Реферат: Литература - Другое (книга по генетике)

p>ния одной из гамет. Однако, вероятность повторного рождения

больного ребенка в такой семье такая же, как и для популяции

в целом. Пренатальная диагностика доминантных болезней про-

водится достаточно редко по ряду причин. Во-первых, такие

болезни составляют относительно небольшой процент среди всех

моногенных заболеваний. Во-вторых, тяжелые болезни, сопро-

вождающиеся летальным исходом в раннем возрасте или приводя-

щие к бесплодию, не передаются по наследству, а появляются

каждый раз заново вследствие мутации при созревании гамет.

Необходимость же предотвращения рождения больных, которые не

только доживают до репродуктивного возраста, но и способны

оставить потомство, является вопросом дискуссионным. Прове-

дение пренатальной диагностики таких заболеваний принимается

с учетом многих конкретных обстоятельств. Актуальность этой

проблемы стала особенно очевидной в последние годы, когда

была открыта многочисленная группа доминантных нейродегене-

ративных заболеваний (см. Главу IV), которые проявляются

сравнительно поздно, нередко уже в репродуктивном возрасте,

тяжело протекают и, по-сути, не имеют сколько-нибудь реаль-

ной терапии. Для таких заболеваний первостепенное значение

приобретают методы досимптоматической диагностики с исполь-

зованием методов ДНК-анализа (см.Главу X).

Значительно больше распространены моногенные болезни с

частичным доминированием и неполной пенетрантностью. Для по-

добных заболеваний риск рождения больного ребенка в отяго-

щенной семье зависит от конкретных значений этих параметров,

которые, в свою очередь, определяются молекулярными механиз-

мами, лежащими в основе формирования такого рода отклонений

от Менделевского типа наследования.

Разработка молекулярных методов диагностики болезней,

вызванных мутациями в митохондриальных генах, как показывают

исследования последних лет (McKusick, 1994), приобретает

особое значение. Как правило, в основе различных митохондри-

альных болезней лежат нарушения в системе окислительного

фосфорилирования. Поскольку некоторые ткани обладают повы-

шенной чувствительностью к подобным нарушениям, сходная кли-

ническая картина заболеваний может наблюдаться вследствие

мутаций разных митохондриальных генов. Наследование таких

болезней значительно отличается от Менделевского типа, в

превую очередь, из-за материнского характера наследований

митохондрий, наличия в зиготе и соответственно во всех клет-

ках организма большого числа копий митохондриальных хромо-

сом, из-за особенностей сегрегации этих хромосом при делении

клеток и, наконец, из-за тех количественных и качественных

изменений в митохондриальной ДНК, которые соровождают про-

цессы онтогенетической дифференцировки клеток и старения ор-

ганизма.

Для всех "митохондриальных болезней" характерен мате-

ринский тип наследования и присутствие мутантных аллелей

только в части хромосом (так называемая гетероплазмия), доля

которых может варьировать в разных тканях. Как правило, су-

ществует определенное пороговое значение доли мутантных хро-

мосом, превышение которого ведет к появлению и прогрессиро-

ванию заболевания. Сокращение числа митохондрий, происходя-

щее в норме при старении, может способствовать увеличению

доли мутантных хромосом в определнных тканях и тем самым

быть причиной болезни. Неслучайно поэтому, что для многих

"митохондриальных болезней", характерно позднее начало. В

силу функциональных особенностей митохондриальных генов час-

то наблюдается кумулятивный эффект двух и более мутаций, ло-

кализованных в разных генах. Важным представляется также то

обстоятельство, что в митохондриальных генах OXPHOS-комплек-

са частота возникновения мутаций выше, чем в ядерных генах,

кодирующих субьединицы окислительного фосфорилирования

(McKusick, 1994).

Раздел 7.3. Группы риска, поиск гетерозиготных носите-

лей мутаций.

Как следует из вышеизложенного, точная диагностика в

сочетании с детальным анализом типа наследования того или

иного заболевания имеет определяющее значение для формирова-

ния групп риска, то есть отбора семей, в которых вероятность

рождения больных детей повышена. Прежде всего, это те семьи,

где уже есть или был ребенок, страдающий каким-либо моноген-

ным наследственным заболеванием. Для аутосомно-рецессивных

болезней с большой долей вероятности можно считать, что оба

родителя этого ребенка являются гетерозиготными носителями

мутантных аллелей соответствующего гена и риск повторного

рождения больного ребенка в такой семье составляет 25%, не-

зависимо от исхода предыдущих родов. Поэтому в таких случаях

рекомендуется обязательная пренатальная диагностика плода

при каждой последующей беременности.

Для сцепленных с полом заболеваний важной практической

задачей является выявление случаев спонтанного возникновения

мутаций в родительском поколении. Для таких распространенных

заболеваний, как миодистрофия Дюшенна и гемофилия А, почти

1/3 всех случаев имеет спонтанное происхождение. При этом

мутации гена дистрофина, как правило, возникают в оогенезе,

то есть у матери, а мутации гена фактора Y111, обычно, появ-

ляются во время сперматогенеза у деда больного ребенка (см.

Главу X). В отличие от тех семей, в которых мать гетерози-

готна, вероятность повторного рождения больного ребенка в

семьях со спонтанной мутацией не превышает среднепопуляцион-

ной частоты, и потому нет необходимости проводить пренаталь-

ную диагностику плода при последующих беременностях. Специ-

ального рассмотрения в этой связи заслуживает,однако, вопрос

гонадного мозаицизма, то есть наличия в гонадах матери гене-

тически нормальных и мутантных ооцитов. Особенно велик риск

такого состояния в случае миодистрофии Дюшенна. Гонадный мо-

зацизм в силу своей органной специфики достаточно трудно до-

казать или опровергнуть. Между тем, считается что 6,7% спо-

радических случаев иодистрофии Дюшенна обусловлена гонадным

мозаицизмом у матери (Essen et al.,1992).

Подробное медико-генетическое консультирование семей, в

которых зарегистрированы спонтанные случаи рождения детей с

Х-сцепленными заболеваниями в сочетании с соответствующими

лабораторными, в том числе и молекулярными исследованиями,

как правило, позволяют ответить на вопрос о происхождении

мутации. Так,гетерозиготное носительство у матери может быть

заподозрено, в частности, по содержанию соответствующих бел-

ковых продуктов (например, фактора Y111 свертывания крови

при гемофилии А; дистрофина в мышцах и креатинкиназы в сыво-

ротке крови при миодистрофии Дюшенна) либо при помощи специ-

альных ДНК-методов, позволяющих идентифицировать мутантный

аллель у матери. Если дифференцировка этих случаев невозмож-

на или доказано, что мутация у больного ребенка не является

спонтанной, следует предпологать, что мать является гетеро-

зиготной носительницей и с 50%-ой вероятностью будет переда-

вать болезнь своим сыновьям. В этом случае пренатальная ди-

агностика обязательна и должна сопровождаться определением

пола плода. Следует, однако, подчеркнуть, что установление

мужского пола плода на сегодняшний день отнюдь не является

показанием для прерывания беременности, поскольку в 50% слу-

чаев они получают от матери X-хромосому с нормальным аллелем

гена и являются вполне здоровыми. Определить, какую именно X

-хромосому (с нормальным или мутантным аллелем) получил бу-

дущий мальчик, и является задачей молекулярной диагностики.

С помощью прямых и непрямых методов ДНК-диагностики эта за-

дача уже практически решается для очень многих сцепленных с

полом заболеваний (см.Главу X).

Наиболее эффективной мерой профилактики наследственных

заболеваний является выявление гетерозиготных носителей му-

таций, так как при этом удается предотвратить рождение пер-

вого больного ребенка в семьях высокого риска. Родственники

больного с большой вероятностью могут быть гетерозиготными

носителями мутантных аллелей, поэтому в тех случаях, когда

это возможно, они подлежат обследованию в первую очередь.

Для болезней, сцепленных с полом, это родственники по женс-

кой линии - сестры, дочери и тетки пробанда. Их диагностика

особенно важна, так как вероятность рождения больных сыновей

в потомстве носительниц мутаций очень высока и не зависит от

генотипа супруга. При аутосомно-рецессивных заболеваниях по-

ловина сибсов родителей и 2/3 здоровых сибсов больного будут

гетерозиготными носителями мутации. Поэтому в тех семьях,

где принципиально возможна молекулярная идентификация му-

тантных аллелей, необходимо обследовать максимальное число

родственников больного пробанда для выявления гетерозиготных

носителей. Иногда в больших семьях с разветвленными родос-

ловными удается проследить наследование неидентифицируемых

мутаций с помощью косвенных методов молекулярной диагности-

ки.

Для заболеваний, распространенных в определенных попу-

ляциях или в каких-то этнических группах и обусловленных

присутствием одного или нескольких преобладающих и легко

идентифицируемых мутантных аллелей, возможно проведение то-

тального скрининга на гетерозиготное носительство этих мута-

ций среди определенных групп населения, например, среди бе-

ременных женщин или среди новорожденных. Считается, что по-

добный скрининг экономически оправдан в том случае, если при

проведении процедуры выявляются аллели, составляющие не ме-

нее 90 - 95 % всех мутаций данного гена в исследуемой попу-

ляции. Выявленные при подобных обследованиях носители мута-

ций также составляют группу риска, и в последующем должны

быть аналогичным образом протестированы их супруги. Однако,

даже в том случае, если мутация найдена только у одного из

родителей, вероятность рождения больного ребенка несколько

выше популяционной частоты, но, конечно, значительно меньше

25%. Конкретное значение этого риска зависит от общей часто-

ты мутаций соответствующего гена в популяции. В таких семьях

по желанию родителей также может быть проведена пренатальная

диагностика и прослежено наследование мутантного аллеля. При

отсутствии этой мутации у плода прогноз считается благопри-

ятным, независимо от того, какие аллели ребенок получит от

второго супруга.

Раздел 7.4 Особенности применения молекулярных методов

в пренатальной диагностике моногенных болез-

ней.

Следующим шагом после отбора нуждающейся в пренатальной

диагностике семьи является комплексное молекулярное обследо-

вание ее членов - родителей и, если есть такая возможность,

больного ребенка. Эти исследования могут быть достаточно

длительными и поэтому желательно их проводить до наступления

беременности. Результаты молекулярного обследования семьи

служат основой для назначения и выбора способов проведения

пренатальной диагностики. После этого семья планирует бере-

менность, и в определенные сроки женщина поступает в клинику

для проводения процедуры, обеспечивающей забор необходимых

для диагностики тканей плодного происхождения. При этом сле-

дует учитывать, что определение конкретных сроков этой про-

цедуры зависит от многих медицинских показаний (в превую

очередь, акушерских), обеспечивающих максимальную безопас-

ность подобного инвазивного вмешательства как для матери,

так и для будущего ребенка (Баранов и др.,1994; Бара-

нов,1994).

Наиболее объективная информация о наличии моногенного

наследственного заболевания у плода может быть получена при

анализе его ДНК и обнаружении мутационных изменений в коди-

рующих или регуляторных последовательностях соответствующих

генов. Практическая диагностика мутантных аллелей в семьях

высокого риска проводится для заболеваний с известным спект-

ром наиболее часто встречающихся мутаций. При этом для каж-

дой болезни разрабатываются относительно простые и наиболее

эффективные методы идентификации мутантных аллелей. В насто-

ящее время насчитывается уже несколько сотен таких заболева-

ний и количество их быстро увеличивается (Baranov,1993; Ба-

ранов,1994; см.Главу X).

Для генотипирования мутаций, то есть для выяснения при-

роды мутантных аллелей у больного и его родителей использу-

ются различные стандартные методы, подробно изложенные в

главе IV. Выбор конкретного метода зависит от типа предпола-

гаемых мутаций и от методических возможностей диагностичес-

ких центров. При отсутствии у пробанда наиболее частых и ра-

нее описанных мутаций его ДНК может быть направлена в специ-

ализированные молекулярно- генетические лаборатории для бо-

лее тщательного анализа с использованием всего комплекса ме-

тодов идентификации мутаций вплоть до получения и секвениро-

вания мутантных кДНК- вых последовательностей гена. Однако,

подобные исследования очень дороги, требуют много труда и

времени и потому в обычной клинической практике используются

достаточно редко. В этих случаях чаще прибегают к косвенным

методам молекулярной диагностики (см. раздел 7.1). Для мно-

гих заболеваний, эти методы все еще остаются единственно

возможными (см.Главу X). Однако, как уже указывалось, они

требуют обязательного обследования полной семьи, включая

больного ребенка. При его отсутствии молекулярное маркирова-

ние мутантных генов у гетерозиготных родителей становится

невозможным, а, следовательно, невозможна и пренатальная ди-

агностика.

Идентификацию мутантных генов осуществляют путем срав-

нения маркерных генотипов родителей и больного ребенка. Если

не произошел кроссинговер между маркерным локусом и геном,

все больные дети в семье должны иметь одинаковый маркерный

генотип. Поэтому при проведении пренатальной диагностики

сходство генотипов плода и пробанда является необходимым,

однако в ряде случаев, вовсе не достаточным условием для

подтверждения наличия заболевания. Так, например, у гомози-

готных по маркеру родителей все дети будут иметь одинаковый

генотип по этому локусу независимо от присутствия мутантных

аллелей гена. Необходимым условием дифференцировки нормаль-

ных и мутантных генов у носителей мутаций является их сцеп-

ление с разными аллелями маркерного локуса. Поэтому, дискри-

минация мутантных генов у родителей возможна только с по-

мощью гетерозиготных маркеров. При этих условиях мутантные

гены родителей могут быть определены по тем маркерным алле-

лям, которые присутствуют у больного ребенка. Однако, иден-

тификация по маркерным аллелям обоих мутантных генов возмож-

на лишь в тех случаях, когда родители гетерозиготны, а про-

банд (больной) гомозиготен по маркерному локусу.

Возможность идентификации мутантных генов родителей на

основе анализа маркерных генотипов определяет информатив-

ность семьи по отношению к данному маркеру. На Рис.7.1

представлены возможные маркерные генотипы в полностью и час-

тично информативных, а также в неинформативных семьях при

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41