Основи генетики людини

Завиткові візерунки займають серед­нє місце за поширеністю (34 %). Вони мають вигляд концентричних кіл, ова­лів, спіралей, знизу і зверху централь­на частина візерунка облямована дво­ма напрямками ліній. Завитки мають дві дельти. Типи пальцевих візерунків і їх запис приведені на мал. 5.5. На пальцях ніг є також три типи візерун­ків, але у іншому процентному співвід­ношенні (більший процент дуг). Так­тильні візерунки на підошві у людини редуковані у порівнянні з мавпами і займають меншу площу. Кількісним показником демотогліфіки є підрахунок гребенів (кількість папілярних ліній між дельтою і центром візерунка). У середньому на одному пальці буває 15-20 гребенів, на всіх десяти пальцях у чоловіків ця цифра дорівнює 144,98+- 51,08, а для жінок – 127,23+-52,21.

Біохімічні методивикористовуються для діагностики хвороб обміну речо­вин, причиною яких є зміни активності окремих ферментів. За допомогою біо­хімічних методів відкрито близько 5000 молекулярних хвороб, які є нас­лідком прояву мутантних генів. При різних типах захворювання вдається або визначити сам аномальний білок — фермент, або проміжні продукти обмі­ну. Ці методи дуже трудомісткі, вима­гають спеціального обладнання і тому не можуть бути використані для масо­вих популяційних досліджень з метою раннього виявлення хворих із спадко­вою патологією обміну.

Останніми роками у різних країнах розробляються і використовуються для масових досліджень спеціальні програ­ми. Перший етап такої програми поля­гає у тому, щоб серед великої кількос­ті обстежуваних виділити ймовірно хворих, які мають якесь спадкове від­хилення від норми. Така програма на­зивається просіюючою, або скринінг-програмою (англ. sreening — просію­вання). Для цього етапу звичайно ви­користовується невелика кількість про­стих, доступних методик (експрес-ме­тодів). Експрес-методи грунтуються на простих якісних реакціях виявлення продуктів обміну у сечі, крові. На дру­гому етапі проводиться уточнення (під­твердження діагнозу або відхилення при хибно-позитивній реакції на пер­шому етапі). Для цього використову­ються точні хроматографічні методи визначення ферментів, амінокислот тощо.

Використовують також мікробіоло­гічні тести, які грунтуються на тому, що деякі штами бактерій ростуть тіль­ки на середовищах, які містять певні амінокислоти, вуглеводи. Вдалося от­римати штами за речовинами, які є субстратами або проміжними метабо­літами у хворих при порушенні обмі­ну. Якщо у крові або сечі є необхідна для росту речовина, то у чашці Петрі навколо фільтрувального паперу, про­соченого однією з цих рідин, спостері­гається активне розмноження мікро­бів, чого не буває у випадку аналізу у здорової людини. Розробляються різні варіанти мікробіологічних методів.

Популяційно-статистичний метод до­зволяє вивчати поширення окремих генів у популяціях людей. Звичайно проводиться безпосереднє вибіркове дослідження частини популяції або вивчають архіви лікарень, пологових будинків, а також проводять опитуван­ня шляхом анкетування. Вибір спосо­бу залежить від мети дослідження. Останній етап полягає у статистично­му аналізі.

Одним з найбільш простих і універ­сальних методів є метод, запропонова­ний Г. Харді і В. Вайнбергом (див. гл. II). Є і ряд інших спеціальних мате­матичних методів. У результаті цього можна визначити частоту генів у різ­них групах населення, частоту гетеро­зиготних носіїв ряду спадкових анома­лій і хвороб.

Досліджувані популяції можуть роз­різнятися за біологічними ознаками, географічними умовами життя, еконо­мічним станом. Вивчення розповсюдженості генів на певних територіях по­казує, що їх можна розділити на такі категорії: 1) мають універсальну по­ширеність (до них відноситься біль­шість відомих генів); це рецесивні гени фенілкетонурії і деяких інших форм розумової відсталості, які зуст­річаються у гетерозиготному стані у І % населення Європи; ген дальтоніз­му, який проявляється у 7 % чоловіків і 0,5 % жінок, але у гетерозиготному стані цей ген мають ІЗ % жінок; 2) зу­стрічаються локально, переважно у певних районах; наприклад, ген серпо­подібно-клітинної анемії, який пошире­ний у країнах Африки і Середземномо­р'я; ген, що зумовлює природжений вивих стегна, має високу концентрацію у корінного населення північно-східної частини Євразії.

Популяційно-статистичний метод до­зволяє визначити генетичну структуру популяцій (співвідношення між часто­тою гомо- і гетерозигот). Нові можливості для проведення генетичного ана­лізу відкриває використання електрон­но-обчислювальної техніки. Знання ге­нетичного складу популяцій населення має велике значення для соціальної гі­гієни і профілактичної медицини.

Патогенетичний метод. Принципи цитогенетичних досліджень сформува­лися на протязі 20—30-х років на кла­сичному об'єкті генетики — дрозофілі і деяких рослинах. Метод грунтується на мікроскопічному дослідженні хро­мосом.

Нормальний каріотип людини вклю­чає 46 хромосом, із них 22 пари ауто-сом і 2 статеві хромосоми. До 1956 р. кількість хромосом у людини не була точно встановлена, це вдалося шведсь­ким вченим Д. Тийо і А. Левану. На цей час у лабораторії успішно культи­вувалися клітини людини (клітини кі­сткового мозку, культури фібробластів або лейкоцитів периферичної крові, по­діл яких стимулювали фітогемаглюти-ніном). Використанням колхіцину зу­пиняли процес мітозу на стадії мета­фази, оскільки інактивувалися нитки мітотичного веретена; потім клітини оброблялися гіпотонічним розчином. У результаті набрякання і розривання клітинних мембран хромосоми виявля­лися вільними і віддаленими одна від одної (метафазні пластинки). Це дає можливість підраховувати їх і аналі­зувати. Найважливіше завдання поля­гає в умінні розрізняти індивідуальні хромосоми у даній метафазній плас­тинці. Безпосередньо, шляхом візуаль­ного спостереження під мікроскопом це зробити важко, тому звичайно роб­лять мікрофотографії, а потім вирі­зають окремі хромосоми і розташову­ють їх у порядку зменшення розмірів, тобто каріограми.

Для ідентифікації хромосом застосо­вують кількісний морфометричний ана­ліз. З цією метою проводять вимірю­вання довжини хромосоми у мікромет­рах. Визначають також співвідношен­ня довжини короткого плеча до довжи­ни всієї хромосоми (центромерний індекс).

У 1960 р. була розроблена перша Міжнародна класифікація хромосом людини (Денверська). У основу її бу­ли покладені особливості розмірів хро­мосоми і розташування первинної пе­ретяжки. Схематичне зображення ти­пів метафазних хромосом людини по­дано на мал. 5.7. За формою і загаль­ними розмірами всі хромосоми люди­ни поділяються на 7 груп, які позна­чають латинськими літерами А, В, С, О, Е, Р, О. Всі хросоми мають поряд­кові номери. Найбільша пара гомоло­гічних хромосом має № 1, наступна — № 2 тощо (табл. 7). Найменші із хро­мосом людини—№ 21 і 22. Статеві хромосоми позначаються літерами — велика Х (група С) і маленька У (гру­па 0). В останній час розробляються напівавтоматичні системи для вимі­рювання і кількісного аналізу хро­мосом.