Современные проблемы медицинской генетики

При ДНК – диагностике  наследственнных болезней используются различные подходы, в зависимости от того, известен или неизвестен ген, с мутацией которого связано заболевание, известен ли ее харакер. В тех ситуациях, когда ген известен, установлена молекулярная природа мутации, возможна прямая ее идентификация с помощью соответствующего зонда ил пробы *они должны включать известную мутацию, чтобы произошла гибридизация зонда с исследуемой ДНК).

При ДНК – диагностике  неизвестных генных мутаций исследуется  семейное распределение рестикционных фрагментов или полиморфизм дляны рестикционных фрагментов (ПДРФ). Такой полиморфизм является хорошим генетическим маркером наследования болезни. Об этом говорилось выше.

При ДНК – диагностике  болезней, при которых неизвестен ни ген, ни первичный биохимический  дефект, также исследуется полиморфизм  длин рестрикционных фрагментов и осуществляется анализ сцепления определенных фрагментов ДНК с признаками болезни.

За последние годы на основе анализа сцепления удалось картировать (т.е. установить локализации на хромосомах) гены многих заболеваний – синдромов Марфана, Элерса – Данлоса, нейропатии Шарко – Мари и многие другие. Созданы ДНК – диагностикумы для ряда аутосомно – рецессивных (муковисцидоз, фенилкетонурия, талассемия) и аутосомно – доминантных заболеваний (миотония Штейнерта, нейрофиброматоз Реклингхаузена и др.). Стала возможной прентанальная диагностика и выявление гетерозиготного носительства мутантных генов – ПМД Дюшенна, муковисцидоза, синдрома Леш – Найена, поликистоза почек, ретинобластомы, хореи Гентингтона.

В то время как частота  инфекционных заболеваний уменьшается и улучшаются факторы внешней среды, возрастает относительная роль генетических болезней как причины смертности и заболеваемости. Например, Картер (1963) показал, что за последние 70 лет частота врожденных аномалий как причина смертности новорожденных увеличилась приблизительно с 5 до 20%, а Робертс, Чавес и Курт (1970) обнаружили, что среди причин гибели детей в больнице свыше 40% были генетическими или частично генетическими. Общая частота генетических болезней у новорожденных обычно около 3-5%. В дополнение имеется много общих семейных болезней, таких, как шизофрения или диабет, которые проявляются позднее в течение жизни.

При анализе генетического  заболевания важно помнить не только о разнообразии, о типах  его наследования, но и о тяжести, возрасте, при котором оно начинает проявляться, его продолжительности  и отягощении для индивидуума  и общества. На основании этих данных составляют план профилактических мероприятий. Тяжелая болезнь плода, сопровождающаясясмертью при рождении, как, например анэнцефалин, влечет небольшую отягощенность обществу или семье. С другой стороны, если пораженные индивидуумы выживают и нуждаются в продолжительном уходе и лечении, как при spina bifida, состояние характеризуется значительной отягощенностью для окружающих таких больных людей и становится дорогостоящим для общества. Если дефект может быть исправлен хирургически, как при трещине губы (с наличием трещины или без нее), то расходы при этом невелики, но некоторые косметические дефекты остаются у индивидуума на всю жизнь. При тяжелых заболеваниях, выводящих из строя, таких, как мышечная дистрофия Дюшенна и синдром Дауна, отягощенность для индивидуума и семьи, расходы невелики, если ребенок остается дома, и значительны, если он помещается в лечеюное учереждение. Аналогично сказанному тяжесть поздно проявляющихся болезней таких, как хорея Гентингтона и шизофрения, вызывающих значительные отягощения для пораженных индивидуумов, одинакова для их семей и общества. 

3.2. Степень риска  

Основной статистический показатель в дородовой диагностике  – степень риска поражения  плода. Этот показатель может определить, есть ли медицинские показания для  дородовой диагностики и приемлема  ли она для родителей. Во многих случаях  степень риска может быть легко  получена на основе только знаний типа наследования данного состояния. Однако же для простых менделирующих состояний степени риска могут быть не всегда точно установлены. Для оценки риска неменделирующих состояний может быть использован эмпирический подход, но имеются новые способы для сочетания эмпирического подхода и анализа родословной, чтобы измерить степень специфического риска для каждой обследуемой мемьи. 

3.3. Аутосомные нарушения  

Традиционно установленная  степень риска в 25 и 50% обычно относится  соответственно у рецессивным и доминантным состояниям. Однако могут быть отклонения из-за наличия генетической гетерогенности, неполной пенетрантности, фенокопий, начала болезни в различном возрасте, случаев мутаций и скрещиваний пораденных родителей. Общая проблема, которая возникает в анализе поздно проявляющихся доминантных состояний, состоит в том, что неизвестно, нормален ли индивидуум, имеющий пораженного родителя, или болезнь у него еще проявится. Возможность быть носителем можно установить по графику, на котором показано, как распределяется в популяции возраст, характерный для начала болезни.  

3.4. Нарушения,  сцепленные с Х-хромосомой.

Если мать знает, что является носителем нарушения, сцепленного  с Х-хромосомой, риск появления пораженного  сына, конечно, 25%. Однако, если статус матери сомнителен, предсказать степень  ее риска может быть очень сложно. Сведения из родословной (включая данные о нормальных мужчинах) и о каких-либо носителях, обнаруженных среди женщин-родственниц, могут позволить более точно  измерить степень риска. Мерфи (1969) показал, как методы Беезина могут быть использованы для вычисления степени риска, в 1970 году он формализовал методы в вычислительную систему ENSU (Equivalent Normal Son Unit – эквивалентный показатель нормального сына). Могут быть также использованы сведения о биохимических исследованиях матери–носителя и других женщин-родственниц, а формулы и графики полезны для вычисления степени риска летальных состояний, сцепленных с Х-хромосомой.

Очевидно, что дородовая  диагностика имеет значительные возможности в предупреждении генетического  заболевания как в отдельных семьях, так и в популяции в целом. В настоящее время ее использование ограничено, а ее влияние небольшое, но так как исследования углубляются, и создаются новые методики для дородовой диагностики большого количества генетических болезней, она может быть использована шире, и ее влияние на генетические болезни может увеличиться.

Важно, что клиницисты установили природу и степень любых рисков, вызванных различными методами и  способами дородовой диагностики, так что теперь можно определить только воздействие этой процедуры  на здоровье. Регистр амниоцентеза уже создан.

В общем дородовая диагностика, вероятно, оказывает целебное (евгеническое) воздействие на генофонд. Только, если имеется полная репродуктивная компенсация при потере пораженных плодов, и если больные индивидуумы не будут давать потомство, будет оказано вредное (дисгеническое) воздействие на популяцию, но даже тогда оно будет небольшим, могущим измениться.

Чтобы внедрить дородовую  диагностику в практику, должны быть разработаны методы для установления степени риска либо в отдельных  семьях, либо путем скринирования всех родителей. Это изменит назначение медицинской генетики от генетики, консультирующей ретроспективно, к службе генетического предупреждения на перспективной основе. Может возникнуть новое отношение к ответственности родителей к воспроизводству потомства, которое вместе с одобрением планирования семьи обеспечит насколько это возможно благополучие их детей и генетическое, и со стороны внешней среды. Полезно заметить, что дальнейшая либерализация законодательства, позволяющая осущетсвлять легкую гибель больным новорожденным, сделает дородовую диагностику в основном ненужной. Однако это маловероятно в ближайшее время, так что дородовая диагностика должна остаться полезным методом по предупреждению генетических заболеваний.

4. Клонирование и генная инженерия. 

Синтез идей и методов  общей, молекулярной генетики и физико-химической биологии создал новое направление  в современной биологии, получившее название генетическая инженерия. Генетическая инженерия представляет собой область  современной биотехнологии, которая  обладает новыми методами создания генотипов, нужных практике и науке. Эти методы позволяют целенаправленно изменять наследственные основы при помощи манипуляций  на клеточном, хромосомном и на генном уровнях. В последнем случае принят термин - генная инженерия. Метод генетической инженерии в дальнейшем может быть перспективен в животноводстве для создания стад-клонов от высокопродуктивных животных, имеющих ценный генотип. На этом пути следует ожидать новых успехов в селекции растений.

Наибольших успехов генетическая инженерия достигла на уровне генов, что связано с развитием новых  методов, в первую очередь, разработанных  для клеток бактерий и вирусов.

Основанием работы по генной инженерии является, во-первых, возможность  выделения отдельных генов и, во-вторых, их внесение в избранную  клетку. На ряде примеров показано, что  человеческие белки, например ИНСУЛИН, ИНТЕРФЕРОН, могут быть получены микробиологическим синтезом в клетках бактерий, несущих  соответствующий ген человека. Свойства самих бактерий могут быть изменены в сторону сверх синтеза нужного  микробного препарата. На этих основах  создается новая биотехнологическая промышленность, которая в недалеком будущем окажет большое влияние на успехи сельского хозяйства и медицины.

Успешное развитие методов  генетической инженерии перспективно для ряда направлений практики. Разрабатывается  проблема генотерапии, т.е. лечения людей с наследственными дефектами обмена веществ, путем введения в их клетки нормальных генов.

Естественно, что возможность  манипуляции с индивидуальными  генами человека и животных еще недостаточна для понимания функции всего  генома, его организации в целом, взаимодействия его частей в обеспечении  всего многообразия механизмов онтогенеза, то есть развития одной клетки до целого организма. Если добавить к этому, что  в геноме любого вида записана не только программа индивидуального развития, но закодирована вся эволюция вида, то есть филогенез, становиться понятным насколько логичной и методически  своевременной явилась Международная  научная программа " Геном человека". Программа " Геном человека" уже  к 2000 году позволит полностью расшифровать первичную структуру ДНК, то есть идентифицировать все гены человека, их регуляторные элементы. Захватывающая "Одиссея" о наследственности, которой и является эта программа, безмерно расширит наши представления  о структуре и функции генома, его эволюции, откроет горизонты  столь увлекательного, а возможно, и не менее опасного направленного  воздействия человека на геном растений,животных и, что особенно рискованно, на свой собственный геном. Важно осознать, что это не завтрашний день фундаментальной науки, не отдаленные абстракции, а день сегодняшний. Он уже наступил и стал реальным независимо от нас, и, если не быть готовым концептуально и методически, то может пройти мимо.

Не только современный  врач и специалист-биолог, но и каждый образованный человек сегодня должен знать о триумфе Международного Научного сообщества в выполнении программы "Геном человека", в результате которой успешно расшифровываются все гены человека, каждый из которых, будучи выделенным из организма и  проклонированным, может выступить в качестве лечебного препарата для генотерапии; о том, что уже сегодня идентифицировано на генетических картах более 5000 структурных генов, о том, что всего за 5 лет после первых успешных попыток введения чужеродных маркеров гена в клетки человека число уже одобренных для клинических испытаний программ по генной терапии наследственных заболеваний достигло более 200! Эти итоги представляются особенно впечатляющими, если учесть, что согласно данным Всемирной Организации Здравоохранения, около 2,4% всех новорожденных на земном шаре страдают теми или иными наследственными нарушениями; около 40% ранней младенческой смертности и инвалидности с детства обусловлены наследственной патологий.

Вместе с тем и в  сегодняшних исследованиях по генной терапии необходимо учитывать, что  последствия манипулирования генами изучены недостаточно. При разработке программ генной терапии принципиальное значение имеют вопросы безопасности предлагаемых схем лечения, как для  самого пациента, так и для популяции  в целом. Важно, что при проведении испытаний ожидаемый лечебный эффект или возможность получения дополнительной полезной информации превосходили потенциальный  риск предлагаемой процедуры. Важнейшим  элементом в программе генной терапии является анализ последствий  проводимых процедур. Этот контроль проводят на всех этапах терапии. Проводится оценка клинического (терапевтического) эффекта; изучаются возможные побочные последствия  и способы их предупреждения. НО! Всякое эпохальное открытие науки (а  именно таковым и является расшифровка  генома человека) может использоваться не только во благо, но и во вред человечеству (печальный пример тому открытие расщепления  ядра урана, породившее атомную бомбу)! Неразумные эксперименты с геномом  человека могут привести к еще  более страшным последствиям!

До сих пор не утихают  споры и дискуссии по вопросу  клонирования. Термин "клонирование" стремительно вошел в широкий  лексикон год назад: тогда ученые Рослинского института в Шотландии сообщили о существовании овечки Долли, появившейся на свет методом бесполого размножения. Долли появилась на свет так, как ни одно млекопитающее за миллионы лет существования жизни на земле, - путем клонирования. Ученые сотворили генетическое чудо, воссоздав полноценный живой организм на основе одной тканевой клетки.

Чтобы стало понятнее, в  чем заключается чудо, необходимо напомнить азбучные истины. Новая  жизнь - будь то человек или животное - рождается путем слияния двух половых клеток: отцовского сперматозоида  и материнской яйцеклетки. При  этом будущее дитя (если говорить о  человеке) получает от каждого родителя по 23 хромосомы, которые и образуют его неповторимый, уникальный геном (совокупность генов). С момента слияния  и до последнего вздоха гены станут управлять организмом, не только формируя в мельчайших деталях и подробностях этот организм, но программируя способности, наклонности, таланты, возможности, болезни  данного человека. Долли развивалась  не из оплодотворенной яйцеклетки, а из ничем непримечательной клетки кожи (!) шестилетней овцы, чьей стопроцентной копией она и является. Что же сделали рослинские умельцы? Взяли биоптат вымени (попросту кусочек кожи) и особым образом обработали эпителиальные клетки. Затем выделили ядро, где хранится вся генетическая информация. Его поместили в оболочку яйцеклетки второй овцы, предварительно удалив оттуда собственное ядро. Наконец, искусственно созданный ооцит (яйцеклетку) поместили ватку третьей, готовой к беременности овечки. Было сделано без малого 300 попыток, и только одна из них закончилась рождением живой Долли, у которой как бы три "матери": клональная, то есть оригинал, донор, давшая цитоплазму для ядра, и суррогатная, выносившая нашу "героиню". Невероятно сложно! Почему человек всегда стремиться переиначить природу, не удовлетворяясь естественным и, в общем-то, довольно приятным способом оплодотворения? Да потому что науке свойственно поступательное развитие под лозунгом "Знать все обо всем". Среди исследователей всегда найдутся такие (кстати, генетически запрограммированные), которых хлебом не корми, дай только добраться до светлого источника знаний. Прекрасно! Жажда познания в определенной степени утолена. Но какой чисто утилитарный прок из всех этих изысканий сможет извлечь для себя практика? Колоссальный! Можно считать, что найдено глобальное решение проблемы бесплодия. Каждый мужчина и каждая женщина с любой непоправимой патологией органов деторождения теперь способны стать родителями. Причем, не приемными, а самыми настоящими: воспроизвести свою собственную кровь и плоть в полном смысле слова.