Базовые знания о молекулярной генетике

Базовые знания о молекулярной генетике
Кариотипирование
Нормальный кариотип
 46ХХ
 46XY
Вариант нормы, однако, в некоторых случаях способный привести к
определенным патологиям
 46XX, 17qh+, 17qh 46XY, 21s+
 46XY + mar
Геномные мутации (имеют соответствующие номенклатурные обозначения)
 Делеции (удаление части плеча хромосомы) – 46 ХХ, del 8 (q32-q35,1)
 Дупликации (удвоение части плеча хромосомы) – 46XY, dup 4 (p12,1p14)
 Инверсии (поворот части плеча хромосомы на 180 градусов) – 46 XX,
inv 9 (p11,1:q11,1)
Все мутации являются патологией и требуют медико-генетического
консультирования.
Транслокации
 Реципрокные транслокации (обмен частью локусов между аутосомами)
 Робертсоновоские транслокации (обмен между акроцентрическими
хромосомами с очень коротким плечом – это хромосомы с 13 по 22, и
они имеют вид 45XX или 45XY с указанием вовлеченных хромосом).
Общая распространенность транслокаций 5% и у таких пациентов
наблюдается привычное невынашивание беременности или первичное
бесплодие.
От хромосом к генам
Хромосома не полностью несет в себе генетический материал, большое
количество участков не являются кодирующими. но распределение это
неравномерное. Первые хромосомы содержат в себя наибольшее количество.
Меньше всего генетического материала находится в 22 хромосоме.
Структура ДНК
ДНК лишь на 10% состоит из кодирующих регионов, 90% таковыми не
являются, но некодирующие регионы не являются ненужными. Если в
процессе транскрипции и трансляции возникает стоп кодон, но от того, на
каком участке (наличие или отсутствие кодирующих регионов) произошло
изменение количества белка, зависит наличие или отсутствие патологии, и ее
выраженность.
Важно различать мутации и полиморфизм. Мутация – это полное
исключение какого-то белка и отключение его функции – это всегда
патология. Полиморфизм – это определенные изменения белка, но которые
никогда не приводят к отключению его функции.
Надхромосомная регуляция. Эпигенетика
Механизм
Метилирование – присоединение метильных групп к основаниям ДНК в
результате чего участок ДНК становится «невидимым» для
транскрипционных факторов, что ведет к нарушению механизмов
транскрипции и трансляции. Сюда можно отнести синдром «ломкой» Ххромосомы – синдром Мартина-Белл, с. Ангельмана и Прадера-Вилли.
Причина – это экспансия СGG повторов в промоутерных областях генов,
приводящая к гиперметилированию и выключению гена.
Экспансия СGG повтора является премутацией и приводит к
преждевременному истощению яичников, хотя этот факт пока не является
доказанным. В норме у женщины одна Х хромосома полностью
инактивирована (50:50). Если происходит неравновесная инактивация Х
хромосомы более 85%, то можно говорить о вероятности носительства
какого-либо Х-сцепленного заболевания.
Молекулярно-генетические исследования в акушерскогинекологической практике
Исследование мутаций генов системы гемостаза
Важно разделять мутации и полиморфизмы. К мутациям относится только:
«Лейденовская мутация» 5 фактора свертываемости и протромбиновая
мутация 2 фактора. При их наличии в десятки раз возрастает риск тромбозов,
по сравнению с общепопуляционным.
Полиморфизмы возникают в генах активатора плазминогена и фибриногена.
Их наличие повышает до 10 раз риски гестозов, фетоплацентарной
недостаточности и гипоксии плода.
Показаниями являются тромбофилии и их последствия и привычные
невынашивания.
Нарушения фолатного обмена
Это изменения в генах MTHFR и MTRR. При выявлении полиморфизма
происходит снижение функциональной активности ферментов, повышается
риск развития дефектов нервной трубки, повышается уровень гомоцистеина,
нарушается процесс репликации ДНК в гаметах.
Определение мутаций в гене 21- гидроксилазы
В этом гене существует две мутации (делеции и мутации спласинга,
приводящие к полному выключению гена) и большое количество
полиморфизмов (до 18).
Клинические проявления
 Врожденная дискинезия коры надпочечников или адреногенитальный
синдром при мутации.
 Полиморфизмы могут приводить к гиперандрогении , повышению
уровня 17-ОН прогестерона, и как следствие к бесплодию,
невынашиванию беременности и повышению риска преждевременных
родов.
HLA-типирование
Назначается при лечении бесплодия. Существуют 2 класса антигенов
главного комплекса гистосовместимости и 2 типа определения:
серологический и молекулярно-генетический. Первый очень груб и неточен,
поэтому применяется только второй метод. Является клинически значимым
при подборе донора к трансплантации или при преимплантационной
диагностике.
Пренатальная диагностика
После амниоцентеза или биопсии ворсин хориона можно получить
первичный результат в течение первых 12 часов при помощи
флюоресцентной гибридизации in situ и молекулярно-генетической экспресс
диагностики распространенных анеуплоидий и резус-фактора плода. Эти
методы также важны при исследовании неразвивающейся беременности на
любом сроке от 5 недель. И в отличие от обычного цитогенетического
анализа, они не требуют наличия живых дробящихся клеток.
Выявление наиболее часто встречающихся микроделеционных
синдромов.
Обычное кариотипирование выделить их не может, но они могут стать
причиной неразвивающейся беременности и внутриутробных пороков
развития плода, не связанных с количественным изменением набора
хромосом (с. «кошачьего крика»). Такие нарушения можно выявить только
молекулярно-генетическом исследовании.
Программа обследования пациентов с наследственными
онкологическими заболеваниями
 Рак молочной железы и яичников – мутация генов BRAC 1 и BRAC 2.
Это гены, относящиеся к классу супрессоров опухолевого роста.
Мутации в них характерны для наследственных опухолей молочных
желез и яичникови многократно увеличивают риск их развития. У
мужчин с такими мутациями также возрастает вероятность развития
новообразований яичек, простаты и семевыносящих протоков. Однако,
очень многое зависит от степени родства и возраста.
 Множественные эндокринные неоплазии (рак щитовидной железы) –
синдромы МЭН2А и МЭН2В – наличие протоонкогена RET.
 Рак почки – мутация гена VHL (синдром Хиппель-Ландау).
Бесплодие
Среди причин бесплодия, мужские и женские факторы занимают
приблизительно равные доли, и на долю факторов неясного генеза
приходится около 20%.
Исследования при мужском факторе бесплодия




Исключение других причин (инфекционные)
Спермограмма
MAR-тест
Определение степени фрагментации ДНК (при высоком значении,
сперматозоиды могут быть способными к оплодотворению, но это
может становиться причиной выкидышей и замерших беременностей
на сроках от 3-х суток до 10 недель.)
 Определение делеций в AZF-регионе Y-хромосомы (азоспермия).
 Поиск наиболее частых мутаций в гене CTR (наличие мутаций этого
гена приводит к развитию муковисцидоза, при отсутствии клинических
признаков которого может наблюдаться заращение семенного канала).
Преимплантационная диагностика (ПГД)
Исследование носительства наиболее частых моногенных заболеваний






Муковисцидоз
Адреногенитальный синдром
Спинальная мышечная дистрофия
Фенилкетонурия
Нейросенсорная тугоухость
Галактоземия.
Виды ПГД





ПГД хромосомного дисбаланса (скрининг анеуплоидий, транслокаций).
ПГД моногенных заболеваний.
ПГД+HLAтипирование.
ПГД болезней с поздней манифестацией.
ПГД при высокой вероятности развития онкологических заболеваний.
Материал для диагностики эмбриона можно получить на стадии дробления (3
сутки – используется бластомер) или на стадии бластоцисты (5 сутки –
используется трафектодерма). Наименее травматичным для эмбриона
является биопсия трафектодермы с последующей реконсервацией.
Биопсия бластомера является безопасной, поскольку он является стволовой
клеткой и теоретически из него может развиться самостоятельный эмбрион.
Бластомер не является зачатком какого-либо органа или системы органов
будущего ребенка.
Показания для ПГД хромосомного дисбаланса (скрининг анеуплоидий,
транслокаций)
 Наличие изменений в кариотипе супругов ( в том числе и те, которые
считаются вариантом нормы при наличии привычного
невынашивания).
 Старший репродуктивный возраст.
 Привычное невынашивание.
 Мужской фактор бесплодия
 3 и более неудачных попытки ЭКО в анамнезе (при переносе
эмбрионов хорошего качества).
ПГД моногенных заболеваний
Механизм





Медико-генетическое консультирование.
Подтверждение носительства заболеваний в семье.
Создание уникальной диагностической панели для каждого случая.
Отработка методик на единичных клетках.
Рекомендуется пренатальная диагностика после ПГД, т.к. существует
1% вероятность развития патологии.
Проблемы




Низкая настороженность врачей районных консультаций.
Недостаточный уровень грамотности пациентов.
Отсутствие программ дородового скрининга.
Консервативная тактика ведения пациентов (прерывания беременности
без рекомендации генетической консультации).
 99% обратившихся за помощью пациентов имеют больных детей.
 70% пациенток повторно прерывали беременность по медицинским
показаниям.
 85% пациентов не имели направление специалиста на первичном
приеме!
ПГД+HLAтипированием
Аллогенная трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (ГСК).
Проводится в семьях, где уже есть дети, страдающие заболеваниями
кроветворения. Проводится ПГД с подсадкой эмбриона идентичного по HLA
с больным ребенком, чтобы после рождения провести пересадку костного
мозга. Важно провести до исполнения 5 лет ребенка, поскольку у детей
старше 5 лет требует больший объем костного мозга для пересадки.
Является наиболее передовым методом и рекомендуется при тяжелых
заболеваниях системы кроветворения, требующих трансплантации HLA
совместимых доноров (талассемия, анемия Фанкони и т.д.).
ПГД онкологических заболеваний
 Рак молочной железы и рак яичников.
 Рак щитовидной железы.
 Рак почки.
ПГД болезней с поздней манифестацией






Хорея Хантингтона.
Болезнь Паркинсона.
Болезнь Альцгеймера.
Шизофрения.
Сахарный диабет II типа.
Эпилепсия.