Общие сведения о генетических заболеваниях
Обновлено: 18.05.2024
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), каждый год более 270 тысяч младенцев, не достигших месячного возраста, погибают от врожденных заболеваний, обусловленных в том числе генетикой [1] . Такие болезни, как фенилкетонурия, галактоземия, муковисцидоз могут сказаться на состоянии ребенка сразу после рождения. Однако если вовремя выявить их и начать необходимую терапию, можно сохранять качество жизни на протяжении многих лет. Современные диагностические методы позволяют обнаруживать заболевания, вероятность развития которых у конкретного человека достаточно высока. Мы говорим о наследственных патологиях и их диагностике.
Методы диагностики наследственных заболеваний сегодня очень многообразны. В статье мы расскажем лишь об основных.
Генеалогический метод диагностики наследственных заболеваний
Это один из старейших среди существующих методов диагностики: например, в Московском НИИ педиатрии и детской хирургии соответствующая служба работает с 1970 года [2] . А основные его принципы были сформулированы еще в XIX веке [3] .
Суть генеалогического метода состоит в составлении генетических карт, которые позволяют выяснить, является ли конкретное заболевание наследственным, как именно оно наследуется и какова вероятность его проявления у пациента. Также метод применяется для прогнозирования рождения детей с различными заболеваниями.
Основной инструмент исследования в данном случае — подробный опрос пациента и получение максимально полной информации о его родственниках. Если пациентом является ребенок, то генетик собирает максимально полную информацию у матери — о протекании беременности, родах, о первых годах жизни. Если к врачу обращается взрослый человек, то сбор информации напоминает сбор анамнеза при визите к терапевту, но более детальный. По возможности врач лично опрашивает и родственников пациента.
Данный метод предполагает большую аналитическую работу, основанную на полученных данных. Таким образом, генеалогический метод — это своеобразное связующее звено между теоретической генетикой и практической медициной. Если исследование проводится с целью планирования беременности, врач указывает вероятность рождения у конкретной пары детей с теми или иными генетическими нарушениями. При обследовании семьи также может быть выявлен круг лиц, у которых высока вероятность проявления наследственных заболеваний. Этим людям рекомендуется провести более точную лабораторную диагностику.
Стоимость консультации врача-генетика в Москве начинается от 2000 рублей [4] .
Молекулярно-генетические методы исследования наследственных болезней
Эти методы выявления наследственных заболеваний позволяют фактически заглянуть внутрь ДНК, на которой записана наследственная информация. Они разнообразны: FISH (выявление генетических мутаций с помощью специально помеченных фрагментов ДНК-зондов), ПЦР (метод отличается высокой точностью и позволяет выявлять инфекцию в организме, даже если ее присутствие очень ограниченно), CGH (метод используется в онкологической генетике), SKY (метод, при котором используются особые красители, реагирующие на конкретные участки ДНК) и другие.
Область применения молекулярно-генетических методов широка. В частности, при перинатальной диагностике они позволяют обнаружить нарушения у ребенка еще до его рождения. В случае если женщина прибегает к ЭКО, выявить возможные генетические сбои можно еще до имплантации зародыша в матку.
Также проводится анализ на наследственные заболевания у новорожденных.
Еще несколько лет назад будущим мамам предлагалось пройти инвазивную генетическую диагностику, чтобы убедиться в наличии или отсутствии нарушений у плода. Для анализа бралась амниотическая жидкость, и манипуляция несла определенную угрозу для нормального протекания беременности. Сегодня существует неинвазивная диагностика (NIFTY), которая позволяет выявлять ДНК ребенка при анализе крови матери на наследственные заболевания [5] . С высокой степенью точности (более 98% [6] ) она помогает диагностировать такие опасные патологии, как синдромы Дауна, Эдвардса, Патау.
Молекулярно-генетические методы применяются не только для перинатальной диагностики, но и для выявления других заболеваний: ВИЧ, туберкулез, энцефалит, гепатит и другие. Материал для изучения получается из разных тканей: это может быть кровь, слюна, мокрота. Генетические исследования не только позволяют провести точную диагностику, но и подобрать оптимальное лечение. В частности, они помогают определить чувствительность возбудителя заболевания к препаратам и выбрать тот, который даст наиболее выраженный эффект при лечении.
Стоимость диагностики зависит от объема исследования и может начинаться от 1000 рублей (ПЦР) [7] .
Биохимические методы
Выявить многие наследственные болезни обмена веществ (НБО), такие как фенилкетонурия, болезни пуринового обмена, гликогеновую болезнь, позволяют биохимические методы. При НБО в организме накапливаются продукты несовершенного метаболизма, и их обнаружение помогает установить диагноз.
Как правило, предположить наличие НБО можно в самом раннем возрасте: у детей отмечают задержку развития, различные нарушения пищеварения, пигментацию кожи, аллергии и т.д. Для анализа берутся кровь или моча.
Обычно биохимическая диагностика проводится в два этапа. Сначала проводят общий анализ, например, у всех новорожденных на наличие фенилкетонурии. Общие обследования также могут проходить все воспитанники специальных учебных заведений. Детей с отклонениями биохимических показателей направляют на более детальное и сложное обследование, которое проводят в генетических лабораториях.
На заметку
С помощью биохимических методов можно выявлять болезни обмена, но не только их. Например, американские ученые разрабатывают специальный тест для определения в крови метаболитов, говорящих о наличии у детей аутизма [8] . Сегодня это заболевание диагностируется при помощи многоступенчатых психометрических тестов, а наличие количественного показателя могло бы помочь врачам в более ранней и точной диагностике.
Стоимость биохимического анализа крови по одному параметру в Москве составляет порядка 200 рублей [9] .
Цитогенетический метод
Цитогенетика, наряду с генеалогическим методом, один из самых старых типов диагностики наследственных заболеваний. Еще в XIX веке ученые могли наблюдать хромосомы клеток под микроскопом [10] . С того времени задачи цитогенетики практически не изменились: она изучает состояние хромосом и выявляет патологии в них. Метод входит в перечень обследований для беременных женщин, утвержденный Министерством здравоохранения Российской Федерации [11] . Цитогенетическое обследование проходят будущие мамы в возрасте старше 35 лет, носители семейных заболеваний. Оно проводится, если у плода обнаружены настораживающие врача отклонения.
Для исследования берут кровь, клетки которой проходят специальную подготовку. В обычном состоянии хромосомы как бы скручены в плотную спираль, поэтому оценить наличие в них повреждений нельзя. Для изучения клетки искусственно вводят в состояние деления, и когда нить хромосомы раскручивается, из нее делают препарат.
Цитогенетические методы применяется в ранней диагностике патологий детей, а также помогают выявлять причины нарушения репродуктивной функции, особенно неясного генеза, у мужчин и женщин.
Стоимость цитогенетического исследования кариотипа в Москве составляет порядка 6700 рублей [12] .
Дерматоглифика
С этим методом хорошо знакомы все: дактилоскопия, или изучение рисунка кожи пальцев, относится к дерматоглифике. Существуют и другие методы — пальмоскопия (изучение рисунка на ладонях) и плантоскопия (изучение рисунка кожи на подошвах). Особенности кожного рисунка изучал чешский ученый Ян Пуркинье, который воздал фундаментальную классификацию пальцевых узоров [13] . Его последователи выяснили, что некоторые изменения рисунка кожи по сравнению с нормой свидетельствует о генетических заболеваниях [14] . Например, по расположению гребней и борозд на коже можно предположить такие патологии, как синдром Клайнфельтера, синдром кошачьего крика, синдром Тернера и даже мультифакторные заболевания — диабет, рак и другие.
Дерматоглифический анализ является частью осмотра пациента в генетической клинике.
Метод выявления гетерозиготного носительства
Ряд наследственных заболеваний определяется повреждением только одного гена (так называемые моногенные заболевания). К ним относятся некоторые эндокринные нарушения, иммунные расстройства, болезни центральной нервной системы и т.д. Так как ребенок получает генетическую информацию от двух родителей, может сложиться ситуация, когда и мать, и отец здоровы, но у них рождается больной ребенок, так как оба родителя передали ему мутированные гены. Чтобы установить, не является ли один из родителей (или оба) носителями наследственных заболеваний, и какова вероятность проявления их у ребенка, проводится анализ на гетерозиготное носительство.
Некоторые болезни, в том числе синдром Марфана или несовершенный остеогенез, передаются детям, даже если только один родитель является их носителем. В этом случае во время планирования беременности нужно обязательно пройти консультацию у генетика: он назовет вероятность рождения ребенка с генетической патологией.
Заболевания могут быть сцеплены с полом, то есть ген, кодирующий их, содержится только в половой хромосоме (гемофилия, мышечная дистрофия). По этим патологиям также рассчитывается риск проявления их у детей. Гетерозиготное носительство выявляется в ходе различных видов генетической диагностики.
Генетическое прогнозирование
Около 90% всех заболеваний человека являются многофакторными [15] . Генетические особенности определяют предрасположенность человека к патологии, а при действии определенных факторов среды заболевание может развиться либо нет. Факторы среды тоже отличаются разнообразием: это может быть и экология, и особенности питания как самого человека, так и его матери во время беременности, и регион проживания, и т.д.
Предположить, какова вероятность заболевания, можно в ходе медико-генетического консультирования и по итогам генетических анализов. Сегодня их делают самой разной степени сложности и по многим параметрам. Например, можно изучить генетическое здоровье супружеской пары, установить вероятность развития рака при курении, определить, насколько высока необходимость защищать кожу от действия УФ-лучей.
Пренатальная диагностика наследственных заболеваний
Ввиду актуальности проблемы данное направление генетической диагностики заслуживает особого внимания. Речь идет не об одном методе исследования, а о совокупности. Обследование проводят в период внутриутробного развития ребенка, чтобы выявить врожденные нарушения. По оценке ВОЗ, именно они становятся причиной примерно 7% случаев неонатальной смерти [16] . Раннее, еще до рождения, выявление этих нарушений позволяет быстро начать необходимое лечение, а в некоторых случаях даже провести внутриутробную операцию.
Показаниями к проведению пренатальной диагностики являются:
- генетические заболевания, встречавшиеся у членов семьи;
- возраст женщины (старше 35-37 лет);
- выявленное генетическое носительство патологии, сцепленной с полом;
- гетерозиготность родителей по ряду генетических патологий;
- неудачные беременности в анамнезе, прерывавшиеся по неясным причинам.
Методы дородовой диагностики очень разнообразны: УЗИ плода, генетический анализ амниотической жидкости или пуповинной крови, изучение сыворотки крови матери, биопсия ворсин хориона и другие. Целесообразность применения каждого из этих методов определяет врач.
Благодаря достижениям медицины сегодня мы имеем возможность проходить подробную диагностику в области развития наследственных заболеваний. Будущие родители могут узнать о вероятности рождения ребенка с той или иной патологией. Наличие этой информации помогает принять правильное решение, вовремя начать лечение, скорректировать образ жизни, заняться профилактикой развития генетических болезней.
Вся информация, касающаяся здоровья и медицины, представлена исключительно в ознакомительных целях и не является поводом для самодиагностики или самолечения.
Что такое наследственные заболевания и как с ними быть?
Наследственные заболевания передаются от одного или обоих родителей детям. Они вызываются генетическими мутациями, но далеко не все генетические заболевания являются наследственными. Как в этом разобраться, какие виды заболеваний бывают, как их лечить и как диагностировать — рассказываем в нашей статье.
Содержание
Что такое наследственные заболевания?
Наследственные заболевания — это заболевания, обусловленные генными или хромосомными мутациями. У людей от 20 000 до 25 000 генов. Генетическая мутация возникает, когда изменяется один или несколько генов. Если это генетическое изменение передается детям, то это наследственное генетическое заболевание.
При совпадении у партнеров статусов носительства определенных болезней есть высокий риск рождения ребенка с наследственным заболеванием. Если у вас не проявляются симптомы заболевания, вы по-прежнему можете быть носителем и передать мутации своим детям.
«Когда я сдала тест, жить стало спокойнее»: чем анализ генов полезен нашим клиентам
Многие генетически обусловленные заболевания проявляются не сразу после рождения, а спустя некоторое время. От наследственных заболеваний следует отличать врожденные заболевания, вызванные внутриутробными повреждениями, например, инфекцией или внешними воздействиями.
Чем отличаются наследственные заболевания от врожденных нарушений?
Генетические заболевания являются результатом изменения одного или нескольких генов и могут передаваться в поколениях или нет.
Все наследственные заболевания имеют генетическое происхождение, т. е. являются результатом изменения одного или нескольких генов и передаются из поколения в поколение. Симптомы могут не проявляться с самого рождения.
Врожденные нарушения могут быть наследственными или нет, а симптомы могут проявляться с рождения. Но их появление не обязательно связано с генетикой.
Виды наследственных заболеваний
Наследственные заболевания разделяются на хромосомные, генные и митохондриальные.
Хромосомные заболевания
В настоящее время описано около 1000 форм хромосомных заболеваний. Хромосомные заболевания возникают в результате изменения числа или структуры хромосом. Они характеризуются общими признаками: маленькая масса и длина тела при рождении, отставание в умственном и физическом развитии, задержка и аномалии полового развития и прочее.
Хромосомные заболевания наследуются редко. И более чем в 95% случаев риск повторного рождения в семье ребенка с хромосомной патологией не превышает общепопуляционного уровня. Хромосомные заболевания с аномалиями числа хромосом включают: синдром Патау, синдром Эдвардса, синдром трисомии хромосомы 8. А хромосомные заболевания с аномалиями структуры хромосом — синдром Ди Джорджи, синдром Вольфа-Хиршхорна, синдром «кошачьего крика», синдром Альфи, синдром Орбели.
Моногенные заболевания
Моногенные заболевания возникают в результате повреждения ДНК на уровне гена. Количество моногенных заболеваний по некоторым оценкам достигает 5000.
Среди признаков моногенных болезней можно выделить: различные формы умственной отсталости, дефекты органов слуха, зрения, скелетные дисплазии, болезни нервной, эндокринной, иммунной и других систем. К числу наиболее известных моногенных болезней относятся муковисцидоз, гемофилия А и В, болезнь Гоше, миодистрофия Дюшенна/Беккера, спинальная мышечная атрофия, дальтонизм.
Выявить тяжелые моногенные заболевания можно с помощью пренатальной диагностики, а также, определив наличие мутаций у родителей с помощью генетического теста.
Интереснее всего мне было узнать об особенностях метаболизма. Именно поэтому я выбрала Атлас: только тут есть достаточно объемный раздел на эту тему. Например, всю жизнь я борюсь с весом, мигренью, болями в шее и спине, анемией.
Митохондриальные заболевания
Митохондриальные заболевания обусловлены генетическими, структурными, биохимическими дефектами в функционировании митохондрий, которые приводят к нарушению тканевого дыхания.
Митохондрии содержат свою собственную ДНК. А болезни, вызванные мутациями в митохондриальной ДНК, наследуются исключительно по материнской линии. Если именно таким образом было унаследовано митохондриальное заболевание, существует 100% вероятность того, что каждый ребенок в семье его унаследует.
Симптомы могут включать в себя: нарушение роста, слабость мышц, аутизм, ментальные расстройства, проблемы с дыханием, слухом и зрением. Примеры митохондриальных заболеваний: синдром Лея, синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта, наследственная оптическая нейропатия Лебера и другие.
Полигенные или мультифакториальные заболевания
Существуют также болезни с наследственной предрасположенностью, которые называют мультифакториальными или полигенными заболеваниями.
Мультифакториальные заболевания обусловлены наследственными факторами риска, и в значительной степени — неблагоприятным воздействием среды. К мультифакториальным заболеваниям относятся большинство хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые, эндокринные, иммунные, нервно-психические, онкологические и др. Например, бронхиальная астма, сахарный диабет, ревматоидный артрит, гипертоническая болезнь сердца и т.д.
Как передаются наследственные заболевания?
Организм человека состоит из триллионов клеток. Каждая клетка имеет ядро, которое содержит хромосомы. Каждая хромосома состоит из плотно свернутых нитей дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
Гены — это инструкции по сборке белков в нашем организме, которые определяют специфические черты каждого человека, например, цвет глаз или волос. Большинство клеток в организме обычно содержат 46 хромосом, организованных в 23 пары. В каждой из этих 23 пар есть одна унаследованная хромосома от отца и одна — от матери. Из 23 пар 22 пары одинаковые у женских и мужских организмов, а одна оставшаяся определяет, являетесь вы мужчиной (XY) или женщиной (XX).
Мутации, из-за которых возникают наследственные заболевания, могут иметь доминантный или рецессивный характер наследования.
Доминантное наследование означает, что только одна копия гена — от матери или отца — должна иметь мутацию (или патогенный вариант гена) для проявления признака или заболевания. А при рецессивном типе человек наследует две измененные копии одного и того же гена.
Аутосомно-доминантный паттерн наследования
При аутосомно-доминантном наследовании заболеваний генетически обусловленная болезнь проявляется в том случае, если у человека есть хотя бы один мутированный ген, и этот ген не расположен на половых (Х и Y) хромосомах.
Болезнь Хантингтона и синдром Марфана — два примера аутосомно-доминантных болезней. Мутации в генах BRCA1 и BRCA2, которые также связаны с раком молочной железы, передаются по этой схеме.
Аутосомно-рецессивный паттерн наследования
При аутосомно-рецессивном наследовании мутируют обе копии генов. Чтобы унаследовать аутосомно — рецессивное заболевание, такое как муковисцидоз, спинальная мышечная атрофия, или фенилкетонурия (ФКУ), оба родителя должны быть носителями. Ребенок наследует две копии дефектного гена — по одной от каждого родителя. Например, люди, имеющие одну копию гена с мутацией, а вторую — без мутации, называются носителями, потому что сами они здоровы.
Х-сцепленное рецессивное наследование
В Х-сцепленном рецессивном наследовании мутированный ген находится на Х-хромосоме. Болезнь проявляется только в случае, если другой Х-хромосомы с нормальной копией того же гена у человека нет.
Мышечная дистрофия Дюшенна, некоторые виды дальтонизма и гемофилия А — примеры рецессивных заболеваний, связанных с X-хромосомой. Мужчина с рецессивным заболеванием, связанным с X-хромосомой, передаст свою нетронутую Y-хромосому сыновьям, и ни один из них не пострадает. Если он передаст свою Х-хромосому (с дефектным геном) своим дочерям, то все они будут носителями болезни. У его дочерей может не быть симптомов или только легкие признаки заболевания, но они могут передать мутированный ген своим детям.
Женщины-носители рецессивного заболевания, связанного с X-хромосомой, часто имеют лёгкие признаки заболевания или вообще не имеют симптомов. Это связано с тем, что у женщин-носителей есть одна нормальная копия гена и одна мутированная копия. Нормальная копия обычно компенсирует дефектную копию в женском организме, в отличие от мужчин, у которых только одна X-хромосома.
Женщины, имеющие только один патологический ген, передают заболевание в среднем половине своих детей вне зависимости от пола. Женщины же, имеющие два патологических гена, передают заболевание всем своим детям. К таким заболеваниям относятся гемофилия А и дальтонизм.
Как генетическое тестирование помогает при планировании семьи
Если вы знаете или предполагаете, что у вас или вашего партнера в семейной истории есть какое-либо генетическое заболевание, вы можете определить это с помощью Генетического теста Атлас. Генетическое консультирование поможет вам узнать о методах лечения, профилактических мерах и репродуктивных возможностях.
Как лечить наследственные заболевания и как с ними жить?
Раньше наследственные заболевания были неизлечимы. Сейчас это по-прежнему остаётся проблемой для многих заболеваний, но для некоторых из них методы лечения уже найдены. Например, это касается болезней, связанных с нарушением метаболизма.
При большинстве наследственных нарушений обмена веществ один фермент либо вообще не вырабатывается организмом, либо вырабатывается в форме, которая не работает. Например, при отсутствии какого-либо фермента в организме могут накапливаться токсичные вещества или может не синтезироваться необходимый продукт — как при гемохроматозе 1 типа.
При этом заболевании организм поглощает слишком много железа из пищи и не может естественным образом избавиться от избытка. Это может привести к чрезмерному накоплению железа в сердце, поджелудочной железе и печени.
Лечение генетических нарушений обмена веществ следует двум общим принципам:
- Необходимо сократить или исключить прием любой пищи или лекарств, которые не усваиваются организмом.
- Заменить или восполнить отсутствующий или неактивный фермент для восстановления метаболизма с помощью диеты и/или лекарств.
Есть более серьезные и распространенные наследственные заболевания, которые не лечатся. Например, мековисцидоз — скопление слизи в лёгких и в пищеварительной системе. От муковисцидоза нет лекарства, но разные методы контроля симптомов помогают предотвращать или уменьшать осложнения и облегчать жизнь с этим заболеванием.
Со временем муковисцидоз прогрессирует и может привести к летальному исходу, особенно при наличии сопутствующих инфекций. Сегодня благодаря достижениям медицины около половины людей с муковисцидозом доживают до 40 лет. Дети, рожденные с этим заболеванием в наши дни, смогут прожить ещё дольше.
Одно из самых тяжелых наследственных заболеваний, спинальная мышечная атрофия, также с недавнего времени поддается лечению с помощью генной терапии. Но доступен этот метод далеко не каждому. Препарат для лечения СМА — самый дорогой лекарственный препарат в мире.
Лечение или купирование генетических заболеваний стало возможным благодаря международному проекту «Геном человека» по изучению и картированию генов человека, произошел прорыв в диагностике и лечении наследственных заболеваний. Результаты проекта помогают не только находить гены, мутации в которых приводят к заболеваниям, но и диагностировать их с максимальной точностью.
Как я могу узнать, что являюсь носителем генетического заболевания?
Наши гены содержат инструкции, которые сообщают организму, как правильно функционировать. При изменении этих инструкций развиваются различные заболевания. Во многих случаях симптомы впервые проявляются в зрелом возрасте, поэтому иногда мы не знаем, что являемся носителями. Предупредить риски развития и передачи наследственного заболевания можно с помощью Генетического теста Атлас.
Что такое генетическая мутация?
Чтобы разобраться, что такое генетическая мутация, вспомним, как устроены ДНК и гены.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это длинная молекула, которую принято называть «двойной спиралью». Она хранит биологическую информацию, которая «записана» в виде генетического кода.
Ген — это основная «единица» наследственной информации. Он представляет собой кусочек ДНК.
Какова функция генов?
В части генов в виде кода записаны «рецепты» изготовления белков. Именно белки выполняют основные функции для поддержания жизнедеятельности организма: они отвечают за пищеварение, кровообращение, иммунитет, передачу информации между клетками.
Код представляет собой последовательность нуклеотидов.
В нашей ДНК есть четыре азотистых основания:
Основания одной цепи соединяются с основаниями другой цепи парами (аденин с тимином, цитозин с гуанином).
Какие способности передаются по наследству?
Если посмотреть на двойную спираль ДНК, то ее горизонтальные «ступени» будут парами оснований, а вертикальные боковые части — сахарами и фосфатами.
Чтобы изготовить белки по записанному в генах коду, специальные соединения — ферменты — «читают» и копируют код. В результате получаются длинные одноцепочечные молекулы — РНК (рибонуклеиновые кислоты), но это еще не белок. РНК лишь несут в себе информацию о первичной структуре белка, поэтому их называют матричными (сокращенно — мРНК). Эти молекулы покидают ядро клетки и перемещаются в ее цитоплазму. Там специальные органы — рибосомы — считывают код мРНК и изготавливают по этому «рецепту» белок.
Что такое мутация?
Генетическая мутация — это любое изменение в нуклеотидной последовательности ДНК.
К основным типам мутаций относятся:
- транзиция — замена аденина на гуанин или замена тимина на цитозин;
- трансверсия — аденин или гуанин меняются местами с тимином или цитозином;
- делеция — потеря участка ДНК;
- инсерция — добавление участка ДНК;
- дупликация — удвоение участка ДНК;
- инверсия — изменение, при котором участок хромосомы поворачивается на 180°;
- транслокация — мутация, при которой хромосомы обмениваются фрагментами.
Мутации могут происходить по разным причинам.
Спонтанные генетические мутации
Они происходят на протяжении всей нашей жизни. Можно сказать, что это нормальное явление, которое случается в ходе разных процессов, например, при копировании ДНК.
Как правило, такие ошибки не грозят серьезными последствиями, потому что у нашего организма есть механизмы защиты.
Как связаны спортивные достижения и генетика
К ним относится, например, апоптоз — процесс программируемой гибели «испорченной» клетки, или репарация — починка нити ДНК. В этом случае ошибочный участок ДНК вырезается, а на его месте формируется новый.
Мутации, вызванные внешним влиянием
Мутации могут возникнуть под воздействием внешних неблагоприятных факторов, например, химических веществ, ионизирующего излучения или заражения вирусами.
Наследственные генетические мутации
Такие мутации достаются человеку от родителей. Бывают случаи, когда генетическое нарушение передается из поколения в поколение (как, например, болезнь гемофилия), иногда мутации происходят в яйцеклетках и сперматозоидах и таким образом передаются ребенку.
Бывают случаи, когда мутации возникают на этапе формирования зиготы — клетки, которая образуется в результате оплодотворения. Как и в предыдущем случае, механизмы репарации с такими мутациями работают далеко не всегда, а ряд заболеваний и вовсе связан с нарушениями в процессе починки (например, пигментная ксеродерма — заболевание кожи, представляющее собой повышенную чувствительность к ультрафиолету).
Мутации: хорошие, плохие, нейтральные
Не все генетические мутации опасны. Важно понимать, что именно мутации объясняют генетические различия между видами. Изменения генов влекут за собой изменение характеристик организма, и в результате этого он может стать либо более, либо менее приспособленным к выживанию.
В ходе естественного отбора преимущество получают те живые существа, которые обладают более «полезным» набором характеристик, и тогда мутация закрепляется в популяции, становясь нормой.
«Хорошие» мутации
Ученым известно, что, например, у людей с определенным вариантом гена GPR75 риск ожирения снижен на 54%. А те, у кого есть хотя бы одна копия такого варианта гена, имеют более низкий индекс массы тела.
Генетические суперспособности
Мутации генов могут давать человеку и другие преимущества: так, мутировавший ген EPOR дал финскому лыжнику, трехкратному олимпийскому чемпиону Ээро Мянтюранта высокую чувствительность к эритропоэтину — гормону, который помогает нашим клеткам поддерживать оптимальный уровень кислорода и выводить углекислый газ. Это изменило и объем красных кровяных клеток в крови спортсмена, и объем кислорода, который эти клетки способны переносить. В результате Мянтюранта получил супервыносливость — его организм легко справлялся с повышенной потребностью в кислороде во время физических нагрузок.
«Плохие» мутации
Генетические мутации могут вызывать различные заболевания. Например, изменения гена DMD вызывают дистрофию Дюшенна — нервно-мышечное заболевание, которое проявляется у мужчин намного чаще, чем у женщин. А к серповидноклеточной анемии — нарушению в строении белка гемоглобина, который переносит кислород от легких к органам, — приводят мутации гена HBB. Хорея Гентингтона — тяжелое заболевание нервной системы — развивается из-за мутации в гене HTT.
Однако далеко не всегда генетическое заболевание связано с мутацией одного гена. Так, синдром Дауна возникает из-за изменения количества хромосом — в клетках пациентов с этой болезнью 47 хромосом вместо обычных 46.
Ряд заболеваний, таких как рак, диабет, расстройства аутического спектра, появляются из-за комбинации факторов. Пациенты могут иметь генетическую предрасположенность, но значительную роль играют и внешние факторы — неправильный образ жизни, неблагоприятная окружающая среда.
«Нейтральные» мутации
Нейтральные мутации, как следует из названия, не оказывают на здоровье человека ни положительного, ни отрицательного эффекта. Как правило, эти мутации затрагивают нуклеотидную последовательность ДНК, но не сказываются на строении белков.
Так происходит, потому что наш генетический код обладает так называемой избыточностью — это значит, что ряд аминокислот кодируется несколькими способами, чтобы случайные ошибки при копировании с меньшей вероятностью привели к нарушению функции или отсутствию кодируемого белка.
Бывает и так, что мутация гена все-таки меняет аминокислоту. Тем не менее, это не всегда приводит к нарушению функции белка.
Что делать, если генетический тест показал мутацию?
Во многих случаях наличие генетических нарушений не означает, что у человека непременно разовьется какое-то заболевание. Это значит лишь то, что пациент обладает генетическим вариантом, который чаще встречается у людей с этим заболеванием, и, вероятно, предрасположен к возникновению проблемы больше остальных.
Важнейшую роль в таких случаях играют внешние факторы: образ жизни, привычки, окружающая среда.
Ученые сходятся на том, что важными условиями сохранения здоровья являются:
● сбалансированное питание, богатое овощами и фруктами;
● регулярные занятия спортом;
● отказ от курения и алкоголя;
● достаточное количество сна.
Эти правила помогут значительно снизить риск развития таких распространенных заболеваний, как рак, проблемы с сердечно-сосудистой системой, диабет второго типа.
Генная терапия: шанс или фантастика?
В том случае, если у человека есть мутация, связанная с моногенным заболеванием (то есть таким, которое возникает из-за «поломки» всего лишь одного гена), то существует риск, что он передаст этот вариант гена своему ребенку. Кроме того, болезнь может проявиться и у самого обладателя «плохого» гена — в этом случае ему следует обратиться к специалистам. Как правило, генетические заболевания не лечатся, но врач сможет порекомендовать препараты или изменения образа жизни (например, диета), чтобы уменьшить проявления болезни.
Результаты Генетического теста Атлас подскажут персональные рекомендации по улучшению образа жизни, которые помогут минимизировать риск появления заболеваний. Используя эти знания, будет проще спланировать подходящий рацион, спортивные нагрузки и тренировки, профилактические обследования.
Из чего состоит геном человека?
Геном — это совокупность всего генетического материала, который находится в клетке человеческого организма и определяет его характеристики.
Каждый геном уникален. Именно он определяет, как будет развиваться тело человека, как он будет расти, какая у него будет внешность и как она будет меняться с возрастом.
Разберем, из чего состоит геном и как он «хранится» в клетках.
Хромосомы и ДНК
Почти во всех клетках нашего тела есть ядра. Их можно сравнить с «командным центром», который дает клеткам указания расти, делиться или умирать.
Именно в ядре находятся хромосомы. Это структуры, в которых сосредоточена большая часть генетической информации. Каждая хромосома представляет собой одну плотно «упакованную» длинную нить ДНК.
В каждой нормальной клетке человека 23 пары хромосом, то есть всего их 46.
Исключение составляют «родительские» клетки — сперматозоид и яйцеклетка. В каждой из них находится половинный набор хромосом, то есть 23 штуки.
ДНК — это длинная нить, построенная из нуклеотидов. Гены — отрезки этой нити.
Нуклеотиды и гены
Информация в ДНК записана в виде кода, состоящего из четырех азотистых оснований:
Основания одной цепи соединяются с основаниями другой цепи парами (аденин с тимином, цитозин с гуанином). Каждое основание присоединяется к молекуле сахара и молекуле фосфата — вся эта конструкция называется нуклеотидом.
Посмотрите еще раз на двойную спираль ДНК: ее горизонтальные «ступени» — это и есть пары оснований, а вертикальные боковые части — сахара и фосфаты.
Теперь, когда мы поняли, как устроена двойная цепочка ДНК, настало время поговорить о генах. Ген — это основная «единица» наследственной информации, и он представляет собой «кусочек» ДНК, то есть некоторое количество нуклеотидов.
Что «записано» в генах и как их прочитать?
У каждого человека есть две копии большинства генов — по одной от отца и от матери. Большинство генов одинаковы для всех людей, но малая часть (около 1%) немного отличаются от человека к человеку.
Ученым известно, что каждый человек обладает 20—25 тысячами генов. В части генов в виде кода записаны «рецепты» изготовления белков. Именно белки выполняют основные функции для поддержания жизнедеятельности организма: они отвечают за пищеварение, кровообращение, иммунитет, передачу информации между клетками.
Чтобы изготовить белки по записанному в генах коду, специальные соединения — ферменты — «читают» и копируют этот код. В результате получаются длинные одноцепочечные молекулы — РНК (рибонуклеиновые кислоты), но это еще не белок.
РНК лишь несут в себе информацию о первичной структуре белка, поэтому их называют матричными (сокращенно — мРНК). Эти молекулы покидают ядро клетки и перемещаются в ее цитоплазму. Там специальные органы — рибосомы — считывают код мРНК и изготавливают по этому «рецепту» белок.
Что такое «мусорная ДНК»
Лишь около 1% ДНК составляют гены, которые кодируют белки.
Считается, что остальные 98—99% ДНК не несут в себе подобной информации. Поэтому долгое время эту часть ДНК считали бесполезной — отсюда и ее название, «мусорная ДНК».
Однако сейчас известно, что на самом деле она выполняет ряд важных функций. В частности, может «включать» и «выключать» гены, регулируя их активность и, как следствие, выработку белков.
Некоторые участки некодирующей ДНК необходимы для нормального процесса синтеза белков, кроме того, она служит для защиты хромосом — специальные сегменты некодирующей ДНК (теломеры) «закрывают» концы хромосом и предохраняют от разрушения при делении клетки.
Чем геном отличается от генотипа
И геном, и генотип — это совокупность генов организма. Изначально отличие заключалось в масштабе.
Генотип — это совокупность генов одного человека. От генотипа зависят внешние черты — рост, цвет кожи, глаз, тип волос и так далее. Внешние признаки, закодированные в генотипе, называются фенотипом.
Как гены влияют на качество зубов?
Геном — это совокупность всей генетической информации отдельного человека, включая некодирующую и митохондриальную ДНК. Так как отличия между геномами представителей одного и того же вида незначительны, можно также сказать, что
Чем геномика отличается от генетики
Изучением ДНК, нуклеотидов и в целом работы генов занимаются геномика и генетика.
Генетика — это наука, которая изучает гены и их вариации, а также процессы наследования генов и изменчивость признаков человека.
Другими словами, генетики изучают, как определенные черты и свойства организма (в том числе и наследственные заболевания) передаются из поколения в поколение, а также как работа разных генов влияет на организм.
Геномика — это более новый термин. Геномика исследует геном, то есть всю совокупность генов организма, в том числе их взаимодействие как друг с другом, так и с окружающей средой.
Геномика включает в себя и изучение заболеваний, но не сугубо генетических, а таких, которые вызываются комбинацией генетических факторов и факторов окружающей среды, например, болезней сердца, астмы, диабета, рака.
Геномика предлагает новые возможности терапии и лечения некоторых сложных заболеваний, а также новые методы диагностики.
Что показывают генетические тесты
Сегодня исследовать свою ДНК очень просто — для этого нужно всего лишь сдать кровь или слюну на генетическое исследование. Но генетические тесты бывают разные.
- Стандартное диагностическое тестирование — используется для подтверждения или исключения определенного генетического заболевания;
- Тест на наличие наследственных заболеваний — проводят до или во время беременности, чтобы определить риск их появления у ребенка;
- Генетический скрининг новорожденных — стандартная процедура, которая проводится для выявления ряда наследственных заболеваний;
- Прогностическое генетическое тестирование — позволяет оценить предрасположенность к развитию ряда заболеваний (например, рака молочной железы) в более позднем возрасте;
- фармакогенетическое тестирование — показывает, может ли генетика человека влиять на его реакцию на лекарства.
Но и это лишь часть возможностей. Так, с помощью генетического теста можно получить более разнообразную информацию.
Генетический тест Атлас позволяет не только узнать о рисках развития ряда заболеваний, но и, например, получить информацию предрасположенности к непереносимости продуктов, вероятности получения спортивных травм. Кроме того, с помощью теста можно узнать о других генетически обусловленных особенностях организма, выяснить, к каким популяциям относились ваши предки и даже найти дальних родственников.
Проект «Геном человека»
Проект«Геном человека» — самый масштабный международный проект по изучению человеческого генома. Он стартовал в 1990 году и формально был завершен в 2003 году. Фактически цели проекта были выполнены только в 2022 году.
Главная цель проекта — полная расшифровка человеческого генома — определение последовательности пар оснований, которые составляют ДНК, а также выявление всех генов и определение их функций.
К 2003 году ученые смогли «прочитать» 92% «букв» в ДНК. Тогда пробелы не считались важными. Оставшиеся 151 миллион пар оснований (примерно 8% генома) относились к «мусорной» ДНК.
Однако за прошедшие годы ученые, используя новейшие технологии, смогли прочитать геном до конца. Оказалось, что остававшиеся непрочитанными 8% генома несут в себе важную информацию, благодаря которой исследователи смогут по-новому интерпретировать полученные ранее данные.
Общие сведения о генетических заболеваниях
Генетические заболевания — это расстройства, вызванные нарушениями одного или нескольких генов или хромосом Гены и хромосомы Гены представляют собой сегменты дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и содержат код для определенного белка, функционирующего в одном или нескольких типах клеток в организме. Хромосомы — это. Прочитайте дополнительные сведенияНаследственные генетические заболевания передаются от поколения к поколению.
Спонтанные генетические заболевания не передаются из одного поколения к другому. Они возникают, когда генетический материал в сперме отца или яйцеклетках матери или в клетках развивающегося эмбриона повреждается случайно или посредством лекарственных препаратов, химических веществ или других вредных веществ (таких как рентгеновские лучи).
Прежде чем забеременеть, женщина и ее партнер должны проконсультироваться с врачом относительно риска рождения ребенка с генетическим заболеванием.
К факторам риска относят: старший возраст женщины, наличие генетических отклонений в семейном анамнезе, ранее рожденный ребенок с врожденным пороком или выкидыш, а также хромосомные нарушения у одного из будущих родителей.
Исследование на предмет генетических заболеваний предлагается всем женщинам, но оно особенно важно, если риск у пары выше обычного.
Пары, планирующие зачать ребенка, должны проконсультироваться с врачом относительно рисков возникновения генетических отклонений (пренатальное генетическое консультирование). Они могут обсудить меры предосторожности, которые они могут предпринять с целью предупреждения некоторых генетических отклонений. Например, женщины могут избегать воздействия токсических веществ и радиоактивного излучения.
Пары также могут попросить врача определить, является ли риск рождения ребенка с наследственными генетическими отклонениями выше среднего уровня. Если да, тогда можно выполнить анализы, которые могут помочь оценить эти риски более точно (генетический скрининг Генетический скрининг Генетический скрининг используется для того, чтобы определить, имеет ли пара повышенный риск рождения ребенка с наследственными генетическими отклонениями. Наследственные генетические расстройства. Прочитайте дополнительные сведения ). Если эти тесты показывают высокий риск передачи серьезного генетического отклонения, пара может рассмотреть следующие варианты:
Искусственное оплодотворение, если носителем аномального гена является мужчина
Использование яйцеклетки другой женщины, если носителем аномального гена является женщина
Экстракорпоральное оплодотворение (в пробирке) Экстракорпоральное оплодотворение (в пробирке) (ЭКО)Если женщина уже беременна, врач объяснит, какие процедуры можно использовать для проверки плода во время беременности (пренатальное диагностическое обследование Пренатальное диагностическое обследование Пренатальное диагностическое обследование включает обследование плода до рождения (пренатально) с целью идентификации у него определенных отклонений, включающих наследственные или спонтанные. Прочитайте дополнительные сведения ). Врач также расскажет о других вариантах, возможных в случае обнаружения отклонения. Одним из таких вариантов является аборт Аборт Искусственный аборт — это намеренное прерывание беременности путем хирургического вмешательства или при помощи лекарственных препаратов. Беременность можно прервать хирургическим путем, удалив. Прочитайте дополнительные сведения . В некоторых случаях отклонение поддается лечению. Иногда для обсуждения этих вопросов пару направляют к врачу-генетику. Врачи могут рекомендовать женщине получать пренатальный уход в центре, в котором предоставляется более широкий спектр услуг для новорожденных.
Пары должны хорошо обдумать эту информацию и задать все возникшие у них вопросы.
Факторы риска генетических заболеваний
Все беременности содержат некоторый риск возникновения генетических отклонений.
Аномалии возникают у следующего процента всех детей:
у 0,5 % возникает хромосомное заболевание;
у 1 % возникает моногенное (менделевское) заболевание;
у 1 % возникает заболевание, вызванное дефектами в нескольких генах.
Процент мертворожденных детей с аномалиями еще выше.
Однако некоторые заболевания увеличивают риск.
Отклонения, связанные с несколькими факторами
Некоторые врожденные дефекты, такие как заячья губа или расщелина нёба Заячья губа и расщелина неба Наиболее распространенными врожденными пороками черепа и лица являются заячья губа и расщелина неба, которые отмечаются приблизительно у 2 из 1000 детей. Заячья губа — это разделение верхней. Прочитайте дополнительные сведенияПороки развития нервной трубки
Пороки развития нервной трубки Пороки развития нервной трубки и расщелина позвоночника Пороки развития нервной трубки — это определенный вид врожденных пороков головного мозга, позвоночника и/или спинного мозга. Пороки развития нервной трубки могут привести к повреждению нерва. Прочитайте дополнительные сведения — это врожденные дефекты развития головного или спинного мозга. (Головной и спинной мозг развиваются из части эмбриона, называемой нервной трубкой). Например, расщепление позвоночника (при котором позвоночник не закрывается полностью, иногда обнажая спинной мозг) и анэнцефалия (отсутствие большой части головного мозга и черепа). В США пороки развития нервной трубки развиваются у 1 из 1000 новорожденных. Для большинства из этих дефектов наследование является мультифакториальным (аномальные гены в сочетании с другими факторами). К другим факторам относятся:
Семейный анамнез: Риск рождения ребенка с пороком развития нервной трубки увеличивается, если такой дефект уже есть у одного члена семьи, в том числе у детей пары (семейный анамнез). Для пар, у которых родился ребенок с расщеплением позвоночника или анэнцефалией, риск рождения еще одного ребенка с одним из этих дефектов составляет 2-3 %. Для пар, у которых родилось два ребенка с одним из этих дефектов, риск составляет 5-10 %. Однако приблизительно 95 % пороков развития нервной трубки наблюдаются в семьях без пороков развития нервной трубки в семейном анамнезе.
Дефицит фолатов Дефицит фолатов Дефицит фолиевой кислоты встречается часто. Так как в организме накапливается лишь небольшое количество фолата, то отсутствие фолата в рационе питания через несколько месяцев приведет к его. Прочитайте дополнительные сведения : Риск также может увеличиваться, если рацион матери беден фолатами (витаминами). Фолатные добавки помогают предотвратить пороки развития нервной трубки. Таким образом, ежедневный прием фолатных добавок обычно рекомендуется всем женщинам детородного возраста и особенно беременным. Фолат обычно содержат все витамины для беременных.
Географическое положение: Риск также зависит от места проживания. Например, в Великобритании риск выше, чем в США.
Некоторые пороки развития нервной трубки являются следствием наследственных отклонений в одиночном гене, хромосомных аномалий или воздействия лекарственных препаратов.
Хромосомные аномалии
Многие хромосомные нарушения Общие сведения о хромосомных и генных заболеваниях Хромосомы — это структуры внутри клеток, которые содержат гены человека. Ген представляет собой сегмент дезоксирибонуклеиновой кислоты ( ДНК) и содержит код для определенного белка, который. Прочитайте дополнительные сведения , преимущественно те, которые касаются нарушений в количестве или структуре хромосом, можно выявить с помощью стандартного хромосомного анализа. Эти нарушения возникают приблизительно у 1 из 250 живорожденных детей в США и объясняют по меньшей мере половину всех выкидышей, которые происходят в 1-м триместре. Большинство эмбрионов с хромосомными нарушениями умирает до рождения. Среди живорожденных детей самым распространенным хромосомным нарушением является синдром Дауна Синдром Дауна (трисомия по 21-й хромосоме) Синдром Дауна — хромосомное заболевание, вызванное лишней 21-й хромосомой, которое приводит к умственной отсталости и физическим аномалиям. Причиной синдрома Дауна является дополнительная 21-я. Прочитайте дополнительные сведенияНесколько факторов увеличивают риск рождения ребенка с хромосомным нарушением:
Возраст женщины: Вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна увеличивается с возрастом женщины — резко после 35 лет.
Семейный анамнез: Наличие хромосомного нарушения в семейном анамнезе (в том числе у детей пары) увеличивает этот риск. Если у пары родился ребенок с наиболее распространенной формой синдрома Дауна: Трисомией 21, и женщина моложе 30 лет, риск рождения еще одного ребенка с хромосомным нарушением увеличивается на 1 %.
Предшествующие выкидыши Выкидыш Выкидыш — это потеря плода, связанная с естественными причинами, до 20-й недели беременности. Выкидыши обычно происходят из-за проблем у плода (например, генетическое заболевание или врожденный. Прочитайте дополнительные сведения : Несколько предшествующих выкидышей могут увеличить риск рождения ребенка с хромосомным нарушением. Если в первом выкидыше плод имеет хромосомное нарушение, вероятно, что плод в последующих выкидышах также будет иметь нарушение, хотя не обязательно такое же. Если у женщины было несколько выкидышей, необходимо сделать анализ хромосом пары, прежде чем она попытается зачать еще одного ребенка. Если отклонения идентифицированы, пара может решить провести пренатальную диагностику на ранних стадиях следующей беременности.
Хромосомные нарушения у будущего родителя: В редких случаях будущий родитель имеет структурное хромосомное отклонение, которое увеличивает риск рождения ребенка со структурным хромосомным нарушением. Хромосомные нарушения у одного или обеих родителей повышают риск, даже если такой родитель здоров и не имеет физических признаков отклонения. Врачи подозревают наличие такого отклонения, если у пары было несколько выкидышей, проблемы с бесплодием или ребенок с врожденным дефектом. Для таких пар риск рождения ребенка с серьезным хромосомным нарушением повышается так же, как и риск выкидыша.
Некоторые хромосомные нарушения невозможно выявить с помощью стандартного хромосомного анализа. Большинство из таких нарушений слишком малы, и их нельзя различить под микроскопом, поэтому их иногда называют субмикроскопическими нарушениями (или вариантами копий-количеств). Например, у хромосомы может отсутствовать мельчайшая часть (это называется микроделецией) или присутствовать мельчайшая лишняя часть (это называется микродупликацией). Неизвестно, насколько часто развиваются микроделеции и микродупликации. Однако структурные пороки развития наблюдаются примерно у 6 % детей со структурными врожденными дефектами, даже при нормальных результатах стандартного хромосомного анализа. Для выявления микроделеций и микродупликаций может использоваться так называемый микроматричный хромосомный анализ. Врачи могут предлагать провести микроматричный анализ при определенных обстоятельствах перед родами, например, в случае выявления у плода врожденных дефектов.
Знаете ли Вы, что.
Вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна в возрасте 35 лет составляет приблизительно 1 из 365.
Вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна в возрасте 40 лет составляет приблизительно 1 из 100.
Читайте также: