Генетические исследования

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сегодня генетика воплощает один из основополагающих принципов живого – все организмы реализуют наследственную информацию с помощью генетического кода. Гены контролируют наш рост, вес, цвет волос и кожи. Они отвечают за наследственные заболевания, оказывают влияние на наш характер и поведение. Гены лежат в основе того, «кто мы есть и какие мы есть». В настоящее время в геноме человека идентифицировано более 1400 генов, связанных с наследственными заболеваниями. Задача генетиков – расшифровать их природу и указать пути лечения.

Весь живой мир - это громадная генетическая лаборатория. Непрерывно происходят скрещивания на всех уровнях организации живого, рождается потомство с новыми комбинациями признаков, возникают новые мутации, происходят эволюционные процессы. Это делает сама природа. Земной шар – это глобальный генетический эксперимент. Тысячи ученых генетиков заняты расшифровкой результатов этого генетического эксперимента, подбором адекватных методов его изучения.

Результатом этой работы явилось создание международного проекта «Геном человека», который был начат в 1990 г. в США и длился 13 лет. Цель проекта - определить полное содержание генома человека как сумму генетической информации нашего вида. Теперь мы можем изучать геном как единый цельный объект, а не по одному гену за раз (установлена последовательность нуклеотидов 99,99 % генома), в настоящее время продолжаются работы по идентификации генов, их локализации и расшифровке функций каждого из них.

На повестке дня сегодня также стоит расшифровка геномов различных живых организмов. В настоящее время секвенированы геномы 339 видов: бактерий, грибов, растений, животных (например, малярийного комара, дрозофилы, некоторых видов рыб, крысы, собаки, шимпанзе, макаки резуса).

Значительным вкладом в современную медицину является факт, что большое число заболеваний человека имеет генетическую основу. Еще совсем недавно в этот список входили только немногие известные заболевания (гемофилия, серповидноклеточная анемия, дальтонизм, хорея Гентингтона). В последние годы он широко пополнился новым перечнем – астмой, диабетом, гипертонией, сенсоневральной тугоухостью, раком и др. 

Клиника репродукции человека  "Колыбель" в своей работе активно использует методы генетических исследований для преодоления бесплодия (мужского и женского), определения онкологического риска в гинекологии, проводит преимплантационную диагностику плода, исследует кариотип мужчин и женщин при подборе доноров, участвует в экспертизе по установлению отцовства/родства, определению генетического паспорта личности, популяционно-этнического паспорта личности. 

НИЖЕ ПРИВЕДЕНЫ НЕКОТОРЫЕ ИЗ ПРОВОДИМЫХ КЛИНИКОЙ ИССЛЕДОВАНИЙ:

Например, один из видов мужского бесплодия обусловлен мутацией в генах CFTR (муковисцидоз) и AR (андрогеновый рецептор). Ген CFTR, трансмембранный регулятор муковисцидоза, является маркером обструктивного бесплодия. У человека он расположен на длинном плече 7-ой хромосомы в позиции q31.2. Это наследственное заболевание, при котором поражаются железы внешней секреции, продуцирующие патологически густую и вязкую слизь. Он отвечает за работу субклеточных образований – ионных каналов. Вследствие его мутации нарушается перенос хлора через каналы в клетки, вырабатывающие слизистый секрет, он обезвоживается. Такой вязкий и густой секрет в половых органах мужчины приводит к фиброзным изменениям в семявыносящих каналах и в придатках яичка, или к их полному отсутствию. Такая патология проявляется мужской стерильностью и бесплодием. Причиной мужского бесплодия может быть даже не само заболевание, а его носительство.

Фактор азооспермии AZF (мужского бесплодия) - комплексное исследование, которое позволяет определить ведущие генетические причины мужского бесплодия и выбрать соответствующую тактику лечения. Исследование применяют для выявления микроделеций AZF-региона Y-хромосомы- маркёра генетически обусловленного бесплодия у мужчин. Локус AZF находится в эухроматиновой области длинного плеча Y-хромосомы, картирован в сегменте Yq11.22-23 и содержит большое количество генов, ответственных за формирование и развитие сперматозоидов. 

В диагностике женского бесплодия в ряде случаев решающими факторами являются:

Генетический анализ на тромбофилию – исследование, в ходе которого выявляются маркеры свертываемости крови. При наследственной форме тромбофилии важную роль играет полиморфизм генов, регулирующий процессы свертываемости. Тромбофилия является одной из причин в сложности наступления беременности. Из-за васкуляризации эндометрия при тромбофилии, имплантация эмбриона значительно усложнена. Так же тромбофилия приводит к нарушению функции яичников, которая проявляется в выработке несозревшего фолликула с формированием нарушенной яйцеклетки. В этом случае наступает ановуляторное бесплодие.

Генетика фолатного ряда - оценка роли генетического полиморфизма в процессах фолатного цикла (это совокупность реакций, в результате которых при помощи ферментов и коферментов из гомоцистеина образуется незаменимая аминокислота метионин). К примеру, в акушерской практике актуален уровень гомоцистеина в сыворотке крови - при повышенном его содержании усиливается тромбообразование в зоне плацентации, что ведет к развитию отслоек плаценты, нарушению кровообращения в ней и формированию плацентарной недостаточности. 

Для выявления предрасположенности к наследственной форме рака груди и яичников врачи назначают тест на определение мутации генов BRCA.

Установлено, что мутации в генах BRCA1, BRCA2, CHEK2 - причины наследственных форм рака молочной железы и рака яичников. В нормальном состоянии это полезные гены-супрессоры. Они кодируют белок, который подавляет неконтролируемое деление и рост клеток опухоли. Но если в них происходит мутация (просто говоря – поломка), то они перестают защищать клетки. Мутированный ген BRCA уже не может качественно выполнять свою функцию. Это приводит к тому, что клетки начинают бесконтрольно делиться и в итоге развивается рак.

Наследственная форма заболевания развивается приблизительно в 5-10% всех случаев. Причем данные генные мутации предаются по наследству от родителей к детям. Ярким примером этого стала в 2013г новость о том, что популярная актриса Анджелина Джоли удалила молочные железы, чтобы предотвратить рак. Оказалось, что мать и тетя актрисы страдали этим заболеванием. При проведении исследований было обнаружено, что Анджелина является носителем мутированного гена BRCA1, а значит, находится в группе риска развития рака груди. После этой новости женщины массово стали интересоваться этим исследованием.

Медики различают два отдельных гена BRCA1 и BRCA2, которые располагаются на разных хромосомах. При наличии у человека мутации в гене BRCA1 ученые оценили вероятность рака груди в 50-80%, а рака яичников — в 24-40%. Если при этом еще имеются болеющие раком ближайшие родственники — риск в отношении развития рака возрастает. Также при мутации BRCA1 увеличивается риск развития других злокачественных заболеваний: рака кишечника, эндометрия, глотки, простаты у мужчин. При наличии у обследуемого человека мутации гена BRCA2 вероятность развития рака молочной железы ученые оценивают в 40-70%, злокачественного поражения яичников — в 11-18%. Также известно, что мутация гена BRCA2 непосредственно связана с раком груди у мужчин. Так, около 14% мужчин с этим диагнозом имеют мутированный BRCA2.

Анализ на выявление мутации в генах BRCA1, BRCA2, CHEK2 достаточно сделать только один раз в жизни. Из него станет понятно - произошла ли передача от родителей поврежденных генов? Положительный ответ - повод сделать такой анализ всем кровным родственникам носителя мутаций. 

Исследование кариотипа человека (количественные и структурные аномалии хромосом):

Кариотипирование - исследование набора хромосом человека (23 пары, или 46 хромосом) с полным описанием всех их признаков (размер, количество, форма и прочее). Это обследование является обязательным в нашей клинике для всех доноров ооцитов и спермы. Обращаясь в наш Банк Доноров, вы можете быть уверены, что выбранный вами донор тщательно обследован и генетически здоров.

Исследование кариотипа может сделать в нашей клинике любой желающий. 

Широкие возможности генетических исследований плода:

ПГД (Преимплантационная генетическая диагностика) - диагностика генетических заболеваний у эмбриона человека перед имплантацией в слизистую оболочку матки, то есть до начала беременности. Используется в циклах ЭКО, рекомендована в ряде случаев пациентам при наличии показаний (возраст родителей старше 40лет, наличие генетической патологии в семейном анамнезе). Исследование проводится по хромосомному набору эмбриона, при помощи высокоточного диагностического оборудования. Это процедура помогает отобрать здоровые эмбрионы для пересадки в полость матки женщины, что предотвратит преждевременное прерывание беременности или аномальное развитие плода. 

Неинвазивная пренатальная диагностика плода (НИПС/НИПТ/ неинвазивный пренатальный ДНК-скрининг) - это возможность на раннем сроке беременности выявить у плода самые распространенные генетические заболевания: синдромы Дауна, Эдвардса, Патау, Тернера и другие, а также определить пол будущего ребенка и заболевания, сцепленные с полом.

-ДНК плода выделяется из крови матери с 9-10 недели беременности. Для этого необходимо всего 10мл крови;   

-расшифровывается генетический код, производится полный анализ методом секвенирования. Мощный алгоритм математической обработки данных позволяет получить достоверные результаты;    -определяется степень риска генетической патологии плода.

Если риск меньше 1%, значит все в порядке, если больше – это серьезный повод для продолжения обследования.

Неинвазивный и высокочастотный метод НИПС снижает уровень ложно-положительных результатов. В обычном скрининге 1 триместра беременности на исследование 3-х синдромов приходится: 21% ложно-отрицательных и 6% ложно-положительных результатов. В методе НИПС при исследовании 24-х синдромов ложно-положительных результатов менее 0,1%!

Неинвазивный пренатальный ДНК анализ позволяет определить трисомии: T21 (синдром Дауна), T18 (синдром Эдвардса), T13 (синдром Патау), и численные аномалии половых хромосом: Моносомия X (MX, синдром Тернера), XXX (трисомия X), XXY (синдром Клайнфельтера), XYY Пол плода (XX или XY) - помогает в стратификации риска для Х-сцепленных заболеваний, таких как гемофилия, мышечная дистрофия Дюшенна или врожденной гиперплазии надпочечников.

Точность 99,9% - таков результат неинвазивных пренатальных генетических тестов (он намного выше результатов биохимических скринингов, т.к. исследуется сама молекула ДНК плода). Пропущенные скринингом первого триместра синдромы будут обнаружены, а неоправданные инвазивные процедуры не будут назначены. НИПС эффективнее скрининга 1 триместра беременности в 200 раз! 

Дородовое определение отцовства - возможность установить родство еще до рождения ребенка по крови матери.

С 9-10 недели беременности можно провести дородовый тест. Он абсолютно безопасен для плода. Забирается 10мл крови матери, из нее выделяется ДНК плода, уже циркулирующая в общем кровотоке, и образец биологического материала предполагаемого отца. Анализ осуществляется по технологии секвенирования нового поколения (NGS).

Генетические исследования активно используются в судебно-медицинской области деятельности человека. Метод ПЦР анализа (ПЦР – полимеразная цепная реакция) позволяет по следовым количествам ДНК идентифицировать целый организм. Достаточно иметь несколько пикограммов ДНК, чтобы ее размножить до нужного количества и затем использовать для сравнения с другими образцами. Этот метод широко используется для установления отцовства/материнства, близкого биологического родства, идентификации личности человека, определения популяционно-этнического паспорта личности (тест позволяет заглянуть в очень далёкое прошлое и узнать историю своего происхождения. Внешние расовые и этнические признаки у современных людей становятся всё более и более размытыми. Но наша ДНК, подобно аккуратно собранному архиву, помнит всё и бережно хранит).