Генетические исследования

Генетические исследования выполняются достаточно редко, в основном при подозрении на наследственное заболевание. 

Исследование для определения хромосомных нарушений

Ядро каждой клетки содержит хромосомы. Это образования, имеющие нитевидную форму и хранящие генетическую информацию. Хромосомы состоят из ДНК. Каждая клетка в норме имеет набор из 22 пар соматических хромосом и еще пару половых хромосом. Последние определяют пол. При исследовании хромосомных нарушений исследуется весь набор хромосом клетки. Он называется кариотипом.

При формировании сперматозоида или яйцеклетки или на ранних стадиях деления уже оплодотворенной яйцеклетки могут произойти хромосомные нарушения: нарушается количество хромосом или их структура. В первом случае нарушение настолько серьезно, что, как правило, заканчивается самопроизвольным абортом, тяжелыми физическими дефектами или умственной отсталостью. Это нарушение не передается по наследству. Структурные изменения хромосом могут не вызвать видимых нарушений, однако  передаются по наследству.

Хромосомный анализ выполняют в случае врожденных физических дефектов у ребенка или отставания его в развитии. Иногда такое исследование проводят и во время беременности, если при ультразвуковом исследовании обнаружены нарушения развития плода, которые могут быть обусловлены дефектами хромосом.

Исследование для определения хромосомных нарушений выполняют следующим образом. При проведении анализа детям или взрослым берутся лейкоциты из образца  анализа крови или клетки с внутренней поверхности щеки (со слизистой оболочки). При проведении анализа  хромосом эмбриона, клетки берут из плаценты или околоплодной жидкости. Затем клетки выращивают в питательной среде. И когда хромосомы становятся хорошо видны, деление клеток останавливают специальными химическими веществами. Хромосомы  клетки выстраивают парами, так обнаруживают, каких хромосом недостает или, наоборот, какие хромосомы лишние. Находят хромосомы с нарушенным строением. Полный набор хромосом фотографируют.

Результаты такого исследования позволяют выявить хромосомные нарушения плода и предсказать возможное заболевания и его тяжесть. Имея такой прогноз, родители будут принимать решение о сохранении беременности.

Исследования для определения мутации генов

Ген — это участок ДНК, в котором молекулы выстроены в определенной последовательности. В каждой клетке находится несколько тысяч генов. Гены управляют строением и функцией клетки, контролируя синтез белков в каждой клетке тела. Если поврежден даже один ген, может развиться болезнь.  Патологические изменения последовательности молекул внутри гена или утрату некоторого сегмента ДНК называют мутацией гена. Для многих заболеваний найдено положение на хромосоме гена, ответственного за нарушение, а для  некоторых заболеваний уже точно установлено, мутация каких генов их вызывает.

Такие исследования проводят при подозрении на генетическое происхождение болезни. Проводят их и для семейных пар и для эмбрионов, если у супругов обнаружены поврежденные гены. Это связано с тем, что, как правило, наследственные заболевания возникают, когда оба родителя имеют дефектные гены.

Для исследования берутся те же образцы, что и при исследовании хромосом:  лейкоциты из образца  анализа крови или клетки со слизистой оболочки щеки; для эмбриона - клетки  из плаценты или околоплодной жидкости. Чтобы увеличить количество ДНК в образце, используют  метод  полимеразной  цепной реакции. При этом создаются миллионы копий фрагмента ДНК, содержащего нужный ген. Место мутации генов определяют прямым или непрямым методом.

Прямой метод определения места мутации используют, если известна  последовательность нуклеиновых кислот в цепочке ДНК, которая должна быть в норме. Цепочку ДНК  исследуемого и контрольного образца разрезают на фрагменты в определенных местах с помощью химических разрезающих реактивов. У мутировавшего гена длина фрагментов будет отлична от нормы.

Непрямые методы определения места мутации используют, если  нельзя заранее выяснить, какие изменения генов вызвали заболевание. В таком случае исследуют сцепления генов, используя маркеры — характерные участки цепочки ДНК, всегда присутствующие в измененном гене. Нужный маркер для определенного генетического заболевания определяют, сравнивая образцы клеток у больного и его здоровых родственников. Так находят последовательность нуклеотидов в цепочке ДНК, которая встречается только у больных. Ее и используют как генетический маркер. Чем ближе расположены маркер и  ген на хромосоме, тем больше вероятность, что человек унаследовал патологический ген.

Когда место мутации гена выявлено,  определяют, доминантный или рецессивный данный ген. Если мутирует доминантный ген,  это значит, что соответствующее заболевание обязательно разовьется, и с вероятностью 50% передастся по наследству детям. Если ген рецессивный, человек будет носителем заболевания, без проявления симптомов болезни.

Исследования для определения генного продукта или биохимических маркеров

Каждый ген содержит в себе инструкции по производству необходимых белков, которые разрушаются при мутации гена, вызывая заболевание. Тот белок, чей синтез кодируется данным геном, носит название генного продукта. При мутации гена биохимические процессы в клетке нарушаются и содержание генного продукта и других веществ в организме  (называемых биохимическими маркерами) отклоняется от нормы. Тесты, определяющие биохимические маркеры, как правило, дешевле и легче выполнимы, чем тесты, измеряющее содержание генного продукта. По этой причине исследование биохимических маркеров применяют в качестве скринингового (например, у новорожденных таким способом делают анализ на фенилкетонурию).

Исследование проводят по образцу крови. При некоторых наследственных заболеваниях (например, при гемофилии) можно измерить содержание генного продукта в анализе крови. При гемофилии в крови будет снижено содержание белка, называемого фактором VIII. При других болезнях используется непрямой метод определения генетических нарушений — по содержанию биохимических маркеров.

Если определен генный продукт, можно точно диагностировать заболевание. Если определены биохимические маркеры,  диагноз может быть только предварительным, поскольку уровень этих маркеров может отклоняться от нормы и при других заболеваниях. В таком случае требуется проведение дополнительных исследований, лучше всего — определить генный продукт, соответствующий предполагаемому заболеванию.