рактер распределения определенного мутантного аллеля в
частично изолированных популяциях принято связывать с так
называемым эффектом основателя или родоначальника.
Исследование спектров распределения мутаций в различ-
ных популяциях позволяет делать предположения относительно
возможного происхождения таких повреждений и тех механизмов,
которые лежат в основе их распространения среди населения.
Рассмотрим наиболее вероятные интерпретации различных
вариантов распределения аллелей в популяциях. Мутации,
представленные у единичных больных или в группе родственных
индивидуумов и не имеющие специфической внутригенной локали-
зации, по-видимому, являются следствием естественного мута-
ционного процесса. Если в каких-то популяциях концентрация
мутаций в различных генах повышена, вероятно, они находятся
в зоне действия внешних неблагоприятных факторов, индуцирую-
щих возникновение нарушений в структуре ДНК. В тех случаях,
когда локализация и типы мутаций носят специфический харак-
тер можно предполагать наличие особых молекулярных механиз-
мов контроля повышенного уровня мутагенеза в определеннных
районах генома. Распространение специфических мутаций в изо-
лированных популяциях происходит за счет их ограниченного
размера и повышенного уровня инбридинга (эффект родоначаль-
ника). И, наконец, обнаружение градиентного распределения
мутаций, превалирующих в различных, частично изолированных
популяциях позволяет предполагать селективное преимущество
гетерозиготных носителей мутаций на определенных этапах эво-
люционного развития.
Таким образом, сопоставляя спектры распределения одно-
типных мутаций у жителей разных континентов, разных стран, у
людей, принадлежащих к различным расам и национальностям
можно определить степень генетической близости между всеми
этими группами и реконструировать их филогенетические отно-
шения (Cavalli-Sforza,Piazza,1993). Одним из практических
следствий этих исследований является возможность прогнозиро-
вать наиболее вероятные мутации в различных генах у пациен-
тов разного этнического происхождения, что приводит к суже-
нию спектра поиска специфических мутаций. Особый интерес в
этом смысле представляют наиболее распространенные мутации
(например delF508 при муковисцидозе; R408W - при фенилкето-
нурии и многие другие). Для профилактики наследственных за-
болеваний необходима разработка эффективных и простых мето-
дов молекулярной диагностики таких мутаций как у больных,
так и у гетерозиготных носителей с целью проведения скрини-
рующих программ среди населения и выявления максимально воз-
можного числа семей с повышенным риском рождения больного
ребенка.
ГЛАВА VII.
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРЕНАТАЛЬНОЙ ДИАГ-
НОСТИКИ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ.
Раздел 7.1 Прямые и косвенные методы молекулярной диаг-
ностики.
Локализация и клонирование кДНК-овых последовательнос-
тей генов открывают принципиально новые возможности диагнос-
тики наследственных заболеваний, основанные на исследовании
мутантных аллелей у пациентов, членов их семей или у предпо-
лагаемых гетерозиготных носителей патологических мутаций.
Это в равной мере относится и к пренатальной диагностике,
которая может быть проведена с использованием молекулярных
методов анализа на самых ранних стадиях развития плода
(см.7.5). Эти же подходы вполне приемлемы для диагностики до
появления каких-либо клинических или биохимических симптомов
болезни (досимптоматическая диагностика), что позволяет вы-
работать и начать рациональную тактику лечения (упреждающая
терапия), а также эффективно выявлять гетерозиготных носите-
лей в семьях высокого риска, что является важным фактором
профилактики наследственных болезней. Решающими преимущест-
вами молекулярной диагностики являются её универсальность,
возможность использовать для анализа любые ДН-содержащие
клетки или ткани, причем анализ может быть произведен на лю-
бых стадиях онтогенеза, начиная со стадии зиготы.
Принципиально различают прямую и непрямую ДНК-диагнос-
тику мононогенных наследственных болезней. В общем случае,
использование прямых методов диагностики возможно лишь для
клонированных генов с известной нуклеотидной последователь-
ностью полноразмерной кДНК, при этом необходимо предвари-
тельное генотипирование мутантных аллелей у родителей. В
случае прямой диагностики обьектом молекулярного анализа яв-
ляется сам ген, точнее мутации этого гена, идентификация ко-
торых и составляет основную задачу исследования. Такой под-
ход особенно эффективен при наличии точной информации о при-
роде, частоте и локализации наиболее распространенных (доми-
нирующих по частоте) мутаций соответствующих генов, а также
о наличии в них особенно легко мутирующих "горячих" точек. К
таковым относятся мутация delF508 и ряд других мутаций при
муковисцидозе, делеционные мутации при миодистрофии Дюшенна,
мутация R408W при фенилкетонурии, инверсионная мутация при
гемофилии А, протяженная делеция при адрено-генитальном
синдроме, экспансии триплетных повторов в случае "динамичес-
ких" мутаций при синдроме ломкой X-хромосомы и при ряде дру-
гих нейродегенеративных заболеваний (см. Главы IV и X). Ме-
тоды, используемые для направленного поиска этих мутаций,
подробно рассмотрены в Главе IV. В ряде случаев (муковисци-
доз, фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия) эти методы
удалось автоматизировать, что позволяет одноверменно тести-
ровать сразу несколько (до 30 и более) различных мутаций.
При этом появляется реальная возможность выявлять свыше
95-98% мутантных хромосом, что делает целесообразным и эко-
номически оправданным скринирование всей популяции отдельных
стран на выявление мутантных особей для последующей органи-
зации эффективных профилактических мероприятий, направленных
на предупреждение рождения больных детей. Подобные программы
по муковисцидозу уже успешно проводятся в ряде стран Запад-
ной Европы (Великобритания, Дания, Франция) и Северной Аме-
рики.
Главное преимущество прямого метода - это высокая, до-
ходящая до 100%, точность диагностики и отсутствие необходи-
мости анализа всей семьи на предмет её информативности
(см.ниже). Последнее обстоятельство особенно важно для про-
ведения пренатальной диагностики тяжелых, зачастую летальных
наследственных болезней (муковисцидоз, миодистрофия Дюшен-
на, гемофилия А и др). Такие семьи нередко обращаются за ме-
дико-генетической помощью уже после того как больной ребенок
умер. Так, по нашим наблюдениям до 80% семей с высоким рис-
ком муковисцидоза обращаются по поводу необходимости дородо-
вой диагностики уже после смерти больного ребенка (Baranov
et al., 1992).
Однако, существует огромное количество наследственных
болезней, для которых мутации не описаны либо не найдено ма-
жорных мутаций в исследуемых популяциях. И даже во всех тех
случаях, когда имеются мажорные мутации, наряду с ними, опи-
саны многочисленные редко встречающиеся (вплоть до единичных
случаев), так называемые минорные мутации. Кроме того, всег-
да сохраняется возможность присутствия у пробанда неизвест-
ных мутаций, а клонирование гена больного человека для целей
прямого секвенирования, даже ограниченного только смысловой
его частью - кДНК, далеко не всегда возможно в силу очевид-
ных финансовых и временных ограничений такого подхода. Эти
трудности успешно преодолеваются благодаря наличию непрямых
(косвенных) методов молекулярной диагностики.
Этот исторически более ранний подход основан на исполь-
зовании сцепленных с геном полиморфных маркеров, с помощью
которых проводится идентификации мутантных хромосом (точнее
хромосом, несущих мутантный ген) в семьях высокого риска, то
есть у родителей больного и его ближайших родственников. В
настоящее время косвенные методы молекулярной диагностики
принципиально возможны практически для всех моногенных забо-
леваний с известной локализацией контролирующего гена, для
каждого из которых уже разработана удобная система вне- и
внутригенных полиморфных индексных маркеров (см.Главу III).
Более того, косвенные методы молекулярной диагностики
пригодны даже для тех болезней, гены которых еще не иденти-
фицированы и мутации не известны. Единственным и непременным
условием этого является наличие полиморфных сайтов рестрик-
ции либо коротких тандемных повторов типа STR, находящихся в
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73
