НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЦИТОГЕНЕТИКИ ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕКА - Студенческий научный форум

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЦИТОГЕНЕТИКИ ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕКА

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение

Цитогенетика - область генетики, изучающая цитологические основы наследственности и изменчивости.

Основной предмет исследований цитогенетики включает хромосомы, их организация, функционирование и наследование.

Цитогенетику подразделяют на общую, в которую включают также популяционную и радиационную цитогенетику, и частную — цитогенетику растений, цитогенетику животных и цитогенетику человека.

Основными задачами цитогенетики является изучение:

1) информационной функции хромосом, т.к. содержащаяся в них ДНК сосредотачивает подавляющую часть различных генов, составляющих геном клетки.

2) транскрипционной функции хромосом, т.к. с них осуществляется считывание генетической информации.

3) структурно-организационной функции, связанной с различными проявлениями генов при изменении структуры хромосом

4) сегрегационной функции хромосом, обеспечивающей распределение аллельных вариантов в различные споры или гаметы при мейозе

5) рекомбинационной функции хромосом, связанной с процессом кроссинговера.

Глава 1. История развития цитогенетики

История цитогенетики условно делится на три этапа:

- Первый этап (конец ХIХ в. и первые два десятилетия ХХ в.) включает зарождение и обоснование хромосомной теории наследственности. Хертвиг в 1875 г. впервые описал оплодотворение у животных и воспроизводство клеточных ядер. Ранние наблюдения хромосом человека начались с работ гистолога В. Флемминга (1982), когда он описал хроматиновые тела и обнаружил их расхождение при митозе. Сам термин «хромосома», в дословном переводе означающий «окрашивающееся тельце», впервые был введен В. Вальдейером в 1888 году. В дальнейшем было открыто, что число и форма хромосом для каждого вида растений или животных постоянны, и что в соматических клетках набор хромосом двойной, а при формировании гамет набор хромосом уменьшается до одинарного и восстанавливается до двойного при оплодотворении. В 1903 г. Т. Бовери и У. Саттон, работавший в лаборатории Э. Уилсона, независимо друг от друга предположили, что наследственные единицы – гены должны находиться в хромосомах. Хромосомы являлись важнейшим объектом исследования выдающегося эмбриолога С.Г. Навашина (1857 – 1930 гг.). Фактически в соответствии с классификацией Навашина выделяют типы метафазных хромосом в зависимости от положения центромеры и определяемой этим положением относительной длины плеч, т.е. частей хромосомы по обе стороны от центромеры.

Хромосомная теория менделеевского наследования была сформулирована в 1902 г. У. Сеттоном и Т. Бовери., хотя заслуга ее окончательной разработки к середине 20-х гг. принадлежит Т. Моргану и его сотрудникам. – А. Стертеванту, К. Бриджесу, Г. Меллеру. В 1916 г. Бриджес описал первый случай аномального распределения хромосом в мейозе у дрозофилы и назвал это явление «нерасхождением». Цитогенетические методы помогли прояснить многие закономерности мутационного процесса. В первой половине века расцвела цитогенетика животных и растений. А развитие цитогенетики человека задержалось вплоть до 50-х гг.

- Второй этап развития цитогенетики можно характеризовать как период исследования материальных основ наследственности преимущественно на микроскопическом и субмикроскопическом уровнях. В работах М.С. Навашина, Г.А. Левитского, Л.Н. Делоне была доказана важность исследования морфологии митотических хромосом. М. С Навашин водит термины «амфидоплоидия» - получение гибридов с удвоенным числом хромосом и «амфипластия» – изменение морфологии хромосом в гибридной клетке и формулирует «дислокационную гипотезу» для объяснения изменений основного числа и структуры хромосом в процессе эволюции и в эксперименте на основе транслокаций при участии центромер. Г.А. Левитский уточнил содержание термина «идиограмма» обозначив им диаграммосхематическое изображение признаков хромосом, учитывая их количественные параметры – длину, относительные размеры плеч, вторичные перетяжки. Термин «кариотип» был введен для описания хромосомных наборов почти одновременно Л.Н. Делоне и Г.А. Левитским. В 1912 году Винивортер при исследовании семенников человека обнаружил 47 хромосом в метафазах сперматогоний, 23 аутосомные пары и непарную Х-хромосому. Он предположил, что женский пол характеризуется кариотипом XX (48 хромосом), а мужской - Х0 (47 хромосом). В 1923 году английский исследователь Т. Пайнтер установил, что диплоидное число хромосом у человека для обоих полов равно 48, а система половых хромосом у женщин представлена хромосомами XX и XY у мужчин. В 30-х годах между сторонниками этих двух точек зрения разгорелась жесткая дискуссия. Исследования П.И Живаго и А.Г Андерса (1932 г.) установили наличие у мужчин гетероморфной пары хромосом ХУ, а у женщин – две Х-хромосомы. С 30-х гг. ХХ в. интенсивно изучается морфология и функция так называемых гетерохроматиновых и других специализированных районов хромосом. Бурное развитие цитогенетики человека в середине 50-х гг. связано с применением метода гипотонии (1952 г.), обеспечивающего разброс хромосом, широкое распространение метода культуры тканей млекопитающих (1935 г), применение предварительного колхицирования и методики высушенных препаратов хромосом. сменивших метод давленных препаратов. Используя эти важные методические приемы, в 1956 году шведские ученые Тио и Леван при изучении культур фибробластов легкого эмбрионов человека, а вскоре и англичане Форд и Хамертон при изучении сперматоцитов тестикулярной ткани установили, что диплоидное число хромосом человека равно 46.

- Третий этап в истории цитогенетики, начавшийся с конца 60-х гг. ХХ в., можно назвать молекулярно-генетическим. Полученные сведения обобщаются в сопоставлении с данными, полученными ранее. Н.К. Кольцов еще в 1927-1928 гг. предложил гипотезу молекулярного строения и репродукции хромосом. В 1956 -1959 гг. зародилась цитогенетика человека. С 1959 года начинается «трисомная эра» развития цитогенетики, когда Лежен с соавторами опубликовали первые результаты изучения фибробластов кожи от девяти детей с болезнью Дауна. Во всех клетках была обнаружена трисомия по 21 хромосоме. Еще в 1949 г. Барр и Бертрам открыли «Х-половой хроматин» - плотное овальное образование, которое обычно локализуется на периферии интерфазного ядра у самок млекопитающих, но отсутствует у самцов; и является как установили позднее одной из пары, случайно инактивированной Х-хромосом. Гомологичные структуры, «барабанные палочки», были обнаружены Девидсоном и Смитом (1954 г.) в ядрах полиморфных лейкоцитов. Оказалось, что большинство больных с синдромом Клайнфельтера, несмотря на преобладание в фенотипе мужских черт, имеют половой хроматин, а большинство больных с синдромом Тернера являются хроматин-отрицательными., что не согласуется с их женским фенотипом. Эти данные указывали на аномалии по Х-хромосоме. В 1959 г. Форд с сотрудниками, а также Стронг и Джекобе сообщили о цитогенетических находках и идентифицировали кариотипы при синдромах Шерешевского-Тернера и Клайнфельтера соответственно. В 1960 году Патау и Эдвардс описали две новые аутосомные как трисомии хромосом 13 и 18. Хангерфорд и Ноуэлл описали «филадельфийскую» хромосому при хроническом миелолейкозе. Эта хромосома была названа филадельфийской по названию города, где она была впервые описана. Существенную роль в прогрессе цитогенетики человека сыграла новая методика получения метафазных хромосом из культуры лейкоцитов периферической крови in vitro. В 1959-1960 гг. Ноуэлл, Хангерфорд и Мурхед с сотрудниками разработали метод приготовления препаратов метафазных хромосом из кратковременной культуры ФГА - стимулированных лимфоцитов человека, позволивший существенно упростить получение качественных препаратов для цитогенетического исследования. В 1963 году Лежен с соавторами описали первый синдром, связанный с хромосомной делецией - синдром «кошачьего крика». В 1964-1965 гг. Шредер с соавторами и Джерман с соавторами описали первую генетически детерминированную хромосомную нестабильность при анемии Фанкони и синдроме Блюма, Джекобс с сотрудниками предположили связь между кариотипом ХУУ с криминальной психопатией. «Трисомная эра» в развитии цитогенетики человека закончилась в 1969 году, когда Касперсоном была открыта дифференциальная окраска хромосом.

Биохимические и цитогенетические методы стали вместе использоваться в генетике соматических клеток. Разработка Г.Харрисоном и Эфрусси методов гибридизации клеток человека с мышиным клетками позволила установить локализацию многих генов и построить хромосомные карты человека. В это время цитогенетика сформировалась не только как теоретическая дисциплина, но и как важная область практической медицины, представляющая существенный интерес для врачей различных специальностей и других специалистов. Развитие генетики соматических клеток привело к появлению в конце 60-х гг. пренатальной диагностики, основанной на амниоцентезе во второй

трети беременности. В начале 80-х гг. разработана и широко применяется биопсия ворсинок хориона, которую можно проводить уже в первой трети беременности. Быстро развивающийся ультразвуковой метод, часто используемый в последнее время, позволяет проводить фенотипическое обследование плода. Благодаря работам отечественного цитогенетика А.Ф. Захарова и сотрудников его лаборатории появилась возможность изучения репродукции хромосом и сестринских хроматидных обменов (СХО) с помощью бромированных предшественников ДНК. Большой вклад в изучение проблем мутагенеза и разработки новых подходов к исследованию закономерностей мутационного процесса у человека внес Н.П. Бочков. Изучение мутагенного действия химических и радиационных агентов на хромосомы человека стало обязательным компонентом тест-систем, используемым для проверки влияния факторов внешней среды на мутагенность.

В 1960 г. была предложена Денверская классификация хромосом, которая помимо размеров хромосом учитывает их форму и морфологию. В основе Парижской классификации хромосом человека (1971 г) лежат методы специальной дифференциальной их окраски, при которой в каждой хромосоме выявляются характерные только для нее чередования поперечных светлых и темных сегментов. Число методов с помощью которых выявляется сегментация хромосом можно подразделить на 6 основных классов: Q-, G-, R-, T-, C-, С-окраски и окраски по Фельгану. Позднее были разработаны методики дифференциального переваривания хромосом энзимами, а также флуоресцентная гибридизация in situ (FISH). Это позволило существенно улучшить диагностику тонких хромосомных нарушений и идентифицировать ряд новых синдромов, связанных с микроструктурными перестройками отдельных участков хромосом. Применение метода гибридизации нуклеиновых кислот in situ непосредственно на цитологических препаратах митотических хромосом позволило успешно картировать большое число нормальных и мутантных генов человека, разработать новые методические подходы к диагностике хромосомных болезней.

Глава 2. Цитогенетические методы изучения хромосом

Микроскопические методы изучения хромосом человека применяются с конца XIX века. Соединение цитологического наблюдения хромосом с генетическим анализом сегрегации и сцепления генов привело к рождению цитогенетики. Первоначально цитогенетика концентрировалась на проблемах корреляции генетических и цитологических (хромосомных) признаков. В последующем цитогенетика методически отделилась от генетики. Под термином «цитогенетика» понимают область науки, изучающей структуру и функции хромосом.

Цитогенетические методы предназначены для изучения структуры хромосомного набора или отдельных хромосом. Наиболее распространенным методом в цитогенетике человека является световая микроскопия, а электронная и конфокальная лазерная микроскопия применяется только с исследовательскими целями. Во всей медико-генетической практике используется световая микроскопия (главным образом в проходящем свете), в том числе люминесцентная микроскопия.

Объектом цитогенетических наблюдений могут быть соматические делящиеся, мейотические и интерфазные клетки. Каждый из этих объектов имеет свои преимущества и недостатки. Выбор объекта определяется целью исследования.

Большинство цитогенетических исследований выполняют на соматических клетках, поэтому остановимся на описании этих методов.

2.1. Получение препаратов митотических хромосом

Первое условие цитогенетической диагностики - наличие делящихся клеток в цитологическом препарате.

Костный мозг, ткани семенника и хорион имеют достаточный митотический индекс для использования в цитогенетике. Однако, как показал опыт, несравненно информативнее исследование на культурах клеток: клетки освобождены от элементов соединительной ткани и хорошо суспендируются. Митотический индекс в культуре клеток много выше, чем в тканях организма.

Культуры клеток можно получать из кусочков кожи (растут фибробласты), костного мозга, эмбриональных тканей, хориона, клеток амниотической жидкости. Наиболее удобным объектом для медицинских генетиков оказалась культура лимфоцитов периферической крови (рис. 1). Для ее получения достаточно взять 1- 2 мл венозной крови и добавить ее в смесь питательной среды с фитогемагглютинином. Он вызывает иммунную трансформацию и деление лимфоцитов. Продолжительность культивирования составляет 48-72 ч.

Вторым методическим условием цитогенетических исследований является использование колцемида (или колхицина), разрушающего веретено деления и останавливающего клеточное деление на стадии метафазы. Колцемид добавляют в культуры клеток за 2- 3 ч до окончания культивирования: митотический индекс в культуре клеток за 2-3 ч повышается в 2-3 раза. Даже без культивирования экспозиция с колцемидом увеличивает число метафаз. Хромосомы в присутствии колцемида укорачиваются в результате продолжающейся конденсации, следовательно, в препарате они легче отделяются одна от другой.

Если необходим детальный анализ определенного района хромосомы, сильно конденсированные хромосомы на стадии метафазы (метод называется метафазным) непригодны для анализа. Клетку нужно зафиксировать на стадии, предшествующей метафазе, когда хромосома редуплицировалась, но еще не полностью конденсировалась. Это стадия прометафазы. Хотя хромосомы на стадии прометафазы плохо разъединены (они еще очень длинные) и в препарате много наложений одной хромосомы на другую, все же в отдельных клетках можно найти участок, пригодный для анализа. Этот метод (или подход), в отличие от метафазного метода, называют прометафазным, или методом высокоразрешающей цитогенетики. Суть модификации метода состоит в прекращении процесса спирализации и конденсации хромосом в профазе с помощью препаратов, которые вводят в культуру клеток за несколько часов до фиксации.

Следующим условием для получения хороших метафазных пластинок является гипотонизация клеток (гипотонический шок). Обычно для этого используют гипотонический раствор хлорида кальция или цитрата натрия. В гипотоническом растворе клетки набухают, ядерная оболочка разрывается, межхромосомные связи рвутся и хромосомы свободно плавают в цитоплазме.

Культивирование клеток, применение колцемида и гипотонизация стали условиями, при которых сформировались современные цитогенетические методы.

Клеточную суспензию фиксируют смесью метанола и уксусной кислоты (3:1), затем суспензию центрифугируют и меняют фиксатор. Смесь клеток с фиксатором может сохраняться при температуре +4 °С в течение нескольких недель. При нанесении такой суспензии на чистое предметное стекло метафазная пластинка расправляется и в ее пределах располагаются отдельно лежащие хромосомы. При высыхании фиксатора клетки прочно прикрепляются к стеклу.

Рис. 1. Приготовление цитогенетических препаратов путем культивирования лимфоцитов периферической крови.

2.2. Окраска препаратов

Следующая стадия цитогенетических методов - окраска препаратов. Методы окраски бывают простыми, дифференциальными, флюоресцентными.

Наиболее распространен метод окраски по Гимзе, или простая окраска. Краситель Гимзы окрашивает все хромосомы равномерно по всей длине. При этом контурируются центромера, спутники и вторичные перетяжки. Механизм связывания красителя Гимзы хромосомами неясен. Он не является специфичным для какого-либо азотистого основания ДНК.

При простой окраске возможна только групповая идентификация хромосом, поэтому данный метод используется для ориентировочного определения числовых аномалий кариотипа. Структурные хромосомные аномалии (делеции, транслокации, инверсии), выявляемые при простой окраске, должны быть идентифицированы с помощью дифференциальной окраски.

Метод простой окраски хромосом как единственный метод изучения кариотипа человека применялся до начала 70-х годов XX века. С его помощью за 10 лет были открыты основные хромосомные болезни, показана роль хромосомных аномалий в спонтанных абортах, врожденных пороках развития и канцерогенезе, разработаны принципы биологической дозиметрии.

Морфологическая однородность хромосомы по длине на стандартно приготовленных и окрашенных по Гимзе препаратах обманчива. Прогресс цитогенетики человека позволил выявить глубокую линейную дифференцированность не только функции, но и структуры хромосом. В 70-х годах в практику вошли методы дифференциального окрашивания и хронологии репликации ДНК в хромосомах.

Под дифференциальной окрашиваемостью хромосом понимают их способность к избирательному окрашиванию по длине без прижизненной модификации какими-либо воздействиями. Дифференциальное окрашивание хромосом обеспечивается сравнительно простыми температурно-солевыми воздействиями на фиксированные хромосомы. При этом выявляется структурная дифференцировка хромосом по длине, выражающаяся в чередовании эу- и гетерохроматиновых районов (темные и светлые полосы). Протяженность этих участков специфична для каждой хромосомы, соответствующего плеча и района. При дифференциальной окраске идентифицируются все хромосомы, плечи и даже определенные районы (рис.2). Каждая хромосома имеет свой рисунок исчерченности. При дифференциальной окраске метафазных хромосом в кариотипе можно оценить около 200-400 участков (разрешающая способность метода).

Первоначально при специальном окрашивании хромосом использовали флюоресцентное алкилирующее вещество акрихиниприт. Этот вариант был назван Q-методом, он требует быстрой обработки препарата, что не всегда удобно. Для просмотра препарата надо пользоваться люминесцентным микроскопом.

В последующем была разработана методика дифференциальной окраски без флюоресцентных красителей. Наиболее широко используется G-окрас- ка (по Гимзе). Хромосомы нужно предварительно обрабатывать (инкубация в солевом растворе либо обработка протеазой). Предварительная обработка частично нарушает структуру хромосом, в некоторых участках она восстанавливается при окраске, что и придает хромосоме индивидуальную исчерченность. Механизм образования сегментов пока недостаточно ясен. Предполагается, что окрашенные сегменты - это гетерохроматиновые, поздно реплицирующиеся участки хромосом с повторяющимися последовательностями ДНК, а неокрашенные - это эухроматиновые участки, в которых расположены кодирующие последовательности.

Для идентификации хромосом, помимо методов выявления линейной структурной дифференцированности, можно воспользоваться одной из важных характеристик хромосом человека - асинхронностью их репликации по длине. «Рисунки» последовательности репликации специфичны для каждой хромосомы. Для выявления последовательности репликации применяется аналог тимидина - 5-бромдезоксиуридин. Участки хромосомы, включившие этот аналог, окрашиваются плохо. Используя этот метод, можно идентифицировать любую хромосому или хромосомную перестройку.

Аналог 5-бромдезоксиуридина вводят в культуру на 24 ч и более для дифференциальной окраски сестринских хроматид. Если 5-бромдезоксиуридин ввести на полный клеточный цикл, то вновь образуемая хроматида включит аналог тимидина и будет окрашиваться слабо. Другая хроматида (старая) окрашивается, интенсивно. Этот метод позволяет легко выявлять обмены между сестринскими хроматидами, число которых увеличивается при наследственных болезнях с хромосомной нестабильностью (рис. 3). Число сестринских хроматид увеличивается также при мутагенных воздействиях, поэтому метод учета сестринских хроматид широко используется при изучении мутационного процесса у человека.

Рис. 2. Кариотипы при простой (а) и дифференциальной (б)

Рис. 3. Хроматидные аберрации (а) и сестринские хроматидные обмены (б) при заболеваниях с хромосомной нестабильностью.

2.3. Молекулярно-цитогенетические методы

Благодаря успехам в молекулярной генетике человека разработан принципиально новый метод изучения хромосом - метод флюоресцентной гибридизации in situ или FISH (рис.4).

1. Для изучаемой хромосомы или ее конкретного участка (в связи со специфичностью последовательности оснований ДНК) готовят однонитевой участок ДНК, к которому присоединяется биотин или дигоксигенин. Такой помеченный участок ДНК называется зондом.

2. На микроскопическом препарате in situ при обработке щелочью хромосомная ДНК денатурируется, т.е. разрываются связи между двумя нитями ДНК.

3. Зондом обрабатывают препарат. Поскольку последовательность оснований ДНК зонда и соответствующий участок хромосомы взаимно комплементарны, зонд присоединяется к хромосоме. В этом участке происходит ренатурация ДНК.

4. После этого препарат обрабатывают веществом, которое способно избирательно присоединиться к биотину или дигоксигенину. Для биотина это стрептовидин, для дигоксигенина - антидигоксигениновое антитело. К этим веществам могут быть присоединены в один или два этапа флюоресцентные красители.

5. С помощью люминесцентного микроскопа окрашенные хромосомы можно увидеть на фоне неокрашенных.

Метод FISH применяется очень широко - от локализации гена до расшифровки сложных перестроек между несколькими хромосомами. Сочетание молекулярно-генетических и цитологических методов делает почти неограниченными возможности диагностики хромосомных аномалий, как очень сложных, так и очень мелких. Двух- и трехцветная флюоресцентная гибридизация in situ применяется для учета симметричных хромосомных аберраций у лиц, много лет назад получивших дозу ионизирующего излучения. Метод требует меньше времени, чем кариотипирование дифференциально окрашенных метафаз.

В клинической цитогенетике метод FISH занимает все большее место. В случаях сложных хромосомных перестроек, захватывающих более двух хромосом, дифференциальная G-окраска не всегда позволяет идентифицировать измененные сегменты хромосом. В этих случаях применяют трехцветный вариант метода FISH. Например, у ребенка с множественными врожденными аномалиями при G-анализе обнаружены сложные перестройки в 6 хромосомах (1, 4, 7, 8, 9 и 12) с 10 разрывами. Полная идентификация разрывов возможна только с помощью FISH-окраски.

Метод FISH можно применять для диагностики анеуплоидий в интерфазных ядрах. Принцип метода в этом варианте такой же, как и для метафазных пластинок, описанный выше. Например, специфичный для хромосомы 21 зонд ДНК, соединенный с биотином, гибридизируется с денатурированными клетками из амниотической жидкости на предметном стекле. В норме, т.е. если у плода есть дисомия по хромосоме 21, в ядре будут видны 2 флюоресцирующие соответствующим цветом точки. Если плод трисомный, то в ядре будут видны 3 точки. Такой методический прием называют интерфазной цитогенетикой. Метод прост, экономичен и занимает всего несколько часов.

Метод сравнительной геномной гибридизации (comparative genome hybridization - CGH). Область использования - онкологическая цитогенетика, назначение - определение районов хромосом, которые делетируются или амплифицируются в определенном типе опухоли. Районы делеций, как правило, содержат гены-супрессоры опухолевого роста, а районы амплификации - онкогены. Таким образом, метод используется в большей степени для картирования и клонирования генов, вовлеченных в канцерогенез.

Иногда достаточно сложно получить хромосомные препараты хорошего качества из солидной опухоли или у пациентов с гематологическими онкологическими заболеваниями. В связи с этим был разработан оригинальный метод косвенного анализа хромосом в опухоли. Суть метода CGH состоит в том, что из опухоли выделяют ДНК и метят ее определенным флюорохромом. ДНК, выделенную из нормальной ткани, метят другим флюорохромом. Хромосомные препараты приготавливают стандартным способом из лимфоцитов периферической крови контрольного индивида. Меченую ДНК из опухоли и неизмененной ткани гибридизуют с хромосомным препаратом. По интенсивности свечения метки определяют области делеций и амплификаций. Область разрешения - 5-10 млн. пар нуклеотидов. Для обработки данных используют программы компьютерного анализа хромосом.

Спектроскопический анализ хромосом (SKY). При этом методе используются флюоресцентные красители, имеющие сродство к определенным участкам хромосом. При использовании набора специфических зондов с разными красителями каждая пара хромосом имеет свои уникальные спектральные характеристики. Особенность метода - использование интерферометра, аналогичного используемым для измерения спектра астрономических объектов. Незначительные вариации в спектральном составе, не различимые человеческим глазом, учитываются при компьютерной обработке и затем программа назначает каждой паре хромосом легкораспознаваемые цвета. Результат в виде цветного изображения чаще используется в цифровой форме. Анализ кариотипа значительно облегчается, поскольку гомологичные хромосомы имеют один и тот же цвет, а аберрации становятся легкоразличимыми. Кроме того, спектральное кариотипирование используется для выявления транслокаций, не распознаваемых традиционными методами. Область использования метода - онкоцитогенетика. Благодаря такому подходу удается точно описать множественные структурные перестройки хромосом, происходящие в опухолевых клетках.

Рис. 4. Двойная специфическая флюоресценция гибридизации in situ.

1 - биотин;

2 - стрептовидин;

3 - родамин;

l'-диоксигенин;

2'-антиди- гоксигениновое антитело;

3', 4'-флюоросцеина изотиоцианат.

2.4. Показания для проведения цитогенетических исследований

1. Подозрение на хромосомную болезнь по клинической симптоматике (для подтверждения диагноза).

2. Наличие у ребенка множественных врожденных пороков развития, не относящихся к генному синдрому.

3. Многократные (более двух) спонтанные аборты, мертворождения или рождения детей с врожденными пороками развития.

4. Нарушение репродуктивной функции неясного генеза у женщин и мужчин (первичная аменорея, бесплодный брак и др.).

5. Существенная задержка умственного и физического развития у ребенка.

6. Пренатальная диагностика (по возрасту, в связи с наличием транслокации у родителей, при рождении предыдущего ребенка с хромосомной болезнью).

7. Подозрение на синдромы с хромосомной нестабильностью (учет хромосомных аберраций и сестринских хроматид).

8. Лейкозы (для дифференциальной диагностики, оценки эффективности лечения и прогноза).

9. Оценка мутагенных воздействий (радиационных, химических). Медицинских ограничений для применения цитогенетических методов нет. Однако необходимо помнить, что эти методы трудоемкие, дорогие, их назначение наугад не оправдано (по принципу «если неясно, то давайте назначим»). Правильнее назначать цитогенетическое исследование по рекомендации врача-генетика после проведения медико-генетического консультирования.

Глава 3. Новые направления цитогенетики

Методы и подходы цитогенетики развития находят все более широкое применение и в некоторых других, отличных от пренатальной диагностики, направлениях современной науки и медицины.

Прежде всего, они оказались незаменимыми в такой бурно развивающейся области как вспомогательные репродуктивные технологии. Оценка качества гамет и результатов оплодотворения, анализ состояния дробящихся зародышей перед трансплантацией, их доимплантационная диагностика требуют не только специальной подготовки для работы с ранними зародышами человека, но и хорошего владения всем арсеналом современных цитогенетических методов исследования.

Наконец, недавно разработанная техника создания («конструирования») искусственных минихромосом, обладающих автономной репликацией и неограниченными пакующими возможностями в отношении кассет генно-инженерных конструкций, несущих функционально активные гены, открывает широкие перспективы для генной терапии наследственных болезней.

Заключение

Основные перспективы практического применения методов и подходов цитогенетики развития касаются дальнейшего совершенствования методов хромосомного анализа, повышения качества профилактики хромосомной патологии с помощью медико-генетического консультирования, преконцепционной профилактики, массовой пренатальной диагностики, внедрения в практику генетической карты репродуктивного здоровья. Реальных методов или подходов к терапии хромосомных болезней не существует. Прогресса в этой области можно ожидать только за счет совершенствования симптоматической терапии с помощью новых лекарств направленного действия и путем улучшения методов социальной адаптации таких больных. Нет сомнения, что методы, подходы и опыт научных исследований в цитогенетике эмбрионального развития человека найдет широкое применение в решении практических задач центров вспомогательных репродуктивных технологий, в исследованиях стволовых клеток, в разработке научных и практических основ клеточной и генной терапии.

Литература

  • Черных В. Б. АНОМАЛИИ ПОЛОВЫХ ХРОМОСОМ ПРИ НАРУШЕНИЯХ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛА И РЕПРОДУКЦИИ ЧЕЛОВЕКА.

  • МАШКИНА Е. В. и др. Исследование ассоциации полиморфных вариантов генов цитокинов с ранними эмбриональными потерями //Ecological genetics. – 2014. – Т. 12. – №. 1.

  • Молдавская А. А. и др. Современные методы исследования эмбриона человека //Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. – 2014. – Т. 19. – №. 1.

  • Гайнер Т. А., Каримова О. Г. ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НОВОЙ ЛАБОРАТОРИИ МЕДИЦИНСКОЙ ЦИТОГЕНЕТИКИ //Цитология. – 2013. – Т. 55. – №. 4. – С. 279-280.

  • Баранов В. С., Айламазян Э. К. Прикладное и фундаментальное направления пренатальной диагностики //Журнал акушерства и женских болезней. – 2012. – Т. 61. – №. 3.

  • Политыко А. Д. Новые подходы на основе флуоресцентной in situ гибридизации в молекулярно-цитогенетической диагностике сложных форм хромосомной патологии человека. – 2008.

  • Чиряева О. Г. и др. Цитогенетический анализ хориона при неразвивающейся беременности //Журнал акушерства и женских болезней. – 2007. – Т. 56. – №. 1.

  • Баранов В. С. Этапы становления, основные достижения и перспективы развития лаборатории пренатальной диагностики НИИ акушерства и гинекологии им. ДО Отта РАМН //Журнал акушерства и женских болезней. – 2007. – Т. 56. – №. 1.

  • Кузнецова Т. В. Пренатальное кариотипирование-методы, проблемы и перспективы //Журнал акушерства и женских болезней. – 2007. – Т. 56. – №. 1.

Просмотров работы: 1990