Генетические заболевания человека: что на роду написано...

В нашей семье мы часто используем фразу «это наследственное», чтобы объяснить различные вещи. Это может означать цвет волос, телосложение или даже склонность к частым простудам. Когда мы говорим о наследственности, мы часто оправдываем себя болезнями, хотя это не всегда верно. В данном случае, что такое генетические или наследственные заболевания и можно ли их предотвратить? Как они диагностируются?

Что такое генетические болезни? Обременительное наследство

Генетические заболевания и заболевания, к которым выявлена наследственная предрасположенность, — это разные понятия. Генетические болезни обусловлены нарушениями в строении генома, известные также как моногенные заболевания. Несколько представительных примеров включают в себя галактоземию. Нарушение работы ферментов, которые превращают молочный сахар в глюкозу, является причиной этой болезни. Один ген был найден, ответственный за развитие заболевания. Если ребенок наследует «дефектный» ген от обоих родителей, то ферментная система работает только на 10%, а если от одного, то на 50%. Заболевания, к которым у человека есть наследственная предрасположенность, зависят не только от генетики, но и от факторов внешней среды, таких как окружающая среда, физическая активность и питание. Некоторые люди могут иметь склонность к атеросклерозу, но правильный образ жизни и рациональное питание помогают им оставаться здоровыми.

Гены - это способ хранения данных о человеческом организме. Если говорить научным языком, ген - это фрагмент ДНК. Человек имеет совокупность генов, которые представляют собой плотно свернутую нить ДНК, известную как хромосомы. Всего у человека их 23 пары. Каждая из этих хромосом имеет свою пару. Таким образом, любой признак, чтобы быть узнанным геном, имеет гены-аллели. Например, гены, отвечающие за цвет глаз, могут быть идентичными или отличаться друг от друга за счет их способности доминировать или рецессировать.

При развитии зародыша он получает половину хромосом от матери и половину хромосом от отца. Именно поэтому организм ребенка не копирует ни одного из родителей, а имеет свою индивидуальность. Наследование генов и хромосом возможно по нескольким схемам: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, кодоминантный и наследование, сцепленное с полом. В первом случае, если ребенок получит «сильный», доминантный, ген хотя бы от одного из родителей, то этот ген обязательно проявится. Во втором случае признак проявляется только в том случае, если ребенок получил от родителей два «слабых», рецессивных гена. В третьем случае проявляются оба гена - и доминантный, и рецессивный. В случае наследования, сцепленного с полом, гены связаны с половыми хромосомами у мужчин и женщин, и передают информацию о заболеваниях.

Существует ряд распространенных генетических заболеваний:

• Дальтонизм (около 850 случаев на 10 000)
• Расщепление позвоночника (10-20 случаев на 10 000 человек)
• Синдром Клайнфельтера (14-20 на 10 000)
• Синдром Дауна (9-13 на 10 000)
• Синдром Тернера (около 7 на 10 000)
• Фенилкетонурия (до 3,8 на 10 000)
• Нейрофиброматоз (около 3 на 10 000)
• Муковисцидоз (1-5 на 10 000)
• Гемофилия (до 1,5 на 10 000)

С помощью ДНК-идентификации можно выявить мультифакториальные генетические заболевания. При анализе специалисты подтверждают наличие или отсутствие предрасположенности к широкому спектру патологий, начиная от сахарного диабета и заканчивая зависимостью от вредных привычек. Значительный вклад в развитие заболеваний вносят как генетические факторы, так и внешние обстоятельства. Поэтому рекомендации по лечению каждому пациенту должны быть индивидуальными, основанными на результатах его личных анализов.

В настоящее время все чаще появляется информация об экспресс-тестах, позволяющих определить нарушения структуры ДНК в день анализа. Интересный пример такого анализа – это разработанный учеными из Дании «светящийся ДНК-тест», результаты которого можно получить уже через шесть часов после анализа.

Где можно сдать анализы?

Существует множество наследственных заболеваний, вызываемых мутациями генов, перестроением структуры хромосом или воздействием факторов внешней среды. Поэтому для полной проверки генотипа рекомендуется обратиться в лабораторию, которая обладает всем необходимым оборудованием и предоставляет широкий спектр услуг, таких как кариотипирование, ПЦР, пренатальная диагностика и анализ на носительство.

Для получения максимально точного анализа оборудование должно быть сертифицированным и современным. Хотя некоторые экспресс-системы могут предоставить результаты анализа в тот же день, но они ограничены и не позволяют глубокий анализ генотипа. Поэтому рекомендуется обратиться в специализированную лабораторию, которая может предоставить более подробное и глубокое исследование всего генотипа, а за результаты следует ожидать от 2 до 3 дней.

Стоимость генетического обследования зависит от того, какие услуги будут включены в исследование. Так, например, создание генетического паспорта может обойтись в 75 000-80 000 рублей.

Но не стоит забывать, что информация, касающаяся здоровья и медицины, приведена только в справочных целях и не может быть использована для самодиагностики или самолечения.

Развитие технологий позволило современным врачам обнаруживать генетические заболевания с высокой точностью, благодаря возможности изучения гена на глубоком уровне. В настоящее время существует несколько направлений генетических обследований.

Первое направление - массивное параллельное секвенирование. Это методика, при которой изучается ДНК-материал пациента по набору заданных генов. Метод является одним из наиболее точных и эффективных, но также и дорогих.

Второе направление - целенаправленное секвенирование. Оно заключается в изучении сегментов ДНК, при которых имеются упоминания о заболеваниях. Такой метод более дешев и быстр, чем первый.

Третье направление - микроскопический анализ. Это изучение фрагментов ДНК, когда необходимо установить наличие или отсутствие конкретного гена.

Кроме того, в настоящее время в зарубежной прессе появляются сообщения о возможности использования методов редактирования генома в борьбе с определенными заболеваниями, включая ВИЧ. Пока эти методы остаются в сфере научных экспериментов.

В случае наличия симптомов или внешних особенностей, свойственных генетическим заболеваниям, пациенту назначается диагностическое тестирование. Предварительно проводится комплексное обследование, чтобы выявить возможные проявления наследственной патологии в различных органах и системах. Если имеется ряд отклонений от нормы, то пациент направляется на молекулярно-генетическую диагностику.

Некоторые наследственные заболевания (например, синдромы Дауна, Эдвардса, Патау) вызывают изменение числа хромосом (кариотипа), и для подтверждения их наличия проводится кариотипирование, то есть изучение количества хромосом. Для этой процедуры необходимы клетки крови, которые выращивают в специальной среде и окрашивают. Таким образом, врачи могут выделить и идентифицировать каждую хромосому. Они оценивают количественный состав, а также их внешние особенности.

Для обнаружения мутаций конкретных генов используют метод ПЦР – полимеразной цепной реакции. Суть метода заключается в выделении ДНК и воспроизведении интересующего исследователя фрагмента. Этот метод считается очень точным, так как ложноположительный результат почти невозможен. Еще одно преимущество метода - исследование может проводиться на любой ткани организма.

Пренатальная и предимплантационная диагностика: что это и когда нужно делать

Если у вас или у вашего супруга есть история наследственных заболеваний в семье, вы можете захотеть узнать, какова вероятность передачи их вашим будущим детям. В этом случае врачи могут предложить вам пройти пренатальную диагностику. А если вы используете вспомогательные репродуктивные технологии, вам могут порекомендовать предимплантационную генетическую диагностику плода (ПГД).

ПГД необходимо проводить, если возраст матери превышает 35 лет, если у пары были прерывавшиеся беременности или если родились дети с наследственными заболеваниями. Также врачи рекомендуют делать ПГД, если родители являются носителями генетических недугов. В этом случае, хоть сами супруги и здоровы, вероятность передачи болезни ребенку может достигать 50%. Установить этот показатель точно помогает ПГД. Анализ проводится на стадии развития эмбриона (6 или 8 клеток), полученного с помощью вспомогательных репродуктивных технологий.

Пренатальную диагностику, напротив, проводят, когда ребенок еще находится в утробе матери. Врачи могут предположить наличие генетических отклонений на основании анализов крови матери или результатов УЗИ плода. Поэтому рекомендуется пройти трехмаркерный скрининг на начальном этапе: в крови будущей матери определяют уровень АФП, β-хорионического гонадотропина и эстриола. Если их концентрация отличается от нормы, то врач рекомендует выполнить генетическое обследование ребенка, которое проводят с помощью пункции амниотической жидкости или кариотипирования плода. Единственный недостаток этого метода - долгий период ожидания результатов. Если результат будет отрицательный, женщина может не успеть принять решение о прерывании беременности. Альтернативой является анализ ворсин хориона, но получение материала представляет угрозу для протекания беременности.

В настоящее время существует еще один метод пренатальной диагностики - неинвазивный пренатальный ДНК-тест (НИПТ-тест). Его можно провести, используя только кровь матери. Точность теста составляет 99%, причем можно исследовать как наиболее распространенные генетические патологии, так и проверить плод полностью.

Важность определения носительства

Мы рассматривали несколько способов наследования генетических заболеваний, включая аутосомно-рецессивный и связанный с полом. Несмотря на то, что у человека может не быть признаков болезни, его генотип может содержать патологический ген. Определение носительства помогает выявить наличие таких генов, что особенно полезно при планировании беременности.

Примером является гемофилия, болезнь, которая обычно возникает только у мужчин, но женщины могут быть ее носителями. Для того чтобы вычислить вероятность рождения ребенка с гемофилией, женщинам, которые имеют родственников с проблемами свертываемости крови, рекомендуется проходить скрининг наличия гетерозиготного носительства.

Генетическая диагностика, или предсказательное генотипирование, является важной процедурой, которая рекомендуется даже тем, у кого нет признаков наследственных заболеваний. Это связано с тем, что не все наследственные патологии могут быть выявлены только нарушениями в генах, поэтому возможна предрасположенность ко многим заболеваниям. Для выявления этой предрасположенности используют досимптоматическую диагностику, или ДНК-идентификацию, которая также известна как «генетический паспорт».

Результаты ДНК-идентификации помогают врачам дать рекомендации по образу жизни, диете и профессиональным рискам, с которыми сталкивается пациент. Соблюдение этих рекомендаций может помочь предотвратить развитие многих заболеваний. Важно отметить, что результаты ДНК-идентификации остаются неизменными со временем, поэтому эту процедуру достаточно провести только один раз.

Одним из важнейших этапов диагностики генетических заболеваний у человека является выбор соответствующих методов их выявления, основываясь на причинах возникновения заболевания. Ниже будут рассмотрены основные группы патологий и методы их обследования, выбираемые врачом в зависимости от конкретной ситуации.

Генетические заболевания, связанные с хромосомами

Хромосомные заболевания могут возникнуть из-за изменений в количестве или структуре хромосом. Например, синдром Дауна вызывается наличием дополнительной (третьей) 21-й хромосомы. Синдром Шершевского-Тернера связан с наличием всего одной Х-хромосомы у женщин, а синдром Клайнфельтера - с наличием сочетания XXY у мужчин вместо обычного XY.

Некоторые хромосомные нарушения, как удвоение или утроение, несовместимы с жизнью. Зародыши погибают в утробе, а родившиеся дети живут всего несколько дней. Но бывают и исключения - иногда у человека есть разные виды клеток: несущие патологические хромосомы и не имеющие нарушений. Это явление известно как "мозаицизм", который может проявляться в меньшей степени или практически не проявляться вовсе.

Для диагностики хромосомных заболеваний проводят кариотипирование. К примеру, синдром Клайнфельтера - редкое генетическое заболевание, которым страдают мужчины. Он проявляется в евнухоподобной внешности, увеличении грудных желез, нарушении половой функции. Детальное исследование состава половых хромосом помогает определить, какое именно нарушение произошло у пациента. В зависимости от кариотипа будет варьироваться и степень выраженности симптомов заболевания.

Не только количество, но и структура хромосом может быть нарушена. В процессе деления клеток, если что-то пойдет не так, то может произойти утрата части хромосомы или удвоение ее участка. Хромосома может развернуться на 180 градусов (инверсия), или ее концы образуют кольцо. Синдром кошачьего крика, например, это следствие перестройки пятой хромосомы. У детей, страдающих от этой патологии, специфически кричит (звук напоминает мяуканье кошки). Обычно они погибают в первые годы жизни, поскольку этот недуг вызывает многочисленные пороки развития внутренних органов.

Пациентам с хромосомными заболеваниями назначают цитогенетическое обследование. Часто ему подвергаются и родители, чтобы установить, является ли патология унаследованной или же это случайное явление.

Генные мутации: как они влияют на заболевания

Генная мутация может произойти в отдельном участке хромосомы. Если это происходит, это означает нарушение в соответствующем гене. Это приводит к моногенным заболеваниям, таким как муковисцидоз, фенилкетонурия, андрогенитальный синдром и другие нарушения метаболизма. Многие из этих заболеваний могут быть выявлены при обязательном скрининге всех младенцев в роддоме. Если используется дополнительное генетическое обследование, можно предпринять меры для предотвращения возникновения серьезных нарушений.

С другой стороны, существуют заболевания, вызванные генными мутациями, которые проявляются гораздо менее заметно. В качестве примера может быть приведен синдром Вольфрама, который появляется в виде сахарного диабета в раннем возрасте и затем проявляется ухудшением зрения или слуха. Точный диагноз может быть подтвержден только по результатам генетической экспертизы.

Фото: freepik.com