Генні хвороби.

Це група хвороб, в основі розвитку яких лежать порушення числаабо структури хромосом, що виникають у гаметах батьків або на ранніхстадіях дроблення зиготи. Історія вивчення Х.б. бере початок з кініческіхдосліджень, що проводилися задовго до опису хромосом людини івідкриття хромосомних аномалій. Х.б. - Хвороба Дауна (трисомія 21),синдроми: Тернера (трисомія 18), Клайнфелтера, Патау (трисомія 13),
Едвардса.

З розробкою методу авторадіографіі стала можливою ідентифікаціядеяких індивідуальних хромосом, що сприяло відкриттю групи Х.б.,пов'язаних із структурними перебудовами хромосом. Інтенсивний розвитоквчення про Х.б. почалося в 70-х роках 20 ст. після розробки методівдиференціального фарбування хромосом.

Класифікація Х.б. заснована на типах мутацій залучених до ниххромосом. Мутації в статевих клітинах призводять до розвитку повних форм Х.б.,за яких усі клітини організму мають одну і ту ж хромосомну аномалію.

У наст. Час описано 2 варіанти порушень числа хромосомнихнаборів - тетраплоїдів і тріплодія. Інша група синдромів обумовленапорушеннями числа окремих хромосом - трисомії (коли є додатковахромосома в диплоїдний набір) або моносомія (одна з хромосомвідсутній). моносомія аутосом несумісні з життям. Трисомії - більшечасто зустрічається паталогія у людини. Ряд хромосомних хвороб пов'язанийз порушенням кількості статевих хромосом.

Найчисленніша група Х.б. - це синдроми, обумовлюютьсялені структурними перебудовами хромосом. Виділяють хромо -сумніви синдроми так званих часткових моносомія (збільшення абозменшення числа окремих хромосом не на цілу хромосому, а на її частину).

У зв'язку з тим, що переважна частина хромосомних аномалій належить докатегорії летальних мутацій, для характеристики їх кількіснихпараметрів використовуються 2 показника - частота распространеніея і частотавиникнення.

З'ясовано, що близько 170 з 1000 ембріонів і плодів гинуть донародження, з них близько 40% - внаслідок впливу хромосомних порушень. Тимне менше, значна частина мутантів (носіїв хромосомної аномалії)мине дію внутрішньоутробного відбору.
Але деякі з них гинуть у ранньому дитинстві. Хворі з аномаліями статевиххромосом з - за порушень статевого розвитку, як правило, не залишаютьпотомства. Звідси робимо висновок - всі аномалії можна віднести до мутацій. Показано
, що в загальному випадку хромосомні мутації майже повністю ізчезают зпопуляції через 15 - 17 поколінь.

Для всіх форм Х.б. загальною ознакою є множинністьпорушень (вроджені вади розвитку). Загальними 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, біохімічному іімунологічному статус і ін

Ступінь ураження органів при Х.б. залежить від багатьох факторів - типухромосомної аномалії, не вистачає, або надлишкового матеріалу індивідуальноїхромосоми, генотипу організму, умов середовища, в якому розвиваєтьсяорганізм.

Етіологічне лікування Х.б. в даний час не розроблено.

Розробка методів пренатальної діагностики робить цей підхідефективним у боротьбі не тільки з хромосомними, але і з іншими спадковимихворобами.

-
До теперішнього часу на хромосомах людини картіровано близько 800 генів,мутації яких приводять до різних спадкових захворювань.
Кількість моногенних захворювань, для яких відома локалізаціяконтролюючого гена, ще більше і наближається до 950 за рахунок існуванняалельних серій, тобто груп хвороб, клінічно сильно відрізняютьсяодин від одного, але обумовлених мутаціями в одному і тому ж гені. Для всіхцих захворювань принципово можлива пренатальна діагностика звикористанням непрямих методів молекулярного аналізу.
Більше половини картірованних генів клонувати і охарактеризовано методамимолекулярного аналізу. Для кожного з цих генів описані мутантні варіантисеред відповідних груп хворих, причому кількість ідентифікованихалелей в різних генах може коливатися від одного до декількох сотень
(см.ниже). Молекулярне генотипування мутації дозволяє проводити прямупренатальну діагностику відповідного спадкового захворювання всім'ях високого ризику.
Інше положення, яке слід нагадати у вступній частині цього розділуЩодо специфічності мутаційних ушкоджень кожного структурного гена.
Незважаючи на наявність загальних закономірностей в мутаційних процесах, спектрмутацій для кожного гена, так само як і самі структурні гени-унікальні.
Причини цієї унікальності криються в особливостях первинної структури ДНКкожного гена, зокрема, збагаченість CG нуклеотидами, його розмірах,наявності прямих і звернених повторів, присутності всередині гена ДНКпослідовностей, гомологічних внегенним ділянок, що може пріводть допорушень процесів рекомбінації в мейозі і.т.д. Для кожногоідентифікованого гена, мутації якого призводять до спадковихзахворювань, розроблені ефективні методи молекулярної діагностики, якправило, спрямовані на генотипування найбільш частих мутацій цьогогена. Рідше для цих же цілей використовується непрямий метод діагностики здопомогою молекулярних маркерів.

Приклади хвороб
Адрено-генітальний синдром.
Адрено-генітальний синдром - (уроджений дефіцит 21-гідроксилази)
-Досить поширене аутосомно-рецесивне захворювання. Частота
«Класичних» форм 1:10 000 новоржденних, «некласичної»-близько 1% упопуляції. Залежно від характеру порушення функції гена і,відповідно клінічних проявів «класична форма» подразделляетсяна два варіанти: 1. летальна сольтеряющая форма; 2.нелетальної-вірілізірующая форма, пов'язана c надлишком андрогенів (Morel,
Miller, 1991).
У локусі 6р21.3, всередині складного супергенетіческого комплексу HLAідентифіковані два тандемної розташованих 21-гідроксілазнихгена-функціонально активний CYP21B і псвдоген-CYP21А, неактивнийвнаслідок делеції в 3-м екзонів, інсерцій із зсувом рамки зчитування у 7-муекзонів і нонсенс мутацій-у 8-му екзонів. Ген і псевдоген розділені смисловийпослідовністю С4В гена, що кодує 4-й фактор комплементу. Обидва генаскладаються з 10 екзонів, мають довжину 3,4 кб і відрізняються тільки по
87 нуклеотиду. Високий ступінь гомології і тандемні розташування указваютна спільність еволюційного походження цих генів. Цікаво відзначити, щотакі ж тандемної розташовані гени 21-гідроксилази (звані також
Р450с21) виявлені і у інших ссавців, причому у мишей, на відміну відлюдини, активний лише ген CYP21A, але не CYP21B, тоді як у великогорогатої худоби функціонально активні обидва гени.
Білок-21-гідроксилази (Р450с21-мікросомальних цитохром 450) забезпечуєперетворення 17-гідроксіпрогестерона в 11-дезоксікортізол і прогестерону-вдезоксикортикостерону. У першому випадку виникає дефіцит глюкокортикоїдів і,перш за все, кортизолу, що в свою чергу стимулює синтез АКТГ, іведе до гіперплазії кори надниркових залоз (вірілірующая форма). Порушенняперетворення прогестерону в дезоксіпрогестерон веде до дефіцитуальдостерону, що в свою чергу порушує здатність нирок утримувати іонинатрію і призводить до швидкої втрати солі плазмою крові (сіль втрачаєформа).
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 активногогена на псевдоген), або до делеції частині смислового гена. В обох випадкахфункція активного гена порушується. На частку 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 часткуделеції-близько 10% (Evgrafov et al., 1995).
Непряма діагностика АГС можлива за допомогою типування тісно зчеплених згеном CYP21B алелей HLA A і HLA B генів, а також алелей гена HLA DQA1.
Пряма ДНК діагностика АГС заснована на ампліфікакціі за допомогою ПЛРокремих фрагментів генів CYP21B і CYP21A, їх рестрикції ендонуклеаза
HaeIII або RsaI та аналізі отриманих фрагментів після електрофорезу
(Evgrafov et al., 1995).
10.4.10 Спинальная м'язова атрофія.
Спинальная м'язова атрофія (СМА) - аутосомно-рецесивне захворювання,характеризується поразкою моторних нейронів передніх рогів спинного мозку,в результаті чого розвиваються симетричні паралічі кінцівок та м'язівтулуба. Це-другий після муковісцидозу найчастіше летальнімоногенні захворювання (частота 1: 6 000 новонароджених).
СМА підрозділяється на три клінічні форми. Тип I. Гостра форма (хвороба
Вердніга-Гоффмана), виявляється в перші 6 місяців життя і призводить досмерті 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'язоваслабкість після 2-х років. Всі три форми представляють собою алельних варіантимутацій 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). У цій поки єдиноюроботі показано, що ген SMN розміром всього 20 000 п.о.состоіт з
8 екзонів. мРНК цього гена містить 1 700 п.о. і кодує раніше невідомийбілок з 294 амінокислотних залишків з молекулярною вагою 32 КілоДальтона.
Ген дупліцірован. Його копія (можливо варіант псевдогена) розташовуєтьсятрохи ближче до Центромера і відрізняється від гена SMN наявністю 5-і точковихмутацій, що дозволяють відрізнити обидва гени шляхом ампліфікації екзонів 7 і 8 іїх дослідженням методом SSCP аналізу (см.Главу IV). Ген названий сBCD541, зааналогією з первісним варіантом назви для теломерна копії, тобтогена SMN, tBCD541. Ген cBCD541 експресується, але на відміну від гена SMNйого сДНК піддається альтернативного сплайсинг з втратою екзонів 7.
Відсутність гена SMN (tBCD541) у 93% хворих (213 з 229), його розірвана
(interrupted) структура у 13 обстежених пацієнтів (5.6%) і наявністьсерйозних мутацій у решти 3-х хворих дали підставу саме данутеломерна копію гена вважати відповідальною за захворювання. Істотновідзначити, що центромерная копія гена виявлена у 95.5% хворих, тоді яквідсутній вона тільки у 4,4% пацієнтів.
У безпосередній близькості від теломерна кінця гена SMN ідентифікованийще один ген-ген білка-інгібітора запрогаммірованной загибелі нейронів
(neuronal apoptosis inhibitory protein-NAIP). При важких клінічнихформах СМА (Тип I), обумовлених ділок, мабуть, нерідковідбувається втрата гена NAIP.
Відповідно до гіпотези авторів СМА виникає при гомозиготному стані мутацій
(звичайно-ділок) в гені SMN, при цьому відмінності між формами СМАвизначаються двома основними факторами: 1. кількістю копій генаcBCD541 (два-в разі Типу I і чотири (виникають внаслідок конверсіїміж SMN і cBCD541) - у разі Типу III), 2. наявністю або відсутністю гена
NAIP. Серед всіх обстежених СМА-хворих не виявлені випадкиодночасної делеції обох гомологічних генів - SMN (tBCD541) ісBCD541, що вказує, на думку авторів, на те, що така аберація повиннавиявлятися як домінантна леталь ще в ембріогенезі.
Деякі положення цієї, безумовно, основоположною роботи французькихавторів, мабуть, ще вимагають уточнення, однак, вже зараз вона зробиламожливої пряму молекулярну діагностику СМА у 98,6% хворих. З цією метоюпроводиться ампліфікація екон 7, який відсутній у переважноїбільшості хворих. Нормальний екзонів 7 (ген SMN) диференціюють відмутантного варіанта (ген cBCD541) c допомогою SSCP аналізу. При необхідностіможлива непряма діагностика-ПЛР аналіз дінуклеотідних (CA) повторів ДНКлокусів D5S125; D5S112; D5S127; ПДРФ-аналіз з фланкуючі ДНК-зондами MU,
105-RA; 153 - GT.