Генетический анализ – методы, показания, для чего и как проводится

Анализы на наследственные заболевания и склонности к ним

В распоряжении пациентов сейчас есть несколько способов определения наследственных заболеваний.

Основные группы исследований это:

  • цитогенетические исследования (хромосомное кариотипирование);
  • молекулярно-генетические исследования (анализ ДНК одного конкретного гена).

Это тот анализ, который не меняется со временем или под влиянием каких-то факторов, как анализ крови или мочи. Проходят генетическое исследование раз в жизни. По его итогам врач создает генетический паспорт с указанием всех возможных болезней и степени склонности к ним.

Наследственные заболевания

Развитие каждого индивида – результат взаимодействия генетических и внешнесредовых факторов. Набор генов человека устанавливается при оплодотворении и затем вместе с факторами внешней среды определяет особенности развития. Совокупность генов организма получила название генома. Геном в целом весьма стабилен, но под влиянием меняющихся условий внешней среды в нём могут происходить изменения – мутации.

Основные единицы наследственности – гены (участки молекулы ДНК). Механизм передачи наследственной информации основан на способности ДНК к самоудвоению (репликации). ДНК содержит генетический код (система записи информации о расположении аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в ДНК и информационной РНК), который определяет развитие и метаболизм клеток. Гены расположены в хромосомах, структурных элементах ядра клетки, содержащих ДНК. Место, занимаемое геном, называется локусом. Моногенные заболевания – монолокусные, полигенные болезни (мультифакториальные) – мультилокусные.

Хромосомы (видимые в световом микроскопе палочковидные структуры в ядрах клеток) состоят из многих тысяч генов. У человека каждая соматическая, то есть не половая, клетка содержит 46 хромосом, представленных 23 парами. Одна из пар – половые хромосомы (Х и Y) – определяет пол индивида. В ядрах соматических клеток у женщин присутствуют две хромосомы X, у мужчин – одна хромосома Х и одна хромосома Y. Половые хромосомы мужчин гетерологичны: хромосома X больше, в ней содержится множество генов, отвечающих как за определение пола, так и за другие признаки организма; хромосома Y маленькая, имеет отличающуюся от хромосомы X форму и несёт главным образом гены, детерминирующие мужской пол. Клетки содержат 22 пары аутосом. Аутосомные хромосомы человека разделяют на 7 групп: А (1-, 2-, 3-я пары хромосом), В (4-, 5-я пары), С (6-, 7-, 8-, 9-, 10-, 11-, 12-я пары, а также хромосома Х, по размерам сходная с хромосомами 6 и 7), D (13-, 14-, 15-я пары), Е (16-, 17-, 18-я пары), F (19-, 20-я пары), G (21-, 22-я пары и хромосома Y).

Гены расположены вдоль хромосом линейно, причём каждый ген занимает строго определённое место (локус). Гены, занимающие гомологичные локусы, называются аллельными. Каждый человек имеет по два аллеля одного и того же гена: по одному на каждой хромосоме каждой пары, за исключением большинства генов на хромосомах X и Y у мужчин. В тех случаях, когда в гомологичных участках хромосомы присутствуют одинаковые аллели, говорят о гомозиготности, когда же в них содержатся разные аллели одного и того же гена, то принято говорить о гетерозиготности по данному гену. Если ген (аллель) проявляет свой эффект, присутствуя только в одной хромосоме, он называется доминантным. Рецессивный ген проявляется только в том случае, если он присутствует у обоих членов хромосомной пары (или в единственной хромосоме X у мужчин или у женщин с генотипом Х0). Ген (и соответствующий ему признак) называется Х-сцепленным, если он локализуется в хромосоме X. Все остальные гены называются аутосомными.

Различают доминант ный и рецессивный тип наследования. При доминантном наследовании признак проявляется как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состояниях. При рецессивном наследовании фенотипические (совокупность внешних и внутренних признаков организма) проявления наблюдают только в гомозиготном состоянии, в то время как при гетерозиготности они отсутствуют. Возможен также сцепленный с полом доминантный или рецессивный тип наследования; таким образом наследуются признаки, связанные с генами, локализованными в половых хромосомах.

При доминантно-наследуемых заболеваниях обычно поражаются несколько поколений одной семьи. При рецессивном наследовании в семье может длительно существовать скрытое гетерозиготное носительство мутантного гена, в связи с чем больные дети могут рождаться у здоровых родителей или даже в семьях, в которых в нескольких поколениях данное заболевание отсутствовало.

В основе наследственных болезней лежат мутации генов. Понимание мутаций невозможно без современного понимания термина «геном». В настоящее время геном рассматривается как мультигеномная симбиотическая конструкция, состоящая из облигатных и факультативных элементов. Основу облигатных элементов составляют структурные локусы (гены), количество и расположение которых в геноме достаточно постоянны. На долю структурных генов приходится приблизительно 10-15% генома. Понятие «ген» включает транскрибируемую область: экзоны (собственно кодирующий участок) и интроны (некодирующий, разделяющий экзоны участок); и фланкирующие последовательности – лидерная, предшествующая началу гена, и хвостовая нетранслируемая область. Факультативные элементы (85-90% от всего генома) представляют собой ДНК, которая не несёт информации об аминокислотной последовательности белков и не является строго обязательной. Эта ДНК может участвовать в регуляции экспрессии генов, выполнять структурные функции, повышать точность гомологичного спаривания и рекомбинации, способствовать успешной репликации ДНК. Участие факультативных элементов в наследственной передаче признаков и формировании мутационной изменчивости в настоящее время доказано. Такое сложное строение генома определяет разнообразие генных мутаций.

В самом широком смысле мутация – устойчивое, передаваемое по наследству изменение в ДНК. Мутации могут сопровождаться видимыми при микроскопии изменениями структуры хромосом: делеция – выпадение участка хромосомы; дупликация – удвоение участка хромосомы, инсерция (инверсия) – разрыв участка хромосомы, поворот его на 180° и прикрепление к месту разрыва; транслокация – отрыв участка одной хромосомы и прикрепление его к другой. Такие мутации обладают наибольшим повреждающим действием. В других случаях мутации могут заключаться в замене одного из пуриновых или пиримидиновых нуклеотидов единичного гена (точечные мутации). К таким мутациям относятся: миссенс-мутации (мутации с изменением смысла) – замена нуклеотидов в кодонах с фенотипическими проявлениями; нонсенс-мутации (бессмысленные) – замены нуклеотидов, при которых образуются терминирующие кодоны, в результате синтез кодируемого геном белка преждевременно обрывается; сплайсинговые мутации – замены нуклеотидов на стыке экзонов и интронов, что приводит к синтезу удлинённых молекул белка.

Относительно недавно выявлен новый класс мутаций – динамические мутации или мутации экспансии, связанные с нестабильностью количества тринуклеотидных повторов в функционально значимых частях генов. Многие тринуклеотидные повторы, локализованные в транскрибируемых или регуляторных областях генов, характеризуются высоким уровнем популяционной изменчивости, в пределах которого не наблюдается фенотипических нарушений (то есть болезнь не развивается). Болезнь развивается лишь тогда, когда количество повторов в этих сайтах превосходит определённый критический уровень. Такие мутации не наследуются в соответствии с законом Менделя.

Таким образом, наследственные болезни – это болезни, обусловленные повреждениями генома клетки, которые могут затрагивать весь геном, отдельные хромосомы и вызывать хромосомные болезни, или затрагивать отдельные гены и быть причиной генных болезней.

Все наследственные болезни принято разделять на три большие группы:

  • моногенные;
  • полигенные, или мультифакториальные, при которых мутации нескольких генов и негенетические факторы взаимодействуют;
  • хромосомные нарушения, или аномалии в структуре или количестве хромосом.

Заболевания, относящиеся к двум первым группам, часто называют генетическими, а к третьей – хромосомными болезнями.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]

В самом широком смысле мутация – устойчивое, передаваемое по наследству изменение в ДНК. Мутации могут сопровождаться видимыми при микроскопии изменениями структуры хромосом: делеция – выпадение участка хромосомы; дупликация – удвоение участка хромосомы, инсерция (инверсия) – разрыв участка хромосомы, поворот его на 180° и прикрепление к месту разрыва; транслокация – отрыв участка одной хромосомы и прикрепление его к другой. Такие мутации обладают наибольшим повреждающим действием. В других случаях мутации могут заключаться в замене одного из пуриновых или пиримидиновых нуклеотидов единичного гена (точечные мутации). К таким мутациям относятся: миссенс-мутации (мутации с изменением смысла) – замена нуклеотидов в кодонах с фенотипическими проявлениями; нонсенс-мутации (бессмысленные) – замены нуклеотидов, при которых образуются терминирующие кодоны, в результате синтез кодируемого геном белка преждевременно обрывается; сплайсинговые мутации – замены нуклеотидов на стыке экзонов и интронов, что приводит к синтезу удлинённых молекул белка.

Генетический анализ: читай по… хромосомам

Исследование уровня хорионического гонадотропина в крови в комплексе с другими показателями используется для определения риска генетических отклонений развития плода.

Стоимость исследования уровня альфа-фетопротеина в сыворотке крови составляет около 500 рублей.

Неонатальный скрининг новорожденных — шанс исключить различные наследственные заболевания.

Стоимость экспертизы спорного отцовства/материнства составляет около 15 000 рублей.

Контроль качества лабораторных исследований, осуществляемый по международным стандартам, — одна из необходимых мер обеспечения точности результатов анализов.

Существенно сэкономить на медицинском обследовании помогут акции и специальные предложения.

Когда мы слышим слова «генетический анализ крови», то представляем дорогостоящее, сложное и длительное исследование, проводимое с использованием суперсовременного оборудования сродни адронному коллайдеру. Но это далеко не так. Сегодня генетические тесты вошли в рядовой арсенал лабораторных диагностических методов. Их назначают для оценки индивидуальной реакции пациента на препарат, в рамках пренатальной диагностики, для выявления передающихся по наследству заболеваний, установления родства и даже в целях профилактики.

Контроль качества лабораторных исследований, осуществляемый по международным стандартам, — одна из необходимых мер обеспечения точности результатов анализов.

Генетический биохимический анализ крови

Данный генетический анализ крови выявляет нарушение обмена веществ и активности ферментов, вызванные изменением генов.

  • Перечень заболеваний обмена веществ: нарушения обмена аминокислот (фенилкетонурия), липидов, минералов, углеводов (диабет).
  • Ранней диагностикой и диетой можно добиться приостановки развития заболеваний.

Данный генетический анализ крови выявляет нарушение обмена веществ и активности ферментов, вызванные изменением генов.

Второй скрининг

Оптимальный срок для второго обследования – с 16 по 21 неделю. Рассматривая его результаты в комплексе с первым анализом, врач может подтвердить или опровергнуть выявленные риски. Диагностика включает абдоминальное УЗИ, биохимический анализ крови, или «тройной тест». В ходе УЗИ врач измеряет длину трубчатых костей, объем живота, грудной клетки, устанавливает размеры головы, делает выводы о вероятности скелетной дисплазии у плода. Чтобы исключить патологию центральной нервной системы, изучают строение желудочков мозга, мозжечка, костей черепа, позвоночника. Также исследуется желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистая система.

В ходе биохимического скрининга определяют уровень таких веществ:

  • свободный эстриол;
  • хорионический гонадотропин;
  • альфа-фетопротеин.

Сравнивая полученные показатели с установленными нормами, а также с показателями УЗИ, врач делает выводы о состоянии здоровья будущего ребенка.

В ходе биохимического скрининга определяют уровень таких веществ:

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Генетический анализ (греч. genetikos относящийся к происхождению; analysis разложение, расчленение) — совокупность методов изучения наследственных свойств организмов. Анализ характера наследования признаков в ряду поколений организмов позволяет получить данные о составе, строении и функционировании наследственного аппарата клеток.

С помощью Генетического анализа решаются два основных типа задач: 1) анализ природы наблюдаемого наследственного различия в признаках между двумя особями (группами особей, популяциями, породами, видами), выявление числа лежащих в основе данного различия генов, изучение свойств этих генов, их сцепления с другими генами, их локализация на хромосомной карте; 2) возможно полное описание генотипа особи (популяции, вида).

Читайте также:  Коронарография - показания, противопоказания

Первым и обязательным этапом Генетического анализа является выяснение природы (наследственная или ненаследственная) выбранного для Г. а. признака. В генетике животных, растений и микроорганизмов этот вопрос решается путем планомерного близко-родственного разведения (см. Инбридинг) или вегетативного размножения анализируемых организмов в ряде поколений. В генетике человека, где планомерное скрещивание невозможно, наследственная природа интересующего признака доказывается его семейной приуроченностью, а также высокой степенью совпадения у монозиготных близнецов (см. Близнецовый метод). Доказать наследственную природу исследуемого признака, или, точнее, определить долю наследственного компонента в его возникновении бывает довольно трудно. Это обусловлено прежде всего тем, что связь между генами и контролируемыми ими признаками зависит в большинстве случаев от совокупного влияния генотипической, внутренней и окружающей среды организма. Другим фактором, влияющим на надежность заключения о наследственной природе исследуемого признака, является чувствительность метода, с помощью к-рого данный признак изучается, т. к. диапазон наследственных различий простирается от ультраструктурных и мелких биохимических изменений в отдельных компонентах клеток до макроморфол. и физиологической особенностей организмов. Поэтому в Г. а. используют методы различных биол, и мед. дисциплин. Общим для Г. а. любых признаков является изучение закономерностей их проявления в потомстве различающихся по исследуемым признакам форм, т. е. гибридологический анализ.

С установления Г. Менделем в 1865 г. количественных закономерностей наследования признаков (см. Менделя законы) и начинается собственно история Г. а. В развитии Г. а. большое значение имели установление сцепленного наследования признаков Бейтсоном и Паннетом (W. Bateson, R. С. Punnet) и локализации генов и построение генетических карт хромосом Т. Морганом с сотр., разработка математических основ теории Г. а. Холдейном (J. В. S. Haldane), Фишером (R. Fisher) и А. С. Серебровским. В последние годы арсенал методов Г. а. пополнился высокоразрешающими приемами рекомбинационного и комплементационного анализа (см. Рекомбинационный анализ, Мутационный анализ), позволяющими исследовать тонкую структуру генов. Г. а. в зависимости от задач исследования может быть проведен на молекулярном, клеточном, онтогенетическом и популяционном уровне.

Г. а. на молекулярном уровне стал возможным, во-первых, благодаря включению в число объектов Г. а. микроорганизмов с их особыми типами рекомбинационных процессов и, во-вторых, благодаря тому, что современные биохим, методы позволяют детально изучать не только качественный и количественный состав, но и последовательность мономеров в белках и нуклеиновых к-тах.

Генетический анализ на клеточном уровне проводится в том случае, когда соответствующие наследственные признаки проявляются в отдельных клетках. Типичным примером может служить тетрадный анализ у высших растений, грибов и водорослей, когда продукты распределения гомологичных хромосом в мейозе отдельных мейоцитов (пыльца или споры) могут быть идентифицированы как по происхождению от общего мейоцита, так и по сопутствующим морфол., биохим, или иным признакам. Важное значение имеет и цитогенетический анализ, при к-ром исследуемым наследственным признаком является строение хромосом (см.). Его возможности резко возросли в связи с открытием методов дифференциальной окраски хромосом по длине, позволяющих идентифицировать не только каждую из пар хромосом, но также их отдельные участки (см. Хромосомная карта). Обусловленность многих наследственных болезней человека нарушением не самих генов, а их числа и расположения в хромосомах показывает актуальность развития цитогенетического анализа. Г. а. на клеточном уровне может быть осуществлен и в культурах соматических клеток, для которых разработаны приемы эффективной гибридизации, без чего невозможен анализ закономерностей передачи клеточных признаков дочерним клеткам. В генетике человека гибридизация соматических клеток в культуре должна стать ценным приемом при анализе наследования признаков, прежде всего биохимических и иммунологических (см. Генетика соматических клеток),

Г. а. на онтогенетическом (организменном) уровне основан на опытах, позволяющих узнавать о генах и их функционировании в клетках по макроморфо л. признакам многоклеточных животных и растительных организмов. В этом случае, в отличие от Г. а. на молекулярном и клеточном уровне, предметом наблюдений являются не непосредственные продукты функционирования генов внутри клеток, а конечные фенотипы, т. е. результат комплексного взаимодействия всего генотипа с совокупностью факторов внутренней и окружающей среды. Тем не менее практически Г. а. на организменном уровне имеет наибольшее значение.

Г. а. на популяционном уровне основан на том, что реплицирующиеся гены в зависимости от доминантности или рецессивности, участия в рекомбинации, а также неодинаковой адаптивной ценности разных аллелей (см.) распространены в популяциях с разными частотами, соотношение которых можно исследовать как теоретически, так и фактически. Сопоставление эмпирических генных частот с ожидаемыми на основании разных типов наследования позволяет делать обоснованный выбор между разными теоретическими возможностями. К Г. а. на популяционном уровне приходится обращаться особенно часто в исследованиях по генетике человека и мед. генетике в связи с невозможностью проведения планомерных скрещиваний.

Методы Г. а. на всех уровнях, от молекулярного до популяционного, являются взаимодополняющими, и лишь их комплекс позволяет охватить в целом как строение, так и функционирование генотипа (см.).

Генотип высших организмов состоит, как правило, из двух гаплоидных наборов хромосом — материнского и отцовского происхождения. В свою очередь каждая из хромосом генома (см.) состоит из последовательностей генетических локусов, которые могут быть заняты разными аллелями. В зависимости от того, какая из сторон организации генотипа изучается, различают следующие методы Г. а.: геномный, хромосомный, мутационный (генный) и анализ тонкой структуры гена.

Цель геномного анализа — установить, из какого числа геномов составлен генотип и «комплектен» ли каждый из геномов по числу хромосом. У высших организмов возможно как отклонение числа геномов от двух, так и утеря или, наоборот, наличие в избыточном числе отдельных хромосом. Большинство из известных числовых мутаций хромосом у человека лежит в основе тяжелых форм наследственной патологии (синдромы Тернера, Клайнфелтера, болезнь Дауна, спонтанные аборты и др.), что и определяет актуальность геномного анализа в мед. генетике.

Цель хромосомного анализа — выявление структурных (внутри- и межхромосомных) перестроек без изменения числа хромосом или мутирования входящих в их состав генов. Структурные перестройки хромосом могут препятствовать нормальному клеточному делению, особенно делению созревания; кроме того, отдельные перестройки могут обладать самостоятельным, иногда патол, проявлением (см. Хромосомные болезни).

Цель мутационного, или генного, анализа — изучение возможных аллельных состояний генов, а также закономерностей их переходов из одного состояния в другое как спонтанно, так и под влиянием различных средовых мутагенных факторов (см. Мутагенез). Изучение внутригенных межаллельных взаимодействий позволило выявить сложную структуру генетических локусов высших организмов и показать, что «классические» гены — структуры более высокого порядка, чем те нуклеотидные последовательности, к к-рым непосредственно приложим принцип «один ген — одна полипептидная цепь» (см. Биохимическая генетика).

Кроме генотипа, представленного хромосомами клеточных ядер, носителями наследственной информации от клетки к клетке могут служить также некоторые внеядерные (цитоплазматические) структуры, отличающиеся достаточной стабильностью и способные к редупликации и транскрипционной функции. Нехромосомная, цитоплазматическая наследственность (напр., митохондриальная наследственность у разных организмов, пластидная наследственность у растений и др.) составляет в механизмах наследственности лишь небольшую часть, предназначена для выполнения узкоспециализированных функций и, наконец, не вполне автономна — частично находится под контролем ядерных генов (см. Наследственность цитоплазматическая).

Таким образом, Г. а. распространяется на все уровни организации живой материи, а также на ее наследственную основу — генотип. Г. а. является основным содержанием исследований в любой отрасли генетики, в т. ч. генетики человека и мед. генетики. Без Г. а. невозможно решение таких важных проблем мед. генетики, как гетерогенность наследственных болезней, наследственный полиморфизм, ранняя диагностика наследственных болезней, их рациональная профилактика, оценка риска (возможности появления в семье больного) и, наконец, патогенетическая терапия.

По мере совершенствования методов Генетического анализа открываются возможности и «синтеза» новых генотипов или их элементов.

В перспективе методы генетического синтеза, основанные на детальном количественном и качественном анализе генотипа, могут стать достоянием медицины при лечении наследственных болезней человека (см. Генная инженерия, Генотерапия).

Библиография: Дубинин Н. П. Общая генетика, М., 1976, библиогр.; Лобашев М. Е. Принципы генетического анализа, в кн.: Актуальн, вопр. совр, генетики, под ред. С. И. Алиханяна, с. 7, М., 1966; Серебровский А. С. Генетический анализ, М., 1970, библиогр.

Таким образом, Г. а. распространяется на все уровни организации живой материи, а также на ее наследственную основу — генотип. Г. а. является основным содержанием исследований в любой отрасли генетики, в т. ч. генетики человека и мед. генетики. Без Г. а. невозможно решение таких важных проблем мед. генетики, как гетерогенность наследственных болезней, наследственный полиморфизм, ранняя диагностика наследственных болезней, их рациональная профилактика, оценка риска (возможности появления в семье больного) и, наконец, патогенетическая терапия.

Моногемные заболевания

Под моногемными заболеваниями понимают сбои, причиной которых выступают определенные типы мутаций. Каждый человек является носителем примерно семи мутаций. Но это не значит, что все больны. В организме присутствует вторая копия гена, не имеющая отклонений. Риск рождения ребенка с патологиями увеличивается только в том случае, если у обоих партнеров в одном и том же гене присутствует одинаковая мутация.

Вероятность мутаций повышается у определенных народностей, проживающих в пределах единой популяции на протяжении длительного времени. Коренные европейцы часто страдают муковисцидозом и спинальной мышечной атрофией. Ген с подобными мутациями имеет почти три процента европейцев.

В список инвазивных входят следующие тесты:

ДНК-анализ для новорождённых

Выявить патологии на ранней стадии и спрогнозировать риск развития определённых заболеваний позволяет анализ на генетические заболевания у ребёнка. Сделать его стоит не столько в случае наличия в семье наследственный патологий, а скорее для того, чтобы знать какие именно правильные привычки скажутся на здоровье ребёнка наилучшим образом.

Тест поможет врачам «поймать» малейшие проблемы со здоровьем новорождённого и вовремя начать корректировку заболеваний. Не такой точный результат даёт анализ крови ребёнка. Беременность, как правило, протекает более предсказуемо, если в этот период провести генетическое исследование.

Ген кодирует белок, который участвует в процессе формирования бета клеток поджелудочной железы — они, в свою очередь, принимают участие в секреции инсулина, необходимого для снижения уровня глюкозы в крови. Менее благоприятный вариант гена нарушает выработку инсулина в ответ на увеличение уровня глюкозы в крови. Это повышает риск развития сахарного диабета второго типа. Поэтому важно знать, какой вариант гена есть у вас. Именно так вы сможете определить, есть ли у вас предрасположенность к возникновению диабета.

Генетические тесты: как это работает и когда они нужны

Любой генетический анализ — расшифровка ДНК человека и интерпретация результатов — состоит из нескольких этапов. Генетический материал берут из клеток: раньше работали с кровью, теперь лаборатории все больше переходят на неинвазивные методы и выделяют ДНК из слюны.

Выделенный материал секвенируют — с помощью химических реакций и анализаторов определяют то, в какой последовательности в нем расположены мономеры: это и есть генетический код. Полученную последовательность сравнивают с эталонными и ищут определенные участки, соответствующие тем или иным генам. На основании наличия или отсутствия генов или их изменения и делают заключение о результате теста.

Читайте также:  Ангиография сосудов - виды, особенности, показания

Запуск секвенатора — прибора, который расшифровывает последовательность ДНК, — стоит очень дорого из-за большого количества необходимых химических реактивов. За один запуск можно расшифровать много образцов ДНК, но чем их будет больше, тем менее достоверным получится результат для каждого образца и тем ниже окажется точность генетического теста. Поэтому следует обращаться в проверенную лабораторию, которая не станет экономить на качестве анализа путем увеличения количества образцов.

Важный момент, который стоит учитывать при получении результатов генетического анализа: генетика определяет далеко не все, что происходит с нашим организмом. Не менее существенную роль играют образ жизни и факторы окружающей среды — экологическая обстановка, климат, количество солнечного света и другие.

К сожалению, российские компании редко упоминают об этом и ограничиваются перечислением преимуществ генетического теста. Многие также играют на необразованности пациентов и навязывают дорогостоящие лишние анализы.

Вот основные случаи, для которых применяются современные генетические анализы.

В первую очередь генетика призвана помочь в лечении и профилактике болезней. Есть три основных группы случаев, когда генетический анализ поможет уточнить диагноз или предотвратить возможное заболевание.

Диагностика вирусов и бактерий по наличию их ДНК в крови

Для кого тест. Для тех, кто подозревает у себя вирусную или бактериальную инфекцию. Так, например, могут диагностировать боррелиоз при укусе клеща — болезнь с широким спектром симптомов.

Как это работает. ДНК организмов, вызывающих болезни, отличается от человеческой. У пациента берут анализ крови и определяют, есть ли там чужеродный генетический материал.

Что важно учитывать. Это относительно недорогие анализы, ведь здесь не требуется расшифровка самой ДНК, нужно определить просто ее наличие или отсутствие. Такой тест будет более точным, чем, например, поиск антител (они появляются в крови только после инкубационного периода), но возможен он лишь при подозрении на конкретное заболевание.

Диагностика уже имеющихся заболеваний

Для кого тест. Как правило, это сложные случаи или хронические недуги, причина которых неочевидна. Тогда врачи ищут возможные причины болезни в генах и на основе результатов могут точнее поставить диагноз и скорректировать лечение.

Как это работает. Генетический материал могут получать из любых клеток пациента, в том числе из материала, взятого для других анализов. После расшифровки ДНК в последовательности ищут поврежденные гены. Как правило, это не поиск «вслепую» по всей длине, а исследование заранее известных участков.

Что важно учитывать. Генных болезней — тех, которые происходят по вине мутаций всего одного гена, — довольно мало. Около 92% заболеваний, причину которых можно найти в ДНК, являются многофакторными. Это значит, что мутация не единственная причина болезни, и корректировка других факторов, например питания или климата, может облегчить ее течение.

Профилактика заболеваний, к которым есть предрасположенность

Для кого тест. Такой анализ врачи могут посоветовать здоровым людям, у которых среди родственников были неоднократные случаи различных болезней, таких как, например, большинство видов рака, сахарный диабет и ишемическая болезнь сердца. То есть тех самых многофакторных наследственных заболеваний, которые также называют «полигенными с пороговым эффектом». Еще подобный анализ может выявить вероятность развития аллергии, помочь скорректировать диету в зависимости от генетической основы обмена веществ и подобрать оптимальные физические нагрузки.

Как это работает. Помимо мутаций врачи также могут обращать внимание на вариации гена — аллели. При проверке предрасположенностей к определенным заболеваниям анализируют конкретный участок ДНК. Комплексное обследование на ряд потенциальных наследственных болезней может задействовать весь геном.

Что важно учитывать. Указанные болезни не зря называют «с пороговым эффектом». Это значит, что болезнь разовьется только после достижения организмом «порога». Задача профилактики как раз в том, чтобы этого не допустить. То есть положительный тест на предрасположенность к раку груди вовсе не означает, что это стопроцентно произойдет. Такой результат скорее служит рекомендацией относиться к себе внимательнее, избегать факторов риска и не пренебрегать регулярными обследованиями у маммолога.

Когда люди хотят завести ребенка, они волей-неволей задумываются о его будущем здоровье. Генетические анализы могут помочь на двух этапах — при планировании беременности и в ходе ее течения.

Для кого тест. Такой тест поможет выяснить, не унаследует ли ребенок «спящие мутации» и риски врожденных патологий. Это важно при частых случаях каких-то заболеваний в семейном анамнезе отца и/или матери либо при фактическом наличии у кого-то из родителей болезни.

Как это работает. По своей сути такие тесты не отличаются от выявления предрасположенностей к болезням у взрослых, но анализируют одновременно два родительских генома.

Что важно учитывать. Сложность анализа заключается в том, что нельзя заранее выяснить, какие именно гены родителей достанутся ребенку, это некая лотерея. Гены всегда работают не сами по себе, а в комплексе, что делает число вариаций генома будущего ребенка бесконечным. То есть тест на наследственность планируемого потомства всегда вероятностный, и даже наличие у родителей «плохих» мутаций не делает рождение здорового малыша невозможным.

Для кого тест. Этот анализ проводится во время беременности и нужен при подозрении на врожденные патологии. Также пренатальная генетическая диагностика может определить пол будущего ребенка на ранней стадии беременности и установить отцовство.

Как это работает. Для пренатальной диагностики есть несколько методов взятия образца генетического материала, главными из которых являются биопсия хориона (взятие кусочка ткани зародыша) и амниоцентез (взятие образца околоплодных вод). В последнее время также практикуется выделение ДНК эмбриона из крови матери — неинвазивный пренатальный ДНК-тест (НИПТ). При экстракорпоральном оплодотворении возможна также преимплантационная диагностика — ДНК выделяют из клетки зародыша до его внедрения в матку.

Что важно учитывать. Инвазивные методы — это всегда риск. Так, вероятность самопроизвольного прерывания беременности после биопсии доходит до 15%, а амниоцентез может привести к заражению или отслоению оболочек плода. Оба этих метода становятся возможными на относительно позднем сроке беременности, когда формируется плодный пузырь и хорошо различимый на УЗИ зародыш, поэтому прибегать к ним стоит только при серьезных подозрениях на генные или хромосомные дефекты. Неинвазивная диагностика не имеет таких последствий, и ее можно проводить начиная с девятой недели беременности.

Определение талантов и склонностей

Для кого тест. Нередко компании, проводящие генетические тесты, также предлагают родителям выявить предрасположенность детей к определенным видам спорта или другим занятиям. Такой тест может быть полезен для юных спортсменов перед началом серьезной карьеры: по мнению исследователей, спортивная успешность на 60% определяется генами.

Как это работает. Сам анализ проводится так же, как и для определения наследственных болезней, только исследуются другие участки ДНК. К настоящему времени известно около 50 генов, которые связывают с предрасположенностью к занятиям различными видами спорта. С другими талантами человека сложнее: например, установлена частичная генетическая природа абсолютного слуха, но по большей части это направление находится на стадии изучения.

Что важно учитывать. Несмотря на широко распространенное мнение, что наши гены предписывают нам определенные таланты и черты характера, генные основы психики — самая малоисследованная область в генетике человека. Не только болезни могут быть полигенными — таково большинство признаков в организме (например, цвет глаз определяется 15 генами). Вырванная из контекста информация может оказаться не только неполной, но и в принципе ложной: по одному гену нельзя определить, станет ребенок выдающимся спортсменом или нет. То, что касается интеллектуальных способностей и особенностей характера, до сих пор лежит в области предположений. Наконец, если результат генетического теста «предсказывает» ребенку успех в какой-то стезе, это может оказать психологическое давление на родителей и помешать ребенку самому определиться с планами на будущее. Гены — рекомендация, а не прямое указание.

Для кого тест. Генеалогические исследования выросли из криминалистики и популярной задачи установления отцовства. Сегодня при помощи генетики доступно как определение ближайших родственников, так и выяснение предковой группы — из какой части света произошел род много поколений назад. Такой анализ служит для решения прикладных задач установления родства (это важно для таких юридических моментов, как претензии на наследство) и может заинтересовать просто любознательных людей, изучающих семейную историю.

Как это работает. В ходе жизни у каждого человека накапливаются маленькие изменения в ДНК — не только в генах, но и в «нерабочей» части (а доля такой в наших клетках — больше 90%). При генеалогическом генетическом анализе исследователи сравнивают полученную ДНК на предмет сходства с другими — либо с ДНК потенциальных родственников, либо с большой базой данных. В такие базы могут входить как древние ДНК, так и генетический материал жителей страны. В зависимости от страны и доступа генетической лаборатории к базам данных картина анализа может различаться по полноте и подробности.

Что важно учитывать. В отличие от предыдущих анализов, когда ДНК пациента сравнивалась с эталоном, здесь речь идет о сравнении с генетическим материалом других людей. Такая процедура затрагивает вопросы конфиденциальности и нуждается в сложной законодательной регуляции. В Исландии собрана генетическая база данных, в которую занесены расшифрованные ДНК всех граждан и постоянных жителей (соответствующий закон был принят 1997 году). В России подобная практика только начинает появляться, для экспертизы на родство требуется согласие всех участников и сложная юридическая процедура. Впрочем, «древние» базы данных по всему миру находятся в открытом доступе, и любой желающий может узнать о своих корнях. Например, здесь, здесь и здесь.

Как это работает. По своей сути такие тесты не отличаются от выявления предрасположенностей к болезням у взрослых, но анализируют одновременно два родительских генома.

Что такое неинвазивный пренатальный ДНК-тест и почему его делают при беременности?

  • Что это такое?
  • Группы риска
  • Противопоказания
  • Проведение исследования и подготовка к нему
  • Результаты
  • Плюсы и минусы
  • Виды
  • Отзывы

Современный уровень развития медицины позволяет женщине узнать, здоров ли ее ребенок, когда тот еще находится в утробе. Этот вопрос является главным для всех будущих родителей, а порой он стоит настолько остро, что в пренатальной диагностике появляется неотложная необходимость. Во всех сомнительных случаях женщин направляют на инвазивные исследования.

Они травматичны, женщина очень нервничает, ведь все они (и кордоцентез, и амниоцентез, и другие методы) связаны с проколом стенки матки и забором длинной иглой генетического материала плода на анализ. Сегодня этой процедуре есть достойная альтернатива – неинвазивный пренатальный тест. Что это такое и как он проводится, мы расскажем в этой статье.


Они травматичны, женщина очень нервничает, ведь все они (и кордоцентез, и амниоцентез, и другие методы) связаны с проколом стенки матки и забором длинной иглой генетического материала плода на анализ. Сегодня этой процедуре есть достойная альтернатива – неинвазивный пренатальный тест. Что это такое и как он проводится, мы расскажем в этой статье.

Читайте также:  Эндоскопия – методы, виды, показания, как проводится исследование

Принципы и методы генетического анализа.

Генетическим анализом мы называем систему опытов, наблюдений и вычислений, имеющих целью разложение свойств (признаков) организма на отдельные наследственные элементы, отдельные признаки, и изучение свойств соответствующих им генов. С его помощью исследуется качественный и количественный состав генотипа, проводится анализ его. структуры и функционирования.

Задачи генетического анализа можно коротко сформулировать как определение системы генотипа организма или генотипической структуры популяции. Очень часто пытаются сравнить генетический анализ с качественным анализом в химии, но добавляют при этом, что генанализ значительно сложнее, так как химик имеет возможность работать с чистыми реактивами (элементами), генетик же имеет дело со сложной системой генотипа.

Методы генанализа очень разнообразны, но основным является гибридологический, или метод скрещивания. Гибридологический анализ, основы которого разработал основатель современной генетики Г. Мендель, основан на следующих принципах.

1. Использование в качестве исходных особей (родителей), форм, не дающих расщепления при скрещивании, т.е. константных форм.

2. Анализ наследования отдельных пар альтернативных признаков, то есть признаков, представленных двумя взаимоисключающими вариантами.

3. Количественный учет форм, выщепляющихся в ходе последовательных скрещиваний и использование математических методов при обработке результатов.

4. Индивидуальный анализ потомства от каждой родительской особи.

5. На основании результатов скрещивания составляется и анализируется схема скрещиваний.

В генетическом анализе используются скрещивания в последовательном ряду поколений: Fl( F2, F3 и т. д. Возвратные скрещивания (Fb)—это скрещивания, гибрида Fi с одной из родительских форм (Р). Особое значение имеет анализирующее скрещивание — скрещивание гибрида Fi (или любого организма неизвестного происхождения) с гомозиготной рецессивной формой.

Цитогенетические методы – это, в первую очередь, методы изучения хромосом: подсчет их числа, описание структуры, поведения при делении клетки, а также связь между изменением структуры хромосом с изменчивостью признаков. Они заключаются в цитологическом анализе генетических структур и явлений на основе гибридологического анализа с целью сопоставления генетических явлений со структурой и поведением хромосом и их участков (анализ хромосомных и геномных мутаций, построение цитологических карт хромосом, цитохимическое изучение активности генов и т. п.).

На основе популяционного метода изучают генетическую структуру популяций различных организмов: количественно оценивают распределение особей разных генотипов в популяции, анализируют динамику генетической структуры популяций под действием различных факторов (при этом используют создание модельных популяций).

Молекулярно-генетические – биохимические и физико-химические – методы включают разнообразные, направленные на изучение структуры и функции генматериала и направлен на выяснение этапов пути «ген – признак» и механизмов взаимодействия различных молекул на этом пути.

Мутационные методы позволяет (на основе всестороннего анализа мутаций) установить особенности, закономерности и механизмы мутагенеза, помогает в изучении структуры и функции генов.

Генеалогический метод позволяет проследить наследование признаков в семьях. Используется для определения наследственного или ненаследственного характера признака, доминантности или рецессивности, картирования хромосом, т. е. для установления принадлежности гена, кодирующего данный признак, к определенной группе сцепления, сцепленности с Х- или Y-хромосомами, для изучения мутационного процесса, особенно в случаях, когда необходимо отличить вновь возникшие мутации от тех, которые носят семейный характер, т. е. возникли в предыдущих поколениях. Как правило, генеалогический метод составляет основу для заключений при медико-генетическом консультировании (если речь не идет о хромосомных болезнях).

Близнецовый метод, заключающийся в анализе и сравнении изменчивости признаков в пределах различных групп близнецов, позволяет оценить относит, роль генотипа и внешних условий в наблюдаемой изменчивости. Особенно важен этот метод при работе с малоплодовитыми организмами, имеющими поздние сроки наступления половой зрелости (например, крупный рогатый скот), а также в генетике человека.

В генетическом анализе используют и многие другие методы: онтогенетический, иммуногенетический, сравнительно-морфологические и сравнительно-биохимические методы, разнообразные математические методы и т. д.

Моногибридное скрещивание.

Моногибридным называется скрещивание, при котором родительские формы отличаются друг от друга по одной паре контрастных, альтернативных признаков.

Признак —любая особенность организма, по которой можно различить две особи. У растений это форма венчика (например, симметричный—асимметричный) или его окраска (пурпурный—белый) и т. д.

Совокупность всех признаков организма, начиная с внешних и кончая особенностями строения и функционирования клеток, тканей и органов, называется фенотипом. Признаки и свойства организма проявляются под контролем наследственных факторов, т. е. генов. Совокупность всех генов организма называют генотипом.

Примерами моногибридного скрещивания, проведенного Г. Менделем, могут служить скрещивания гороха с такими хорошо заметными альтернативными признаками, как гладкая и морщинистая поверхность семян, желтая и зеленая их окраска и др.

Единообразие гибридов первого поколения (первый закон Менделя). При скрещивании гороха с желтой и зеленой окраской Мендель обнаружил, что у всех гибридных растений первого поколения (F1) окраска оказалась желтой. При этом зеленая окраска не проявлялась.

Из рисунка видно, что в каждой гамете родительских особей будет по одному гену: в одном случае A, в другом — а. Таким образом, в первом поколении все соматические клетки будут гетерозиготными — Aa. В свою очередь, гибриды первого поколения с равной вероятностью могут образовывать гаметы A или a. Случайные комбинации этих гамет при половом процессе могут дать следующие варианты: AA, Aa, aA, aa. Первые три растения содержащие ген A, по правилу доминирования будут иметь желтые горошины, а четвертое — рецессивная гомозигота aa — будет иметь зеленые горошины.

Следовательно, у гибридов первого поколения из пары родительских альтернативных признаков проявляется только один, а признак другого родителя как бы исчезает. Явление преобладания у гибридов F1 признаков одного из родителей Мендель назвал доминированием, а соответствующий признак — доминантным. Признаки, не проявляющиеся у гибридов F1 он назвал рецессивными.

Поскольку все гибриды первого поколения единообразны, это явление было названо К. Корренсом первым законам Менделя, или законом единообразия гибридов первого поколения, а также правилом доминирования. Закон единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя) — при скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей.

Закон расщепления (второй закон Менделя) — при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Генетическим анализом мы называем систему опытов, наблюдений и вычислений, имеющих целью разложение свойств (признаков) организма на отдельные наследственные элементы, отдельные признаки, и изучение свойств соответствующих им генов. С его помощью исследуется качественный и количественный состав генотипа, проводится анализ его. структуры и функционирования.

Молекулярно-генетические анализы

В отличие от цитогенетического анализа данный метод позволяет выявить изменения в геноме на уровне генов, включая самые короткие.

Таким образом можно обнаружить точечные мутации, затрагивающие отдельные нуклеотидные последовательности ДНК, не видимые при микроскопической визуализации хромосом. С помощью молекулярно-генетического анализа также обнаруживаются делеции – отсутствие отдельных участков в хромосоме. Исследование проводят с помощью различных методик.

Наиболее популярные из них:

  • ПЦР, или полимеразная цепная реакция. С ее помощью можно выявить ничтожное количество нетипичных структур в ДНК и РНК. Для выделения нужного участка используется генетический детектор – высокочувствительная искусственно синтезированная матрица ДНК, которая является эталонной. На ее базе происходит многократное копирование проблемного участка. После того, как образец увеличился в миллионы раз, приступают к его визуализации и анализу на основе имеющейся последовательности.

Метод обладает высокой чувствительностью – 99% и специфичностью. Применяется для выявления урогенитальных инфекций, гепатита, ВИЧ, боррелиоза, энцефалита и многих других. Эффективен даже в тех случаях, когда заболевание не успело клинически проявиться;

  • FISH, или метод флуоресцентной гибридизации. Преимущество данного метода перед остальными – возможность исследовать геном непосредственно в образце биоматериала, без дополнительного культивирования молекул. Проводить анализ можно как в фазе деления, так и в интерфазе, когда хромосомы полностью раскручены и деструктурированы.

Принцип метода – введение нуклеотидной последовательности, комплементарной специфическому участку ДНК. Такое сродство помогает найти искомое повреждение с точностью до 100%, а специальная флуоресцентная метка на введенной молекуле позволяет обнаружить присоединение и идентифицировать геномный дефект;

  • Микрочипирование. В отличие от FISH, флуоресцентная метка ставится на выделенной из ядра ДНК, или РНК. Специфический участок молекулы после клонирования присоединяют к биологическому чипу, который представляет собой пластинку с упорядоченно размещенными молекулами ДНК или белков. Преимущество метода в том, что с его помощью можно исследовать функциональность большого числа диагностически значимых генов в одном образце. Метод эффективен для определения инфекции любой природы, аллергенов, различных биологических веществ даже в самых ничтожных концентрациях. Не применяется в России.


Наиболее популярные из них:

Материалы для анализа

Выделить молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты можно почти из любого образца человеческих тканей и жидкостей. Благодаря легкости применения в домашних условиях, наибольшее распространение получил метод выделения ДНК из слюны испытуемого. Для того, что бы самостоятельно собрать слюну на анализ ватной палочкой, не нужны особенные навыки и знания. Достаточно соблюдать чистоту и гигиену. Непосредственно перед взятием пробы желательно не есть за 2-3 часа. Пить лучше тоже умеренно, по одному-двум глотками и только воду.

Для анализа подойдут: обрезки ногтей, волосы, окурки, жевательная резинка, пятна физиологических жидкостей на ткани и т.д.

  • Установить личность человека по мельчайшим его следам: по бокалу, из которого он пил; по капле крови засохшей на рубашке и т.д.
  • Установить отцовство.
  • Установить родство и его степень между неограниченным количеством людей (без изучения ДНК отцов и матерей).
  • Выявить инфекцию или вирус до возникновения первых симптомов заболевания.
  • Составить наиболее подходящий организму рацион питания, исходя из его врожденных индивидуальных особенностей.
  • Предсказать предрасположенность и противопоказания к спорту и физическим нагрузкам.
  • Узнать, есть ли в геноме следы наследственных заболеваний и предрасположенности к ним.
  • Выяснить пол ребенка еще до его рождения, а так же, резус фактор и генетические сбои (если они имеются).

Какие технологии обеспечивают проведение генетического исследования?

Молекулярно-генетические методы позволяют врачу заглянуть в геном человека. Такими методами могут быть:

  • гибридизация FISH, CISH;
  • секвенирование – определение последовательности нуклеотидов в цепи нуклеиновой кислоты;
  • полимеразная цепная реакция – поиск определённого фрагмента нуклеиновой кислоты, многократное размножение её, затем детекция различными способами и другие.

Чаще всего в лабораториях используют полимеразную цепную реакцию (ПЦР).


Генетическое исследование при беременности позволяет обнаружить осложнения, возникающие у плода, провести кариотипирование и подготовиться к беременности.

Когда будет готов анализ

Проведение исследования не занимает много времени, от забора крови до получения результата проходит от 1 до 10 дней, в зависимости от диагностических мероприятий.


Проведение исследования не занимает много времени, от забора крови до получения результата проходит от 1 до 10 дней, в зависимости от диагностических мероприятий.

Ссылка на основную публикацию