Підручник з Біології і екології. 10 клас. Остапченко - Нова програма

§ 41. ЛІКУВАННЯ ТА ПРОФІЛАКТИКА СПАДКОВИХ ХВОРОБ ЛЮДИНИ

Пригадайте класифікацію спадкових хвороб людини. Що таке мутаційна мінливість, які ви знаєте типи мутацій? Які мутації називають спонтанними? Які умови потрібні для забезпечення активності генів? Що таке явище РНК-інтерференції? Як відбуваються процеси репарації молекул ДНК? Що таке провітаміни?

Розроблення підходів до лікування та профілактики спадкових хвороб є одним з головних завдань медичної генетики. На жаль, для більшості спадкових патологій ефективних методів лікування поки що не знайдено. Терапія спрямована переважно на усунення чи послаблення основних симптомів захворювання та поліпшення якості життя хворого.

Запам'ятаємо

Терапія — розділ медицини, який вивчає внутрішні хвороби або травми, патологічні стани, їхнє лікування та профілактику. Методи терапії спрямовані на одужання хворих, зазвичай вони не передбачають хірургічного втручання в організм.

Лікування спадкових хвороб. Вибір схеми лікування спадкового захворювання та її успішність залежать від первинних причин патології, важкості та кількості основних симптомів, сучасних можливостей коригування певних патологічних станів. Медичні підходи здебільшого не відрізняються від тих, які використовують і для лікування неспадкових патологій.

Хірургічне втручання використовують тоді, коли це є єдиним методом для корекції спадкового дефекту. Так, при полідактилії (надлишкова кількість пальців на руках або ногах; див. мал. 31.2, В) хірургічне видалення зайвих пальців позбавляє пацієнта усіх незручностей цієї патології (як фізичних, так і моральних).

Трансплантація органів і тканин. Якщо основним симптомом хвороби є ураження або порушення функцій певного органа, цю проблему можна розв’язати за допомогою трансплантації відповідного органа. Так, трансплантацію кісткового мозку (мал. 41.1) рекомендують за різних типів гемаглобінопатій (наприклад, серпоподібноклітинної анемії).

Мал. 41.1. Механізми терапевтичного ефекту під час пересаджування кісткового мозку. Для трансплантації використовують або кістковий мозок від нерідного донора, або клітини кісткового мозку самого пацієнта, у які введено нормальну копію гена

Спеціальна дієта може бути корисною під час лікування деяких уроджених вад обміну речовин. Так, якщо осіб з фенілкетонурією майже одразу після народження перевести на дієту без фенілаланіну в продуктах харчування, то основна симптоматика захворювання взагалі не розвивається. Дієтою лікують також галактоземію (неможливість засвоювання галактози — моносахариду, що входить до складу молочного цукру — лактози): з раціону людей із хворобою одразу після народження вилучають молоко та молочні продукти.

Замісна терапія. Якщо основною причиною прояву патологічної симптоматики є мутації, що призводять до нестачі деяких білків, гормонів тощо, то інколи саме ці речовини доцільно використовувати для усунення симптомів захворювання. Класичним прикладом є використання інсуліну для лікування спадкових і неспадкових форм цукрового діабету. Іншими прикладами успішного використання замісної терапії є лікування гормоном росту (соматотропіном) деяких типів карликовості тощо.

Для усунення окремих симптомів захворювання застосовують симптоматичне лікування. При різноманітних хромосомних синдромах часто спостерігають уроджені вади серця (наприклад, при синдромі Дауна), і тому особи з хворобою потребують своєчасної хірургічної допомоги. Хірургічна операція для зміцнення стінок аорти чи інших великих судин серця, щоб запобігти їх розриву, інколи потрібна при синдромі Марфана. Крім хірургічного втручання, для запобігання розриву аорти людям із синдромом Марфана застосовують деякі лікарські препарати (використовуючи бази даних з інтернету, знайдіть приклади симптоматичного лікування спадкових хвороб).

Генна терапія спадкових хвороб. Хоча існуючі підходи до терапії спадкових хвороб дають змогу інколи достатньо ефективно контролювати їхню симптоматику, найбільш радикальним методом лікування будь-якої хвороби є усунення безпосередньої причини захворювання. Для спадкових синдромів таким кардинальним лікуванням була б, наприклад, заміна дефектної копії гена в клітинах пацієнта на нормальну, що і є завданням генної терапії.

Генна терапія — підходи до лікування спадкових хвороб, які спрямовані на внесення змін у геном людини.

Нині відомо приблизно 3500 генів, мутації в яких зумовлюють більш ніж 5000 генетичних аномалій. За допомогою сучасних молекулярних методів можна достатньо легко виділити та розмножити нормальну копію потрібного гена. Однак для успішної генної терапії потрібні певні умови.

1. Функціональність гена. Ген, який потрібно доставити у клітини пацієнта, має бути повністю функціональним, а саме — мати всі потрібні регуляторні елементи для забезпечення ефективної експресії.

2. Ефективний спосіб доставляння гена у клітини. Найактивніше для генної терапії використовують доставляння генетичного матеріалу за допомогою модифікованих вірусів. Чужорідну ДНК можна ввести у клітину також за допомогою мікроін’єкції, наночастинок або злиття клітин з ліпосомами — штучними ліпідними кульками, всередині яких запакована ДНК певного гена.

3. Вибір відповідних клітин-мішеней. Більшість сучасних підходів до генної терапії використовує як клітини-мішені соматичні клітини пацієнта (так звана соматична генна терапія). Доставляти ДНК у клітини пацієнта можна поза організмом або безпосередньо в організмі. Ідеальними для цього є клітини, які активно діляться або поділ яких можна стимулювати поза організмом (клітини кісткового мозку, лімфоцити периферичної крові, клітини печінки (гепатоцити), клітини сполучної тканини, які синтезують міжклітинну речовину (фібробласти)) (поміркуйте чому) (мал. 41.2).

Мал. 41.2. Принцип доставляння ДНК у клітини пацієнта поза організмом або безпосередньо в організмі

Генна терапія соматичних клітин (або соматична генна терапія) може бути ефективною тільки для самого пацієнта, але, оскільки не змінюється геном мутантних статевих клітин, хворобу можуть успадкувати його нащадки. Методологічно можна як клітини-мішені використовувати також гамети або зиготи. Тоді нормальна копія гена передаватиметься нащадкам. І хоча на експериментальних тваринах було показано ефективність такого підходу, перенесення цієї методики на людину стикається з великою кількістю проблем, серед яких і морально-етичні (поміркуйте які).

Поширені підходи до генної терапії мають деякі серйозні вади. По-перше, використання вірусів як векторів нормальних копій гена може спричинити бурхливу імунну відповідь у пацієнта. По-друге, є ризик розвитку інфекції, якщо модифікований вірус взаємодіятиме з незміненими вірусами, які можуть бути наявні у клітинах пацієнта. По-третє, якщо нормальна копія гена не вбудується замість мутантної, це може призвести до зміни структури інших генів і розвитку додаткових патологій, зокрема й онкологічних.

Нині активно розробляють методики, які дають змогу обійти деякі із цих проблем. Так, вимкнути патологічний ген можна, використовуючи молекули РНК, що є антисенсові до мРНК відповідного гена. Введення цих РНК у клітину запускає РНК-інтерференцію — і продукт патологічного гена не утворюється. Зрозуміло, що в цьому разі геном клітин пацієнта не зміниться, однак процеси РНК-інтерференції можуть необоротно вимкнути патологічний ген.

Іншими перспективними щодо розроблення підходів до генної терапії є так звані методики редагування генома: спеціальні штучно розроблені білки чи комплекси РНК та білків впізнають задану послідовність генома, де роблять дволанцюговий розріз ДНК. Залежно від того, як буде проходити репарація дволанцюгового розриву, даний ген може втратити свою функцію чи буде замінений на нормальну копію.

Профілактика спадкових патологій. Рання діагностика та визначення ризику спадкових захворювань за допомогою медико-генетичного консультування є одним з напрямів їхньої профілактики. Визначення частот розповсюдження патологічних генів у популяції (тобто проведення масового обстеження населення), а також широке інформування населення та окремих шлюбних пар про наслідки споріднених шлюбів, ризики та причини виникнення спадкових хвороб, розвиток методів пренатальної та преімплантаційної діагностики дало можливість у розвинутих країнах значно знизити рівень народжуваності дітей зі спадковими патологіями.

Профілактичні заходи мають стосуватися не тільки спадкових хвороб, успадкованих від попередніх поколінь, а й тих, причинами яких є мутації, що виникають наново.

На сьогодні можна виділити технологічний, моніторинговий і компенсаторний засоби профілактика можливих генетичних наслідків через забруднення середовища. Технологічний засіб передбачає перехід промисловості на замкнені цикли. При цьому початкові та кінцеві продукти мають бути не мутагенними, а мутагенні проміжні продукти не повинні потрапляти в навколишнє середовище.

Потрібен моніторинг усіх новосинтезованих хімічних речовин, постійний контроль за мутагенним станом навколишнього середовища, усунення мутагенів з побуту та заміну їх безпечними аналогами. Компенсаторний засіб передбачає пошук і використання речовин, які захищають геном людини від впливів пошкоджувальних факторів, підвищують стійкість генетичного апарату людини до екстремальних умов, активізують захисні системи організму. Одним зі шляхів реалізації цього підходу є використання антимутагенів.

Антимутагени — біологічно активні речовини, які знижують рівень спонтанних та індукованих мутацій. Антимутагенні властивості мають деякі вітаміни (С та Е), провітаміни (Р-каротин), рослинні пігменти (антоціан, невітамінні каротиноїди) тощо.

Ключові терміни та поняття

генна терапія спадкових хвороб, антимутагени.

Перевірте здобуті знання

1. Які є основні напрями лікування спадкових захворювань людини? 2. У чому полягає генна терапія спадкових хвороб? 3. Які умови проведення успішної генної терапії? 4. Схарактеризуйте методики редагування генома. 5. Які є заходи з профілактики спадкових захворювань людини? 6. Що таке антимутагени? Яка їхня роль у профілактиці спадкових захворювань людини?

Поміркуйте

З якими морально-етичними проблемами може зіткнутися людство за активного застосування генної терапії?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2

Тема: Вивчення закономірностей модифікаційної мінливості у людини

Обладнання і матеріали: лінійка, хроматична шкала Люшана.

1. Створіть таблицю, у якій зазначте деякі власні якісні та кількісні ознаки, як-от: колір очей, колір волосся, структура волосся (пряме, кучеряве, хвилясте), «ямочки» на щоках, «ямочка» на підборідді, щілина між різцями, здатність скручувати язик трубочкою, вушні мочки (прирослі, напівприрослі, вільні), довжина вуха, ширина вуха, переважне володіння рукою (правша, лівша), резус-фактор (якщо відомо), група крові за системою АВ0 (якщо відома), колір шкіри, зріст, маса тіла.

2. Описуючи колір шкіри, користуйтеся хроматичною шкалою Люшана та вкажіть межі, у яких ця ознака у вас змінюється протягом року.

Хроматична шкала Люшана, яку антропологи використовують для опису кольору шкіри

3. Знайдіть у базах даних мережі Інтернет інформацію про тип успадкування наведених ознак. Занотуйте це у зошиті.

4. Виходячи з інформації про власних родичів, визначте (якщо це можливо) свій генотип і генотипи батьків. Запишіть їх у зошит.

5. Працюючи в групах, підрахуйте кількість учнів з класу, які мають відповідні варіанти якісних ознак. Визначте, які варіанти найбільш поширені у вашому класі.

6. Визначте мінімальні, максимальні та середні значення кількісних ознак у вашому класі загалом та окремо серед хлопців і дівчат.

7. Зробіть висновки щодо закономірностей модифікаційної мінливості вивчених ознак. Чи впливає навколишнє середовище на прояв певної ознаки? Як саме? Відповідні модифікації мають адаптивний чи неадаптивний характер?