Введение в генетику человека

Генетика человека — это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости у человека. Генетика человека является одной из важнейших теоретических дисциплин медицины.

Медицинская генетика — это раздел генетики человека, который изучает генетические причины заболеваний человека, разрабатывает методы диагностики, профилактики и лечения наследственной патологии. Основоположником медицинской генетики является русский врач, невропатолог и генетик Сергей Николаевич Давиденков.

Актуальность проблемы профилактики врожденной и наследственной патологии продиктована значительным вкладом этих заболеваний в показатели здоровья населения. Так, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) около 6% населения имеет наследственную отягощенность. В течение последних 50−70 лет происходит увеличение удельного веса наследственной патологии в структуре младенческой и детской смертности. В развитых странах, где младенческая смертность не превышает 15 случаев на 1000 детей, врожденная и наследственная патология занимает 2-е место в ее структуре. Наследственная и врожденная патология вносит существенный вклад и в детскую заболеваемость: около 5% детей в возрасте до 7 лет имеют те или иные нарушения развития, из которых более 80% являются врожденными по своей природе. Врожденные и наследственные заболевания имеют хроническое течение и, как правило, подлежат лечению в течение всей жизни. Кроме того, возможности лечения большинства этих нарушений резко ограничены. 40% инвалидов детства — это больные с наследственными, врожденными заболеваниями.

Предметом изучения генетики человека является человек — существо биосоциальное, обладающее рядом особенностей, большинство из которых осложняет исследовательский процесс:

невозможность проведения экспериментов;

медленная смена поколений;

малое число потомков;

большое число групп сцепления генов;

большая фенотипическая изменчивость.

Положительная черта человека как объекта генетических исследований состоит в хорошей его фенотипической изученности.

К методам, используемым в генетике человека, относятся следующие:

генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический, генетики соматических клеток, популяционно-статистический, методы моделирования, молекулярно-генетические методы, дерматоглифики и пальмоскопии.

Для каждого метода необходимо знать его сущность (как проводится) и возможности.

Генеалогический метод Генеалогический метод, или метод сбора и анализа родословной, является основным в практике медико-генетического консультирования. Применяется с конца Х1Х века, разработан и внедрен в практику знаменитым английским исследователем Френсисом Гальтоном. Основан на прослеживании нормального или патологического признака в ряду поколений, связанных между собой родственными связями. Осуществляют в два этапа:

• 1) составление родословной;
• 2) анализ родословной.

Составление родословной начинают с пробанда, т. е. человека, относительно которого проводится исследование. В генетическую карту записываются сведения о сибсах (братьях и сестрах) пробанда, его родителях, о сибсах родителей и их детях и т. д. Очень важно выяснить вопрос о наличии самопроизвольных абортов, мертворождений и ранней детской смертности.

На основании собранных сведений готовят графическое изображение родословной, используя условные символы, предложенные еще в начале 30-х годов ХХ века А. Ютом. Они были модифицированы и дополнены в последующем некоторыми другими авторами.

Метод применяется с целью:

• 1. Выявления наследственного характера изучаемого признака. Если в семье регистрируется один и тот же признак несколько раз, то возможно предположить наследственную природу или семейный характер заболевания.
• 2. Определения гетерозиготного носительства мутантного гена.
• 3. Установления сцепленного наследования признаков.
• 4. Определения пенетрантности гена.
• 5. Изучения интенсивности мутационного процесса.
• 6. Установления типа наследования моногенного заболевания.

Моногенным называется заболевание, обусловленное действием одного патологического гена. В зависимости от того, каким является патологический ген (доминантным или рецессивным) и где он расположен (в аутосоме или половой хромосоме), различают пять типов наследования:

• — аутосомно-доминантный,
• — аутосомно-рецессивный,
• — Х-сцепленный доминантный,
• — Х-сцепленный рецессивный,
• — У-сцепленный, или голандрический.

Признаки, характерные для родословной при аутосомно-доминантном типе наследования Каждый больной член семьи обычно имеет больного родителя.

Заболевание передается из поколения в поколение; больные есть в каждом поколении (вертикальное наследование).

У здоровых родителей дети будут здоровы (при 100% пенетрантности гена).

Вероятность рождения больного ребенка в семье, где один из супругов болен, составляет 50%.

Одинаковая частота поражения мужчин и женщин.

Признаки, характерные для родословной при аутосомно-рецессивном типе наследования Наличие больных детей у здоровых родителей.

Накопление пораженных лиц в одном поколении (наследование по горизонтали).

Одинаковая частота поражения мужчин и женщин.

Повышенный процент инбридинга (кровно-родственный брак).

Признаки, характерные для родословной при Х-сцепленном доминантном типе наследования:

• 1. Рождение больных детей в семьях, где болен один из супругов.
• 2. Если болен отец, то все дочери будут больны, а все сыновья здоровы.
• 3. Если больна мать, то вероятность рождения больного ребенка составляет 50% независимо от пола.
• 4. Болеют лица обоих полов, но частота поражения женщин в два раза выше, чем мужчин.
• 5. Заболевание прослеживается в каждом поколении.

Признаки родословной при Х-сцепленном рецессивном типе наследования:

• 1. Преимущественное поражение мужчин.
• 2. Наличие здоровых сыновей у больных отцов.
• 3. Передача патологического гена от больного отца дочерям, у которых высок риск рождения больного сына (25%).

Признаки родословной при У-сцепленном (голандрическом) типе наследования Признак, имеющийся у отца, передается всем его сыновьям.

Близнецовый метод Метод предложен в конце Х1Х века Ф.Гальтоном.

Близнецы рождаются в одном случае из 84 родов. Из них 1/3 приходится на рождение монозиготных близнецов, 2/3 — на дизиготных.

Монозиготные (MZ) близнецы развиваются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. Их генотип идентичен, и различия между близнецами определяются преимущественно средовыми факторами.

Дизиготные (DZ) близнецы развиваются при оплодотворении двух яйцеклеток двумя сперматозоидами. Общих генов у них 50%, как у братьев и сестер, рожденных в пределах одной супружеской пары в разное время. Различия в фенотипе у DZ определяются как генотипом, так и факторами среды.

Близнецовые исследования проводятся в три этапа.

Подбор близнецовых пар.

Установление зиготности.

Сопоставление пар близнецов по изучаемым признакам.

Совпадение у близнецов анализируемых признаков обозначается как конкордантность, несовпадение — дискордантность.

Метод позволяет установить роль наследственности и среды в развитии какого-либо признака.

На заключительном этапе исследования сравнивают показатели конкордантности признака между монои дизиготными близнецами. Если показатели конкордантности в обеих группах близки, это значит, что в развитии признака ведущая роль принадлежит факторам внешней среды. Чем больше разница между показателями конкордантности в группах монои дизиготных близнецов, тем больший вклад в развитие признаков вносит генотип.

Существует формула, по которой можно определить роль наследственности и среды в развитии признака:

% сх-ва MZ — % сх-ва DZ.

Н =.

100% - % сх-ва DZ.

Н — коэффициент наследуемости.

Если Н = 1, признак строго наследственный (группы крови).

Если Н = 0, признак определяется факторами внешней среды (инфекционные болезни).

Если Н = 0,5, признак определяется в равной степени и генотипом, и средой.

Цитогенетический метод Включает два основных вида исследования:

• 1) изучение хромосомного набора в соматических клетках организма человека, т. е. кариотипа;
• 2) определение полового хроматина.
• 1. Исследование кариотипа.

Бурное развитие этот метод получил после 1956 года, когда шведские ученые Дж. Тийо и А. Леван предложили новую методику исследования хромосомного набора и установили, что кариотип человека в норме содержит 46 хромосом.

Для исследования берут 1 мл крови, выделяют из нее лимфоциты и культивируют их на питательной среде. Через определенное время воздействуют на культуру клеток колхицином, который останавливает деление лимфоцитов на стадии метафазы. Клеточную суспензию наносят на предметные стекла, окрашивают и микроскопируют. Изучению подвергаются метафазные пластинки. Микропрепарат фотографируют, делают отпечатки на фотобумаге, вырезают изображение каждой хромосомы ножницами и наклеивают на белую бумагу в ряд попарно, начиная с первой пары гомологов и заканчивая парой половых хромосом. Такое расположение хромосомного набора называется идиограммой.

С конца 60-х годов стали применяться методы дифференциального окрашивания хромосомных препаратов, которые позволяют точно идентифицировать каждую хромосому в наборе и диагностировать структурные аберрации.

Метод позволяет поставить диагноз хромосомного заболевания человека.

2. Исследование полового хроматина (телец Барра) — экспресс-метод.

При помощи шпателя делают соскоб со слизистой щеки, наносят мазок на предметное стекло, окрашивают и исследуют под микроскопом клетки, находящиеся на стадии интерфазы.

Метод позволяет установить количество Х-хромосом в кариотипе по числу телец Барра в клетке. В норме у женщин одна из Х-хромосом в период интерфазы не функционирует и образует тельце Барра (половой хроматин), которое хорошо видно в микроскоп как глыбка хроматина, прилежащая к ядерной мембране. В мужских соматических клетках тельце Барра в норме отсутствует.

Биохимический метод Метод основан на знании принципов реализации гена в признак: ген — фермент — биохимическая реакция — признак. О наличии нормального или мутантного гена можно судить по ферментам или продуктам биохимических реакций, которые они катализируют.

Осуществляется в два этапа. На первом этапе проводится обследование большого контингента лиц с целью выявления предположительных случаев заболевания или носительства патологического гена. Эти программы называются просеивающими, или скрининг-программами. Использование программ просеивания преследует две цели:

выявление больных в доклинической стадии, т. е. до развития симптомов заболевания, когда возможно эффективное лечение;

выявление здоровых носителей патологического гена с целью определения дальнейшей тактики по планированию семьи.

Просеивающие программы подразделяются на два вида:

Массовые, когда объектом обследования является максимально большое количество видимо здоровых лиц в популяции.

Выборочные, или селективные, когда объектом просеивания являются только определенные контингенты больных, среди которых ожидается повышенная частота встречаемости патологического генотипа.

Требования к скрининг-программам:

• а) методы просеивания должны быть простыми и экономичными, что позволяет обследовать большие группы лиц. Должен использоваться легкодоступный материал в малых количествах (кровь, моча, слюна). Желательно, чтобы исследуемый образец был пригоден для пересылки и хранения (капля крови на фильтровальной бумаге);
• б) методы должны быть надежными и диагностически значимыми;
• в) просеиванию подлежат заболевания, которые достаточно широко распространены в популяции. Следовательно, в каждой местности целесообразно осуществлять скрининг тех мутаций, частота встречаемости которых в генофонде данной популяции высока. Например, в Ивановской области и близлежащих областях проводится скрининг новорожденных на предмет выявления фенилкетонурии и гипотиреоза. Оба заболевания являются моногенными и имеют высокую частоту встречаемости в популяциях средней полосы России.

На втором этапе с помощью более сложных методов обследуют выявленных в ходе просеивания лиц с целью подтверждения диагноза.

Методы генетики соматических клеток Целью данной группы методов является изучение процессов наследственности и изменчивости соматических клеток, что позволяет судить о генетических закономерностях организма в целом. Соматические клетки человека получают из различных органов и тканей (клетки крови, кожных покровов и слизистых, костного мозга, эмбриональные клетки). Чаще всего для исследования берут фибробласты и лимфоциты. Полученный клеточный материал можно использовать по следующим направлениям:

Культивирование, т. е. размножение клеток для последующего цитогенетического, биохимического, иммунологического и других видов исследований.

Клонирование, т. е. получение потомков одной клетки.

Селекция соматических клеток, т. е. целенаправленный отбор клеток с определенными свойствами.

Гибридизация соматических клеток, основанная на слиянии двух типов клеток с образованием гибридной клетки после предварительной обработки вирусом парагриппа Сендай. При гибридизации могут использоваться клетки от особей как одного биологического вида, так и от разных видов (например, клетки человека и мыши, крысы, обезьяны, комара и т. д.). В смешанной культуре двух типов клеток образуются клетки с наличием в общей цитоплазме ядер обеих родительских клеток — гетерокарионы. После митоза двухядерного гетерокариона возникают две одноядерные клетки — синкарионы. Гибридная клетка, содержащая два хромосомных набора, при делении обычно утрачивает хромосомы одного из видов. Выпадает каждый раз пара хромосом того вида, клетки которого имеют более длительный митотический цикл. Например, в 1967 году H. Green было обнаружено исчезновение человеческих хромосом в процессе длительного культивирования гибридных клеток мышей и человека. Клетки, в которых после ряда делений остается диплоидный набор мышиных хромосом и пара гомологичных хромосом человека, клонируют и исследуют в них набор ферментов, предварительно изучив набор ферментов в мышиной клетке. По наличию фермента, не свойственного мышиной клетке, приходят к выводу о локализации структурного гена в определенной паре гомологичных хромосом человека.

Метод позволяет установить:

локализацию гена в хромосоме;

группы сцепления;

механизм взаимодействия генов;

мутантное действие тех или иных веществ;

заболевание в дородовый период.

Популяционно-статистический метод Метод заключается в изучении генетических закономерностей в популяции. Теоретической основой данного метода является основной закон генетики популяций — закон Харди-Вайнберга.

Метод позволяет установить:

Частоту встречаемости аллелей одного гена в популяции, т. е. генные частоты. По частоте встречаемости гены можно разделить на две группы:

• а) гены, имеющие универсальное распространение, т. е. встречающиеся в разных популяциях с одинаковой частотой,
• б) гены, имеющие локальное распространение.

Например, ген, определяющий серповидно-клеточную анемию, распространен в странах Средиземноморья и на Африканском континенте. Ген, определяющий врожденный вывих бедра, распространен у малых народов Севера. Гены, определяющие нарушение строения гемоглобина, распространены в среднеазиатских популяциях. Изучение генных частот в разных популяциях лежит в основе современной геногеографии.

Генотипическую структуру популяции, т. е. частоты встречаемости генотипов. Исследование генотипических частот позволяет решить две основные задачи:

• а) изучить распространенность наследственных заболеваний,
• б) определить частоту гетерозиготного носительства патологического гена в популяции.

Факторы, влияющие на генофонд популяции, в частности, интенсивность мутационного процесса и стабилизирующего естественного отбора.

Прогнозировать изменение генных и генотипических частот в популяции, снижение или рост заболеваемости и грамотно обосновать необходимость проведения соответствующих профилактических мероприятий в данном регионе.

Методы моделирования Различают два вида моделирования: биологическое и математическое.

Теоретической основой для биологического моделирования является закон гомологических рядов наследственной изменчивости, открытый Н. И. Вавиловым. Исходя из этого закона, можно предположить, что мутации, имеющиеся у человека, должны вызывать такие же фенотипические изменения признаков у других представителей класса млекопитающих. Следовательно, для изучения определенных наследственных болезней человека можно использовать экспериментальных животных. Описаны и изучены многие генные мутации у животных, имеющие сходство с соответствующими аномалиями у человека. Так, гемофилия, А и В встречается у собак и обусловлена генами, расположенными в Х-хромосоме. У кроликов и крыс можно вызвать эпилептоидные припадки (сходные с эпилепсией у человека) путем воздействия на них сильным звуковым раздражителем. Наследственная глухота обнаружена у морских свинок. У хомяков и крыс встречаются такие заболевания, как сахарный диабет, ахондроплазия, мышечная дистрофия и др.

Математическое моделирование. Наибольшее применение эти методы нашли в популяционной генетике, где моделируются различные процессы, влияющие на генофонд популяции (например, дрейф генов, миграционные процессы). Кроме того, с помощью математических методов изучается взаимодействие наследственных факторов и среды в развитии отдельных признаков, анализируется сцепление большого числа генов и т. д.

Методы изучения ДНК Методы секвекнирования (определения нуклеотидной последовательности ДНК).

Использование ДНК-зондов.

Клонирование ДНК-зондов.

Читать по учебнику В. Н. Ярыгина «Биология».

Классификация наследственной патологии человека Наследственные болезни (болезни, причиной которых являются изменения наследственного материала).

1. Генные болезни.

А. Моногенные болезни:

— аутосомно-доминантные;

аутосомно-рецессивные;

Х-сцепленные доминантные;

Х-сцепленные рецессивные;

У-сцепленные.

Б. Полигенные болезни (ретинобластома, нефробластома).

2. Хромосомные болезни.

А. Аутосомные синдромы:

анеуплоидии;

хромосомные аберрации.

Б. Гетерохромосомные синдромы:

анеуплоидии;

хромосомные аберрации.

Болезни с наследственной предрасположенностью (заболевания, которые развиваются в результате совместного действия генетических и средовых факторов. Неблагоприятный генетический фон создает генетическую предрасположенность к развитию заболевания, а неблагоприятное действие факторов внешней среды провоцирует развитие заболевания).

А. Моногенные (непереносимость сульфаниламидов, непереносимость лактозы, непереносимость жирной пищи, непереносимость сыра и шоколада, патологическая реакция на тепло, холод, солнечный свет, вакцины и т. п.).

Б. Полигенные (мультифакториальные): атеросклероз, гипертоническая болезнь, сахарный диабет, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, псориаз, шизофрения и многие другие.

Принципы профилактики, диагностики и лечения наследственных заболеваний Профилактика и диагностика наследственной патологии В настоящее время профилактика наследственной патологии проводится на четырех уровнях: 1) прегаметическом; 2) презиготическом; 3) пренатальном; 4) неонатальном.

Прегаметический уровень Осуществляется:

• 1. Санитарный контроль за производством — исключение влияния на организм мутагенов.
• 2. Освобождение женщин детородного возраста от работы на вредном производстве.
• 3. Создание генетических регистров, т. е. перечней наследственных заболеваний, которые распространены на определенной территории, с указанием частоты встречаемости этих заболеваний. Создание таких регистров позволяет:
  • а) изучить структуру наследственной патологии;
  • б) определить распространенность заболеваний;
  • в) своевременно уловить изменение частоты встречаемости

наследственных заболеваний и принять необходимые меры.

Презиготический уровень Важнейшим элементом этого уровня профилактики является медико-генетическое консультирование (МГК) населения.

МГК населения ставит своей целью информировать семью о степени возможного риска рождения ребенка с наследственной патологией и оказать помощь в принятии правильного решения о деторождении.

Различают два вида МГК: проспективное и ретроспективное.

Проспективное МГК проводится относительно прогноза здоровья потомства еще до рождения больного ребенка в семье. Поводом к проведению проспективного МГК может явиться:

• — кровно-родственный брак;
• — наличие у одного из супругов или его родственников

наследственного заболевания;

— воздействие на супругов мутагенных факторов.

Ретроспективное консультирование осуществляется относительно здоровья следующих детей после появления в семье больного ребенка.

Медико-генетическое консультирование включает четыре этапа:

• 1. Установление диагноза наследственного заболевания. На этом этапе врач использует все доступные и необходимые методы исследования.
• 2. На втором этапе определяется генетический риск рождения больного ребенка. Риск рождения ребенка с любыми наследственными аномалиями в здоровой супружеской паре составляет в среднем 1−2%, что определяется случайными генеративными мутациями. Эта величина называется неспецифическим общепопуляционным риском. Обратившихся в консультацию интересует больше специфический риск — это риск рождения ребенка с определенным наследственным заболеванием, уже встречавшимся в семье.
• 3. На третьем этапе врач в доступной форме сообщает семье сведения о величине риска и оказывает помощь в принятии решения относительно деторождения.
• 4. На четвертом, заключительном этапе проводится оценка эффективности медико-генетического консультирования в ходе дальнейшего наблюдения за семьей.

Пренатальный уровень Заключается в проведении пренатальной (дородовой) диагностики.

Пренатальная диагностика — это комплекс мероприятий, который осуществляется с целью определения наследственной патологии у плода и прерывания данной беременности.

К методам пренатальной диагностики относятся:

Ультразвуковое сканирование (УЗС) — исследование плода с помощью ультразвука.

Фетоскопия — метод визуального наблюдения плода в полости матки через эластичный зонд, оснащенный оптической системой.

Биопсия хориона. Метод основан на взятии ворсин хориона, культивировании клеток и исследовании их с помощью цитогенетических, биохимических и молекулярно-генетических методов.

Амниоцентез — пункция околоплодного пузыря через брюшную стенку и взятие амниотической жидкости. Она содержит клетки плода, которые могут быть исследованы цитогенетически или биохимически в зависимости от предполагаемой патологии плода.

Кордоцентез — пункция сосудов пуповины и взятие крови плода. Лимфоциты плода культивируют и подвергают исследованию.

Неонатальный уровень На четвертом уровне проводится скрининг новорожденных на предмет выявления аутосомно-рецессивных болезней обмена в доклинической стадии, когда своевременно начатое лечение дает возможность обеспечить нормальное умственное и физическое развитие детей. Основывается на клиническом, генетическом и лабораторно-инструментальном обследовании пациентов.

Принципы лечения наследственных заболеваний Различают следующие виды лечения.

Симптоматическое (воздействие на симптомы болезни).

Патогенетическое (воздействие на механизмы развития заболевания).

Симптоматическое и патогенетическое лечение не устраняет причины заболевания, т.к. не ликвидирует генетический дефект.

В симптоматическом и патогенетическом лечении могут использоваться следующие приемы.

Исправление пороков развития хирургическими методами (синдактилия, полидактилия, незаращение верхней губы и т. п.).

Заместительная терапия, смысл которой заключается во введении в организм отсутствующих или недостаточных биохимических субстратов.

Индукция метаболизма — введение в организм веществ, которые усиливают синтез некоторых ферментов и, следовательно, ускоряют процессы, в которых эти ферменты участвуют.

Ингибиция метаболизма — введение в организм препаратов, связывающих и выводящих аномальные продукты обмена из организма.

Диетотерапия (лечебное питание) — устранение из пищевого рациона веществ, которые не могут быть усвоены организмом.

Этиологическое лечение ставит своей целью исправление наследственного дефекта. Этот вид лечения еще не разработан, сегодня сформулированы лишь исследовательские программы на перспективу. Они основаны на идеях генной инженерии.

Генная инженерия — область молекулярной биологии и генетики, ставящая своей задачей конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, т. е. создание организмов с новой генетической программой.

В процессе создания организмов с новой генетической программой можно выделить три основных этапа:

Синтез искусственного гена или выделение необходимого гена из клетки донора.

Сшивание полученного гена с направляющей (векторной) молекулой ДНК.

Введение

полученной рекомбинантной молекулы ДНК в клетку-реципиент.

1 этап Синтез искусственных генов вне организма возможен двумя способами: химическим и ферментативным.

Химический синтез — создание гена с известной нуклеотидной последовательностью. Впервые искусственный ген был синтезирован в 1970 г. индийским ученым Г. Кораной. Это был ген аланиновой т-РНК. Он состоял из 72 нуклеотидов и включал только структурную часть. Регуляторная часть гена отсутствовала, поэтому ген был функционально не активным. В 1976 г. Корана осуществил химический синтез другого гена — гена тирозиновой т-РНК кишечной палочки, который включал промотор и терминатор, т. е. регуляторные части.

Ферментативный синтез искусственных генов — это синтез ДНК на матрице и-РНК в процессе обратной транскрипции. Ферментативный синтез искусственных генов стал возможным после открытия в 1970 г. ферментов обратной транскрипции — обратных транскриптаз. ДНК, полученная в процессе обратной транскрипции, называется ДНК-копией. Полученные путем ферментативного синтеза гены не имеют регуляторных участков, поэтому для обеспечения работы этих генов необходимо присоединять промотор, взятый из генома бактериальной клетки. Таким образом были получены гены, отвечающие за синтез некоторых гормонов: инсулина, соматотропина, глобиновые гены.

2 этап Состоит в сшивании полученного гена с направляющей, или векторной, молекулой ДНК. В качестве направляющих молекул могут использоваться:

• а) бактериальные плазмиды, т. е. кольцевые молекулы ДНК, присутствующие в бактериальной клетке;
• б) фаги (фаг лямбда);
• в) вирусы (вирус SV 40).

Плазмидную ДНК выделяют и расщепляют ферментом рестриктазой, превращая кольцевую молекулу в линейную. Причем после разрезания одна из цепей оказывается длиннее другой на несколько нуклеотидов, т. е. формируются так называемые «липкие концы». Эти нуклеотиды могут свободно спариваться с комплементарными нуклеотидами другого фрагмента ДНК с липкими концами. Благодаря этому ДНК из различных источников могут объединяться, образуя рекомбинантные молекулы. Рекомбинантную конструкцию вводят затем в бактерию, где она реплицируется.

3 этап Состоит в проникновении гибридной молекулы ДНК в клетку-реципиент и встраивании в ее геном. Способ введения в клетку гибридных молекул зависит от вектора. Если в качестве вектора используется плазмида, то введение происходит по типу трансформации; если в качестве вектора используется фаг или вирус — по типу трансдукции.

Достижения генной инженерии могут быть использованы по следующим направлениям.

• 1.

  Введение

  генов эукариот в бактерии и создание таких микроорганизмов, которые могут в промышленном масштабе синтезировать биологически активные вещества: антибиотики, витамины, гормоны. Например, были синтезированы гены, отвечающие за синтез инсулина, введены в геном кишечной палочки, которая стала продуцировать инсулин. Сегодня возможно получение таким образом соматостатина, СТГ, брадикинина и других биологически активных веществ.

• 2. Генотерапия — получение лечебного эффекта с помощью введения в организм чужеродных генов. Клинические испытания по доставке функционально активных молекул ДНК в клетки человека были начаты в 1990 г. и касались таких заболеваний, как гемофилия, серповидно-клеточная анемия, различные ферментопатии. В настоящее время допускается лечение не только моногенных заболеваний, но и мультифакториальных (диабет, атеросклероз, онкологические и психические заболевания).

В зависимости от способа введения экзогенной ДНК в геном пациента генная терапия может проводиться либо в культуре клеток (ex vivo), либо непосредственно в организме (in vivo).

Клеточная генная терапия ex vivo предполагает:

выделение и культивирование специфических типов клеток (например, опухолевых);

введение

в них чужеродных генов;

отбор клеток с рекомбинантными молекулами ДНК;

трансплантацию этих клеток тому же пациенту.

Генная терапия in vivo основана на прямом введении клонированных и упакованных последовательностей ДНК в ткани больного.