Молекулярно – генетические методы

Успехи в области молекулярной биологии, биофизики, биохимии, медицинской генетики и смежных областях привели к созданию и внедрению в практическую медицину молекулярно-генетических методов исследования генома человека, в частности для диагностики целого ряда наследственных и широко распространенных заболеваний. Методы ДНК диагностики позволяют осуществить точную доклиническую диагностику многих заболеваний, проводить пренатальную (дородовую) диагностику наследственных болезней.

Это позволяет проводить диагностику на самых ранних этапах развития эмбриона и плода независимо от биохимических или клинических проявлений болезни.

    Молекулярно-генетические методы предназначены для выявления особенностей в структуре ДНК. В основе анализа ДНК лежат 2 характеристики как носителя генетической информации:

ü последовательность составляющих ДНК элементов имеет индивидуальные особенности у каждого отдельного человека

ü у каждого человека во всех соматических клетках структура ДНК совершенно одинакова.

исходным материалом могут служить любые клетки организма, содержащие ядро (лейкоциты, выделяемые из 5 – 20 мл периферической крови).

Пример:

При  митохондриальных энцефаломиопатиях, обусловленных мутациями митохондриальной ДНК с преимущественной экспрессией мутации в мышечной и нервной ткани) более адекватным источником ДНК являются биоптаты мышц.   

 

Дополнительный материал для генодиагностики:

o клетки эпителия полости рта, кожных фибробластов

o биоптаты хорионы плаценты, клетки амниотической жидкости (получаемые при амниоцентезе)

o лимфоциты пуповинной крови (кордоцентез)

 

Прямая ДНК - диагностика

Косвенная ДНК - диагностика

Выявление мутаций в гене. Обладает высокой точностью.  Полимерная цепная реакция - циклический синтез in vitro строго заданных ограниченных участков ДНК длиной от десятков до нескольких тысяч п.о. В течение 3 – 5 часов получают огромное количество копи искусственно синтезированных молекул нужной последовательности ДНК. Число указанных циклов в ПЦР. ПЦР осуществляется в автоматическом режиме. Дальнейший анализ продуктов ПЦР в процессе прямой ДНК – диагностики заключается в исследовании конкретных особенностей амплифицированного участка гена. Пример: гепатолентикулярная дегенерация. Аутосомно-рецессивное заболевание, связанное в более 100 различными мутациями в сложно организованном гене медной АТФ-азы. Одна и та же точковая мутация в 14-м экзоне гена с заменой гистидиа на глутамин выявляется в славянских популяциях России более чем у 60% больных. Это позволяет проводить более простую и экономную ДНК - диагностику.

Непрямая ДНК – диагностика используется при заболеваниях, ген которых достаточно точно картирован, т.е. локализован в конкретном узком участке определенной хромосомы. Косвенная ДНК-диагностика может проводиться, когда другая информация о гене болезни, помимо его хромосомного расположения отсутствует. Сущность диагностики заключается в анализе наследования у больных и здоровых членов семьи полиморфных генетических маркеров, расположенных в изучаемой хромосомной области, сцепленных с геном болезни. Маркерами являются участки ДНК, существующие в виде аллельных вариантов и различающиеся у разных лиц по структурным особенностям. Сцепление маркера с геном болезни означает, что данный маркер расположен в непосредственной близости от патологического гена, маркер и ген болезни после кроссинговера остаются в составе одного хромосомного сегмента и передаются потомству как единое целое.

 

    Сегодня молекулярно-генетические методы используются при диагностике более 1000 наследственных болезней:

ü гемофилии

ü гемоглобинопатий

ü митохондриальных болезней

ü муковисцидозе

ü фенилкетонурии

ü миопатии Дюшена и других.

 

ДНК технологии нашли свое применение:

Ø в исследованиях для определения происхождения популяций в практике судебной медицины людей

Ø для определения отцовства или степени родства

Ø для генетического анализа клеток костного мозга при его трансплантации от донора реципиенту

Ø для определения мутаций. при диагностике наследственных болезней и для расшифровки генома человека.

 

 Задание 2.  Решение ситуационной задачи.

Прочитайте ситуационную задачу и ответьте на вопрос:

 

В 1959 году впервые появились сообщения о специфических изменениях числа хромосом при синдроме Дауна (добавочная 21-я хромосома), аномалиях в системе половых Х – хромосом. В течение короткого периода времени описаны и другие хромосомные болезни.

Вопрос: