Кафедра медицинской биологии ХГМУ
Генные (молекулярные) болезни Диагностика, лечение и профилактика наследственных болезней
Этиологическими факторами наследственных болезней являются мутации: геномные (изменение числа хромосом) хромосомные (изменение структуры хромосом) генные (молекулярные)
Генные мутации связаны с: выпадением (делеции) добавлением (инсерции) перестановкой нуклеотидов в гене (инверсии или замены)
Генные болезни — разнородные по клиническим проявлениям заболевания, обусловленные генными мутациями Характерно менделевское наследование Отклонения от менделевско-моргановских правил могут быть связанными с фенотипическими эффектами генов (летальность, стерильность)
Общая частота генных болезней в популяции составляет 1-2% Условно, частоту генных болезней считают высокой, если она встречается с частотой 1 случай на 10.000 новорожденных средней - 1 на 10.000 - 40.000 новорожденных и далее - низкой
Одна и та же генная болезнь может быть обусловлена разными мутациями Например, в гене муковисцидоза описано около 200 вызывающих болезнь мутаций Более 30 патологических мутаций известно для гена фенилкетонурии
Мутации, вызывающие наследственные болезни, могут затрагивать структурные транспортные и эмбриональные белки ферменты Мутантный аллель Изменения в структуре РНК тРНК рРНК иРНК Измененный белок транспортный структурный фермент эмбриональный Изменения в метаболизме Клетка Организм
Первичные эффекты мутантных аллелей могут проявляться в 4 вариантах: отсутствие синтеза полипептидной цепи (белка) синтез аномальной по первичной структуре полипептидной цепи (белка) количественно недостаточный синтез полипептидной цепи (белка) количественно избыточный синтез полипептидной цепи (белка)
Время проявления наследственного заболевания зависит от роли продуктов нарушенных генов : болезни, вызванные нарушениями транскрипционных факторов, проявляются внутриутробно при патологии ферментов – на 1-ом году жизни при патологии рецепторов – от 1 года до пубертантного периода при патологии модуляторов белковых функций – в раннем взрослом периоде до 50 лет
ВКЛЮЧАЮТ летальность на ранних стадиях развития зародыша, до имплантации. Это проявляется в виде несостоявшегося зачатия (имплантации) у фертильных женщин при нормальной половой жизни
Если развитие эмбриона не остановилось на ранних стадиях, то фенотипические эффекты могут формироваться в виде 3 вариантов: дизморфогенез (врождённые пороки развития), нарушенный обмен веществ, смешанные эффекты (дизморфогенез и аномальный обмен веществ)
Мутации разных генов могут приводить к сходным фенотипическим эффектам, сходной клинической картине Генокопия – это сходство фенотипического проявления мутаций различных генов
Мутантный Мутантный ген 1 ген 2 Патологический = Патологический фенотип фенотип Генокопии Белок Ген 1 Ген 2
Классификация генных болезней может быть генетической, клинической, патогенетической В зависимости от функции первичных продуктов соответствующих генов генные болезни подразделяются на наследственные нарушения ферментных систем (ферментопатии или энзимопатии) дефекты белков крови (гемоглобинопатии) дефекты структурных белков (коллагеновые болезни) генные болезни с невыясненным первичным биохимическим дефектом
В соответствии с генетическим принципом классификации генные болезни можно разделить на группы согласно типам наследования : аутосомно-доминантные аутосомно-рецессивные Х-сцепленные доминантные Х-сцепленные рецессивные Y -сцепленные (голандрические) митохондриальные. Такая классификация помогает определить вид медико-генетической помощи
Клинический принцип классификации определяется вовлеченностью в патологический процесс различных систем и органов: Различают наследственные болезни нервные нервно-мышечные кожные глазные опорно-двигательного аппарата эндокринные крови сердечно-сосудистой системы психические мочеполовой системы и др.
Патогенетическая классификация делит наследственные болезни на 3 группы в зависимости основного патогенетического звена: наследственные болезни обмена веществ врождённые пороки развития (моногенной природы) комбинированные состояния
Наследственные болезни обмена веществ подразделяют по типам обмена: нарушения углеводного аминокислотного обмена обмена витаминов, липидов, металлов и др. К наследственным болезням обмена веществ относятся ферментопатии (энзимопатии) В основе ферментопатий лежат: изменения активности фермента снижение интенсивности его синтеза (у гетерозигот 50% активность фермента по сравнению с нормальным состоянием)
Среди ферментопатий различают: болезни аминокислотного обмена наследственные нарушения обмена УВ болезни, связанные с нарушениями липидов и липопротеинов наследственные нарушения обмена витаминов наследственные нарушения обмена стероидов наследственные болезни пуринового и пиримидинового обменов болезни, связанные с нарушением обмена в эритроцитах наследственные нарушения обмена билирубина наследственные болезни обмена металлов наследственные синдромы нарушения всасывания в пищеварительном тракте
Группа заболеваний, вызываемых первичным дефектом пептидных цепей гемоглобина и связанных с этим нарушением его свойств и функций (метгемоглобинопатии, эритроцитозы, серповидно-клеточная анемия, талассемия и др.)
Болезни нарушения обмена соединительной ткани В основе - генетические дефекты биосинтеза и распада коллагена – компонента соединительной ткани (болезнь Элерса-Данло, болезнь Марфана)
Синдром Элерса-Данло: растяжимость кожи рубцы на лбу
Это самая многочисленная группа наследственных болезней обмена веществ Почти все они наследуются по аутосомно-рецессивному типу Причина заболеваний — недостаточность того или иного фермента, ответственного за синтез аминокислот Болезни сопровождаются рвотой и обезвоживанием организма, летаргическим состоянием или возбуждением и судорогами В позднем возрасте проявляется угасание умственного и физического развития
Впервые описана А. Фелингом в 1934 г. У больных нарушено превращение аминокислоты фенилаланина в тирозин из-за резкого снижения активности фермента фенилаланингидроксилазы В результате содержание фенилаланина в крови и моче больных значительно возрастает Далее фенилаланин превращается в фенил-ПВК, которая является нейротропным ядом и нарушает формирование миелиновой оболочки вокруг аксонов центральной нервной системы
Биохимические «блоки» при наследственных нарушениях обмена аминокислот: 1) ФКУ ; 2) альбинизме; 3) алкаптонурии; 4) врожденной недостаточности тироксина
ФКУ встречается в мире с частотой 1 на 1000 новорожденных. Однако по этому показателю имеются значительные различия между популяциями: 1:2600 в Турции 1:4500 в Ирландии 1: 30000 в Швеции 1:119000 в Японии Частота гетерозиготного носительства в большинстве европейских популяций составляет 1:100 Локус (фенилгидроксилазы) расположен в длинном плече 12-й хромосомы. Возможна молекулярно-генетическая диагностика и выявление гетерозиготного носительства. Болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу
Известно несколько форм фенилкетонурии (различаются по тяжести) Это связано с наличием 4-х аллелей гена и их комбинациями Ребенок с фенилкетонурией рождается здоровым, но в первые же недели в связи с поступлением фенилаланина в организм с молоком матери развивается повышенная возбудимость и судорожный синдром, склонность к дерматитам, моча и пот больных имеют характерный «мышиный» запах, но главными симптомами ФКУ являются судорожные припадки и олигофрения
Большинство больных — блондины со светлой кожей и голубыми глазами (недостаточный синтез меланина) Диагностика ФКУ : клинические данные, биохимический анализ мочи (на фенил-ПВК), крови (на фенилаланин) С этой целью несколько капель крови на фильтровальной бумаге подвергают хроматографии и определяют содержание фенилаланина Иногда используют пробу Фелинга — в 2,5 мл свежей мочи ребенка добавляют 10 капель 5% раствора треххлористого железа и уксусной кислоты. Появление сине-зеленого окрашивания указывает на наличие заболевания Лечение ФКУ хорошо разработано и состоит в назначении больному диеты (овощи, фрукты, варенье, мед) и специально обработанных гидролизатов белков с низким содержанием фенилаланина (лофелак, кетонил, минафен и др.). Маркировка продукции
В настоящее время разработаны методы дородовой диагностики Ранняя диагностика и профилактическое лечение предупреждают развитие болезни
Заболевание описано в 1959 г., обусловлено отсутствием синтеза фермента тирозиназы У больных обесцвеченность кожи, волос, глаз, независимо от расы и возраста кожа больных розово-красная, совершенно не загорает. Имеет предрасположенность к злокачественным новообразованиям волосы белые или желтоватые радужка серо-голубого цвета, но может быть и розоватая из-за отражения света от глазного дна сильная светобоязнь, их зрение снижено и не улучшается с возрастом. Альбинизм встречается с частотой 1 на 39.000, наследуется по аутосомно-рецессивному типу Ген локализован на длинном плече 11-й хромосомы
Биохимические «блоки» при наследственных нарушениях обмена аминокислот: 1) ФКУ; 2) альбинизме; 3) алкаптонурии; 4) врожденной недостаточности тироксина
Радужка при альбинизме
Первое описанное генное заболевание (1909 г., А. Гаррод) Врождённое нарушение обмена фенилаланина и тирозина ( недостаточность гомогентизат-1,2-диоксигеназы), характеризующееся экскрецией гомогентизиновой кислоты с мочой Клинически обычно проявляется остеоартритами При хранении мочи или добавлении щёлочи моча темнеет (результат образования продуктов полимеризации гомогентизиновой кислоты) Охроноз (например, голубоватая окраска ушей) и артриты Лечение симптоматическое
Биохимические «блоки» при наследственных нарушениях обмена аминокислот: 1) ФКУ; 2) альбинизме; 3) алкаптонурии; 4) врожденной недостаточности тироксина
Аминоацидурии - выведение повышенного количества аминокислот с мочой или наличие в моче продуктов их обмена, в норме не содержащихся в ней (например, кетоновые тела) Развивается преимущественно вследствие наследственных нарушений транспорта аминокислот через эпителий почечных канальцев Суммарная частота различных урий (включая ФКУ) достигает (по некоторым, скорее заниженным, оценкам) 1:200 новорождённых
Симптомами заболевания являются: диарея отставание в умственном развитии эпилепсия атаксия поражения печени рвота одышка
Лечение проводят индивидуально (в зависимости от конкретного дефекта) диета с пониженным содержанием белка обильное питье ощелачивание мочи для предупреждения образования камней
Углеводы входят в состав ряда биологически-активных веществ — гормонов, ферментов, мукополисахаридов, выполняющих энергетическую и структурную функции В результате нарушения углеводного обмена развивается гликогеновая болезнь (гликогенозы – 7 типов), галактоземия и др.
Связана с нарушением синтеза и распада гликогена — животного крахмала Гликоген – депо глюкозы в организме При нарушении процессов синтеза и утилизации гликогена у человека развиваются различные типы гликогенозов К ним относятся болезнь Гирке, болезнь Помпе и др.
Гликогеноз ( I тип — болезнь Гирке) Превращение гликогена в глюкозу не происходит, т.к. отсутствует фермент глюко-6-фосфатаза, регулирующий уровень глюкозы в крови В результате у больного развивается гипогликемия В печени, почках и слизистой кишечника накапливается гликоген Болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу Сразу после рождения главными симптомами болезни являются гипогликемические судороги и гепатомегалия (увеличение печени) С 1-го года жизни отмечается задержка роста Характерен вид больного: большая голова, "кукольное лицо", короткая шея, выступающий живот. Кроме того, отмечаются носовые кровотечения, задержка физического и полового развития, мышечная гипотония. Интеллект при этом нормальный. В крови повышается уровень мочевой кислоты, так что с возрастом может развиться подагра В качестве лечения используется диетотерапия: частый прием пищи, повышенное содержание углеводов и ограничение жиров в диете
Происходит накопление в крови больного галактозы, что приводит к поражению многих органов: печени, нервной системы, глаз и др. Симптомы болезни появляются у новорожденных после приема молока, поскольку галактоза — составная часть молочного сахара лактозы При гидролизе лактозы образуются глюкоза и галактоза Последняя необходима для миелинизации нервных волокон При избытке галактозы в организме она в норме превращается в глюкозу с помощью фермента галактоза- 1-фосфат-уридил-трансферазы При понижении активности этого фермента происходит накопление галактозо-1-фосфата, токсичного для печени, мозга, хрусталика глаза
Болезнь проявляется с первых дней жизни расстройствами пищеварения, интоксикацией (понос, рвота, обезвоживание) У больных увеличивается печень, развивается печеночная недостаточность и желтуха Обнаруживается катаракта (помутнение хрусталика глаза), умственная отсталость У погибших в первый год жизни детей при вскрытии обнаруживают цирроз печени Наиболее точные методы диагностики галактоземии — определение активности фермента галактоза-1-фосфат-уридилтрансферазы в эритроцитах, а также галактозы в крови и моче, где уровни ее увеличены При исключении из пищи молока (источника галактозы) и раннем назначении диеты больные дети могут нормально развиваться Тип наследования галактоземии — аутосомно-рецессивный. Ген локализован на коротком плече 9-й хромосомы. Болезнь встречается с частотой 1 на 16.000 новорожденных
Наследственные болезни обмена липидов ( липидозы ) подразделяются на два основных типа: внутриклеточные, при которых происходит накопление липидов в клетках различных тканей болезни с нарушением метаболизма липопротеинов, содержащихся в крови
К числу наиболее изученных наследственных заболеваний липидного обмена первого типа относятся: болезнь Гоше болезнь Нимана-Пика амавротическая идиотия (болезнь Тея-Сакса)
Болезнь Гоше характеризуется накоплением цереброзидов в клетках нервной и РЭС, обусловленным дефицитом фермента глюкоцереброзидазы Это приводит к накоплению в клетках РЭС глюкоцереброзида В клетках мозга, печени, лимфатических узлах обнаруживаются крупные клетки Гоше Накопление цереброзида в клетках нервной системы приводит к их разрушению Выделяют детскую и ювенильную формы болезни Детская проявляется в первые месяцы жизни задержкой умственного и физического развития, увеличением живота, печени и селезенки, затруднением глотания, спазмом гортани. Возможна дыхательная недостаточность, инфильтрация (уплотнение легких клетками Гоше) и судороги. Смерть наступает на первом году жизни Наиболее часто встречается ювенильная форма болезни Гоше. Она поражает детей различного возраста и носит хронический характер. Заболевание проявляется, как правило, на первом году жизни. Возникают пигментация кожи (коричневые пятна), остеопороз (снижение плотности кости), переломы, деформация костей. В тканях мозга, печени, селезенки, костного мозга содержится большое количество глюкоцереброзидов. В лейкоцитах, клетках печени и селезенки снижена активность глюкозидазы. Тип наследования аутосомно-рецессивный. Ген локализован на длинном плече 1-й хромосомы.
Болезнь Нимана-Пика обусловлена снижением активности фермента сфингомиелиназы В результате происходит накопление сфингомиелина в клетках печени, селезенке, мозге, ретикуло-эндотелиальной системе Вследствие дегенерации нервных клеток нарушается деятельность нервной системы Выделяют несколько форм заболевания, различающихся клинически (время начала, течение и тяжесть неврологических проявлений). Однако имеются и общие для всех форм симптомы Болезнь чаще проявляется в раннем возрасте У ребенка увеличиваются лимфатические узлы, размеры живота, печени и селезенки; отмечаются рвота, отказ от пищи, мышечная слабость, снижение слуха и зрение. У 20-30% детей на сетчатке глаза обнаруживается пятно вишневого цвета (симптом "вишневой косточки"). Поражение нервной системы ведет к отставанию нервно-психического развития, глухоте, слепоте. Резко снижается устойчивость к инфекционным заболеваниям. Дети погибают в раннем возрасте Наследование болезни — аутосомно-рецессивное. Ген сфингомиелиназы картирован на хромосоме 11 Диагностика болезни Нимана-Пика основана на выявлении в плазме крови и спинномозговой жидкости повышенного содержания сфингомиелина. В периферической крови выявляются большие зернистые пенистые клетки Пика. Лечение симптоматическое
Амавротическая идиотия (болезнь Тея-Сакса) также относится к заболеваниям, связанным с нарушением липидного обмена Для нее характерно отложение в клетках мозга, печени, селезенки и других органах липида ганглиозида Причина - снижение активности фермента гексозаминидазы А в организме. В результате происходит разрушение аксонов нервных клеток Болезнь проявляется первые месяцы жизни. Ребенок становится вялым, малоподвижным, безразличным к окружающим. Задержка психического развития приводит к снижению интеллекта до степени идиотии. Отмечается мышечная гипотония, судороги, характерный симптом «вишневой косточки» на сетчатке глаза К концу первого года жизни наступает слепота — атрофия зрительных нервов. Позднее развивается полная обездвиженность. Смерть наступает в 3-4 года Тип наследования болезни — аутосомно-рецессивный. Ген локализован на длинном плече 15-й хромосомы
Клиническом анализе Параклинических лабораторных и инструментальных методах Специфических методах лабораторной генетической диагностики
Синдром Дауна Синдром Патау Альбинизм Ретинобластома
По времени Пренатальная (дородовая), в том числе преимплантационная Постнатальная (послеродовая)
По методам Цитогенетические (микроскопическое исследование хромосом) Молекулярно-генетические (изучение последовательностей нуклеотидов в ДНК) Биохимические (определение биохимических нарушений) Клинические (определение специфических внешних проявлений заболеваний)
Своевременность и точность (доклиническая, пренатальная, преимплантационная диагностика) Малое количество материала для анализа Возможность пересылки образцов в специализированные учреждения
Это комплексная область медицины, использующая ультразвуковые исследования (УЗИ) оперативную технику лабораторные методы исследований в дородовой диагностике патологических состояний (в том числе наследственных)
Наличие в семье точно установленного наследственного заболевания Возраст будущей матери от 35 лет, отца – от 40 лет
Гетерозиготность обоих родителей по аутосомно-рецессивному заболеванию Наличие хромосомных перестроек (особенно транслокаций) у одного из родителей Работа на вредных производствах, проживание в местностях с повышенным радиационным фоном в анамнезе беременной
Методы пренатальной диагностики Инвазивные Неинвазивные Предполагают непосредственный контакт с плодом Нет непосредственного контакта с плодом
Применяются с 8-й по 22-ю неделю беременности Основаны на получении клеток и тканей плода Анализ клеток плода позволяет диагностировать все хромосомные болезни и не менее 300 генных болезней Позволяют предупредить 4/5 случаев рождения детей с наследственными болезнями и врожденными пороками развития
Амниоцентез (прокол плодного пузыря для получения околоплодной жидкости) Биопсия хориона и плаценты Кордоцентез (взятие крови из пуповины) Фетоскопия (введение зонда и осмотр плода) Биопсия кожи или печени плода
Ультразвуковое исследование Радиография Определение альфа-фетопротеина
АФП – белок, вырабатываемый клетками печени плода Определение проводится на 15-16-й неделе беременности в сыворотке крови беременной Концентрация АФП существенно повышается при спинномозговой грыже, врожденном нефрозе, дефектах нервной трубки и брюшной стенки; понижается у женщин, вынашивающих плод с хромосомными аномалиями (синдром Дауна, Эдвардса и др.)
Используется для выявления врожденных пороков развития Основан на способности УЗ волны отражаться от поверхности двух сред с разной плотностью Оптимальные сроки – 17-23 недели беременности
На поверхность живота беременной женщины устанавливается специальный датчик (трансдюсер), испускающий звуковые волны высокой частоты. По достижении тканей плода эти волны отражаются и улавливаются датчиком снова. Компьютерная обработка этих волн формирует изображение на экране монитора. Изображение называется сонограммой. Иногда используют датчик, который вводится во влагалище женщины (чаще - на ранних сроках беременности).
Является беременность маточной или внематочной Сколько плодов находится в матке - один или несколько Каков возраст плода (срок беременности) и нет ли отставания в его развитии Имеются ли у него видимые дефекты (пороки развития) – поражения головного мозга, пороки развития скелета и внутренних органов Какая часть плода предлежит к выходу из таза женщины -голова или ягодицы Каков характер сердцебиения плода Пол плода Где располагается плацента и каково ее состояние Каково состояние околоплодных вод Нет ли нарушений кровотока в сосудах плаценты Нет ли угрозы выкидыша
Более ранние, чем УЗИ, сроки проведения – 7-11 недель Ворсинки хориона берут особым шприцем с помощью гибкого катетера через шейку матки Ворсинки исследуют цитологическими, биохимическими, молекулярно-генетическими методами
Позволяет диагностировать хромосомные и генные болезни Результаты в течение 3-4 дней после взятия материала
Осложнения Относительно высокая частота спонтанных абортов (выкидышей) – 2,5 – 3% Возможные поперечные врожденные ампутации конечностей (рекомендовано проведение биопсии хориона не ранее 8-й недели, плацентобиопсии – не ранее 12-й недели)
Прокол пузыря под контролем УЗИ для взятия 8-10 мл околоплодной жидкости со слущенными клетками амниона и плода Наиболее распространенный и доступный метод, более информативный, чем ХБО Проводится на 15-18 неделе Незначительный риск осложнений (0,2%)
Позволяет диагностировать многие хромосомные болезни болезни, сцепленные с полом болезни обмена веществ (болезнь Тея-Сакса, мукополисахаридозы, гликогенозы, ФКУ и др.)
Определение степени зрелости легких плода Определение кислородного голодания плода Определение тяжести резус-конфликта между матерью и плодом Более эффективная диагностика наследственных болезней обмена веществ Диагностика пороков развития (например, дефектов закрытия нервной трубки)
Забор образцов крови (лейкоцитов) из пуповинных сосудов плода для цитогенетических, молекулярно-генетических и биохимических анализов
Кровь более удобна для исследований, чем клетки амниотической жидкости, так как лимфоциты быстрее культивируются Проводится под контролем УЗИ на 18-22 неделе беременности Позволяет диагностировать хромосомные болезни, энзимопатии и др.
Прямое рассмотрение плода через фетоскоп – тонкий эластичный волоконно-оптический зонд под контролем УЗИ Зонд вводится в полость амниона через брюшную полость
Проводится на 18-23 неделе Используется редко, только при особых показаниях Осложнения – выкидыши в 7-8% случаев фетоскопии
Выделение эмбриона до имплантации лаважем матки или выделение яйцеклеток с последующим экстракорпоральным оплодотворением и развитием зиготы до стадии бластоцисты Определение хромосомных и геномных мутаций в бластомерах или полярных (редукционных) тельцах созревающей яйцеклетки после оплодотворения
Выделение клетки из человеческого эмбриона на стадии 12 клеток Во время анализа выде- ленной клетки эмбрион находится в состоянии глубокой заморозки или в условиях, обеспечивающих нормаль- ную жизнедетельность После исследования эмбрион возвращается в матку Преимплантационная диагностика
Иммунофлюоресцентные или магнитные методы для проточной сортировки позволяют получить клетки плода из крови матери Для выделения эритроцитов используются меченые моноклональные антитела к белкам их мембран
Молекулярно-генетические исследования Дальнейшее исследование клеточного материала плода Клеточный материал Биохимические исследования Цитогенетические исследования
Термин введен в 1903 году Сэттоном
Применение – исследование кариотипа, диагностика геномных и хромосомных мутаций при исследовании ядер делящихся соматических, половых или интерфазных клеток Суть метода – микроскопический анализ хромосом (чаще всего световая микроскопия)
Методы окраски хромосом Простые Дифференци- альные Флюоресцент- ные по Гимзе – равномерная окраска по всей длине определение числовых аномалий кариотипа структурных аномалий Температурно- солевые воздействия на фиксированные хромосомы G- окраска Q -окраска
В метафазе В прометафазе
Метафазная пластинка при простой окраске
Метафазная пластинка с радиационно индуцированными хромосомными аберрациями Метафазная пластинка с химически индуцированными аберрациями
Метафазная пластинка после дифференциальной окраски
А) Б) Кариотипы при простой (А) и дифференциальной окраске (Б)
G -полосная прометафазная кариограмма митотиче- ских хромосом лимфоци- та нормальной женщины
Х-хромосома Хромосома 2
А) Б) Хроматидные аберрации (А) и сестринские хроматидные обмены (Б) при заболеваниях с хромосомной нестабильностью
Метод FISH – флуоресцентной in situ гибридизации Этапы: 1. Готовится меченый зонд (однонитевая ДНК) 2. На микроскопическом препарате ДНК денатурируется 3. В препарат вносят зонд, который присоединяется к хромосоме 4. Люминесцентная микроскопия выявляет зонды
Локализация гена мышечной гликогенфосфорилазы в 11-ой хромосоме человека
Установление локализации генов Хромосомные аберрации Анеуплоидии и др.
Клиническая симптоматика хромосомной болезни Наличие у ребенка множественных врожденных пороков развития Многократные спонтанные аборты, мертворождения или врожденные пороки развития у детей Нарушение репродуктивной функции неясного генеза у женщин и мужчин Задержка умственного развития ребенка Пренатальная диагностика Лейкозы
Применяются для: - диагностики наследственных болезней - диагностики гетерозиготных состояний у взрослых (болезнь Коновалова-Вильсона, недостаточность альфа1-антитрипсина, недостаточность глюкозо-6–фосфатдегидрогеназы)
Судороги Рвота Кома Желтуха Гипотония мышц Специфический запах мочи и пота Ацидоз Нарушения кислотно-основного состояния Остановка роста
Основная цель – выявление вариаций в структуре исследуемого участка ДНК (аллеля, гена, региона хромосомы) вплоть до расшифровки первичной последовательности ДНК В основе методов – «манипуляции» с ДНК и РНК
Регистрация болезни как наследственной Локализация гена в хромосоме Выделение гена Определение дефекта гена Определение первичного продукта Определение патогенети- ческого лечения Диагностика на основе генетического анализа Генотерапия Диагностика (ДНК-специфическая) Диагностика биохимическая
Получение образцов ДНК (или РНК) геномной или фрагмента Рестрикция (разрезание) ДНК на фрагменты Разделение (электрофорез) фрагментов ДНК Визуализация и идентификация фрагментов ДНК Амплификация фрагментов с помощью ПЦР Ферменты – рестриктазы Результат – набор фрагментов различной длины Саутерн-блот гибридизация
Микрочипы – стеклянные пластинки с ячейками, заполненными полиакриламидным гелем, в которых находятся отрезки ДНК Микрочип экспонируют с ДНК обследуемого человека Положительная реакция в виде светящегося квадрата Процесс может быть автоматизирован
До недавнего времени такие болезни считались неизлечимыми Сейчас есть эффективные методы лечения некоторых болезней Невозможность излечения связана или с неполными знаниями патогенеза, или с трудностями ранней диагностики
В 20-е годы ХХ века Н.Н. Кольцов предложил концепцию евфеники – выявление положительных свойств человека за счет воздействия факторов окружающей среды (питание, воспитание, лечение)
Нормокопирование – это нормализация фенотипа при патологическом генотипе Такой подход реализуется при лечении многих наследственных болезней обмена веществ
На уровне субстрата биохимической реакции – компонента пищи, подвергающегося метаболизму с помощью генетически детерминированного фермента ( диетическое ограничение, диетическое добавление, усиление выведения токсических метаболитов и т.д.)
На уровне продукта гена путем возмещения или добавления недостающего биологически активного вещества ( гормоны роста, инсулин, антигемофильный глобулин и т.д.) На уровне фермента путем добавления кофактора, модификации ферментативной активности, возмещения фермента.
Полностью устранить клиническую картину в 12% случаев Существенно улучшить состояние в 57% случаев
Арсенал методов лечения наследственных болезней Заместительная терапия Общеукрепляющая терапия Оперативное лечение Диетотерапия Введение в организм отсутствующих и недостающих веществ Витаминотерапия Индукторы метаболизма Оперативное лечение и пластические операции (волчья пасть, заячья губа, многопалость, синдактилия) (при ФКУ, галактоземии, гликогенозах и др.)
Коррекция умственной отсталости Коррекция замедленного роста Коррекция недоразвития гонад Коррекция специфического внешнего вида
Генетическая (генная) терапия основана на возможности использования функциональных генов в качестве лекарственных веществ Генотерапия – это совокупность биомедицинских технологий, основанных на введении больному генетических конструкций («молекулярное протезирование»)
1990 г. (США) для лечения двух девочек с тяжелым иммунодефицитом, обусловленным дефицитом аденозиндезаминазы (АДА) Ген АДА с помощью вируса ввели в Т-лимфоциты пациентов
Ex vivo – ген обычно вводится в клетки крови пациента вне его организма, с последующим возвратом измененных клеток в организм In situ – локальная генотерапия, например введение в трахею и бронхи при муковисцидозе или в массу опухоли In vivo – системное введение в кровь (не реализовано) In utero – введение генов в эмбрион или плод человека (не реализовано)
Вирусные векторы (успешно преодолевают защитные барьеры организма от проникновения чужеродной ДНК) Невирусные (макромолекулярные) векторы
Корректировкой или заменой дефектного гена Экспрессией введенного терапевтического гена Подавлением функции «больного» или сверхактивного гена (антисенс-терапия) введением антисмысловой ДНК или РНК
До 1970-х годов первичная профилактика наследственных болезней сводилась к отказу от рождения детей
Первичная – исключение зачатия плодом с наследственной патологией Вторичная – элиминация (удаление) эмбрионов и плодов с патологией Третичная – создание условий для развития и функционирования организма, которые не позволяют развиться патологическому фенотипу (нормокопирование)
1. Охрана окружающей среды для предотвращения новых мутаций 2. Медико-генетическое консультирование для определения тактики деторождения и вынашивания беременности 3. Пренатальная и преимплантационная диагностика наследственных болезней
4. Доклиническая диагностика наследственных болезней с последующими мероприятиями по нормокопированию 5. Организация и проведение санитарно-просветительной работы по пропаганде медико-генетических знаний
Это постоянный элемент в профилактике наследственных болезней Главная задача – определение прогноза рождения больных детей в семье и консультирование по вопросам дальнейшего планирования семьи Основная цель - предупреждение рождения больного ребенка
Установление точного диагноза наследственной патологии Пренатальная диагностика врожденных и наследственных заболеваний Определение типа наследования заболевания
Оценка величины риска рождения больного ребенка и оказание помощи в принятии решения Пропаганда медико-генетических знаний среди врачей и населения Основные задачи МГК (2)
Городские медико-генетические кабинеты Межрайонные медико-генетические кабинеты Областные медико-генетические центры НИИ наследственной патологии и медицинской генетики Центры охраны материнства и детства
Диагноз Прогноз Заключение Совет Методы Генетические Клинические Цитогенетические Биохимические Молекулярно- генетические Величина риска рождения больного ребенка Врач-генетик дает: заключение об имеющейся болезни оценку вероятности возникновения заболевания в будущем рекомендации Решение о дальнейшем планировании семьи принимается только супругами !
Образцы крови у каждого ребенка отбираются в первые 7 дней жизни Во многих странах проводятся скрининговые программы по выявлению гипотиреоидизма и фенилкетонурии
« Нам потребуются врачи настолько осведомленные в молекулярной анатомии и физиологии хромосом и генов, насколько кардиохирург знает работу сердца и структуру сосудистого дерева» П. Берг (1981) « Наши врачи должны как азбуку знать законы наследственности. Воплощение в жизнь научной истины о законах наслед- ственности поможет избавить человечество от многих скорбей и горя» И. П. Павлов (1935)
Благодарю за внимание!
