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

Втілення в життя наукової істини про закони спадковості допоможе позбавити людство від багатьох скорбот і горя.

І. П. Павлов

§ 51. СУЧАСНІ ЗАВДАННЯ МЕДИЧНОЇ ГЕНЕТИКИ

Основні поняття й ключові терміни: МЕДИЧНА ГЕНЕТИКА. Медико-генетичне консультування. Генотерапія.

Пригадайте! Що таке генетика?

Новини науки

У 2013 р. Європейська комісія затвердила можливість застосування продукта генної терапії Glybera для виліковування від рідкісної спадкової хвороби, що спричиняє смертельно небезпечний панкреатит. Glybera за допомогою вірусу доставляє в клітини потрібний ген, і вже через декілька тижнів клітини починають нормально функціонувати. Це був перший генотерапевтичний продукт, схвалений у західному світі.

ЗМІСТ

Які сучасні завдання медичної генетики?

МЕДИЧНА ГЕНЕТИКА — це розділ генетики людини, що вивчає роль спадкових чинників у розвитку захворювань. Бурхливий розвиток молекулярної генетики, біології клітини, молекулярної біології розширив можливості медичної генетики щодо розуміння біохімічних та молекулярно-генетичних процесів — основи спадкових захворювань. Сучасні медико-генетичні дослідження особливо інтенсивно здійснюються на молекулярному, клітинному, організмовому, популяційно-видовому рівнях за допомогою таких методів, як цитогенетичний, метод гібридизації ДНК, метод полімеразних ланцюгових реакцій, моделювання та ін.

Основними сучасними завданнями медичної генетики є:

• виявлення та опис спадкових захворювань, кількість яких збільшується. На сьогодні вже описано 2 200 аутосомно-домінантних, 1 420 аутосомно-рецесивних, 286 зчеплених зі статтю генних та близько 800 хромосомних захворювань;

• визначення ролі генотипу й чинників середовища в розвитку полігенних (мультифакторіальних) захворювань, якими є ішемічна хвороба серця, цукровий діабет, виразкова хвороба, гіпертензія тощо;

• розшифрування природи великої кількості спадкових захворювань обміну речовин і розроблення ефективних методів профілактики й лікування (наприклад, непереносимість лактози, фенілкетонурія);

• пізнання складної природи схильності до онкологічних захворювань та механізмів її реалізації;

• розроблення дослідницьких програм й методик для розширення можливостей медико-генетичного консультування;

• профілактика та виліковування спадкових хвороб за допомогою новітніх технологій зміни генів та методів генотерапії.

Велику допомогу у вирішенні проблем медичної генетики надають лабораторні тварини. Так, створено тисячі різних ліній нокаутних мишей, кілька сотень з яких слугують модельними об'єктами для вивчення хвороб людини. «Нокаутна миша» — це мутантні миші, в яких вимкнено певні гени. Інактивуючи специфічний ген у миші хатньої (Mus musculus) та досліджуючи зміни її фенотипу, дослідники можуть зробити висновки щодо функції даного гена. Після розшифрування геному шпоркової жаби (Xenopus tropicalis) вчені виявили близько 80 % генів, подібних до тих, що відповідають у людини за виникнення спадкових захворювань (іл. 118).

Іл. 118. Миша хатня і шпоркова жаба тропічна

Сучасна медична генетика інтенсивно розширяє свої дослідження в різних напрямах: вивчення геному людини, мітохондріальна генетика, імуногенетика, генетика розвитку, клінічна генетика та ін.

Отже, предметом медичної генетики є спадкові генні й хромосомні хвороби, вади розвитку та хвороби зі спадковою схильністю в людини.

Як організовується медико-генетичне консультування?

Медико-генетичне консультування — це процес, пов'язаний з вирішенням проблем, що призводять до появи або ризику появи спадкових захворювань у родині. Це своєрідна медична допомога і найбільш розповсюджена форма профілактики спадкових хвороб.

Медико-генетичне консультування дає змогу лікарям не тільки діагностувати хворобу, а й надавати пацієнтам конкретні рекомендації щодо лікування. Згідно з отриманими результатами лікарі-генетики можуть направляти пацієнтів до спеціалістів вузького профілю, повідомляти їм про існування спеціальних дослідницьких програм (іл. 119).

Іл. 119. Консультація лікарки-генетика молодій подружній парі

Основними завданнями медико-генетичного консультування є: 1) встановлення діагнозу спадкового захворювання; 2) визначення типу успадкування захворювання; 3) розрахунок ступеня ризику повторення захворювання; генетичний ризик, що не перевищує 5 %, розцінюється як низький, до 20 % — як підвищений і понад 20 % — як високий; 4) пояснення змісту прогнозу; 5) спостереження і виявлення групи підвищеного ризику серед родичів; 6) поширення медико-генетичних знань серед населення.

Медико-генетична консультація складається з чотирьох етапів: діагноз, прогноз, висновок, порада. При цьому необхідним є відверте і доброзичливе спілкування лікаря-генетика з родиною хворого.

Отже, організація медико-генетичного консультування пов'язане з інформуванням людини про ризик розвитку спадкового захворювання, передачі його нащадкам, а також про діагностичні та терапевтичні дії.

Якими є успіхи та перспективи генотерапії?

Генотерапія — це лікування захворювань шляхом заміни дефектних генів нормальними. Основою генотерапії є сукупність методів лікування спадкових, онкологічних, деяких вірусних захворювань шляхом внесення змін у генетичний апарат клітин пацієнтів з метою спрямованої зміни генних дефектів або надання клітинам нових функцій.

Першим успіхом генотерапії став випадок виліковування дитини від тяжкого імунодефіциту за ферментом аденозиндезамінази. 14 вересня 1990 р. дівчинці було пересаджено власні лімфоцити із попередньо зміненим геномом. Згодом були здійснено чергові трансфузії генетично змінених Т-лімфоцитів і загальним результатом лікування стало значне поліпшення стану пацієнтки та її нормальний спосіб життя.

У генотерапії виокремлюють такі види, як: а) соматична генотерапія — введення генів у соматичні клітини пацієнта; б) позаорганізмова генотерапія — введення генів у культивовані клітини і пересадка цих клітин пацієнтам. Залежно від способу введення ДНК у геном пацієнта генотерапія може відбуватися в культурі клітин (ex vivo) або безпосередньо в організмі (in vivo).

Стандартна схема застосування генотерапії складається з декількох послідовних етапів: 1) створення генетичної конструкції; 2) вибір вектора для доставки в клітини-мішені (найчастіше це аденовіруси, бактеріофаги); 3) перенесення вектора й генетичної конструкції у клітини (за допомогою наночастинок або ліпосом); 4) оцінювання ефективності перенесення в умовах клітинних культур; 5) оцінювання ефективності на лабораторних тваринах; 6) клінічні випробування на людині.

Нині у світі вже близько 400 проектів проходять клінічні випробування, серед яких проекти лікування муковісцидозу, гемофілії, імунодефіцитів, серпоподібно-клітинної анемії тощо. Одним із основних інструментів для сучасних генотерапевтичних проектів є біотехнологія редагування ДНК CRISPR/Cas9. Ця система редагування геному використовується для внесення змін у генетичний апарат, видалення чи редагування мутантних генів. Технологія CRISPR-Cas9 використовує фермент-«ножниці» Cas9, що за допомогою РНК-гіда розпізнає та розрізає ДНК у потрібному місці. За допомогою цієї системи розробляються технології для видалення ВІЛ з клітин живого організму, лікування хвороби Паркінсона, амаврозу Лебера, пухлин мозку, раку крові та ін.

Отже, генотерапія стає одним із найважливіших інструментів медицини XXI століття.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота 9

Розв'язування вправ з медичної генетики

Вправа 1. На схемі зображено родовід сім'ї з ознакою сивого пасма волосся. Визначте тип успадкування цієї ознаки і генотипи осіб: І — 1; ІІ — 2, 3 і 4; ІІІ — 2, 3 та IV — 1, 2.

Вправа 2. Одна з форм шизофренії успадковується як рецесивна ознака. Визначте ймовірність народження дитини із шизофренією від батьків, які не мають цього захворювання, якщо відомо, що бабуся з боку батька і дід з боку матері мали це захворювання.

Вправа 3. У людини ген, що спричиняє одну з форм спадкової глухонімоти, рецесивний відносно до гена нормального слуху. Від шлюбу глухонімої жінки з чоловіком, у якого нормальний слух, народився глухонімий хлопчик. Визначте генотипи всіх членів сім'ї.

Проект «Генотерапія та її перспективи»

Розгляньте ілюстрацію, перекладіть текст і запропонуйте його пояснення. Використайте можливості Інтернету (наприклад, http://www.livemd.ru/tags/genoterapija) та підготуйте проект про перспективи генотерапії.

СТАВЛЕННЯ

Завдання на зіставлення «Види терапії»

Терапія — це комплекс заходів, спрямованих на усунення якого-небудь захворювання, полегшення його симптомів або відновлення після травми. Зіставте види терапії з відповідними чинниками лікування та отримайте термін, яким позначають у медицині процес оздоровлення, відновлення здоров’я. Чим генотерапія відрізняється від інших видів терапії?

1 Апітерапія

А1 Медичні п'явки

2 Гірудотерапія

А2 Лікарські рослини

3 Аромотерапія

І Холодні й гарячі камені

4 Фітотерапія

Н Запахи летких речовин

5 Арт-терапія

С Продукти бджільництва

6 Стоун-терапія

Ц Мистецтво й творчість

7 Пелотерапія

Я Лікувальні грязі

1

2

3

4

5

6

7

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1—6

1. Що таке медична генетика? 2. Що є предметом досліджень медичної генетики? 3. Що таке медико-генетичне консультування? 4. Назвіть основні етапи медико-генетичного консультування. 5. Що таке генотерапія? 6. Наведіть приклади успішних генотерапевтичних технологій.

7—9

7. Які сучасні завдання медичної генетики? 8. Як організовується медико-генетичне консультування? 9. Якими є успіхи та перспективи генотерапії?

10—12

10. Оцініть перспективи генотерапії.