Медична генетика. Генетика: загальна генетика, генетика людини, медична та клінічна генетика

1.

Тема 1.

2.

1. Генетика: загальна генетика, генетика людини,
медична та клінічна генетика.
2. Структура медичної генетики, її диференціація
деяких дисциплін.
3. Аксіоми медичної генетики.
4. Значення генетики для охорони здоров'я.
5. Генетичний вантаж: поняття, розміри та структура.

3.

Генетика –
це наука про
спадковості
та спадкової мінливості,
які є
фундаментальними
властивостями живого та властиві
всім живим організмам
Загальна генетика
вивчає принципи організації
генетичної інформації,
закономірності її
функціонування та передачі у
процесі розмноження.
Генетика людини,
абоантропогенетика,вивчає
прояви спадковості та
мінливості у людини на всіх
рівнях її організації та існування:
молекулярному, клітинному,
організмовому, популяційновидовому, біогеоценотичному.

4.

Медична генетикаце наука, що вивчає прояви
спадковості та мінливості
людини під кутом зору патології
Як фундаментальна дисципліна
вивчає:
• спадкові механізми
підтримкигомеостазуорганізму
іздоров'яіндивіда;
• роль спадкових факторів
ветіології та патогенезіхвороб;
• вплив спадкових факторів
наклінічну картину,
особливості перебігу та результатхвороб;
• вплив генотипу на ефективність
проведеноголікування та
індивідуальні реакції пацієнта
на лікарські препарати.
Як клінічна дисципліна
вивчає та впроваджує
у практику охорони здоров'я:
• сучасні методи
максимально точної діагностики
спадкових хвороб,
Лікування і реабілітації хворих;
• заходи щодо профілактики
спадкових хвороб
в окремих сім'ях та в популяції
Генетика – теоретичний фундамент сучасної медицини

5.

Генетика людини
Медична генетика
Клінічна генетика
Фундаментальні
науки
Медицина

6.

1900 рік
прийнято вважати роком
офіційного народження
медичної генетики як науки
Доменделівський період
з давніх часів до відкриття 1865 року Г. Менделем
законів наслідування.
Період відкриття та перевідкриття
законів наслідування
з 1865 р. до початку XX століття.
Сучасний період
з 9-тисотих роківXXстоліття до теперішнього часу.

7.

Сучасна медична генетика– це система знань
про роль генетичних факторів у розвитку патології
людини та система методів діагностики, лікування
та профілактики спадкової патології у широкому
сенсі.
У рамках сучасної медичної генетики
сформувалися нові наукові напрями та самостійні
науки, що вивчають питання організації та
функціонування генетичної інформації людини в
нормі та в умовах спадкової та неспадкової
патології.

8.

Молекулярна та біохімічна генетика вивчають біохімію нуклеїнових кислот,
білків, ферментів, тонку структуру гена, механізми реалізації генетичної
інформації, хімізм реакцій, що протікають на рівні клітин та організму,
досліджує природу спадкових хвороб обміну речовин; використовує не
тільки методи стандартної біохімії, але й такі методи, як електрофорез,
рідинна та газова хроматографія, флюориметрія, рентгеноструктурний та
рестрикційний аналіз та інші.
Генна інженерія розробляє прийоми та методи маніпулювання генами,
використання генів у виробництві харчових продуктів та лікарських
препаратів.
Імуногенетика вивчає генетичні основи імунних реакцій, закономірності
успадкування груп крові та тканинних антигенів.
Цитогенетикавивчає особливості морфології та поведінки хромосом,
індивідуальні варіанти хромосом здорових людей, а також усю
різноманітність змін хромосом, що супроводжують хромосомні хвороби та
інші порушення здоров'я людей; використовує для цього не тільки
традиційні методи рутинного та диференціального фарбування хромосом, а
й сучасні методи молекулярно-цитогенетичного аналізу (FISH-аналізу), 24колірного аналізу (multicolor FISH).
Генетика соматичних клітин вивчає механізми перенесення генів на
клітинному рівні, розробляє методи клонування як багатьох біологічних
об'єктів, а й людини та її органів, використовуючи при цьому методи
гібридизації ДНК.

9.

Генетика розмноження та розвитку досліджує особливості освіти та
структурно-функціональну організацію статевих клітин (гамет), генетичні
механізми ембріогенезу та постембріонального розвитку, формування вроджених
вад та аномалій розвитку.
Генетика поведінки вивчає генетичні механізми поведінки здорових та хворих
людей, генетичні основи інтелекту та пізнавальних здібностей, розумової
відсталості та психічних розладів у людини.
Популяційна генетика вивчає генетичну структуру різних популяцій людей
(склад їх генофондів, спектр і частоту народження певних генів і спадкових
хвороб), закономірності розподілу алелей у часі та по території, механізми
етногенезу та розселення народів у процесі їх історичного розвитку.
Радіаційна та екогенетика займаються дослідженням природи, механізмів
наслідків дії іонізуючих випромінювань та інших мутагенних факторів
ендогенного та екзогенного походження на організм людини у різні періоди його
розвитку.
Фармакогенетика вивчає генетичні основи індивідуальної реакції людей на
лікарські препарати, а також вплив різних лікарських засобів на генетичні
структури людини.
Генотерапія-наймолодший напрямок генетики людини, який розробляє методи
корекції порушень у генетичній програмі людей та способи лікування спадкових
хвороб.
Мітохондріальна генетика. Мітохондріальна генетика стосується діагностики та
лікування мітохондріальних розладів, що мають молекулярну основу, але часто
призводять до біохімічних аномалій через недостатнє виробництво енергії.

10.

Генетика
Генетика
людини
норма
Медична
генетика
Молекулярна генетика
Біохімічна генетика
Генна інженерія
Імуногенетика
Цитогенетика
Генетика соматичних клітин
Генетика розмноження та розвитку
Генетика поведінки
Популяційна генетика
Геногеографія
Радіаційна генетика
Екогенетика
Фармакогенетика
Генотерапія
патологія

11.

Аксіоми медичної генетики
Все в організмі людини визначається йогогенетичною
програмою: біохімічні, морфологічні, фізіологічні,
психологічні, поведінкові та інші ознаки, властивості та
особливості.
Генетична інформація стабільна, але може
змінюватися спонтанно або під дією зовнішніх та
внутрішніх факторів. Зміни генетичної інформації – мутації
можуть бути нейтральними, корисними (позитивними) чи
шкідливими (патологічними); можуть накопичуватися в організмі,
не виявляючись фенотипно та зумовлюючи генетичний
поліморфізм популяції, а можуть виявлятися варіантами
нормальних та/або патологічних ознак та хвороб.
Спадкові хвороби– це патологічні стани, причиною
яких є зміни генетичного матеріалу мутації. Вони є частиною
спадкової мінливості людини.

12.

Аксіоми медичної генетики
Будь-яка спадкова ознака (Нормальна або патологічна) – є
результатом взаємодії генотипу та зовнішньої середи.
Середовище може надавати модифікуючий вплив як на сам факт
формування ознаки (пенетрантність) , і на ступінь його прояву
(експресивність).
У природі не існує людей з абсолютно «нормальною»
генетичною інформацією та популяцій з «ідеальним»
генофондом. Будь-яка здорова людина може мати від 1 до 10
патологічних мутацій. Будь-яка популяція містить певний набір
патологічних генів у генофонді.
Людство загалом обтяжене вагомим «генетичним вантажем»,
розміри якого можуть збільшуватися під впливом несприятливих
мутагенних факторів зовнішнього та внутрішнього середовища.

13.

Аксіоми медичної генетики
На генетичну структуру людських популяцій істотно
впливаютьсоціальніфактори: знімаються міжнаціональні, релігійні,
етнічні та соціальні обмеження для одруження і розширюється коло
потенційних шлюбних партнерів, зростає кількість шлюбів, наростає
міграція населення, змінюється екологія, зростає рівень емоційнопсихічного напруження та стресу.
Все перераховане підвищує ризик спадкових змін, проте не може за 1-2
покоління суттєво змінити генофонд та спричинити сплеск чи різке
збільшення частоти спадкових хвороб.
Жодної відчутної погрози генофонду окремих націй і людства в
цілому нині не існує.
Відносне зростання частоти уроджених та спадкових хвороб
пояснюється досягненнями медицини та суспільства: зростанням
виживання хворих, збільшенням тривалості їхнього життя, відновленням їх
репродуктивної функції.
Хворий або носій патологічного гена – повноправний член суспільства та
має рівні зі здоровою людиною права.

14.

Внесок генетичних технологій у вирішення
важких питань медицини та охорони
здоров'я.
Область медицини
Вирішуються питання
Теоретична
Поглиблення «інвентаризації» хвороб за нозологічним
принципом.
Розшифровка патогенезу хвороб.
Причини клінічного поліморфізму.
Причини хронічного перебігу хвороб.
Фармакогенетика.
Клінічна
Діагностика спадкових та інфекційних хвороб.
Патогенетичне лікування спадкових хвороб.
Генотерапія спадкових, вірусних та онкологічних
захворювань.
Виробництво ліків на основі генної інженерії.
Усі види профілактики спадкових хвороб.
Профілактична
Генетико-гігієнічне нормування факторів довкілля.
Попередження мутагенних, тератогенних та канцерогенних
ефектів.
Створення нових вакцин.

15.

Значення генетики для медицини та
охорони здоров'я
Х Х і Х Хiстоліття відрізняються повсюдним зростанням частоти вродженої та спадково
обумовленої патології у структурі захворюваності, смертності та інвалідизації
населення, що пояснюється низкою факторів:
По перше,відносним зниженням рівня інфекційних та аліментарних захворювань;
По-друге,підвищенням можливостей лабораторної та інструментальної медицини з
діагностики патологічних змін в організмі хворого, точніша нозологізація патології
людини: в даний час описано понад 4000 нозологічних форм спадкових хвороб та
синдромів;
По-третє,досягненнями генетики людини та медичної генетики в галузі розробки
спеціальних методів діагностики порушень генетичної інформації на рівні окремих
генів та хромосом;
По-четверте,підвищенням поінформованості лікарів з проблем спадкових хвороб,
зростанням виявленості цієї групи патології, досягненнями в галузі терапії цих
хвороб, що зросла виживання хворих;
У п'ятих,зміною довкілля людини, високим рівнем навантажень соціального та
екологічного характеру (надлишок негативної інформації, високий рівень емоційної
напруги та стресу, забруднення навколишнього середовища, зміна складу води, їжі,
фальсифікація лікарських препаратів та ін.).

16.

Останнім часом спостерігається як абсолютне
зростання частоти вродженої та спадкової
патології -за рахунок зростання частоти нових
мутацій, так і відносний -за рахунок
розширення можливостей та досягнень
сучасної медицини та генетики.

17.

За даними ВООЗ, генетичні
фактори є причинами.
10 – 15%чоловічої безплідності
10 – 50%первинної та вторинної аменореї у жінок
20 - 30%аномальних зигот
80%вагітностей, що не розвиваються
50 – 60% мимовільних переривань уIтриместрі
10%мимовільних переривань уIIтриместрі
5%обтяженого акушерського анамнезу у подружжя
5 – 5,5%новонароджених,в тому числі:
1% - моногенні хвороби
0,5-1% – аномальний каріотип
0,5% - несумісність матері та плода
3-3,5% - мультифакторіальні хвороби
0,5% – соматичні порушення

18.

• 5-7% - 20-25% -новонароджених з ВПР та ВАР
• 30%-перинатальної та неонатальної смертності
(у терміні до 168 годин та 1 міс.)
• 25%- дитячої смертності (віком до 1 року)
• 23%- дитячої смертності (віком від 1 до 4 років)
• 25 – 40%- ліжкового фонду лікарень
• 1-2% - сумарної патології населення
• 30%-розумової відсталості
50%- слабкого бачення та сліпоти
> 50%- глухоти та глухонімоти
50%- уродженої патології

19.

Вроджені та спадкові хвороби проявляються
ураженням різних органів і систем організму, а тому
зустрічаються в практиці лікарів усіх без винятку
спеціальностей: акушерів-гінекологів, неонатологів,
педіатрів, невропатологів, ендокринологів, окулістів,
ЛОР, гастроентерологів, нефрологів, урологів,
хірургів, патоморфів .д.

20.

Зміна спектра спадкової патології із
віком
При народженні- Більшість хромосомних хвороб
Дитячий вік- більшість спадкових порушень обміну речовин,
які без точної діагностики та адекватного лікування (якщо
таке розроблено) призводять до летальності.
Пубертатний вік– більшість спадкових порушень статевого
розвитку та системні захворювання (хвороби нервової,
ендокринної та інших систем, хвороби сполучної тканини…)
.
Після 20-30 років- хвороби зі спадковим нахилом (більше
90% хронічних неінфекційних захворювань людини –
злоякісні новоутворення, гіпертонічна хвороба, ішемічна
хвороба, деякі форми цукрового діабету та патології
щитовидної залози, остеопороз, ревматизм, псоріаз,
виразкова хвороба шлунка та 1 інші).

21.

.
Роль медичної генетики у профілактичній
медицині
Діагноз спадкового захворювання хворому– це
частодіагноз генетичного неблагополуччя для
його сім'ї,частина членів якої може виявитися
носіям и патологічних генів та аномальних
хромосом.
Своєчасна інформація про носійство
патологічної генетичної інформації-це
можливість профілактики нових випадків
патології у сім'ї.

22.

Головна задача
медичної генетики профілактика
вроджених та спадкових захворювань у
сім'ях та популяціях.

23.

Населення –це невипадкова група людей, що формує
подружні пари за яким-небудь принципом, що
характеризується певним генофондом і має певний
генетичний вантаж.
Генофонд популяції– це набір генів (нормальних і
патологічних), притаманних особин даної популяції.
Генетичний вантаж– це набір патологічних генів у
генофонді цієї популяції. Генетичний вантаж популяції у
своїй частині представлений мутаціями, успадкованими
у процесі еволюції від далеких і близьких предків, й у
меншою мірою – мутаціями, що виникли заново (de
novo) у статевих клітинах людей.
Одна популяція відрізняється з іншою складом її
генофонду, розмірами і структурою генетичного вантажу,
тобто. кількістю патологічних генів, їх складом та
частотами окремих генів.

24.

Кожен народ, кожна популяція має знати:
які спадкові хвороби і з якою частотою
трапляються серед її населення, тобто. знати свій
генофонд.
Це дозволить:
лікарям бути настороженими щодо таких видів
патології, своєчасно діагностувати їх та
проводити адекватні заходи щодо лікування та
профілактики.
органам управління охорони здоров'я
максимально раціонально планувати служби та
витрачати кошти платників податків.

25.

У Спеціалізованому медико-генетичному центрі надається
консультативно-діагностична допомога таким категоріям пацієнтів:
1. Дітям різного віку з:
затримкою фізичного, стато-кінетичного, психомовного та розумового
розвитку;
порушенням зору, слуху;
судомами та епіприступами неясного ґенезу;
вадами розвитку різних органів і систем (ізольованими та множинними);
вродженими вадами серця, незалежно від форми (ізольовані чи
синдромальні);
підозрою чи наявністю хромосомної або генної патології;
підозрою чи наявністю на мікроделеційні синдроми (с-м Прадера Віллі,
Ангельмана, Вільямса, Смітта-Магеніса та ін.);
наявністю пігментних або де пігментованих плям на шкірі тіла;
деформаціями кістково-м’язевої системи;
наявністю стигм дизембріогенезу (малих аномалій розвитку);
м’язева слабкість або гіпертонус неясного ґенезу;
зміною лабораторних показників у пацієнта та ін.

26.

2. Подружнім парам:
які планують вагітність;
кровноспоріднені шлюби;
які мають професійну шкідливість або шкідливі звички;
у яких є наявна вроджена, або спадкова патологія або підозра на неї;
які мають хронічні інфекції;
які знаходяться в групі ризику за віком;
які мають в анамнезі репродуктивні втрати (завмерлу вагітність,
самовільний викидень, мертвонародження та ін.).
3. Вагітним жінкам:
кожна в терміні 10-11 тиж. повинна пройти медико-генетичне
консультування;
які мають вроджену або спадкову патологію;
які мають професійну шкідливість або шкідливу звичку;
які знаходяться в групі ризику за віком;
які в першому триместрі вагітності приймали лікарські препарати або
мали інфекційні захворювання;
які мають УЗД-маркери хромосомної патології, або підозру чи наявність
вродженої вади у плода.

27.

Класифікація спадкових хвороб
Однією з найважливіших загроз для здоров’я людини є генетичні
захворювання.
Генетичне захворювання – це розлад, спричинений генетичними
факторами, і особливо аномаліями в генетичному матеріалі людини
(геному).
Типи (людських) генетичних захворювань:
1) генні/моногенні генетичні хвороби.
Відправною точкою в цій категорії є мутація/зміна одного гена. Деякі з них –
серпоподібно- клітинна анемія, муковісцидоз, синдром Айкарді, хвороба Хантінгтона;
2) багатофакторні/полігенні генетичні хвороби.
Другий тип генетичних захворювань людини обумовлений мутаціями в декількох
генах. Багато відомих хронічних захворювань – багатофакторні генетичні
захворювання, такі як хвороба Альцгеймера, діабет, ожиріння та артрит. Крім того,
багато типів раку спричинені мультифакторіальними мутаціями;
3) хромосомні генетичні хвороби.
Цей тип розладів, начебто, набагато простіше спостерігати, оскільки вони, іноді,
виявляються шляхом огляду мікроскопом. Хромосомні захворювання також можуть
бути викликані сегментами та з’єднаннями частин хромосом;
4) мітохондріальні генетичні хвороби.
Мітохондріальна ДНК – це молекула ДНК, виявлена в мітохондріях (поза ядром) –
необхідна органела для клітинного дихання. Мутації в мітохондріальній ДНК можуть
також спричиняти небажані відхилення.

28.

Фізіологічні основи уроджених вад
Розвиток уроджених вад значною мірою залежить від гестаційного
віку, природи тератогенів, інтенсивності й тривалості опромінення.
Наприклад, серцево-судинна система проходить довгу та складну
фазу розвитку, що, ймовірно, пояснює, чому ця система органів має
найбільшу частоту уроджених дефектів. Зазвичай ранні випадки
(менше ніж 8 тиж. гестації) призводять до спонтанних викиднів, тоді як
у більш пізній період вагітності (зазвичай після органогенезу або
приблизно 14–16 тижнів вагітності) має менший вплив. Однак існують
численні винятки з цих основних правил.

29.

Патофізіологічні механізми
розвитку плода
мальформація, розрив, деформація, порушення або
дисплазія
Мальформація
Мальформація є основним
дефектом структури, що виникає
в разі розвитку органа чи
тканини. Більшість вад розвитку
виникають через 8 тижнів
вагітності. Ізольовані вади
розвитку, такі як розщеплення
губи та піднебіння, уроджена
хвороба серця або пілоростеноз,
можуть виникати в інших
випадках у дітей.

30.

Патофізіологічні механізми
розвитку плода
Деформація
Деформації обумовлені ненормальним
внутрішньоутробним формуванням і
спричиняють деформацію структурно
нормальних частин. Деформації
зазвичай включають кістково-м’язову
систему і можуть виникати у плодів з
основними уродженими нервовом’язовими проблемами, такими як
м’язова атрофія спинного мозку та
природжена міотонічна дистрофія.

31.

Патофізіологічні механізми
розвитку плода
Дисплазія
Дисплазія означає аномальну клітинну організацію або функцію в
межах конкретного органа або типу тканини. Більшість дисплазій
обумовлені дефектами одиночних генів і включають такі стани, як
дисплазія скелета та порушення пам’яті від уроджених помилок
метаболізму.

32.

Оцінювання немовлят та дітей із вадами розвитку вимагає
документального підтвердження детальної історії й фізичного
обстеження. Знання батьківського та сімейного анамнезу може бути
підказкою про етіологію. Будь-які порушення під час вагітності,
включаючи можливий вплив тератогенів, а також виникнення будь-яких
перинатальних проблем, повинні бути записані.
Дослідження дитини повинно включати пошук як основних, так і
другорядних аномалій із документацією наявних аномалій і точних
клінічних вимірювань та фотографічних записів, якщо це можливо.
Необхідні розслідування можуть включати хромосомний аналіз та
молекулярні, біохімічні або радіологічні дослідження.
Приклади тератогенів: наркотики, алкоголь, протисудомні препарати
(фенітоїн,
вальпроат
натрію,
карбамазепін),
антикоагулянти
(варфарин), антибіотики (стрептоміцин, тетрациклін), антималярійні,
протиракові, екологічні хімікати, органічні ртуті, органічні розчинники.