Генні хвороби
Це група хвороб, в основі розвитку яких лежать порушення числа або структури хромосом, що виникають у гаметах батьків
або на ранніх стадіях дроблення зиготи. Історія вивчення Х.б. бере початок з кініческіх досліджень, що проводилися задовго до опису хромосом людини і
відкриття хромосомних аномалій. Х.б. - Хвороба Дауна (трисомія 21), синдроми: Тернера (трисомія 18),
Клайнфелтера, Патау (трисомія 13), Едвардса.
З розробкою методу авторадіографіі стала можливою ідентифікація деяких індивідуальних хромосом, що
сприяло відкриттю групи Х.б., пов'язаних із структурними перебудовами хромосом. Інтенсивний розвиток вчення про Х.б. почалося в 70-х роках 20 ст. після розробки
методів диференціального фарбування хромосом.
Класифікація Х.б. заснована на типах мутацій залучених в них хромосом. Мутації в статевих клітинах призводять до
розвитку повних форм Х.б., при яких всі клітини організму мають одну і ту ж хромосомну аномалію.
У наст. Час описано 2 варіанти порушень числа хромосомних наборів - тетраплоїдів і тріплодія. Інша група
синдромів обумовлена порушеннями числа окремих хромосом - трисомії (коли є додаткова
хромосома в диплоїдний набір) або моносомія (одна з хромосом відсутній). моносомія аутосом несумісні з життям. Трисомії - більш часто
зустрічається паталогія у людини. Ряд хромосомних хвороб пов'язаний з порушенням кількості статевих хромосом.
Найчисленніша група Х.б. - це синдроми, обумовлені структурними перебудовами хромосом.
Виділяють хромосомні синдроми так званих часткових моносомія (збільшення або зменшення числа окремих хромосом не на цілу хромосому, а на її частину).
У зв'язку з тим, що переважна частина хромосомних аномалій відноситься до категорії летальних мутацій, для
характеристики їх кількісних параметрів використовуються 2 показника - частота распространеніея і частота виникнення.
З'ясовано, що близько 170 з 1000 ембріонів і плодів гинуть до народження, з них близько 40% - внаслідок впливу
хромосомних порушень. Тим не менше, значна частина мутантів (носіїв хромосомної аномалії) минає
дію внутрішньоутробного відбору.
Але деякі з них гинуть у ранньому дитинстві. Хворі з аномаліями статевих хромосом з - за порушень статевого розвитку, як правило, не
залишають потомства. Звідси робимо висновок - всі аномалії можна віднести до мутацій. Показано, що в загальному випадку хромосомні мутації майже повністю ізчезают з
популяції через 15 - 17 поколінь.
Для всіх форм Х.б. загальною ознакою є множинність порушень (вроджені вади розвитку). Спільними
проявами Х.б. є: затримка фізичного і психомоторного розвитку, розумова відсталість, кістково-м'язові
аномалії, вади серцево - судинної, сечостатевої, нервової та ін систем, відхилення в гормональному,
біохімічні та імунологічні статус і ін
Ступінь ураження органів при Х.б. залежить від багатьох факторів - типу хромосомної аномалії, не вистачає, або надлишкового
матеріалу індивідуального хромосоми, генотипу організму, умов середовища, в якому розвивається організм.
Етіологічне лікування Х.б. в даний час не розроблено.
Розробка методів пренатальної діагностики робить цей підхід ефективним у боротьбі не тільки з хромосомними, але і з іншими спадковими
хворобами.
Кнастоящему часу на хромосомах людини картіровано близько 800генов, мутації яких
приводять до різних спадкових захворювань. Кількість моногенних захворювань, для яких відома локалізація контролюючого гена, ще більше
і наближається до 950за рахунок існування алельних серій, тобто груп хвороб, клінічно сильно відрізняються один від одного, але обумовлених
мутаціями в одному і тому ж гені. Для всіх цих захворювань принципово можлива пренатальна діагностика з використанням непрямих методів
молекулярного аналізу.
Більше половини картірованних генів клонувати і охарактеризовано методами молекулярного
аналізу. Для кожного з цих генів описані мутантні варіанти серед відповідних груп хворих, причому кількість ідентифікованих алелей в
різних генах може коливатися від одного до декількох сотень (см.ниже). Молекулярне генотипування мутації дозволяє проводити пряму пренатальну
діагностику відповідного спадкового захворювання в сім'ях високого ризику.
Інше положення, яке слід нагадати у вступній частині цієї глави стосується
специфічності мутаційних ушкоджень кожного структурного гена. Незважаючи на наявність загальних закономірностей у
мутаційних процесах, спектр мутацій для кожного гена, так само як і самі структурні гени-унікальні. Причини цієї унікальності криються в
особливості первинної структури ДНК кожного гена, зокрема, збагаченість CG нуклеотидами, його розмірах, наявності прямих і звернених повторів,
присутності всередині гена послідовностей ДНК, гомологічних внегенним ділянок, що може пріводть до порушень процесів рекомбінації в мейозеі.т.д.
Для кожного ідентифікованого гена, мутації якого призводять до спадкових захворювань, розроблені ефективні методи молекулярної
діагностики, як правило, спрямовані на генотипування найбільш частих мутацій цього гена. Рідше для цих же цілей використовується непрямий метод
діагностики за допомогою молекулярних маркерів.
Приклади хвороб
Адрено-генітальний синдром.
Адрено-генітальний синдром-(уроджений дефіцит 21-гідроксилази)-достатньо
поширене аутосомно-рецесивне захворювання. Частота "класичних" форм 1:10000 новоржденних, "некласичної"-близько 1% в популяції.
В залежності від характеру порушення функції гена і, відповідно клінічних проявів "класична форма" подразделляется на два варіанти: 1.
летальна сольтеряющая форма; 2. нелетальної-вірілізірующая форма, пов'язана c надлишком андрогенів (Morel, Miller, 1991).
Влокусе 6р21.3, всередині складного супергенетіческого комплексу HLA ідентифіковані два тандемної
розташованих 21-гідроксілазних гена-функціонально активний CYP21B і псвдоген-CYP21А, неактивний внаслідок делеції в 3-м екзонів,
інсерцій із зсувом рамки зчитування у 7-му екзонів і нонсенс мутацій-у 8-му екзонів. Ген і псевдоген розділені смисловий
послідовністю С4В гена, що кодує 4-й фактор комплементу. Обидва гена складаються з 10екзонов, мають довжину 3,4 кб і відрізняються тільки по
87нуклеотідам. Високий ступінь гомології і тандемні розташування указвают на спільність еволюційного походження цих генів. Цікаво
відзначити, що такі ж тандемної розташовані гени 21-гідроксилази (звані також Р450с21) виявлені і у інших ссавців, причому у мишей,
на відміну від людини, активний лише ген CYP21A, але не CYP21B, тоді як у великої рогатої худоби функціонально активні обидва гени.
Білок-21-гідроксилази (Р450с21-мікросомальних цитохром 450) забезпечує перетворення 17-гідроксіпрогестерона
в 11-дезоксікортізол і прогестерону-в дезоксикортикостерону. Вперше випадку виникає дефіцит глюкокортикоїдів і, перш за все,
кортизолу, що в свою чергу стимулює синтез АКТГ, і веде до гіперплазії кори надниркових залоз (вірілірующая форма). Порушення перетворення прогестерону в
дезоксіпрогестерон веде до дефіциту альдостерону, що в свою чергу порушує здатність нирок утримувати іони натрію і призводить до швидкої втрати солі
плазмою крові (сіль втрачає форма).
Як і у випадку гемофілії А, наявність поруч з кодований геном гомологічною ДНК послідовності
часто призводить до порушень спаровування в мейозі і, як наслідок цього, до конверсії генів (переміщення фрагмента активного гена на псевдоген), або до
делеції частині смислового гена. Вобоіх випадках функція активного гена порушується. Надолю делеції припадає близько 40% мутацій, на частку
переходів-20% і приблизно 25% складають точкові мутації. Згідно з вітчизняним даних у випадку найбільш важкої сольтеряющей форми АГС, на частку
переходів припадає понад 20% мутантних хромосом, на частку делеції-близько 10% (Evgrafov et al., 1995).
Непряма діагностика АГС можлива за допомогою типування тісно зчеплених з геном CYP21B алелей HLA A і
HLA B генів, а також алелей гена HLA DQA1. Пряма ДНК діагностика АГС заснована на ампліфікакціі за допомогою ПЛР окремих фрагментів генів CYP21B і CYP21A, їх
рестрикції ендонуклеаза HaeIII або RsaI та аналізі отриманих фрагментів після електрофорезу (Evgrafov et al., 1995).
Спинальная м'язова атрофія.
Спинальная м'язова атрофія (СМА) - аутосомно-рецесивне захворювання, що характеризується ураженням
моторних нейронів передніх рогів спинного мозку, в результаті чого розвиваються симетричні паралічі м'язів кінцівок і тулуба. Це-другий після
муковісцидозу найчастіше летальні моногенні захворювання (частота 1: 6000новорожденних).
СМА підрозділяється на три клінічні форми. ТіпI. Гостра форма (хвороба Вердніга-Гоффмана),
проявляється в першу 6месяцев життя і призводить до смерті вже в перші два роки; Тип II. Середня (проміжна) форма, пацієнти не можуть стояти, але
зазвичай живуть більше 4-х років; Тип III. Ювенільним форма (хвороба Кугельберга-Веландера)-прогресуюча м'язова слабкість після 2-х років.
Всі три форми представляють собою алельних варіанти мутацій одного гена SMN (survival motor neurons), картірованного в локусі D5S125 (5q13) і
ідентифікованого методом позиційного клонування (см.Главу III) в 1995 (Lefebvre et al. 1995). Ветой поки єдина робота показано, що ген
SMN розміром всього 20000п.о.состоіт з 8екзонов. мРНК цього гена містить 1700п.о. і раніше невідомий кодує білок з
294амінокіслотних залишків з молекулярною вагою 32КілоДальтона.
Ген дупліцірован. Його копія (можливо варіант псевдогена) розташовується трохи ближче до Центромера
і відрізняється від гена SMN наявністю 5-і точкових мутацій, що дозволяють відрізнити обидва гени шляхом ампліфікації екзонів 7і 8і їх дослідженням
методом SSCP аналізу (см.Главу IV). Ген названий сBCD541, за аналогією з первісним варіантом назви для теломерна копії, тобто
гена SMN, tBCD541. Ген cBCD541експрессіруется, але на відміну від гена SMN його сДНК піддається альтернативного сплайсинг з втратою екзонів 7.
Відсутність гена SMN (tBCD541) у 93% хворих (213із 229), його розірвана (interrupted) структура у 13обследованних пацієнтів (5.6%) і наявність
серйозних мутацій у решти 3-х хворих дали підставу саме дану теломерна копію гена вважати відповідальною за захворювання. Істотно
відзначити, що центромерная копія гена виявлена у 95.5% хворих, тоді як відсутня вона тільки у 4,4% пацієнтів.
Внепосредственной близькості від теломерна кінця гена SMN ідентифікований ще один ген-ген
білка-інгібітора запрогаммірованной загибелі нейронів (neuronal apoptosis inhibitory protein-NAIP). При важких клінічних формах СМА (Тип I),
обумовлених ділок, мабуть, нерідко відбувається втрата гена NAIP.
Відповідно до гіпотези авторів СМА виникає при гомозиготному стані мутацій (звичайно-ділок) в гені SMN,
при цьому відмінності між формами СМА визначаються двома основними факторами: 1. кількістю копій гена
cBCD541 (два-в разі Типу I і чотири (виникають внаслідок переходів між SMN і cBCD541) - у разі Типу III), 2. наявністю або
відсутністю гена NAIP.Среді всіх обстежених СМА-хворих не виявлені випадки одночасної делеції обох гомологічних генів - SMN (tBCD541)
і сBCD541, що вказує, на думку авторів, на те, що така аберація повинна виявлятися як
домінантна леталь ще в ембріогенезі.
Деякі положення цієї, безумовно, основоположною роботи французьких авторів,
мабуть, ще вимагають уточнення, однак, вже зараз вона зробила можливою пряму молекулярну діагностику СМА у 98,6% хворих. Сетой метою
проводиться ампліфікація екзонів 7, який відсутній у переважної більшості хворих. Нормальний екзонів 7 (ген SMN) диференціюють від
мутантного варіанта (ген cBCD541) c допомогою SSCP аналізу. При необхідності можлива непряма діагностика-ПЛР аналіз дінуклеотідних (CA) повторів ДНК локусів
D5S125; D5S112; D5S127; ПДРФ-аналіз з фланкуючі ДНК-зондами MU, 105-RA; 153-GT.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
Н. Бочков "Гени і долі".
Л. А. Лещинський "Бережіть здоров'я"
Г. І. Куценко, Ю.В. Новиков "Книга про здоровий спосіб життя"
В. І. Воробйов "Складові здоров'я"
Н. Б. Коростелев "Від А до Я"
І. П. Березін, Ю. В. Дергачов "Школа здоров'я"
