, полученных на разных стадиях беременности). Более того, возможна преимплантаци-онная диагностика, когда ряд яйцеклеток матери оплодотворяются in vitro (в пробирке), затем несколько зародышей развиваются до стадии 8 клеток, и 1 - 2 клетки зародыша анализируют на наличие поврежденного гена. Зародыш, не содержащий поврежденного гена, имплантируется в клетку. Об этом и конкретных примерах моле-кулярно-генетической диагностики болезней человека доступно написано в отечественных публикациях [13, 14]. Геномные исследования и идентификация генов, повреждение которых приводит к заболеваниям, позволяет глубже понять биохимические процессы, определяющие интимные механизмы формирования клинических проявлений болезни. Эти новые знания служат основой для разработки адекватных методов лечения заболеваний, в том числе генотерапии - этиологической (причинной) коррекции наследственных болезней. Уже сейчас получено разрешение на клинические испытания генотерапевтических подходов для лечения семейной гиперхолестеринемии с помощью гена рецептора липопротеинов низкой плотности; разных форм Ь-талассемии с использованием рекомбинантных ДНК, несущих гены тимидинкина-зы, дигидрофолатредуктазы и Ь-глобина; дефицита аденозиндезаминазы с введением активного гена аденозиндезаминазы в Т-лимфоцитах больных пациентов [15]. Результаты геномных исследований все шире используются в судебной медицине. Появление технологии геномной диагностики (DNA fingerprinting) позволило решать важные проблемы определения генетического разнообразия, индивидуальности и родства людей (и других организмов) на уровне анализа вариабельности структуры ДНК [16]. А.А. Баев [17] приводит любопытный пример использования возможностей молекулярно-генетического анализа в Аргентине. Там в период диктатуры существовала практика похищения детей репрессированных. После восстановление демократии организация "Grandmother' осуществляет поиск пропавших детей, для установления родства используются генетические методы. Из 200 детей найдено пока 50. Примером использования возможностей геномной дактилоскопии являете исследование по идентификации останков царской фамилии Романовых (см. статьи Н.К. Янковского в "Соросовском Образовательном Журнале", №2, 1УУ6 г.). И криминологическом центре Алдермастона (Вели-шбритания) исследовали ДНК, полученную из костного вещества. Родство императрицы и трех княжен доказано идентичностью их митохондриальной ДНК. Эта ув-текательная история "генетического" расследования более подробно описана в [18].
Заключение
Впечатляющие успехи геномных исследований, осуществляемых международной и рядом национальных программ "Геном человека", становятся достоянием не только сообщества ученых-биологов, но и всего общества, обсуждающего проблемы блага и зла при использовании огромного объема получаемой генетической информации. Так сформировалась "этическая компонента" программы "Геном человека", которая включает следующее: каждый член общества и общество в целом должны ясно представлять значение картирования и секвенирования генома человека; постоянно контролировать социальные, этические и правовые аспекты геномных исследований; поощрять общественные дискуссии по данным вопросам, отрабатывая тактику в выборе приемов, гарантирующих, что генетическая информация будет использована только во благо отдельному лицу, членам его семьи, обществу. Рабочая группа проекта "Геном человека" США перечисляет некоторые, наиболее важные сегодня, области особого внимания в "этической компоненте" геномных исследований [19]: использование генетической информации в отношении страхования и трудоустройства (предупреждение дискриминации носителей тех или иных "особых" генов); в вопросах уголовного правосудия, усыновления, годности к военной службе; получения желаемого образования (специальности); достижения конфиденциальности генетической информации; совершенствование программ здравоохранения по дородовой и пресимптоматической диагностике наследственных болезней, скрининга на выявление носителей "больных" генов при отсутствии методов лечения болезней, вызываемых этими генами; генетическое образование медицинского персонала, пациентов и населения в целом; история развития генетики - евгеническое движение, генетика поведения.
В каждом обществе морально-этические проблемы геномных исследований имеют свои особенности. Об этих проблемах для нашего общества в недавнем прошлом (нынешняя программа "Геном человека" создавалась еще в СССР) интересно рассказал академик А.А. Баев [17]. Но следует констатировать, что это "гуманитарное" направление геномных исследований находится в самом начале пути.
РЕЗЮМЕ
Представлены данные о "грузе" наследственных болезней в популяциях человека, стратегии картирования и секвенирования генома человека, использовании достижений геномных исследований в медицине (ДНК-диагностика, генотерапия, судебная медицина). Эти сведения полезны при изучении разделов школьных программ по биологии и естествознанию, касающихся роли наследственности в формировании нормальных признаков человека и развитии болезней.
Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 630 | Нарушение авторских прав
|