Медична генетика:спадкові хвороби, діагностування, профілактика.

Загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів № 12 м. Бердичева Вчитель біології Пудрій Наталія

Нотатки від учителя.. під час засвоєння матеріалу тобі допоможе підручник (§ 39, 40, 41 ) матеріал подано блоками, можна вивчати поступово Після завершення буде тестування за посиланням.

Мотиваційний лист Арахнодактилія («павучі пальці») зображена на картині С. Ботічеллі «Портрет юнака» (1482-1485) «Людина дивиться у майбутнє своїм минулим». Бак Перл (1892-1973) американська письменниця Як давно люди хворіли на спадкові хвороби ??? У Каїрському музеї є скульптура, зроблена 2,5 тис років до н.е.: у чоловіка короткі кінцівки ( хондродистрофія). 1 2 3 4

Засвоєння нового матеріалу Ключові питання Медична генетика, її завдання. Генні спадкові захворювання. 3. Хромосомні хвороби. 4. Генетика онкологічних захворювань. 5. Діагностика спадкових захворювань: а) пренатальне генетичне тестування б) постнатальне генетичне тестування. 6. Медико-генетичне консультування. 7. Лікування та профілактика спадкових хвороб.

2. Визначення ролі генотипу та чинників середовища в розвитку багатофакторних захворювань Виявлення та опис спадкових захворювань 3. Розшифрування природи спадкових захворювань обміну речовин ,профілак- тики і лікування 5. Дослідницькі програми методики для медико- генетичного консультування 4. Пізнання природи схильності до онкологічних захворювань та механізмів її реалізації Медична генетика – це розділ генетики людини, що вивчає роль спадкових чинників у розвитку захворювань. Сучасні завдання медичної генетики На сьогодні описано захворювань людини: - 2200 аутосомно – домінантних ; -1420 аутосомно – рецесивних ; -286 – зчеплених зі статтю; -800 – хромосомних . Це хвороби : ішемічна хвороба серця, цукровий діабет, гіпертензія , виразкова хвороба Це хвороби: непереносимість лактози, фенілкетонурія 6. Профілактика, лікування спадкових хвороб за допомогою новітніх технологій генотерапії

SCENE Генні спадкові хвороби (спричинені точковими мутаціями) Характеристики: Високий % особин , у яких змінені гени проявляються у фенотипі . 2) Мають множину дію. 3) Симптоми зумовлені або відсутністю продукту , який мав кодувати пошкоджений ген, зменшенням або збільшенням його кількості, утворенням аномального продукту. 4) - альбінізм ; - фенілкетонурія; - хвороба Тея – Сакса - серпоподібноклітинна анемія ; синдром Марфана ; гемофілія ; полідактилія тощо. Хвороби Генні спадкові хвороби 1 Спадкові хвороби– це хвороби, причинами яких є зміни спадкового апарату, тобто мутації. Класифікація генних хвороб За фенотиповими проявами За типом успадкування за основу- системні симптоми за основу- біохімічні прояви Спадкові хвороби нирок, опорно- рухової системи тощо. Порушення обміну речовин (вади метаболізму), аномалії білків.

SCENE Генні спадкові хвороби Альбінізм характеризується відсутністю пігменту в шкірі та її придатках, у райдужній та пігментній оболонках очей. - Мутація в гені, який кодує фермент, за участі якого амінокислота тирозин перетворюється на сполуку, яка необхідна для синтезу пігменту меланіну (шкіра, райдужка ока, волосся). - Захворювання трапляється у всіх популяціях людей з частотою 1 : 28000 – 39000 . - Успадкування: аутосомно - рецесивне

SCENE Генні спадкові хвороби Полідактилія вроджена аномалія, що характеризується наявністю «зайвих» пальців на руці чи на ступні. Хвороби Генні спадкові хвороби 1 - Тип успадкування: аутосомно-домінантний. - Як правило, шостий палець на ступні підлягає хірургічному видаленню. - Стаючи причиною порушення функції кінцівки, обмежує фізичний розвиток дитини, негативно впливає на її психіку, вимагає носіння спеціального взуття (якщо аномалія на нозі) і навіть обмежує вибір професії.

SCENE Генні спадкові хвороби Фенілкетонурія - пов'язана з порушенням обміну амінокислоти тирозину 1- Зумовлена дефектом гена  12 хромосоми. 2- Діти, народжені з фенілкетонурією, не мають через мутацію ферменту, який перетворює  фенілаланін  на тирозин, тому токсичний фенілаланін через це накопичується в крові. 3-Така ненормально висока кількість фенілаланіну перешкоджає нормальному розвитку мозку. За умови відсутності лікування, призводить до розумової відсталості. Спадкове захворювання, яке характеризується головним чином ураженням нервової системи. 4- зустрічається 1 : 10000, аутосомно- рецесивна ознака. Дитина переводиться на спеціальну дієту з низьким вмістом фенілаланіну. Це означає повну неприйнятність коров'ячого молока, звичайних молочних сумішей або м'яса, бо ці продукти мають забагато фенілаланіну.

SCENE Генні спадкові хвороби Хвороба Тея- Сакса захворювання ЦНС . Найбільш поширена форма його спостерігається у немовлят. Уражені діти при народженні виглядають здоровими і, як здається, в перші кілька місяців життя розвиваються нормально. Далі розвиток уповільнюється і виникають симптоми. На жаль, ефективного лікування для цих дітей не існує. У них відсутній фермент (білок), який є необхідним для розщеплення певних жирових речовин у мозку та нервових клітинах. Ці речовини накопичуються в тканинах і поступово руйнують мозок та нервові клітини, доки вся ЦНС не припиняє свою роботу. Симптоми хвороби вперше з'являються у віці 4 - 6 місяців, коли зовнішньо здорова дитина раптово припиняє посміхатися, повзати або перевертатися, втрачає здатність брати речі та утримувати їх в руці і врешті-решт стає сліпою, паралізованою і не реагує на зовнішній світ. Смерть настає у віці до 5 років. Хвороби Генні спадкові хвороби 1

SCENE Генні спадкові хвороби Серпоподібноклітина анемія Порушення будови гемоглобіну, при якій він набуває патологічної форми (S - Hb) Хвороби Генні спадкові хвороби 1 - Точкова мутація через утворення мутованого S – гемоглобіну (заміна Аденіну та Тимін у гені гемоглобіну- зміна амінокислотного ланцюга). Такі еритроцити набувають форму серпа, гірше переносять кисень, частіше руйнуються під час проходження крізь капіляри, що призводить до утворення тромбів. Тип успадкування: неповне домінування : Аа – немає патологічних ознак, хоча є цей гемоглобін; у аа – такі особини часто гинуть від нестачі гемоглобіну в крові (анемії), АА – норма.

SCENE Генні спадкові хвороби Синдром Марфана генетичне порушення розвитку сполучної тканини Хвороби Генні спадкові хвороби 1 - Мутація в гені синтезу білка сполучної тканини ( фібриліну ) . Суглоби стають дуже рухомими, шкіра вкрай еластичною. Люди худорляві, високі, мають довгі руки і довгі пальці. Небезпека: розвивається аневризма аорти – її патологічне розширення, стінки тоншають – в такому стані можливий розрив аорти, який призводить до миттєвої смерті. Успадкування : аутосомно- домінантне ( 1 : 10000) Багато відомих людей мали синдром Марфана: Авррам Лінкольн, Нікола Паганіні, Сергій Рахманінов

SCENE 2. Хромосомні спадкові хвороби (спричинені точковими мутаціями) Характеристики: Порушення каріотипу. Трапляються серед новонароджених із частотою 0,6 % , тільки 10 % - не супроводжуються помітними патологічними станами Мутації, пов'язані зі зміною кількості хромосом, виникають у результаті порушення їхнього розходження в мейозі. Причинами також можуть бути структурні хромосомні перебудови. 5) - синдром Дауна; Синдром Патау; Синдром Едвардса; Синдом Лежена (котячого крику); Синдром Шерешевського – Тернера. Хвороби Хромосомні спадкові хвороби 2 Спадкові хвороби– це хвороби, причинами яких є зміни спадкового апарату, тобто мутації. Класифікація хромосомних хвороб (пов'язані зі зміною числа хромосом) Моносомії Трисомії За усіма типами аутосом – летальні За більшістю аутосом - несумісні з життям Моносомія –Х (єдина сумісна з життям) у людини, коли в каріотипі лише одна з двох гомологічних хромосом - Х Серед новонароджених – трисомії за 21,18, 13 хромосомами

SCENE Хромосомні спадкові хвороби Синдром Дауна (47 хромосом) Трисомія у 21 – й хромосомі Хвороби Хромосомні спадкові хвороби 2 Найбільш розповсюджена хромосомна хвороба людини (1 : 500 – 700 ); розумова та фізична відсталість; напіввідкритий рот ; монголоїдний тип обличчя; косо розміщені очі; широке перенісся; стопи і кисті короткі та широкі, пальці неначе обрубані; пороки серця. Тривалість життя знижується у 5-10 разів. Ймовірність народження таких дітей залежить від віку матері (25 років – 1 :1500: 40 років – 1 :100, 45 років – 1 : 25 ). Є немало випадків, коли люди з Синдромом Дауна здобувають вищу університетську освіту, стають талановитими музикантами, художниками, акторами.

SCENE Хромосомні спадкові хвороби Синдром Патау (47 хромосом) Трисомія у 13 – й хромосомі Хвороби Хромосомні спадкові хвороби 2 Ймовірність народження дітей - 1 : 14500. різка розумова відсталість; зменшення головного мозку; розщілина м'якого та твердого піднебіння; незаростання губи; аномалії очного яблука(недорозвиненість або відсутність очей); деформація кисті і стопи; полідактилія; порушення з боку серця, нирок, травної системи. Висока смертність (в перший рік життя помирає 90% дітей).

SCENE Хромосомні спадкові хвороби Синдром Едвардса (47 хромосом) Трисомія у 18 – й хромосомі Хвороби Хромосомні спадкові хвороби 2 Ймовірність народження дітей - 1 : 4500- 7000. вузький лоб, широка потилиця; низько розташовані деформовані вуха; недорозвинена нижня щелепа; пальці руки широкі і короткі ; смерть настає на 2- 3 місячному віці.

SCENE Хромосомні спадкові хвороби Синдром Шерешевського- Тернера (45 хромосом) Моносомія Х (44А+ ХО) Хвороби Хромосомні спадкові хвороби 2 Ймовірність народження дітей - 1 : 4000- 5000. Х – хромосома тут - материнська ( отже, нерозходження хромосом мало місце при сперматогенезі, сперматозоїд без статевої хромосоми); спостерігається у дівчат; порушення пропорцій тіла (низький ріст, укорочені ноги, широкі плечі, коротка шия); розумова відсталість; « шия сфінкса» – коротка шия із складками шкіри, які ідуть від потилиці; низький ріст волосся на потилиці; недорозвинутість статевих органів, безпліддя.

SCENE Хромосомні спадкові хвороби Синдром Лежена «котячого крику» Хвороби Хромосомні спадкові хвороби 2 Ймовірність народження дітей - 1 : 45000 часткова або повна делеція (втрата) короткого плеча 5- ї хромосоми; несиметрична будова обличчя; дефекти серцево – судинної системи; специфічний плач дитини, який нагадує котяче нявчання (що і дало назву хворобі) через змінену будову гортані – з віком ця ознака пропадає; вроджені вади серця, порушення розвитку внутрішніх органів, мозку, опорно – рухової системи; ступінь прояву хвороби варіює до відхилень, не сумісних із життям. За належного лікування людина може дожити до 40 – 50 років.

SCENE Генетика онкологічних захворювань Онкологічні захворювання - група захворювань (200), зумовлених появою в організмі змінених соматичних клітин Таким зміненим клітинам характерний: неконтрольований поділ; безсмертя; порушення диференціації; здатність до проникнення в сусідні тканини; знищення сусідніх нормальних клітин; можливість мігрувати по організму, утворюючи метастази (вторинні колонії в органах і тканинах). Канцерогенез – розвиток онкологічної хвороби, усі етапи якого пов'язані із перебудовою геному трансформованих клітин, які є нащадками однієї зміненої соматичної клітини. Зміни генома стосуються: генів, відповідальних за регуляцію клітинного циклу, диференціацію та запрограмовану загибель клітин. Канцерогенні фактори – фактори навколишнього середовища, які підвищують ймовірність виникнення і розвитку злоякісних пухлин (хімічні, фізичні –у/ф опромінення, біологічні – вірус гепатиту В, папіломавіруси, бактерія хелікобактер )

SCENE Своєчасне й точне встановлення діагнозу – запорука успішного лікування хвороб. Генетичне тестування– встановлення генотипу особини за допомогою різноманітних методів генетичного аналізу. Генетичне тестування Встановлення генотипів під час аналізу родин, де спостерігають певні спадкові хвороби. Генеалогічний метод. Пренатальне генетичне діагностування (визначення каріотипу, генотипу до народження) Постнатальне генетичне діагностування (генотипування осіб, які належать до групи ризику розвитку спадкових хвороб з пізнім проявом або для підтвердження встановленого діагнозу) після народження

SCENE Генетичне тестування Пренатальне генетичне тестування Застосування : високий ризик того, що плід має хромосомну патологію або генотип, який зумовлює розвиток важкої спадкової хвороби. Механізм 1 : біопсія зовнішньої зародкової оболонки, яка оточує плід або аналіз навко-лоплідних вод. Механізм 2 : неінвазивна пренатальна діагностика хромосомних патологій плоду – у крові вагітної жінки можна знайти молекули ДНК її майбутньої дитини (після 10 тижня вагітності вже можна застосувати) Методи: ДНК -аналізу (полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР), секвенування геному) ПЛР (1983) – метод здійснення реплікації (по-2 ння) специфічної ділянки ДНК у пробірці, За 1 годину можна синтезувати млн копій 1 фрагмента ДНК в пробірці.

SCENE Генетичне тестування Постнатальне генетичне тестування Застосування : неможливість провести генетичне дослідження дитини до народження або народження дитини із чіткою симптоматикою. Механізм 1 : генетичний аналіз генних захворювань (родовід) Механізм 2 : ДНК – аналіз на наявність мутації у відповідному гені Метод: використання ДНК – чипів ДНК – чип –скельце 2 Ч2 , поділене на сотні, тисячі комірок. У кожну комірку до поверхні «прошивається» проба ДНК (послідовність ДНК , яка відповідає мутованій частині певного гена) . ДНК з клітин крові (або інших) пацієнта мітять флуоресцентним барвником і наносять на ДНК – чип . За сигналом барвника з кожної комірки можна зробити висновки про наявність чи відсутність певної мутації.

1 2 3 Є одним із видів спеціалізованої медико- генетичної допомоги населенню Фахівці: генетики, біохіміки, цитологи, імунологи, медики Медико – генетичне консультування Медико – генетичне консультування Для оцінки ризику появи спадкових порушень у нащадків

SCENE Хірургічне втручання використання тоді, коли це єдиний метод корекції спадкового дефекту; Наприклад, полі-дактилія (надлишок пальців на руках і ногах) 2. Трансплантація органів і тканин 3. Спеціальна дієта при ураженні або порушенні функцій певного органа; наприклад, пересадка кісткового мозку при серпоподібноклітинній анемії ; Ознайомитсь з мал 41.1. на стор. 152 підручника Лікування спадкових хвороб Лікування уроджених вад обміну речовин: -Наприклад, фенілкет-онурія – дієта без м'ясних, молочних продуктів, -галактоземія (неможливість засвоєння молочного цукру-лактози)-вилучення з раціону молочних продуктів

SCENE 4. Замісна терапія -у випадку, коли основна причина прояву мутації, що призводять до нестачі білків, гормонів тощо -наприклад, цукровий діабет (використання штучного інсуліну); карликовість (використання штучного соматотропіну) 5. Симптоматичне лікування 6. Генна терапія спадкових хвороб -при різних хромосомних синдромах часто спостері-гаються уроджені вади органів . Наприклад, лікарські препарати при уроджених вадах серця синдромів Дауна, Марфана тощо Лікування спадкових хвороб -підходи до лікування спадкових хвороб, які спрямовані на внесення змін у геном людини (заміна ушкодженого гена нормальним). Сьогодні відомо 3500 генів, мутації в яких зумовлюють більш ніж 5000 генетичних аномалій. Наступний слайд (додатково)

SCENE Лікування спадкових хвороб Генна терапія Умови для генної терапії: 1)Функціональність гена – ген, який потрібно доставити в клітини пацієнта, має бути повністю функціональним (мати всі регуляторні елементи) 2)Ефективний спосіб доставляння гена у клітину – найкраще за допомогою модифікованих вірусів (чужорідну ДНК вводять в клітину за допомогою ін'єкцій, наночастинок або злиття клітин з ліпосомами – штучними ліпідними кульками, всередині яких запакована ДНК певного гена). 3)Вибір відповідних клітин-мішеней – соматичні клітини пацієнта (кісткового мозку, лімфоцити периферичної крові, печінки, сполучної тканини –фібробласти, які утворюють міжклітинну речовину) ДИВ . МАЛ. 41.2. на стор. 153 Додатково умови проблеми 1)Використання вірусів як векторів нормальних копій гена може спричинити імунну відповідь пацієнта. 2)Ризик розвитку інфекції . 3)Якщо нормальна копія гена не вбудується замість мутантної, це може приз-вести до зміни структури інших генів і розвитку додаткових патологій Перспективний метод генної терапії методика редагування генома - спеціально штучно розроблені білки чи РНК+білок впізнають задану послідовність генома для заміни на нормальну копію гена.

Створення генетичної конструкції, вибір вектора для доставки в клітини-мішені (найчастіше це аденовіруси, бактеріофаги); перенесення вектора й генетичної конструкції у клітини (за допомогою наночастинок або ліпосом); оцінювання ефективності перенесення в умовах клітинних культур; оцінювання ефективності на лабораторних тваринах; 6) клінічні випробування на людині. Етапи стандартної схеми застосування генотерапії Додатково

- попередження зачаття хворої дитини, яке забезпечують плануванням народження дітей та поліпшенням життєвого середовища людини. припинення вагітності в разі високої вірогідності захворювання плоду тільки у відповідні терміни та за згодою жінки. - корекція вияву аномальних генів, особливо успішна в разі хвороб зі спадковою схильністю. За її допомогою можна досягнути повної нормалізації або зниження ступеня вияву патологічного процесу. Здійснюють як до народження (наприклад, резус-несумісність, галактоземія), так і після народження (фенілкетонурія, гіпотиреоз Первинна профілактика Вторинна профілактика Третинна профілактика Профілактика спадкових хвороб

Скринінг у медицині Скринінг – стратегія в організації охо-рони здоров'я , спрямована на виявлення захворювань у людини в процесі масового обстеження населення У медицині застосовують: Масовий скринінг всього населення; Пренатальний скринінг новонароджених; Кардіологічний ; Урологічний; Гінекологічний ; Генетичний (раннє виявлення генетичних порушень). Скринінг у медицині – система первинного обсте-ження груп безсимптомних осіб з метою виявлення випадків захворювання.

Нотатки від учителя.. Сподіваюся , що вам був зрозумілий матеріал даної теми Якщо деякі моменти залишилися нерозкритими для вас- напишіть мені у нашій робочій віртуальній дошці Padlet у розділі для вас…. «Запитання-побажання 10 клас» УСПІХІВ ВСІМ !!!