При использовании близнецового метода проводится сравнение монозиготных (однояйцевых) близнецов (МБ) с дизиготными (разнояйцевыми) близнецами(ДБ).

Современные методы изучения генетики человека

Биохимические методы

Биохимические методы являются основными в диагностике многих моногенных болезней, приводящих к нарушению обмена веществ. Объектами биохимической диагностики являются биологические жидкости: кровь, моча, пот, амниотическая жидкость и т.д. С помощью данного метода можно определить в биологических жидкостях активность ферментов или содержание некоторых продуктов метаболизма.

Впервые эти методы стали применять для диагностики генных болезней еще в начале XX в. В последние 30 лет их широко используют в поиске новых форм мутантных аллелей. С их помощью описано более 1000 врожденных болезней обмена веществ. Для многих из них выявлен дефект первичного генного продукта. Наиболее распространенными среди таких заболеваний являются болезни, связанные с дефектностью ферментов, структурных, транспортных или иных белков.

Дефекты структурных и циркулирующих белков выявляются при изучении их строения. Так, в 60-х гг. XX в. был завершен анализ (3-глобиновой цепи гемоглобина, состоящей из 146 аминокислотных остатков. Установлено большое разнообразие гемоглобинов у человека, связанное с изменением структуры его пептидных цепей, что нередко является причиной развития заболеваний.

Дефекты ферментов устанавливают путем определения содержания в крови и моче продуктов метаболизма, являющихся результатом функционирования данного белка. Дефицит конечного продукта, сопровождающийся накоплением промежуточных и побочных продуктов нарушенного метаболизма, свидетельствует о дефекте фермента или его дефиците в организме.

Биохимическую диагностику наследственных нарушений обмена проводят в два этапа. На первом этапе отбирают предположительные случаи заболеваний, на втором — более точными и сложными методами уточняют диагноз заболевания. Применение биохимических исследований для диагностики заболеваний в пренатальном периоде или непосредственно после рождения позволяет своевременно выявить патологию и начать специфические медицинские мероприятия, как, например, в случае фенилкетонурии.

Для определения содержания в крови, моче или амниотической жидкости промежуточных, побочных и конечных продуктов обмена кроме качественных реакций со специфическими реактивами на определенные вещества используют хроматографические методы исследования аминокислот и других соединений.

Все многообразие биохимических методов делится на две группы:

1. Методы, основанные на выявлении определенных биохимических продуктов, обусловленных действием разных аллелей. Легче всего выявлять аллели по изменению активности ферментов или по изменению какого-либо биохимического признака.

2. Методы, основанные на непосредственном выявлении измененных нуклеиновых кислот и белков с помощью гель-электрофореза в сочетании с другими методиками (блот-гибридизации, авторадиографии).

Использование биохимических методов позволяет выявить гетерозиготных носителей заболеваний. Например, у гетерозиготных носителей гена фенилкетонурии изменяется уровень фенилаланина в крови.

Близнецовый метод

Близнецовый метод – это метод изучения генетических закономерностей на близнецах. Впервые он был предложен Ф. Гальтоном в 1875 г. Близнецовый метод дает возможность определить вклад генетических (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др.) в развитие конкретных признаков или заболеваний у человека.

При использовании близнецового метода проводится сравнение монозиготных (однояйцевых) близнецов (МБ) с дизиготными (разнояйцевыми) близнецами(ДБ).

При этом вычисляются показатели соответствия (конкордантность) или несоответствия

(дисконкордантность), а также определяется частота возникновения заболевания (признака)

одновременно у обоих близнецов каждой пары.

Степень конкордантности по наследственно обусловленным признакам будет выше у идентичных близнецов. Если монозиготные близнецы даже в разных средах существования обнаруживают более высокуюконкордантность, чем дизиготные в однотипных средах, то можно предположить, что конкордантность обусловлена генетическими, а не средовыми факторами.

Близнецовый метод имеет несколько основных направлений:

1.Диагностика зиготности - изучение сходства и различия партнеров близнецовой

пары по совокупности ряда признаков, изменяющихся под воздействием окружающей среды.

В этом случае используется метод полисистемного сходства или подобия по внешним

признакам (форма бровей, носа, губ, ушных раковин, цвет волос, глаз и.т.п.). Несмотря на очевидное удобство, это метод до известной степени субъективный и может давать ошибки.

2.Методы экспериментального изучения:

· иммуногенетический – сравнительный анализ групп крови, белков сыворотки крови, лейкоцитарных антигенов, чувствительности к фенилтиокарбамиду и др. Если у обоих близнецов по этим признакам различий нет, их считают монозиготными;

· исследование дерматоглифики - изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. Эти признаки строго индивидуальны и не изменяются в течение всей жизни человека. Не случайно, что эти показатели используются в криминалистике и в судебной медицине для опознания личности и установления отцовства. Сходство дерматоглифических показателей у монозиготных близнецов значительно выше, чем у дизиготных;

· изучение наследуемых способностей;

· изучение данных ЭКГ;

· трансплантация кожного лоскута (приживаемость)- установлено, что у дизиготных близнецов такая пересадка всегда заканчивается отторжением, в то время как у монозиготных пар отмечается высокая приживаемость трансплантантов.

3.Статистическое исследование близнецовой выборки - анкетирование близнецов

(целесообразно в популяционных исследованиях с большими выборками).

4.Метод контроля по партнеру - используется только у монозиготных близнецов. При

этом возможно точно оценить то или иное внешнее воздействие, если ему подвергся только

один партнер (например, лекарственный препарат).

Такие исследования выгодны в экономическом плане, так как позволяют ограничивать

выборку всего двумя-тремя десятками пар близнецов.

5.Сопоставление групп моно- и дизиготных близнецов по изучаемому признаку.

Таблица 1. Примеры конкордантности по некоторым признакам и заболеваниям у МБ и ДБ, %

С помощью близнецового метода было выявлено значение генотипа и среды в патогенезе многих инфекционных болезней. Так, при заболевании корью и коклюшем ведущее значение имеют инфекционные факторы, а при туберкулезной инфекции - существенное влияние оказывает генотип. Исследования, проводимые на близнецах, помогут ответить на такие вопросы как: влияние наследственных и средовых факторов на продолжительность жизни человека, развитие одаренности, чувствительность к лекарственным препаратам и др. В настоящее время близнецовый метод в генетике человека используется в сочетании с другими методами генетического анализа.

Это интересно