Генетические заболевания человека: что на роду написано...
Многие из нас, обращаясь к самым различным вещам, говорят фразу: «Это у нас в семье наследственное». При этом мы имеем в виду набор явлений, который может быть связан не только с цветом волос или телосложением, но и с частыми заболеваниями. Нередко мы объясняем появление этих заболеваний наследственностью, хотя это не всегда соответствует действительности. Какова природа генетических, или наследственных, заболеваний, как их можно выявить и влияет ли на них профилактика?
Генетические болезни может вызвать нарушение в геноме, поэтому они также называются моногенными заболеваниями. Одним из примеров генетической болезни является галактоземия, при которой ферменты, отвечающие за превращение молочного сахара в глюкозу, работают неправильно. Правильная работа ферментов предотвращает развитие болезни, и их неисправность обуславливает ее возникновение. Существует ген, который вызывает эту болезнь, и строго определенное наследование: если ребенок получает "дефектный" ген от одного из родителей, то ферментная система работает примерно на 50%, а если от обоих, то всего на 10%.
Заболевания, связанные с наследственной предрасположенностью, зависят не только от генетики, но и от внешних факторов, таких как питание, образ жизни, место жительства. Предрасположенность к атеросклерозу - это пример того, как правильное питание и образ жизни могут улучшить здоровье человека, даже если у него есть наследственная предрасположенность к этому заболеванию.
Чтобы понимать принцип передачи наследственных заболеваний, необходимо понять, что такое гены. Гены - это набор "карт памяти", которые хранят определенные данные об организме человека. Каждый ген - это фрагмент нашей ДНК. Любой признак, например цвет глаз, кодируется двумя генами, которые могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга (аллели).
Зародыш получает наследственную информацию в процессе формирования и наследует половину хромосом от матери и половину от отца. Заболевания могут быть переданы по нескольким схемам - аутосомно-доминантной, аутосомно-рецессивной, кодоминантной и наследованию, сцепленному с полом. Некоторые заболевания, такие как гемофилия, дальтонизм, мышечная дистрофия Дюшена, передаются только через мужскую линию из-за различного количества хромосом у мужчин и женщин.
В мире есть множество генетических заболеваний, технических названий которых, правильность наследственности каждого из которых еще не доказана. Некоторыми из наиболее распространенных генетических заболеваний являются: дальтонизм, расщепление позвоночника, синдром Клайнфельтера, синдром Тернера, фенилкетонурия, нейрофиброматоз, муковисцидоз и гемофилия.
С помощью ДНК-идентификации можно выявить мультифакториальные генетические заболевания. При анализе специалисты подтверждают наличие или отсутствие предрасположенности к широкому спектру патологий, начиная от сахарного диабета и заканчивая зависимостью от вредных привычек. Значительный вклад в развитие заболеваний вносят как генетические факторы, так и внешние обстоятельства. Поэтому рекомендации по лечению каждому пациенту должны быть индивидуальными, основанными на результатах его личных анализов.
В настоящее время все чаще появляется информация об экспресс-тестах, позволяющих определить нарушения структуры ДНК в день анализа. Интересный пример такого анализа – это разработанный учеными из Дании «светящийся ДНК-тест», результаты которого можно получить уже через шесть часов после анализа.
Где можно сдать анализы?
Существует множество наследственных заболеваний, вызываемых мутациями генов, перестроением структуры хромосом или воздействием факторов внешней среды. Поэтому для полной проверки генотипа рекомендуется обратиться в лабораторию, которая обладает всем необходимым оборудованием и предоставляет широкий спектр услуг, таких как кариотипирование, ПЦР, пренатальная диагностика и анализ на носительство.
Для получения максимально точного анализа оборудование должно быть сертифицированным и современным. Хотя некоторые экспресс-системы могут предоставить результаты анализа в тот же день, но они ограничены и не позволяют глубокий анализ генотипа. Поэтому рекомендуется обратиться в специализированную лабораторию, которая может предоставить более подробное и глубокое исследование всего генотипа, а за результаты следует ожидать от 2 до 3 дней.
Стоимость генетического обследования зависит от того, какие услуги будут включены в исследование. Так, например, создание генетического паспорта может обойтись в 75 000-80 000 рублей.
Но не стоит забывать, что информация, касающаяся здоровья и медицины, приведена только в справочных целях и не может быть использована для самодиагностики или самолечения.
Развитие технологий позволило современным врачам обнаруживать генетические заболевания с высокой точностью, благодаря возможности изучения гена на глубоком уровне. В настоящее время существует несколько направлений генетических обследований.
Первое направление - массивное параллельное секвенирование. Это методика, при которой изучается ДНК-материал пациента по набору заданных генов. Метод является одним из наиболее точных и эффективных, но также и дорогих.
Второе направление - целенаправленное секвенирование. Оно заключается в изучении сегментов ДНК, при которых имеются упоминания о заболеваниях. Такой метод более дешев и быстр, чем первый.
Третье направление - микроскопический анализ. Это изучение фрагментов ДНК, когда необходимо установить наличие или отсутствие конкретного гена.
Кроме того, в настоящее время в зарубежной прессе появляются сообщения о возможности использования методов редактирования генома в борьбе с определенными заболеваниями, включая ВИЧ. Пока эти методы остаются в сфере научных экспериментов.
Диагностическое тестирование - процедура, которую проводят, если у пациента присутствуют симптомы или особые черты, характерные для генетического заболевания. Врачи проводят всесторонний осмотр пациента перед направлением на диагностическое тестирование. Одной из особенностей наследственных заболеваний является поражение нескольких органов и систем, поэтому при выявлении ряда отклонений от нормы, врач рекомендует молекулярно-генетическую диагностику.
Поскольку многие наследственные заболевания, такие как синдромы Дауна, Эдвардса и Патау, связаны с изменением количества хромосом (кариотипа), для подтверждения диагноза проводят кариотипирование – изучение количества хромосом. Для анализа требуются клетки крови, которые выращивают в специальной среде в течение нескольких дней, а затем окрашивают. Таким образом, врачи идентифицируют каждую хромосому, определяют, нарушен ли их количественный состав и отмечают возможные особенности внешнего строения.
Для выявления мутаций конкретных генов используется метод ПЦР - полимеразной цепной реакции. Он заключается в выделении ДНК и многократном воспроизведении интересующего исследователя участка. Метод ПЦР отличается высокой точностью, что позволяет почти полностью исключить ложноположительный результат. Более того, для исследования может использоваться любая ткань организма.
При наличии случаев наследственных заболеваний в семье будущие родители стремятся узнать вероятность появления этих болезней у их будущих детей. В таких случаях врачи рекомендуют проведение пренатальной диагностики или предимплантационную генетическую диагностику плода (ПГД), если пара использует вспомогательные репродуктивные технологии.
Пары, которые уже столкнулись с прерываниями беременности или имеют ребенка с наследственной патологией, а также те, у кого возраст матери превышает 35 лет, должны провести ПГД. Врачи также рекомендуют диагностику, если у одного из родителей есть генетическая патология. Подобные случаи указывают на наличие семейной истории заболевания, но сами родители находятся в хорошем здоровье. При этом вероятность наследования может достигать 50%, но ПГД позволяет точно определить этот показатель. Анализ проводится на стадии развития эмбриона, который получен в результате вспомогательной репродуктивной технологии и вырос до 6 или 8 клеток.
Пренатальную генетическую диагностику проводят, когда ребенок еще находится в утробе матери. Врач может предположить наличие генетических отклонений при анализе крови матери или по результатам УЗИ плода. Для начала, беременная проходит трехмаркерный скрининг, который выявлет уровень АФП, β-хорионического гонадотропина и эстриола. Если их концентрация не соответствует норме, врач рекомендует генетическое обследование ребенка. Для этого с помощью пункции берут амниотическую жидкость и проводят кариотипирование плода. Единственным недостатком является долгий период ожидания результатов. Если результаты будут отрицательные, женщина может просто не успеть принять решение об прерывании беременности. Альтернативой является анализ ворсин хориона, который можно выполнить на раннем сроке беременности, но материал в этом случае представляет угрозу протекания беременности.
В настоящее время существует еще одна возможность пренатального обследования плода - это неинвазивный пренатальный ДНК-тест (НИПТ-тест), где нужна только кровь матери. Точность такого теста достигает 99%, и обследование можно выполнить на самые часто встречающиеся генетические патологии, а также на полное исследование плода.
Для вычисления риска рождения ребенка с генетическим заболеванием в генотипе существует анализ на носительство. Он особенно важен при планировании беременности, чтобы выявить наличие патологического гена в генотипе человека и расчета вероятности передачи заболевания наследникам.
В наследовании генетических заболеваний можно выделить аутономно-рецессивный способ и наследование, сцепленное с полом. Например, гемофилия, характеризующаяся проблемами свертывания крови, проявляется только у мужчин, тогда как женщины могут быть носителями этой патологии. Для женщин, у которых имеются случаи гемофилии в роду, перед зачатием рекомендуется сделать скрининг гетерозиготного носительства для возможности вычисления вероятности риска рождения мальчика с гемофилией.
Генетическая диагностика может быть проведена даже в отсутствие наследственных заболеваний у человека. Это обследование необходимо, так как многие патологии могут иметь предрасположенность к развитию. ДНК-идентификация, также известная как досимптоматическая диагностика, используется для выявления данной предрасположенности. В клиниках данное обследование может называться «генетический паспорт», и его результаты остаются неизменными со временем, поэтому достаточно провести его лишь один раз.
По результатам генетической диагностики врач может дать пациенту рекомендации, начиная от изменения образа жизни, диеты и заканчивая уменьшением профессиональных рисков. Следование этим рекомендациям помогает избежать многих заболеваний.
Одним из важнейших этапов диагностики генетических заболеваний у человека является выбор соответствующих методов их выявления, основываясь на причинах возникновения заболевания. Ниже будут рассмотрены основные группы патологий и методы их обследования, выбираемые врачом в зависимости от конкретной ситуации.
Хромосомные заболевания являются результатом неисправности количественного состава или строения хромосом. Одним из примеров является синдром Дауна, который развивается при наличии дополнительной (третьей) 21-й хромосомы. Синдром Шершевского-Тернера связан с присутствием всего одной Х-хромосомы у женщин, а синдром Клайнфельтера у мужчин возникает, если имеется сочетание половых хромосом XXY вместо стандартных XY.
Многие формы хромосомных нарушений несовместимы с жизнью, и зародыши погибают в утробе. Рожденные дети также могут прожить всего несколько дней. Однако есть случаи «мозаицизма», когда у человека одновременно имеются клетки, несущие патологические хромосомы, и клетки, не имеющие этих нарушений. В таких случаях патология может проявляться в меньшей степени или практически не проявляться.
Для определения наличия хромосомных нарушений проводят кариотипирование. Например, редкое генетическое заболевание, синдром Клайнфельтера, может быть определено по составу половых хромосом. При этом изменения в количестве Х-хромосом могут составлять несколько вариантов. Степень выраженности признаков заболевания будет зависеть от кариотипа.
В некоторых случаях нарушения могут касаться не только количества хромосом, но и их строения. Например, инверсия хромосомы или образование кольца на ее концах могут стать причиной синдрома кошачьего крика. Дети, родившиеся с этой патологией, проявляют специфические симптомы, такие как напоминающий мяуканье кошки крик. Обычно такие дети погибают в раннем возрасте из-за многочисленных нарушений развития внутренних органов.
Врачи могут назначить цитогенетическое обследование пациентам с хромосомными заболеваниями. В таком случае, как правило, обследуются и родители, чтобы определить, наследуется ли данная патология или же возникла как единичный случай.
Мутации в генах: как они влияют на организм
Иногда генные нарушения происходят не на уровне целой хромосомы, а только на ее определенном участке. Такие изменения называют генными мутациями. Эти мутации являются причиной некоторых наследственных заболеваний, известных как моногенные нарушения метаболизма. Среди них могут быть муковисцидоз, фенилкетонурия, андрогенитальный синдром и т.д. Большинство этих заболеваний можно выявить в результате скрининга новорожденных в роддоме. Если новорожденный имеет нарушения в генах, его направляют на генетическое обследование. В некоторых случаях можно принять меры, чтобы предотвратить развитие серьезных нарушений.
Однако некоторые мутации в генах не проявляются у человека ярко или однозначно. Например, синдром Вольфрама начинается с диагностики сахарного диабета в раннем детстве, а затем сопровождается проблемами с зрением или слухом. Синдром можно подтвердить только на основе генетической экспертизы.
Фото: freepik.com