Краткая история медицинской генетики

Введение    

 Медицинская генетика представляет  собой область знаний о наследственности  и изменчивости человека, имеющих  непосредственное отношение к  проблемам и задачам медицины. Предметом ее изучения являются, в первую очередь, генетические  основы патологических состояний человека. Причиной появления наследуемых заболеваний и аномалий развития индивидуумов служат изменения генов и хромосом, возникающие под воздействием мутагенных факторов (мутагенов) внешней среды.    

 Возрастающее значение медицинской  генетики определяется прежде всего тем обстоятельством, что активное вмешательство человека в окружающую среду приводит к ее интенсивному загрязнению и повышению уровня мутационной изменчивости организмов.    

 Особенности современного этапа  генетического изучения человека связаны с широким использованием молекулярно – генетических, биохимических, цитогенетических и других новейших методов исследования.    

 Это привело к значительному  прогрессу в знаниях о наследственности  и изменчивости человека.    

 Раздел «Медицинская генетика» является составной и основной частью общей генетики и генетики человека, которые изучаются в старшей, а более углубленно в профильной школе.    

 Предложенный курс является  основой для школьной «генетики»  и для подготовки детей в  ВУЗы, поэтому он включен в план курсовой подготовки учителей биологии.    

 В курсе изложены основные  положения медицинской генетики. Рассмотрены химические основы  генетических явлений, молекулярные  механизмы генетических процессов,  наследственность и патология с подробным описанием генных, хромосомных и мультифакториальных болезней, объяснены причины их возникновения. Раскрыта роль медицинской генетики в профилактике врожденной и наследственной патологии, приведены конкретные указания по медико–генетическому консультированию.    

 Помимо теоретической части,  после каждой темы имеется  список контрольных вопросов  и заданий, позволяющих анализировать  усвоение полученной информации.

Учебно-тематический план

Тема 1. Краткая история медицинской генетики

 Медицинская генетика человека  изучает закономерности наследственности  изменчивости с точки зрения  патологии. Она выявляет причины  возникновения наследственных болезней, разрабатывает меры по профилактике  действия мутагенных факторов на организм человека.     

Задачами медицинской генетики являются:     

1. Изучение характера наследственных  болезней на молекулярном, клеточном  уровнях и уровне целостного  организма;      

2. Дальнейшая разработка и усовершенствование  методов генной инженерии с целью получения лекарственных веществ (инсулин, интерферон и др.) и генотерапии (замещение патологических генов их нормальными аллелями)      

3. Интенсивное развитие методов  пренатальной (дородовой) диагностики,  позволяющих предотвратить рождение ребенка с тяжелой наследственной потологией.      

Особый раздел медицинской генетики – клиническая генетика, исследующая  вопросы патогенеза, клиники, диагностики, профилактики и лечения наследственных болезней.      

Первые представления о передаче патологических наследственных признаков отражены в Талмуде (собрание догматических, религиозно-этических и правовых положений иудаизма, сложившихся в IV в. до н. э. — V в. н. э.), в котором указана опасность обрезания крайней плоти у новорожденных мальчиков, старшие братья которых или дяди по материнской линии страдают кровотечениями.      

В XVIII в. описано наследование доминантного (полидактилия — много-пальность) и  рецессивного (альбинизм у негров) признаков. В начале ХIХ в. несколько  авторов одновременно описали наследование гемофилии.      

Особого внимания заслуживает книга  лондонского врача Адамса, вышедшая в 1814 г. под названием «Трактат о  предполагаемых наследственных свойствах  болезней, основанных на клиническом  наблюдении». Через год она была переиздана под названием «Философский трактат о наследственных свойствах человеческой расы». Это был первый справочник для генетического консультирования. В ней сформулированы несколько принципов медицинской генетики: «Браки между родственниками повышают частоту семейных (то есть рецессивных) болезней» или «Не все врожденные болезни являются наследственными, часть из них связана с внутриутробным поражением плода (например, за счет сифилиса)». Мотульски А. Г. (1959) справедливо назвал Адамса «забытым основателем медицинской генетики».      

В середине XIX в. в России над проблемами наследственных болезней работал В. М. Флоринский. Он изложил свои взгляды  по усовершенствованию человеческого  рода. Однако ряд положений был  противоречив и неверен. В то же время  В. М. Флоринский поднял и осветил некоторые вопросы медицинской генетики. В своих трудах он правильно оценил значение среды для формирования наследственных признаков, подчеркнул вред родственных браков, показал наследственный характер многих патологических признаков (глухонемота, альбинизм, заячья губа, пороки развития нервной трубки). Однако книга не нашла отклика среди медиков и биологов того времени, так как ученые еще не были подготовлены к восприятию этих идей.      

В последней четверти XIX в. наибольший вклад в становление генетики человека внес английский биолог Ф. Гальтон (двоюродный браг Ч. Дарвина). Он первым поставил вопрос о наследственности человека как предмете для изучения, обосновал применение геналогического, близнецового и статистического методов для ее изучения и заложил основы для будущего развития генетики человека. Принципиальная ошибка Ф. Гальтона заключается в том, что во всех евгенических мероприятиях он рекомендовал не столько избавиться от патологических генов человека, сколько повысить количество «хороших» генов в человеческих популяциях путем предоставления преимущественных условий для размножения более одаренных, гениальных людей.      

Существенный вклад в изучение генетики человека внес выдающийся английский клиницист А. Гаррод, хорошо знавший биологию и химию. Он первым обнаружил взаимосвязь между генами и ферментами и, применив эти знания к изучению патологических признаков, открыл врожденные нарушения обмена веществ.      

Работы Адамса и других исследователей того времени не привлекли внимания широкого круга специалистов потому, что наследственность тогда в основном изучалась на растениях. Наблюдения над человеком не учитывались. Между тем, если бы результаты исследований по генетике человека были известны Менделю и другим ученым, изучавшим наследование на ботаническом материале, то открытие законов генетики и их признание могли бы произойти гораздо раньше.      

В 1865 г. чешский ученый Г. Мендель  глубоко и последовательно с  математическим описанием в опытах на горохе сформулировал законы доминирования для первого поколения гибридов, расщепления и комбинирования наследственных признаков в потомстве гибридов. Этот важнейший вывод доказал существование наследственных факторов, детерминирующих развитие определенных признаков. Работа Г. Менделя оставалась непонятой 35 лет.      

В 1900 г. три ботаника независимо друг от друга, не зная работы Г. Менделя, на разных объектах повторили его открытие: Де Фриз из Голландии -в опытах с  энотерой, маком и дурманом, Корренс  из Германии с кукурузой, Чермак из Австрии - с горохом. Поэтому 1900 г. считается годом рождения генетики. С него начался период изучения наследственности, отличительной чертой которого стал предложенный ранее Г. Менделем гибридологический метод, анализ наследования отдельных признаков родителей в потомстве.      

В 1905 г. В. Бэтсон предложил термин «генетика», а в 1909 г. В. Иогансен предложил  термин «ген» (от греческого genes - рождающий, рожденный) для обозначения наследственных факторов. Совокупность всех генов  у одной особи ученый назвал генотипом, совокупность признаков организма - фенотипом.      

В 1908 г. Г. Харди и В. Вайнберг показали, что менделевские законы объясняют  процессы распределения генов в  популяциях (от лат. populus -население, народ). Ученые сформулировали закон, который описывает условия генетической стабильности популяции.      

В России в 1919 г. Ю. А. Филипченко организовал  первую кафедру генетики в Ленинградском  университете. В это время работал  молодой Н. И. Вавилов, сформулировавший один из генетических законов -закон гомологических рядов наследственной изменчивости.      

Н. К. Кольцов, Ю. А. Филипченко и некоторые  другие ученые в рамках евгенической программы проводили работы по генетике одаренности, изучая родословные выдающихся личностей. В этих исследованиях были допущены некоторые методические ошибки. Однако по сравнению с генетическими исследованиями в других странах в период расцвета евгеники подходы наших ученых были во многом верными. Так, Н. К. Кольцов и Ю. А. Филипченко правильно поставили вопрос о значении социальной среды в реализации индивидуальных способностей. Они полностью отвергли насильственный путь улучшения природы человека. В период проведения евгенических ис¬следований в СССР были собраны интересные родословные выдающихся личностей (А. С. Пушкина, Л. Н. Толстого, А. М. Горького, Ф. И. Шаляпина и др.).      

Конец 20 - начало 30-х годов характеризуются  довольно большими успехами в развитии генетики. К этому времени стала  общепризнанной хромосомная теория наследственности. Т. Морган и его ученики экспери¬ментально доказали, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления.      

Теоретическая и экспериментальная  работы С. С. Четверикова (1926, 1929) положили начало современной генетике популяций. Большой вклад в изучение этого раздела внесли труды Р. Фишера (1931), С. Райта (1932), Н. П. Дубинина и Д. Д. Ромашова (1932), Дж. Е. Холдейна (1935) и др.      

В ряде стран начала развиваться  медицинская генетика. В нашей  стране особого упоминания заслуживает Медико-генетический институт, который функционировал с 1932 по 1937 г. При нем был организован центр близ¬нецовых исследований, в котором широко изучались количественные приз¬наки у человека и болезни с наследственным предрасположением (диабет, гипертоническая болезнь, язвенная болезнь и др.). Правильное применение разных методов исследования (клинико-генеалогического, близнецового, цитогенетического, популяционно-статистического) позволило коллективу за¬нять передовые рубежи генетики.      

В 20-30-х годах работал талантливый клиницист и генетик С. Н. Да-виденков (1880-1961), который внес свой вклад в изучение наследственных нервных болезней, а также первым в нашей стране начал проводить медико-генетическое консультирование и разрабатывать методику этого вида медицинской помощи.      

К концу 30 - началу 50-х годов интерес  к генетике человека снизился.      

В это время в СССР медико-генетические исследования были практически прекращены. В течение этого периода вышла  только книга С. Н. Давиденкова «Эволюционно-генетические проблемы в невропатологии» (1947). Возобновились исследования лишь в начале 60-х годов.      

С 1959 по 1962 г. количество публикаций, конференций, симпозиумов по генетике человека быстро возросло. Стало ясно, что наследственные болезни по своей природе гетерогенны, различны не только с клинической, но и с генетической точки зрения. Один и тот же фенотип болезни может быть обусловлен мутационным изменением различных белков (генокопия).      

После того как было установлено, что  ДНК является носителем наследственной информации, ученые направили усилия на изучение молекулярной природы и генетической значимости ее отдельных компонентов.      

Исследование ДНК проводилось  многими учеными. Весь накопленный  комплекс биологических и физико-химических знаний привел к тому, что в 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик открыли двухцепочечную спиральную (пространственную) структуру молекулы ДНК. Затем бурно начала развиваться молекулярная и биохимическая генетика человека, а также иммуногенетика.      

Развитие цитогенетики человека является ярким примером значения фундаментальных исследований для практического здравоохранения. Так, в 1956 г. А. Леван и Дж. Тио установили, что у человека хромосомный набор состоит из 46 хромосом, а через три года были открыты хромосомные болезни. Очередным переломным моментом в цитогенетике человека была разработка методов дифференциальной окраски хромосом.