Методы изучения генетики человека (стр. 1 )

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Новгородский государственный университет

имени Ярослава Мудрого»

Методы изучения генетики человека

Учебно-методическое пособие

Великий Новгород

2015

ББК 28.04я72 Печатается по решению

М 18 РИС НовГУ

Рецензент

кандидат медицинских наук ……

,

М 18 Методы изучения генетики человека: учебно-метод. пособие / В. М. Кондратьева, Н. Н. Максимюк: НовГУ имени Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2015. – 55 с.

В пособии представлена характеристика основных методов генетики человека. Даны методические рекомендации, приведены задания для аудиторной работы и СРС и сформулированы вопросы для самоконтроля, которые помогут в эффективном изучении методов генетики человека. Предназначено для студентов первого курса медицинских специальностей, направления «Биология» и направления «Учитель биологии и химии».

ББК 28.04я72

© Новгородский государственный

университет, 2015

©,

,

составление 2015

ВВЕДЕНИЕ

Человек, как вид, имеет ряд особенностей, требующих для изучения его генетики разработки и применения специальных методов. К таким особенностям относятся: биосоциальная сущность человека, не разрешающая применение классического гибридологического метода генетического анализа, низкая плодовитость, редкая смена поколений, происходящая в среднем через 25–30 лет, наличие в геноме большого числа групп сцепления (23 у женщин и 24 у мужчин), полигенный характер наследования и невозможность стандартизации условий среды, в которых осуществляется экспрессия этих генов. Человек, как объект генетических исследований, имеет и преимущества:

- большое количество популяций с различной численностью;

- социальный характер человека;

- человек лучше других объектов изучен клинически;

- высокая степень изученности его фенотипа методами морфологии, физиологии, биохимии, иммунологии, клиники.

Для изучения генетики человека разработаны и успешно используются следующие методы: генеалогический (метод родословных), популяционно-статистический, близнецовый, дерматоглифики и пальмоскопии, цитогенетический, биохимический, молекулярно-генетический и метод генетики соматических клеток. На основании совокупности методов генетики человека основаны пренатальная диагностика наследственных заболеваний и медико-генетическое консультирование. Для формулировки научно обоснованных выводов о наследственном и ненаследственном характере признаков, о характере модификационной изменчивости большое значение имеют и биометрические методы анализа качественных и количественных признаков.

1. ГЕНЕАЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Генеалогический метод был предложен в 1865 году Ф. Гальтоном. Метод основан на прослеживании интересующего нас признака (нормального или патологического) в семье, с указанием родственных связей между отдельными членами родословной этой семьи. С помощью этого метода преодолеваются барьеры невозможности скрещивания и малоплодности человека. В медицинской генетике, изучающей роль генетических составляющих в этиологии и патогенезе различных заболеваний человека, генеалогический метод называют клинико-генеалогическим.

Генеалогический метод дает возможность:

- выявлять наследственный характер признака;

- определять тип наследования;

- определять зиготность членов родословной;

- определять особенности взаимодействия генов;

- устанавливать сцепленное наследование при составлении родословных по разным признакам и проводить картирование хромосом;

- определять пенетрантность, экспрессивность гена и норму реакции;

- изучать закономерности мутирования отдельных генов;

- устанавливать носительство мутантного гена тем или иным членом семьи;

- определять вероятность генетически обусловленных событий и рассчитывать риск наследования патологического гена (признака) при медико-генетическом консультировании.

Генеалогический метод часто осложняется невозможностью сбора достаточного количества информации из-за малодетности семей, либо из-за прерывания связей между поколениями, отсутствия связей между родственниками, либо по морально-этическим причинам.

Генеалогический метод лежит в основе медико-генетического консультирования и включает 3 этапа: 1 этап – клиническое обследование; 2 этап – составление родословной; 3 этап – генетический анализ родословной.

Первый этап – клиническое обследование. При составлении родословной сбор сведений о семье начинается с человека, которого называют пробандом (обычно это больной с изучаемым заболеванием или признаком). В сведениях о пробанде указывается анамнез (от греч. anamnesis – воспоминание) заболевания, включающий начальные признаки и возраст их манифестации, последующее течение болезни; если пробанд – ребенок, то указываются сведения о раннем психомоторном и последующим умственном и физическом развитии. Чем больше поколений удается проследить и чем более полно охватить членов родословной при сборе сведений, тем больше вероятность получения достоверной информации о характере наследования изучаемого признака.

Сбор информации проводится путем опроса, анкетирования, личного собеседования. Опрос начинается обычно с родственников по материнской линии. В родословную вносят сведения о выкидышах, абортах, мертворожденных, бесплодных браках, внебрачных детях и др. При сборе информации о проявлении изучаемого признака ведется краткая запись данных о каждом члене рода с указанием его родства по отношению к пробанду. Обычно указывается фамилия (для женщин девичья фамилия), имя, отчество, дата рождения и смерти. Полученные данные записываются в медико-генетическую карту. При сборе информации необходимо внимательно анализировать сообщения об инфекциях и травмах, следует учитывать гетерогенность и варьирующую экспрессивность наследственных заболеваний. Необходимо выяснять акушерский анамнез, учитывать наличие и характер профессиональных вредностей, возраст, национальность, место жительства семьи, профессию, наличие хронических заболеваний в семье, причину смерти умерших и др. На основании изученных данных составляется анамнез, включающий совокупность медицинских сведений, получаемых путем опроса обследуемого, знающих его лиц.

Второй этап – составление родословной. После сбора сведений составляется графическое изображение родословной, для этого используется система символов, предложенная в 1931 году Г. Юстом, (рис. 1).

При составлении графического изображения родословной важно соблюдать следующие правила:

Составление родословной начинают с пробанда. Братья и сестры (сибсы)

располагаются в порядке рождения, слева направо, начиная со старшего, то есть время в родословных течет слева направо.

1. Все члены родословной располагаются строго по поколениям, в один ряд.

2. Поколения обозначаются римскими цифрами слева, сверху вниз.

3. Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения (одного ряда) слева направо. Благодаря такой нумерации каждый член семьи имеет свой шифр, например: I-1, I-2, II-2, II-4 и др..

4. Указывается возраст членов семьи (родословной), в связи с тем, что некоторые болезни проявляются в разные периоды жизни.

5. Отмечаются лично обследованные члены родословной.

Графическое изображение родословной может быть вертикально-горизонтальным или расположенным по кругу (в случае многочисленных данных). Схема родословной сопровождается описанием обозначений под рисунком (легендой).

Третий этап – генетический анализ родословной. Генетический анализ родословной требует хороших знаний критериев установленных типов наследования. Задача генетического анализа – установление наследственного характера заболевания и типа наследования, выявление гетерозиготных носителей мутантного гена, установление генотипа пробанда и прогнозирование потомства. Анализ родословной рекомендуется проводить в следующей последовательности:

1. Установление, является ли данный признак (заболевание) наследственным. Если признак встречается несколько раз в разных поколениях (имеет семейный характер), то можно предполагать, что признак имеет наследственную природу.

2. Определение типа наследования признака. Для этого учитывают:

–  во всех ли поколениях и как часто в родословной встречается признак;

–  одинакова ли частота признака у обоих полов, у какого пола встречается чаще;

–  детям какого пола передается признак от больного отца и от больной матери;

–  есть ли семьи, в которых от больных родителей рождаются здоровые дети, или от здоровых родителей рождаются больные дети;

–  какая часть потомства имеет наследуемый признак в семьях, где болен один из родителей.

У человека установлены типы наследования, подчиняющиеся закономерностям наследования, установленным Г. Менделем, их называют болезни с традиционным типом наследования, и болезни с нетрадициоными типами наследования. К традиционному типу наследования относятся аутосомно-рецессивное наследование (АР) и аутосомно-доминантное наследование (АД). К болезням с нетрадиционными типами наследования относятся доминантное, сцепленное с Х хромосомой наследование (ХД), рецессивное, сцепленное с Х хромосомой наследование (ХР), сцепленное с Y хромосомой наследование (YН), митохондриальные болезни, болезни геномного импритинга, болезни экспансии тринуклеотидных повторов с явлением антиципации и др.

Рис. 1. Символы, используемые при составлении родословных.

(Из: , 2006).

В зависимости от типа наследования родословные выглядят по-разному.

Аутосомно-доминантный тип наследования (АД). При аутосомно-доминантном типе наследования мутантный ген локализован в аутосоме и проявляется в генотипах АА и Аа. Для этого типа наследования характерны: равная вероятность встречаемости данного признака, как у мужчин, так и у женщин. Признак прослеживается в каждом поколении по вертикали, признак передается одинаково от больных родителей (как матери, так и отца) к детям; у здоровых родителей рождается здоровое потомство; у больных родителей может рождаться здоровое потомство. При доминантном наследовании патологического признака гомозиготы, как правило, нежизнеспособны, а гетерозиготы являются носителями этого признака. Пенетрантность доминантной аллели может быть полной и неполной (рис. 2).