Генетические заболевания человека: что на роду написано...

Многие из нас, обращаясь к самым различным вещам, говорят фразу: «Это у нас в семье наследственное». При этом мы имеем в виду набор явлений, который может быть связан не только с цветом волос или телосложением, но и с частыми заболеваниями. Нередко мы объясняем появление этих заболеваний наследственностью, хотя это не всегда соответствует действительности. Какова природа генетических, или наследственных, заболеваний, как их можно выявить и влияет ли на них профилактика?

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.

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.

Для вычисления риска рождения ребенка с генетическим заболеванием в генотипе существует анализ на носительство. Он особенно важен при планировании беременности, чтобы выявить наличие патологического гена в генотипе человека и расчета вероятности передачи заболевания наследникам.

В наследовании генетических заболеваний можно выделить аутономно-рецессивный способ и наследование, сцепленное с полом. Например, гемофилия, характеризующаяся проблемами свертывания крови, проявляется только у мужчин, тогда как женщины могут быть носителями этой патологии. Для женщин, у которых имеются случаи гемофилии в роду, перед зачатием рекомендуется сделать скрининг гетерозиготного носительства для возможности вычисления вероятности риска рождения мальчика с гемофилией.

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.

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.

Хромосомные заболевания являются результатом неисправности количественного состава или строения хромосом. Одним из примеров является синдром Дауна, который развивается при наличии дополнительной (третьей) 21-й хромосомы. Синдром Шершевского-Тернера связан с присутствием всего одной Х-хромосомы у женщин, а синдром Клайнфельтера у мужчин возникает, если имеется сочетание половых хромосом XXY вместо стандартных XY.

Многие формы хромосомных нарушений несовместимы с жизнью, и зародыши погибают в утробе. Рожденные дети также могут прожить всего несколько дней. Однако есть случаи «мозаицизма», когда у человека одновременно имеются клетки, несущие патологические хромосомы, и клетки, не имеющие этих нарушений. В таких случаях патология может проявляться в меньшей степени или практически не проявляться.

Для определения наличия хромосомных нарушений проводят кариотипирование. Например, редкое генетическое заболевание, синдром Клайнфельтера, может быть определено по составу половых хромосом. При этом изменения в количестве Х-хромосом могут составлять несколько вариантов. Степень выраженности признаков заболевания будет зависеть от кариотипа.

В некоторых случаях нарушения могут касаться не только количества хромосом, но и их строения. Например, инверсия хромосомы или образование кольца на ее концах могут стать причиной синдрома кошачьего крика. Дети, родившиеся с этой патологией, проявляют специфические симптомы, такие как напоминающий мяуканье кошки крик. Обычно такие дети погибают в раннем возрасте из-за многочисленных нарушений развития внутренних органов.

Врачи могут назначить цитогенетическое обследование пациентам с хромосомными заболеваниями. В таком случае, как правило, обследуются и родители, чтобы определить, наследуется ли данная патология или же возникла как единичный случай.

Генные мутации: причины, проявления и диагностика

Нарушения в структуре хромосомы не являются единственными возможными генетическими ошибками. Гены могут изменяться отдельно, без всяких изменений в хромосомах. Такие изменения называются генными мутациями.

Моногенные заболевания, вызванные генными мутациями, включают в себя множество нарушений метаболизма, таких как муковисцидоз, фенилкетонурия, андрогенитальный синдром и другие. Существуют специальные скрининг-программы, которые позволяют обнаруживать такие заболевания у новорожденных в роддомах. Если у ребенка обнаруживаются отклонения от нормы, то ему назначается дополнительное генетическое обследование. В некоторых случаях своевременное выявление и лечение позволяют предотвратить серьезные последствия заболевания.

Однако существуют и другие заболевания, связанные с генными мутациями, которые не всегда проявляются сразу явно и ярко. Например, синдром Вольфрама может проявиться в начале сахарным диабетом, а затем привести к проблемам со зрением и слухом. Для точного диагноза таких заболеваний может потребоваться генетическая экспертиза.

Важным фактором является своевременность обнаружения и коррекции нарушений, связанных с генными мутациями. Современные методы обследования и лечения позволяют успешно справляться с многими из этих проблем, при условии их своевременного выявления и компетентного лечения.

Фото: freepik.com