Презентація з теми: "Спадкові захворювання людини. Генетичне консультування"

Спадкові захворювання людини. Генетичне консультування

Самостійна робота. В-іВ-іі

Новини науки Біотехнологія CRISPR-Cas9 (генетики вимовляють як «гріспер») є революцією в молекулярній генетиці. Її запозичили у бактерій. Система CRISPR (від англ. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – скупчення розділених регулярними проміжками коротких симетричних повторів) слугує для внесення змін у геном, видалення чи коригування мутантних генів. Які перспективи цієї технології?

предмет досліджень медичної генетики. МЕДИЧНА ГЕНЕТИКА – це розділ генетики людини, що вивчає роль спадкових факторів у розвитку захворювань. Основним завданням цієї науки є виявлення, вивчення, лікування і профілактика спадкових захворювань.

Спадкові захворювання. Спадкові захворювання – спадкові розлади організму, пов’язані з порушенням генетичного апарату (генів, цілісності хромосом чи кількості хромосом). Спадкові хвороби поділяють на генні, хромосомні та хвороби із спадковою схильністю. Генні хвороби – спадкові хвороби, спричинені генними мутаціями. Ці хвороби можуть бути домінантними аутосомними (полідактилія) або рецесивними аутосомними (фенілкетонурія, хвороба Тея-Сакса), рецесивними зчепленими з Х-хромосомою (гемофілія, дальтонізм), зчепленими з Y-хромосомою (іхтіоз). Плейотропною дією одного гена пояснюється хвороба Марфана. Хромосомні хвороби – це спадкові хвороби, спричинені хромосомними та геномними мутаціями. Спільним для всіх хромосомних хвороб є множинні ураження. Це уроджені вади розвитку, уповільнення росту, порушення функцій регуляторних систем, відставання психічного розвитку та ін. Хромосомні мутації здебільшого спричиняють тяжкі аномалії, несумісні з життям (наприклад, синдром «крику кішки», 46,5–). Прикладами геномних мутацій є: синдром Дауна (47, 21+), синдром Патау (47, 13+), синдром Едвардса (47, 18+) та ін. Хвороби зі спадковою схильністю – це захворювання, для розвитку яких необхідна взаємодія внутрішніх спадкових та зовнішніх несприятливих упливів середовища. До цієї групи належать: цукровий діабет, гіпертонічна хвороба, виразкова хвороба шлунка, бронхіальна астма, шизофренія, епілепсія та ін.

Генні захворювання людини. За допомогою сучасних методів досліджень уже відкрито близько 5000 молекулярних захворювань, які є наслідком прояву мутантних генів. Деякі з таких захворювань поки що лікувати не вдається, але для інших знайдено способи лікування.

Гемофілія є прикладом зчепленого зі статтю генного захворювання. Вона стала добре відомою після того, як було встановлено успадкування цієї хвороби у нащадків англійської королеви Вікторії. Сама королева на гемофілію не хворіла. Але від одного зі своїх батьків отримала Х-хромосому з дефектним варіантом відповідного гена. Родовід нащадків королеви Вікторії

Геномні й хромосомні захворювання людини Геномні й хромосомні захворювання людини зазвичай є дуже тяжкими й рідко бувають сумісними із життям. Так, у разі утворення триплоїдної зиготи зародок гине на досить ранніх стадіях розвитку. Зміни кількості хромосом в окремих парах (трисомії та моносомії) теж відомі. Однак у більшості випадків зародки з такими порушеннями теж гинуть. Є лише кілька винятків. Так, до народження доживають немовлята з трисоміями по 13-й (синдром Патау), 18-й (синдром Едвардса) і 21-й (синдром Дауна) хромосомах. Проте хворі із синдромами Патау й Едвардса мають значні аномалії розвитку різних систем організму й живуть дуже недовго. Хворі із синдромом Дауна. живуть довше, але мають проблеми зі здоров’ям. Прикладом хромосомного захворювання в людини є синдром Лежена, який виникає внаслідок утрати фрагмента хромосоми 5. Його ще називають синдромом котячого крику, бо плач багатьох дітей із цим синдромом нагадує цей звук.

Хромосоми здорової людини та людини, хворої на синдром Дауна. Потрійну хромосому 21 виділено червоним

Хромосомними захворюваннями можуть бути й синдроми Патау, Едвардса й Дауна. У деяких випадках вони виникають не внаслідок повної трисомії, а внаслідок перенесення короткого плеча певної хромосоми на якусь іншу хромосому. Частіше, ніж з аутосомами, трапляються порушення кількості статевих хромосом. Генотипи XYY і XXX якихось особливих зовнішніх фізичних проявів не мають. Але в разі подальшого збільшення кількості статевих хромосом проблеми виникають. Спадковими захворюваннями є синдром Кляйнфельтера (генотип XXY) і синдром Шерешевського — Тернера (у геномі є лише одна Х-хромосома). Хромосоми людини, хворої на синдром Кляйнфельтера

Синдром дауна. Одна з таких найпоширеніших у людини геномних мутацій — трисомія за 21-ю хромосомою, що призводить до розвитку синдрому Дауна. Трисомія означає, що замість двох копій 21-ї хромосоми, які є в здорової людини, у пацієнта — три копії (рис. 37.6, Б). Така аномалія спричиняє розвиток патологічного стану: у дітей спостерігається серйозне відставання в розумовому та психічному розвитку. Проте є чимало випадків, коли люди із синдромом Дауна здобувають вищу університетську освіту, стають талановитими акторами та музикантами. Синдром Дауна — нерідкісне явище, у середньому воно буває один раз на 1000 вагітностей. Дуже важливою є залежність імовірності народження дитини із синдромом Дауна від віку матері. У жінки віком 25 років імовірність народження такої дитини близько 1 : 1500, віком 40 років — 1 : 100, віком 45 — 1 : 25.

синдром Шерешевського-Тернера При моносомії за Х-хромосомою набір статевих хромосом буде Х0 (є лише одна Х-хромосома, відсутня хромосома в парі позначається нулем), і розвивається синдром Шерешевського-Тернера. При цьому організм розвивається за жіночим типом — народжується дівчинка. У пацієнтки наявні численні аномалії розвитку, низький зріст, нездатність мати дітей. Щоправда, правильна гормональна терапія може значно полегшити прояв симптомів.

синдром Клайнфельтера. Поєднання статевих хромосом XXY призводить до розвитку синдрому Клайнфельтера. Організм розвивається за чоловічим типом — народжується хлопчик. Патологія зазвичай не виявляється до періоду статевого дозрівання. З дозріванням проявляється порушення функції статевих залоз, непропорційний розвиток молочних залоз, висока ймовірність ожиріння та розвитку цукрового діабету, безпліддя.

Помилки при розходженні хромосом під час мейозу в чоловіка можуть бути причиною синдромів Клайнфельтера й Тернера

полісомія. Цікавими випадками є поєднання хромосом XYY, XYYY та XYYYY, що мають назву полісомії за Y-хромосомою (синдром якобса). У чоловіків з таким набором хромосом немає жодних істотних відхилень у розвитку, але вони більш неврівноважені та схильні до агресії. Доведено, що серед ув’язнених частка чоловіків із полісомією за Y-хромосомою вища, ніж загалом у популяції людей.

Синдром Патау. Синдром Пата́у (трисомія 13) — генетична хвороба, яка характеризується виникненням геномної мутації, а саме трисомією по 13-й хромосомі.

Синдром Едвардса Синдром едвардса або трисомія за 18 хромосомою (англ. Edwards syndrome; trisomy 18 [T18]) — генетичне захворювання. Це найпоширеніша трисомія після синдрому Дауна.

синдром Лежена. Синдром котячого крику (також відомий під назвами: синдром делеції короткого плеча 5 хромосоми, 5р-синдром або синдром Лежена) — рідкісне генетичне захворювання, яке пов'язане з відсутністю частини 5 хромосоми. Уражені цим захворюванням діти (переважно, але не можна сказати, що усі діти) мають плач, який схожий на котячий крик, саме тому цей синдром отримав назву від фр. Cri-Du-Chat Syndrome, що дослівно означає «плач кішки або крик кота».

поліплоїдія. Геномні мутації пов’язані зі зміною кількості хромосом у геномі. Найпоширенішим прикладом геномних мутацій є кратне збільшення гаплоїдних наборів хромосом — поліплоїдія. У результаті поліплоїдії виникають організми з три-, тетра- (4), пента- (5), гексаплоїдними (6) та ще більшими наборами хромосом. Це явище найпоширеніше в рослин. Зазвичай поліплоїдні рослини більші за диплоїдні за розміром, тому сільське господарство зацікавлене в отриманні поліплоїдних рослин. На щастя, цього можна досягти простою хімічною обробкою, що веде до руйнування веретена поділу. У результаті цього мітоз не завершується, і збільшений удвічі (наприклад, тетраплоїдний) набір хромосом зберігається в одному ядрі. Цікаво, що особини, які містять непарну кількість наборів хромосом, стерильні, бо не можуть здійснити мейоз. Так, при схрещуванні тетраплоїдних рослин кавуна з диплоїдними матимемо триплоїдні кавуни без насіння. Однак це не заважає розмножувати такі рослини у вегетативний спосіб. Поліплоїдні організми: А. Порівняння розмірів поліплоїдної та диплоїдної суниці. Б. Триплоїдний кавун без кісточок.

Карта Х-хромосоми людини з локусами генів, пов’язаних з деякими хворобами

Медико-генетичне консультування. Оскільки причиною спадкових хвороб є порушення в структурі генетичного матеріалу, повне вилікування їх поки що неможливе. Тому потрібно якомога раніше діагностувати патологію й починати профілактичні та корегувальні заходи. Одним зі шляхів профілактики розвитку спадкових хвороб є медико-генетичне консультування подружньої пари, яка хоче мати дитину. В ідеальній ситуації за такою консультацією повинні звертатися всі майбутні батьки. Проте серйозними приводами для звернення є випадки хвороб у їхніх родинах, близькоспоріднений шлюб, вплив шкідливих чинників (наприклад, на виробництві) на організм майбутньої матері. У процесі медико-генетичного консультування на основі інформації про стан здоров’я подружжя та їхніх родичів будується родовід, визначаються генотипи майбутніх батьків і надається прогноз щодо ймовірності народження дитини з певними спадковими захворюваннями. Якщо ймовірність є досить високою, подружжя може прийняти рішення відмовитися від народження дитини. Додаткову інформацію надають сучасні методи молекулярної генетики. Звичайно, читання й аналіз повного геному батьків є надто складним і витратним, тому увага звертається лише на певні ключові гени, пов’язані з найбільш імовірними хворобами. Якщо в обох здорових батьків буде виявлено рецесивну мутацію, то це означатиме, що ймовірність народження в них дитини зі спадковим захворюванням становить 25 %. На сьогодні під час вагітності лікарі мають змогу отримати значну кількість інформації про стан здоров’я плода: ультразвукове дослідження допомагає виявляти порушення в його будові; біохімічний аналіз амніотичної рідини, що оточує плід, – виявляти маркери певних захворювань; цитогенетичний аналіз клітин плода, які потрапляють в амніотичну рідину, – виявляти хромосомні порушення, а аналіз виділеної з них ДНК – мутації в ключових для деяких хвороб генів. У разі пренатальної (допологової) діагностики генетичного захворювання лікарки та лікарі можуть запропонувати батькам програму заходів щодо поліпшення стану народженої дитини. Аналіз генів має сенс не лише в разі вагітності. Наразі є відомості (і обсяг цієї інформації збільшується дуже швидко) щодо зв’язків певних алелів з імовірністю розвитку деяких захворювань. Наприклад, мутації генів BRCA1 та BRCA2 суттєво збільшують ризик розвитку в жінки раку молочної залози та яєчників. У разі виявлення мутантного алеля (їх відомо понад 500) пропонується програма профілактичних заходів. Також відомі гени, мутації яких збільшують ризик розвитку цукрового діабету. Носії таких алелів повинні дотримуватися відповідної дієти.

Перспективи лікування спадкових захворювань. Методи генної терапії, спрямовані на внесення змін до геному пацієнтів і пацієнток зі спадковими хворобами, розробляються з 1980-х років. Існує багато методів, за допомогою яких можна внести потрібну молекулу ДНК в ядра клітин, проте проблема полягає в точності. На сьогоднішній день такі маніпуляції було проведено з понад 2 000 людей. Усі ці спроби є лише етапами тестування методик, а не готовим методом лікування. В останні роки велику надію покладають на нещодавно відкриту ферментативну систему прокаріотів, що називається CRISPR-Cas9. Особливістю технології, створеної на її основі, є можливість украй точно вирізати заданий фрагмент молекули ДНК й заміняти його на новий. Дослідження щодо генетичної модифікації людських клітин, незважаючи на їх потенційну важливість для створення лікувальних технологій, мають суттєві законодавчі обмеження. Однак сучасна біологія дає надію на прогрес у цій сфері. Принцип роботи системи CRISPR-Cas9 – перспективний інструмент для конструювання методів генної терапії

Біологія + Мистецтво. Картина Рафаеля Санті (1483 – 1520) «Сікстинська Мадонна» (1514) в історії мистецтва є образом досконалої краси. На ній зображено чудо явлення Небесної Цариці, поряд з якою художник намалював папу Сікста IV із шістьма пальцями правої руки. Вкажіть наукову назву цієї ознаки, що є однією з найдавніших мутацій людини.

Завдання на застосування знань Наведено родовід сім’ї, в якій трапляється альбінізм. Визначте: а) умовні позначення схеми; б) тип успадкування захворювання; в) фенотипи осіб ІІ,4 та ІІ,5 і представників ІІІ покоління. Яке значення генеалогічного методу діагностики спадкових захворювань людини?

Проєкт: Складання власного родоводу та демонстрація успадкування певних ознак (за вибором учня)/родовід родини видатних людей (за вибором учня)

Самостійна робота