Генетические заболевания человека: что на роду написано...

"Это у нас в семье наследственное", - подобные слова мы часто употребляем, чтобы описать различные особенности, которые передаются по наследству. Эти особенности могут включать цвет волос, телосложение, а также подверженность к постоянным простудным заболеваниям. Мы часто объясняем свои болезни наследственностью, но это не всегда соответствует действительности. Так какими являются генетические, или наследственные, заболевания? Как их можно диагностировать и можно ли предотвратить их появление?

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)

Появление "Мультифакториальных генетических болезней" можно выявить при проведении ДНК-идентификации. Анализ помогает подтвердить наличие или отсутствие предрасположенности к различной патологии, начиная от сахарного диабета и заканчивая зависимостью от веществ. С учетом того, что роль генетических факторов и факторов внешней среды в появлении заболеваний для каждого человека и для каждой патологии различна, эффективное медицинское вмешательство требует индивидуальной оценки на основании результатов анализов.

В настоящее время появляется все больше информации о новых экспресс-тестах, которые позволяют выявить нарушения в структуре ДНК еще в день проведения анализа. Например, ученые из Дании создали "светящийся ДНК-тест", который дает результат за шесть часов.

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.

Различные направления генетических обследований

Современная медицина достигла больших успехов в выявлении генетических заболеваний благодаря использованию передовых технологий. Благодаря этим технологиям врачи могут буквально заглянуть внутрь гена и определить, на каком уровне произошло нарушение.

Интересно отметить, что зарубежные СМИ уже начали сообщать о проводимых научных экспериментах, которые связаны с использованием методов редактирования генома в борьбе с некоторыми заболеваниями. Например, известный журнал Nature сообщал о подобных экспериментах в области борьбы с ВИЧ.

Существует несколько направлений генетических обследований, включая следующие:

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.

При наличии случаев наследственных заболеваний в семье будущие родители стремятся узнать вероятность появления этих болезней у их будущих детей. В таких случаях врачи рекомендуют проведение пренатальной диагностики или предимплантационную генетическую диагностику плода (ПГД), если пара использует вспомогательные репродуктивные технологии.

Пары, которые уже столкнулись с прерываниями беременности или имеют ребенка с наследственной патологией, а также те, у кого возраст матери превышает 35 лет, должны провести ПГД. Врачи также рекомендуют диагностику, если у одного из родителей есть генетическая патология. Подобные случаи указывают на наличие семейной истории заболевания, но сами родители находятся в хорошем здоровье. При этом вероятность наследования может достигать 50%, но ПГД позволяет точно определить этот показатель. Анализ проводится на стадии развития эмбриона, который получен в результате вспомогательной репродуктивной технологии и вырос до 6 или 8 клеток.

Пренатальную генетическую диагностику проводят, когда ребенок еще находится в утробе матери. Врач может предположить наличие генетических отклонений при анализе крови матери или по результатам УЗИ плода. Для начала, беременная проходит трехмаркерный скрининг, который выявлет уровень АФП, β-хорионического гонадотропина и эстриола. Если их концентрация не соответствует норме, врач рекомендует генетическое обследование ребенка. Для этого с помощью пункции берут амниотическую жидкость и проводят кариотипирование плода. Единственным недостатком является долгий период ожидания результатов. Если результаты будут отрицательные, женщина может просто не успеть принять решение об прерывании беременности. Альтернативой является анализ ворсин хориона, который можно выполнить на раннем сроке беременности, но материал в этом случае представляет угрозу протекания беременности.

В настоящее время существует еще одна возможность пренатального обследования плода - это неинвазивный пренатальный ДНК-тест (НИПТ-тест), где нужна только кровь матери. Точность такого теста достигает 99%, и обследование можно выполнить на самые часто встречающиеся генетические патологии, а также на полное исследование плода.

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.

Существует возможность пройти генетическую диагностику даже для людей, которые не обнаружили у себя никаких генетических заболеваний. Причина в том, что многие наследственные патологии не могут быть обнаружены простым тестированием генов. Вместо этого, к некоторым заболеваниям предрасполагает генетическая предрасположенность, которая может быть выявлена через досимптоматическую диагностику, или ДНК-идентификацию. Это обследование, также известное как "генетический паспорт", может быть выполнено один раз, так как результаты остаются неизменными со временем.

Врач, основываясь на результатах ДНК-идентификации, может дать пациенту индивидуальные рекомендации, как изменить свой образ жизни, диету, и как избежать профессиональных рисков. Следование этим советам может предотвратить развитие многих заболеваний.

Классификация генетических заболеваний человека и методы их диагностики

Как и любое другое заболевание, генетические патологии требуют индивидуального подхода при определении методов диагностики. Это обусловлено причинами, вызывающими заболевание, и его особенностями. Рассмотрим основные категории данного заболевания и подходящие методы их выявления.

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.

Мутации в генах: как они влияют на организм

Иногда генные нарушения происходят не на уровне целой хромосомы, а только на ее определенном участке. Такие изменения называют генными мутациями. Эти мутации являются причиной некоторых наследственных заболеваний, известных как моногенные нарушения метаболизма. Среди них могут быть муковисцидоз, фенилкетонурия, андрогенитальный синдром и т.д. Большинство этих заболеваний можно выявить в результате скрининга новорожденных в роддоме. Если новорожденный имеет нарушения в генах, его направляют на генетическое обследование. В некоторых случаях можно принять меры, чтобы предотвратить развитие серьезных нарушений.

Однако некоторые мутации в генах не проявляются у человека ярко или однозначно. Например, синдром Вольфрама начинается с диагностики сахарного диабета в раннем детстве, а затем сопровождается проблемами с зрением или слухом. Синдром можно подтвердить только на основе генетической экспертизы.

Фото: freepik.com