Методы генетики соматических клеток

Целью данной группы методов является изучение процессов наследственности и изменчивости соматических клеток, что позволяет судить о генетических закономерностях организма в целом. Соматические клетки человека получают из различных органов и тканей (клетки крови, кожных покровов и слизистых, костного мозга, эмбриональные клетки). Чаще всего для исследования берут фибробласты и лимфоциты. Полученный клеточный материал можно использовать по следующим направлениям:

- Культивирование, т.е. размножение клеток для последующего цитогенетического, биохимического, иммунологического и других видов исследований.

- Клонирование, т.е. получение потомков одной клетки.

- Селекция соматических клеток, т.е. целенаправленный отбор клеток с определенными свойствами.

- Гибридизация соматических клеток, основанная на слиянии двух типов клеток с образованием гибридной клетки после предварительной обработки вирусом парагриппа Сендай. При гибридизации могут использоваться клетки от особей как одного биологического вида, так и от разных видов (например, клетки человека и мыши, крысы, обезьяны, комара и т.д.). В смешанной культуре двух типов клеток образуются клетки с наличием в общей цитоплазме ядер обеих родительских клеток - гетерокарионы. После митоза двухядерного гетерокариона возникают две одноядерные клетки – синкарионы. Гибридная клетка, содержащая два хромосомных набора, при делении обычно утрачивает хромосомы одного из видов. Выпадает каждый раз пара хромосом того вида, клетки которого имеют более длительный митотический цикл. Например, в 1967 году H.Green было обнаружено исчезновение человеческих хромосом в процессе длительного культивирования гибридных клеток мышей и человека. Клетки, в которых после ряда делений остается диплоидный набор мышиных хромосом и пара гомологичных хромосом человека, клонируют и исследуют в них набор ферментов, предварительно изучив набор ферментов в мышиной клетке. По наличию фермента, не свойственного мышиной клетке, приходят к выводу о локализации структурного гена в определенной паре гомологичных хромосом человека.

Метод позволяет установить:

- локализацию гена в хромосоме;

- группы сцепления;

- механизм взаимодействия генов;

- мутантное действие тех или иных веществ;

- заболевание в дородовый период.

Популяционно-статистический метод

Метод заключается в изучении генетических закономерностей в популяции. Теоретической основой данного метода является основной закон генетики популяций – закон Харди-Вайнберга.

Метод позволяет установить:

1. Частоту встречаемости аллелей одного гена в популяции, т.е. генные частоты. По частоте встречаемости гены можно разделить на две группы:

а) гены, имеющие универсальное распространение, т.е. встречающиеся в разных популяциях с одинаковой частотой,

б) гены, имеющие локальное распространение.

Например, ген, определяющий серповидно-клеточную анемию, распространен в странах Средиземноморья и на Африканском континенте. Ген, определяющий врожденный вывих бедра, распространен у малых народов Севера. Гены, определяющие нарушение строения гемоглобина, распространены в среднеазиатских популяциях. Изучение генных частот в разных популяциях лежит в основе современной геногеографии.

2. Генотипическую структуру популяции, т.е. частоты встречаемости генотипов. Исследование генотипических частот позволяет решить две основные задачи:

а) изучить распространенность наследственных заболеваний,

б) определить частоту гетерозиготного носительства патологического гена в популяции.

3. Факторы, влияющие на генофонд популяции, в частности, интенсивность мутационного процесса и стабилизирующего естественного отбора.

4. Прогнозировать изменение генных и генотипических частот в популяции, снижение или рост заболеваемости и грамотно обосновать необходимость проведения соответствующих профилактических мероприятий в данном регионе.

Методы моделирования

Различают два вида моделирования: биологическое и математическое.

Теоретической основой для биологического моделирования является закон гомологических рядов наследственной изменчивости, открытый Н.И.Вавиловым. Исходя из этого закона, можно предположить, что мутации, имеющиеся у человека, должны вызывать такие же фенотипические изменения признаков у других представителей класса млекопитающих. Следовательно, для изучения определенных наследственных болезней человека можно использовать экспериментальных животных. Описаны и изучены многие генные мутации у животных, имеющие сходство с соответствующими аномалиями у человека. Так, гемофилия А и В встречается у собак и обусловлена генами, расположенными в Х-хромосоме. У кроликов и крыс можно вызвать эпилептоидные припадки (сходные с эпилепсией у человека) путем воздействия на них сильным звуковым раздражителем. Наследственная глухота обнаружена у морских свинок. У хомяков и крыс встречаются такие заболевания, как сахарный диабет, ахондроплазия, мышечная дистрофия и др.

Математическое моделирование. Наибольшее применение эти методы нашли в популяционной генетике, где моделируются различные процессы, влияющие на генофонд популяции (например, дрейф генов, миграционные процессы). Кроме того, с помощью математических методов изучается взаимодействие наследственных факторов и среды в развитии отдельных признаков, анализируется сцепление большого числа генов и т.д.

Методы изучения ДНК

· Методы секвекнирования (определения нуклеотидной последовательности ДНК).

· Использование ДНК-зондов.

· Клонирование ДНК-зондов.

Читать по учебнику В.Н.Ярыгина «Биология».

Классификация наследственной патологии человека

I. Наследственные болезни(болезни, причиной которых являются изменения наследственного материала).

Генные болезни.

А. Моногенные болезни:

- аутосомно-доминантные;

- аутосомно-рецессивные;

- Х-сцепленные доминантные;

- Х-сцепленные рецессивные;

- У-сцепленные.

Б. Полигенные болезни (ретинобластома, нефробластома).

Хромосомные болезни.

А. Аутосомные синдромы:

- анеуплоидии;

- хромосомные аберрации.

Б. Гетерохромосомные синдромы:

- анеуплоидии;

- хромосомные аберрации.

II. Болезни с наследственной предрасположенностью (заболевания, которые развиваются в результате совместного действия генетических и средовых факторов. Неблагоприятный генетический фон создает генетическую предрасположенность к развитию заболевания, а неблагоприятное действие факторов внешней среды провоцирует развитие заболевания).

А. Моногенные (непереносимость сульфаниламидов, непереносимость лактозы, непереносимость жирной пищи, непереносимость сыра и шоколада, патологическая реакция на тепло, холод, солнечный свет, вакцины и т.п.)

Б. Полигенные (мультифакториальные): атеросклероз, гипертоническая болезнь, сахарный диабет, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, псориаз, шизофрения и многие другие.

ПРИНЦИПЫ ПРОФИЛАКТИКИ, ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ