Медицинская генетика

Медицинская генетика является областью человеческой деятельности, которая использует данные фундаментальной науки, вносит в нее свой вклад, сочетает в себе прикладную науку, медицинскую практику, организационную деятельность, то есть является одновременно и наукой, и технологией.

Методы искусственного оплодотворения неразрывно связаны с медицинской генетикой. В некоторых программах ЭКО можно исследовать эмбрионы на определённые наследственные варианты или хромосомные нарушения; такой анализ не выявляет все возможные генетические риски

Таким образом, она включает в себя достижения биологии, химии, медицины, информационных технологий. Медицинскую генетику можно связать не только с биологией, но и с географией, историей, социологией, этикой и психологией.

Основные задачи медицины — диагностика, лечение и профилактика заболеваний человека. Такие же цели поставлены и перед медицинской генетикой. Особенность этой области состоит в том, что результаты генетического исследования могут иметь значение не только для пациента, но и для его биологических родственников и репродуктивных решений семьи.

Современные биохимические методы позволяют одновременно проводить анализы для десятков людей

До широкого внедрения молекулярно-генетических методов основными способами изучения наследственной патологии человека были цитогенетический анализ хромосом и биохимическое исследование метаболитов и ферментов клеток. Со второй половины 1980-х гг., а также благодаря запуску международного проекта «Геном человека», причины, патогенез и клинические проявления разных форм патологии стали доступными для изучения и воздействия на них с помощью геномных и молекулярно-генетических технологий.

Тонкие методы выделения, генетического и физического картирования (составление карты расположения генов на хромосомах), клонирования, секвенирования (определения нуклеотидной последовательности), гибридизации ДНК уже вошли в лабораторную и клиническую практику диагностики заболеваний человека во всех развитых странах мира. Комплексное исследование структуры и функции генома выделилось в самостоятельную дисциплину — геномику.

Амплификатор, или термоциклер, — прибор, где постоянно по определенному графику меняется температура. С его помощью можно в большом количестве размножить нужный для обследования участок ДНК

С помощью методов молекулярной биологии можно расщеплять хромосомную ДНК человека на относительно короткие участки, доступные для прочтения, что позволяет выявлять и картировать на хромосомах избыточные, недостающие или измененные последовательности ДНК, иными словами, строить молекулярную патологическую анатомию генома человека. Сегодня можно исследовать большие участки генома человека и выявлять варианты, связанные с наследственными заболеваниями или повышенным риском некоторых состояний. Но генетический тест не способен заранее предсказать все будущие болезни: наличие варианта риска не означает, что заболевание обязательно разовьётся.

Данные генетического анализа выводятся на монитор компьютера, подключенного к необходимым аппаратам

Заболевания, находящиеся в поле действия медицинской генетики

Врожденные — присутствуют у ребенка с момента рождения и формируются в процессе эмбрионального развития (многие хромосомные аномалии и внутренние пороки развития).

Наследственные — обусловлены дефектами генов, мутациями. Сегодня известны тысячи наследственных заболеваний с менделевским типом наследования.

Проект «геном человека»

Проект «Геном человека» — это международный научно-исследовательский проект, цель которого — определение последовательности нуклеотидов, составляющих ДНК. Он был начат в 1990 г., а в 2003 г. ученые объявили о получении практически полного референсного генома. В 2022 г. консорциум Telomere-to-Telomere представил первую действительно полную последовательность человеческого генома без прежних крупных пробелов. Теперь основная задача — выяснить функции всех генов, которые его образуют. Большое количество из них уже опознаны и их функции известны, но впереди еще много работы.

Так выглядит определение последовательности нуклеотидов при исследовании. Современные оценки — около 20 000 белок-кодирующих генов; точное число зависит от критериев аннотации

Методы генетического исследования

• Биохимическая диагностика наследственных болезней обмена веществ.
• Цитогенетическая диагностика. Цитогенетический метод основан на исследовании кариотипа (то есть состава, количества и формы хромосом).
• ДНК-диагностика:
  - идентификация известных мутаций методов полимеразной цепной реакции с рестрикцией (то есть получением фрагментов ДНК) и с последующим электрофорезом рестрикционных фрагментов;
  - секвенирование (определение нуклеотидной последовательности);
  - гибридизация с аллель-специфичными олигонуклеотидами.