Гинеалогический метод. Клинико-генеалогический метод

Монозиготные  близнецы имеют большую степень  сходства по признакам, которые определяются преимущественно генотипом: они всегда однополы, имеют одинаковые группы крови, один цвет глаз, однотипные узоры на пальцах и ладонях и др.

Дизиготные (двуяйцовые) близнецы развиваются после оплодотворения сперматозоидами нескольких одновременно созревших яйцеклеток. Они имеют разный генотип, и их фенотипические отличия обусловлены как генотипом, так и факторами внешней среды.

Таким образом, фенотипические признаки и используются для определения зиготности близнецов. 

Процент сходства близнецов  по изучаемому признаку называется конкордантностью, а процент различия дискордантностью.

Т. к. монозиготные близнецы имеют одинаковый генотип, то конкордантность у них выше, чем у дизиготных.

Для оценки роли наследственности и окружающей среды  в развитии болезни используется формула Хольцингера: КМБ(%) - КДБ(%) / 100% - КДБ (%), где Н – доля наследственности, КМБ – конкордантность монозиготных близнецов, КДБ – конкордантность дизиготных близнецов.

Если результат  расчетов по формуле Хольцингера приближается к единице, то основная роль в развитии болезни принадлежит наследственности. И наоборот, если результат стремится к нулю, большую роль сыграли факторы окружающей среды.

Популяционно-статистический метод

Популяционно-статистический метод изучения генетики человека основан  на использовании математического  выражения закона Харди-Вейнберга.

Нужно взять за р частоту встречаемости в популяции доминантного гена, за q частоту встречаемости рецессивного гена, за р2 частоту доминантных гомозигот, за q2 частоту рецессивных гомозигот, за 2pq частоту гетерозигот.

Сумма частот всех генотипов должна быть принята за 1 (100 %): р2 + 2pq + q2 = 1(100 %).

Метод позволяет  определять частоту генов и генотипов  в больших (свыше 4,5 тыс.) популяциях людей.

Цитогенетические  методы

Цитогенетический  метод заключается в микроскопическом исследовании структуры хромосом и их количества у здоровых и больных людей. Из трех типов мутаций под микроскопом могут обнаруживаться лишь хромосомные и геномные мутации. Наиболее простым методом является экспресс-диагностика – исследование количества половых хромосом по Х-хроматину. В норме у женщин одна Х-хромосома в клетках находится в виде тельца хроматина, а у мужчин такое тельце отсутствует. При трисомии по половой паре у женщин наблюдаются два тельца, а у мужчин – одно. Для идентификации трисомии по другим парам исследуется кариотип соматических клеток и составляется идиограмма, которая сравнивается со стандартной.

Хромосомные мутации связаны с изменением числа или структуры хромосом. Из них под микроскопом при специальном окрашивании хорошо выявляются транслокации, делеции, инверсии. При транслокации или делеции хромосомы соответственно увеличиваются или уменьшаются в размере. А при инверсии меняется рисунок хромосомы (чередование полос).

Хромосомные мутации  могут являться маркерами в цитогенетической методике исследования того или иного  заболевания. Кроме того, этот метод  используется для определения поглощенных  людьми радиационных доз и в других научных исследованиях.

Изучение генетики человека позволяет диагностировать, лечить и предсказывать вероятность  генетической аномалии. В настоящее  время изучен характер наследования около 2 000 признаков. Для профилактики и прогнозирования вероятности генетического заболевания созданы медико-генетические консультации. 

Цитогенетические  методы исследования генетики человека основаны на исследовании человеческого  кариотипа (хромосомный набор, совокупность признаков хромосом в клетках  тела).

Этапы исследования:

• культивирование клеток человека на искусственных питательных средах;
• проведение специальных манипуляций, вследствие чего хромосомы «рассыпаются» и лежат свободно;
• окрашивание хромосом;
• изучение хромосом под микроскопом и фотографирование;
• вырезание отдельных хромосом и построение детального изображения хромосомного набора.

В 70-е годы были разработаны методы дифференциального  окрашивания хромосом человека, которые  позволили выявлять геномные (например, болезнь Дауна) и хромосомные (например, синдром кошачьего крика) мутации.

существуют молекулярно-цитогенетические методы. Они основаны на методе FISH, с помощью которого можно определять локализацию генов в хромосомах и все хромосомные отклонения от нормы.

Биохимические методы

Практически все  биохимические реакции, протекающие  в человеческом организме и в  конечном итоге составляющие его  обмен веществ, регулируются ферментами. Биохимические методы изучения генетики человека основаны на изучении активности ферментных систем. Активность оценивают или по активности самого фермента, или по количеству конечных продуктов реакции, которую контролирует данный фермент.

Применяются разнообразные  методы изучения, среди них хроматографические, флюорометрические, радиоиммунологические и др.

Изучения активности ферментных систем позволяет выявлять генные мутации, которые являются причинами  болезней обмена веществ, например, фенилкетонурии, серповидно-клеточной анемии.

С помощью биохимических  методов можно выявлять носителей патологических генов таких болезней как, например фенилкетонурия, сахарный диабет, гипертония и др.

Молекулярно-генетические методы

Молекулярно-генетические методы исследования генетики человека позволяют анализировать фрагменты  ДНК, находить и изолировать отдельные  гены, устанавливать последовательность нуклеотидов (несут наследственную информацию).

В частности, метод  клонирования ДНК позволяет изолировать  отдельные гены и создавать неограниченное количество их копий. В течение нескольких часов можно размножить ДНК в  количестве, превышающем исходное в  миллионы раз.

Методы гибридизации нуклеиновых кислот идентифицируют фрагменты ДНК и позволяют  обнаружить единственный ген среди  десятков тысяч.

Для успешного  применения в практическом здравоохранении  молекулярно-генетических методов  необходимо создание библиотек всех последовательностей ДНК человека, и в этом направлении уже немало сделано.

Методы  генетики клеток тела 

Наибольший интерес представляет метод гибридизации клеток.

В 1960 г. Ж. Барский, выращивая клетки двух линий мышей, обнаружил, что некоторые из них  по своим свойствам оказались  промежуточными между родительскими  клетками. Это были гибридные клетки.

Гибридные клетки содержат хромосомы обеих родительских клеток, т. е. происходит объединение  двух совокупностей наследственных признаков.

Гибридизация  возможна между клетками не только организмов разных видов, например, человек  – мышь, но и разных типов, например, человек – комар.

Например, гибридные  клетки человека и мыши имеют 43 пары хромосом: 23 от человека и 20 от мыши. Затем  происходит постепенное удаление хромосом того организма, клетки которого медленнее  размножаются. У гибридных клеток человек – мышь удаляются хромосомы  человека.

Метод позволяет  выяснять последовательность расположения генов, строить генетические карты хромосом человека.

Экспресс-методы

Экспресс-методы - это быстрые предварительные методы изучения генетики человека. Часто они используются для выявления наследственной патологиив в больших контингентах людей. Например, исследование новорожденных на фенилкетонурию, гипотиреоз; беременных на альфа-фетопротеин для определения у плода пороков развития, например, анэнцефалии, открытых форм спинномозговых грыж, синдрома Дауна.

К экспресс-методам предъявляются следующие требования:

• диагностическая значимость, т. е. положительные и отрицательные результаты должны соответствовать наличию или отсутствию заболевания;
• надежность, т. е.один и тот же образец при независимой двукратной проверке должен одинаково оцениваться;
• исследованию должен подвергаться легкодоступный материал (кровь, моча) в малых количествах;
• приемлемость для обследуемых, исполнителей и врачей;
• экономичность.

В частности, микробиологический ингибиторный тест Гатри позволяет выявлять некоторые биохимические нарушения у новорожденных. С его помощью можно диагностировать наличие в крови аминокислот и углеводов (лейцина, гистидина, фруктозы, галактозы и др.).

Биохимические и микробиологические экспресс-методы (флюорометрические, хроматографические, радиоиммунологические и др.) широко используются для быстрой предварительной диагностики наследственных болезней обмена веществ.