СОВРЕМЕННЫЕ ОТКРЫТИЯ В ГЕНЕТИКЕ ЧЕЛОВЕКА - Студенческий научный форум

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

СОВРЕМЕННЫЕ ОТКРЫТИЯ В ГЕНЕТИКЕ ЧЕЛОВЕКА

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

Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость.

В результате многочисленных – блестящих по своему замыслу и тончайших по исполнению – экспериментов в области молекулярной генетики современная биология обогатилась двумя фундаментальными открытиями, которые уже нашли широкое отражение в генетике человека, а частично и выполнены на клетках человека. Это показывает неразрывную связь успехов генетики человека с успехами современной биологии, которая все больше и больше становится связана с генетикой.

Первое – это возможность работать с изолированными генами. Она получена благодаря выделению гена в чистом виде и синтезу его. Значение этого открытия трудно переоценить. Важно подчеркнуть, что для синтеза гена применяют разные методы, т.е. уже имеется выбор, когда речь пойдет о таком сложном механизме как человек.

Второе достижение – это доказательство включения чужеродной информации в геном, а также функционирования его в клетках высших животных и человека. Материалы для этого открытия накапливались из разных экспериментальных подходов. Прежде всего, это многочисленные исследования в области вирусогенетической теории возникновения злокачественных опухолей, включая обнаружение синтеза ДНК на РНК-матрице. Кроме того, стимулированные идеей генетической инженерии опыты с профаговой трансдукцией подтвердили возможность функционирования генов простых организмов в клетках млекопитающих, включая клетки человека.

Без преувеличения можно сказать, что, наряду с молекулярной генетикой, генетика человека относится к наиболее прогрессирующим разделам генетики в целом. Ее исследования простираются от биохимического до популяционного, с включением клеточного и организменного уровней.

XX век стал веком величайших открытий во всех областях естествознания, веком научно-технической революции, которая изменила и облик Земли, и облик ее обитателей. Возможно, одной из основных отраслей знания, которые будут определять облик нашего мира в следующем веке, является генетика. С этой сравнительно молодой наукой всегда было связано немало споров и противоречий, но последние достижения генетики и генной инженерии, которая вполне может считаться самостоятельной дисциплиной, в таких областях, как исследование генома человека и клонирование, хотя и открыли широкие перспективы развития биотехнологий и лечения различных заболеваний, сделали возможным изменение самой сущности человека, породив тем самым множество вопросов этического, даже, скорее, философского, характера. Имеет ли человек право изменять то, что создано природой? Имеет ли право исправлять ее ошибки и, если да, то где та грань, которую нельзя переступать? Не обернутся ли научные знания катастрофой для всего человечества, как это случилось, когда была открыта энергия атома, уничтожившая Хиросиму, Нагасаки и Чернобыль? На эти вопросы все отвечают по-разному, поэтому в своей работе я попытаюсь не только рассказать о самих проблемах научной этики, связанных с генетикой, но и по возможности отразить различные точки зрения на эти проблемы.

Introduction

Genetics is one of the major, most fascinating and yet difficult disciplines of modern science. The place of genetics among the biological Sciences and a particular interest in, it determined by what it examines the basic properties of organisms, namely, a heredity and variability.

As a result of numerous – brilliant in its conception and fine in execution of experiments in molecular genetics modern biology has been enriched by two fundamental discoveries, which have already found wide reflection in human genetics, and partly performed on human cells. It shows the inextricable link between success of human genetics, with advances in modern biology, which is becoming more and more tied to genetics.

The first is the opportunity to work with the isolated genes. It is derived by selection of a gene in a pure form and the synthesis of it. The importance of this discovery cannot be overestimated. It is important to emphasize that for the synthesis of gene using different methods, i.e. there is already a choice when talking about such a complex mechanism as man.

The second achievement is the proof of the inclusion of alien information into the genome, as well as the functioning in the cells of higher animals and humans. Materials for this discovery stem from different experimental approaches. First of all, this numerous studies in the field virushepatitis theory of the origin of malignant tumors, including the detection of DNA synthesis on RNA matrix. In addition, stimulated by the idea of genetic engineering experiments with propagules transduction, confirmed the possibility of the functioning of genes of simple organisms in mammalian cells, including human cells.

It is no exaggeration to say that, along with molecular genetics, human genetics is one of the most progressive sections of genetics in General. Her studies range from biochemical to population, with the inclusion of cellular and organismal levels.

XX century was a century of the greatest discoveries in all fields of science, the century of scientific-technical revolution which changed the face of the Earth, and the appearance of its inhabitants. Perhaps one of the main disciplines that will shape our world in the next century, it is genetics. With this relatively young science has always been much debate and controversy, but the latest achievements in genetics and genetic engineering, which can be considered as an independent discipline, in areas such as the study of the human genome and cloning, though, and opened broad prospects for the development of biotechnology and the treatment of various diseases, made it possible to change the very essence of man, thus giving rise to many ethical issues, even more likely, philosophical, nature. Whether a person has the right to change what nature created? Whether the right to correct its errors and, if so, where is the line that cannot be crossed? Do not turn the scientific knowledge in disaster for all mankind, as it happened, when it was opened the nuclear energy that destroyed Hiroshima, Nagasaki and Chernobyl? These questions are all answered in different ways, so in my work I try not only to tell about the actual problems of scientific ethics related to genetics, but also to reflect different points of view on these issues.

Исследования генома человека

Как наука генетика возникла на рубеже XIX и XX веков. Многие официальной датой ее рождения считают 1900 год, когда Корренс, Чермак и де Фриз независимо друг от друга обнаружили определенные закономерности в передаче наследственных признаков. Открытие законов наследственности состоялось, по существу, вторично - еще в 1865 году чешский ученый-естествоиспытатель Грегор Мендель получил те же результаты, экспериментируя с садовым горохом. После 1900 года открытия в области генетики следовали одно за другим, исследования, посвященные строению клетки, функциям белков, строению нуклеиновых кислот, открытых Мишером в 1869 году, шаг за шагом приближали человека к разгадке тайн природы, создавались новые научные направления, совершенствовались новые методы. И, наконец, в конце XX века генетика вплотную подошла к решению одного из фундаментальных вопросов биологической науки - вопроса о полной расшифровке наследственной информации о человеке.

В реализации грандиозного проекта по расшифровке генетического кода ДНК, получившего название HUGO (Human Genome Organization) приняли участие 220 ученых из разных стран, в том числе и пять советских биологов. В нашей стране была создана собственная программа «Геном человека», руководителем которой стал академик Александр Александрович Баев.

Впервые идея организации подобной программы была выдвинута в 1986 году. Тогда идея показалась неприемлемой: геном человека, то есть совокупность всех его генов содержит около трех миллиардов нуклеотидов, а в конце 80-х годов затраты на определение одного нуклеотида составляли около 5 долларов США. Кроме того технологии 80-х позволяли одному человеку определять не более 100 000 нуклеотидов в год. Тем не менее, уже в 1988 году Конгресс США одобрил создание американского проекта исследований в этой области, руководитель программы Дж. Уотсон так определил ее перспективы: «Я вижу исключительную возможность для улучшения человечества в ближайшем будущем». Осуществление российской программы началось в 1989 году.

Сейчас определение одного нуклеотида обходится всего в один доллар, созданы аппараты, способные секвенировать (от лат. sequi - следовать) до 35 млн. последовательностей нуклеотидов в год. Одним из важных достижений стало открытие так называемой полимеразной цепной реакции, позволяющей из микроскопических количеств ДНК за несколько часов получить объем ДНК, достаточный для генетического анализа. По оценкам специалистов существует возможность завершения проекта через 15 лет, и уже сейчас программа приносит полезные результаты. Суть работ заключается в следующем: сначала проводится картирование генома (определение положения гена в хромосоме), локализация некоторых генов, а после этого секвенирование (определение точной последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК). Первым геном, который удалось локализовать, стал ген дальтонизма, картированный в половой хромосоме в 1911 году. К 1990 году число идентифицированных генов достигло 5000, из них картированных 1825, секвенированных - 460. Удалось локализовать гены, связанные с тяжелейшими наследственными болезнями, такими, как хорея Гентингтона, болезнь Альцгеймера, мышечная дистрофия Дюшена, кистозный фиброз и др.

Таким образом, проект исследования генома человека имеет колоссальное значение для изучения молекулярных основ наследственных болезней, их диагностики, профилактики и лечения. Следует обратить внимание на то, что за последние десятилетия в индустриально развитых странах доля наследственных болезней в общем объеме заболеваний значительно увеличилась. Именно наследственностью обусловлена предрасположенность к раковым и сердечно-сосудистым заболеваниям. В значительной степени это связано с экологической ситуацией, с загрязнением окружающей среды, так как многие отходы промышленности и сельского хозяйства являются мутагенами, то есть изменяют человеческий генофонд. Учитывая современный уровень развития генетики можно предположить, что научные открытия будущего позволят путем изменения генома адаптировать человека к неблагоприятным условиям внешней среды. Что же касается борьбы с наследственными заболеваниями, то их лечение путем замены больных генов на здоровые кажется реальным уже сейчас. Все это означает, что человек получит возможность не только изменять живые организмы, но и конструировать новые формы жизни. В связи с этим возникает целый ряд серьезных вопросов.

На мой взгляд одним из наиболее важных вопросов является вопрос об использовании генетической информации в коммерческих целях. Несмотря на то, что и участники проекта HUGO, и представители международных организаций, в частности ЮНЕСКО, единодушны в том, что любые результаты исследований по картированию и секвенированию генома должны быть доступны всем странам и не могут служить источником прибыли, частный капитал начинает играть все большую роль в генетических исследованиях. Когда появилась программа HUGO, возникли так называемые геномные компании, которые занялись самостоятельно занялись расшифровкой генома. В качестве примера можно привести американскую организацию под названием Institute of Genomic Research (TIGR) или компанию Human Genome Sciences Inc. (HGS). Между крупными фирмами идет ожесточенная борьба за патенты. Так в октябре 1994 Крэк Вентер, глава вышеупомянутой компании TIGR, о том, что в распоряжении его корпорации находится библиотека из 35000 фрагментов ДНК, синтезированных с помощью РНК на генах, полученных лабораторным путем. Эти фрагменты сравнили с 32 известными генами наследственных заболеваний. Оказалось, что 8 из них полностью идентичны, а 19 гомологичны. TIGR оказался обладателем ценнейшей научной информации, но его руководители заявили, что химическое строение всех последовательностей из этой библиотеки засекречено и будет сделано достоянием гласности только в том случае, если за компанией будет признано право собственности на все 35000 фрагментов. Это не единственный случай, а между тем, развитие генетики намного опережает развитие соответствующей законодательной базы. Хотя шаги в этом направлении предпринимаются (в России, например, в конце 1996 года был принят закон "О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности", в1995 был принят закон о биоэтике во Франции, в США Акт о гражданских правах запрещает дискриминацию при найме на работу по расовым, половым, религиозным и национальным признакам, при этом ген серповидноклеточной анемии, в частности у негров, может считаться расовым признаком, другой закон запрещает дискриминацию при найме на работу лиц с пониженной трудоспособностью, а таковыми могут считаться и лица с отягощенной наследственностью, большое значение имеет так называемый принцип Тарасовой, обязывающий врачей нарушать конфиденциальность врачебных сведений с целью предотвращения возможного вреда обществу), международных актов, регулирующих все стороны деятельности, связанной с генетикой, пока не существует.

Studies of the human genome

As the science of genetics was founded at the turn of the XIX and XX centuries. A official date of its birth I think around 1900, when Correns, Cermak and de Vries independently from each other have discovered certain regularities in the transmission of hereditary characteristics. The discovery of the laws of heredity was, in fact, the second time, in 1865, Czech scientist Gregor Mendel got the same results by experimenting with garden peas. After 1900, discoveries in genetics followed one another, studies of the structure of cells, functions of proteins, structure of nucleic acids, open Miescher in 1869, step by step approached man to unravel the secrets of nature, created a new scientific direction, perfected new methods. And finally, in the late twentieth century, genetics has come close to solving one of the fundamental questions of biological science - the issue of full decoding of genetic information about the person.

In the implementation of the grandiose project on deciphering the genetic code of DNA, called HUGO (Human Genome Organization) was attended by 220 scientists from different countries, including five Soviet biologists. Our country has established its own program "human Genome", the head of which was academician Aleksandr Aleksandrovich Baev.

The idea of organizing such program was launched in 1986. Then the idea seemed unacceptable: the human genome-the sum total of all its genes contains about three billion nucleotides, and in the late 80-ies of the costs of the determination of one nucleotide was around $ 5. In addition the technology of the 80s allowed for one person to identify up to 100,000 nucleotides per year. However, already in 1988, the U.S. Congress approved the establishment of the American research project in this field, programme Manager, John. Watson defined as its prospects: "I see an exceptional opportunity for the betterment of humanity in the near future." The implementation of the Russian program began in 1989.

Now the definition of a single nucleotide costing just one dollar, created machines that can sequence (from lat. sequi - to follow) to 35 million nucleotides per year. One of the important achievements was the discovery of the so-called polymerase chain reaction that allows microscopic quantities of DNA for several hours to obtain the amount of DNA sufficient for genetic analysis. According to experts it is possible to complete the project in 15 years, and now the program brings useful results. The essence of the work is as follows: first is the mapping of the genome (determining the position of a gene in the chromosome), the localization of some genes, and then sequencing (determining the exact sequence of nucleotides in the DNA molecule). The first genome that has been contained, has become the gene of color blindness, kartirovanie sex chromosome in 1911. By 1990, the number of identified genes reached 5,000, of which kartirovaniya 1825, sequenced - 460. Managed to localize genes associated with severe genetic diseases such as Huntington's chorea, Alzheimer's disease, Duchenne muscular dystrophy, cystic fibrosis etc.

Thus, the research project of the human genome is of enormous importance for the study of molecular basis of hereditary diseases, their diagnosis, prevention and treatment. You should pay attention to the fact that over the last decades in industrialized countries, the proportion of hereditary diseases in the total disease increased significantly. It is due to heredity predisposition to cancer and cardiovascular diseases. This is largely related to the environmental situation, pollution of the environment as a waste from industry and agriculture are mutagens, that is, changing the human gene pool. Given the current level of development of genetics we can assume that scientific discoveries will allow future by modifying the genome to adapt the person to adverse environmental conditions. As for the fight against hereditary diseases, their treatment by replacing sick genes with healthy seems real now. All this means that people will have the opportunity to not only change living organisms, but also to design new forms of life. In this regard, there is a number of serious issues.

In my opinion one of the most important issues is the question of the use of genetic information for commercial purposes. Despite the fact that the participants of the project HUGO, and representatives of international organizations, in particular UNESCO, are unanimous that any research results on the mapping and genome sequencing should be available to all countries and could not serve as a source of profit, private capital is beginning to play an increasingly important role in genetic studies. When there was a program HUGO, there was the so-called genomic companies that have engaged themselves engaged in deciphering the genome. As example, the American organization called the Institute of Genomic Research (TIGR) or the company Human Genome Sciences Inc. (HGS). Among large firms there is a fierce struggle for patents. So in October 1994 Crack Venter, head of the company mentioned above TIGR, that a Corporation is a library of 35,000 DNA fragments, synthesized using RNA genes, obtained in a laboratory. These fragments were compared with 32 known genes of hereditary diseases. It turned out that 8 of them are identical, and 19 are homologous. TIGR was the owner of valuable scientific information, but its leaders said that the chemical structure of all sequences from this library are classified and will be made public only if the company is declared ownership of all the 35,000 fragments. This is not the only case, and meanwhile, the development of genetics is far ahead of the development of related legislation. Although steps are taken in this direction (in Russia, for example, at the end of 1996 was adopted the law "On state regulation in area genno-engineering activity", in 1995 was adopted the law on bioethics in France, in the U.S. civil rights Act prohibits discrimination in employment on racial, sexual, religious and national lines, the gene of sickle-cell anaemia, in particular blacks, could be considered a race, another law prohibits discrimination in employment of persons with reduced working capacity, and as such can be considered and persons with burdened heredity, great importance is the so-called principle Tarasova, requiring doctors to violate the confidentiality of medical information to prevent possible harm to society), the international acts that regulate all aspects of activities related to genetics, does not yet exist.

Прогресс генетики

Эволюция человеческого вида не ограничена прошлым. Механизмы, которые вызывают изменения в частоте генов от поколения к поколению, продолжают работать и в настоящее время. С течением времени биологическая эволюция все в большей и большей степени дополняется культурной эволюцией, которая становится одной из главных сил, вызывающей биологические изменения внутри человеческого вида. Знание этих механизмов должно помочь в определении тенденции развития генетической структуры человеческих популяций в будущем. В большинстве стран за последние несколько поколений условия жизни населения сильно изменились и продолжают меняться в нарастающем темпе. Благодаря успехам гигиены и медицины значительно улучшилось здоровье человека, и возросла продолжительность его жизни. Эти обстоятельства сказываются на репродуктивности и смертности и, следовательно, влияют на генетической структуре будущих поколений.

Прогресс науки и техники подвергает современных людей существенно большим рискам неблагоприятной изменчивости, чем это было на протяжении всего предшествующего периода развития человеческой цивилизации. Физические, химические и, возможно, биологические (вирусные) мутагены могут нести серьезную угрозу для генетической структуры популяции в будущем. Поэтому одной из актуальнейших задач современного естествознания является изучение процессов генетической изменчивости человека и разработка системы мер для предотвращения неблагоприятных тенденций эволюции. В указанном аспекте важное значение имеет развитие генетики человека, особенно в области генетического консультирования и скрининга наследственных аномалий, что может сохранить приемлемый уровень здоровья будущих поколений.

Мутация – это всеобщее свойство живых организмов, лежащее в основе эволюции и селекции всех форм жизни и заключающееся во внезапно возникающем изменении генетической информации. Когда мутация происходит в отдельном гене, то говорят о генных или точковых мутациях. При изменении структуры хромосом или их числа, речь идет о хромосомных мутациях. Все генетическое разнообразие людей так или иначе является следствием мутаций.

С достаточной уверенностью можно утверждать, что многие мутации генов и практически все аберрации хромосом неблагоприятны как для индивида, так и для популяции; большинство хромосомных аберраций губит зиготу в период эмбрионального развития, меньшая часть таких зигот доживает до рождения и продолжает существовать дальше, но пораженные пациенты страдают тяжелыми врожденными пороками. Генные мутации часто ведут к врожденным заболеваниям с простым типом наследования или к дефектам в мультифакториальных генетических системах. Очень большая часть генных мутаций ведет к изменениям аминокислотной последовательности белков и не вызывает явной функциональной недостаточности, примером чему служат варианты гемоглобина. Доля благоприятных мутаций, в лучшем случае, очень незначительна.

Частоты численных аберраций хромосом увеличивается с возрастом матери, поэтому любой сдвиг в материнском возрасте приведет к соответствующему изменению в общей распространенности таких хромосомных мутаций. Во многих современных популяциях существует тенденция к уменьшению числа детей в семье и концентрация деторождения в возрастной группе с наименьшим риском (женщины в возрасте от 20 до 30 лет). Было подсчитано, что в западных странах и в Японии эта тенденция должна была уменьшить число детей с синдромом Дауна на 25...40%. Однако ряд последних исследований показывает, что склонность многих современных женщин откладывать рождение ребенка на несколько более поздний возраст легко может привести к изменению этой тенденции на противоположную. Известно, что самое эффективное средство обнаружения аномалий хромосом – это пренатальная диагностика. Во многих странах эту диагностическую процедуру предлагают проводить всем женщинам старше 35 лет. Если бы все пожилые беременные женщины действительно через нее проходили, частота синдрома Дауна безусловно бы снизилась. Можно предположить, что с увеличением безопасности пренатальной диагностики для матери и ребенка, амниоцентез станет обычным для большинства беременностей в развитых странах. В таких условиях можно будет почти полностью избежать аномалий, обусловленных численными или структурными аберрациями хромосом. Для многих генов частота мутаций увеличивается с возрастом отца, поэтому любой сдвиг в возрастной структуре отцов соответствующим образом повлияет на частоту мутаций. Для редких аутосомно-доминантных состояний изменения под действием возраста отца не будут столь крупными, как для численных хромосомных аберраций; влияние возраста отца на частоту мутаций в доминантных и сцепленных с Х-хромосомой генов меньше возраста матери на частоту численных аномалий хромосом. С медицинских позиций общее воздействие отцовского возраста представляется относительно небольшим и практически не принимается в расчет фактический риск поражения доминантной мутацией ребенка, имеющего пожилого отца. Любой возможный подъем уровня радиации, любое облучение может на несколько процентов увеличить частоту мутаций. Принимая во внимание флуктуации «спонтанной» частоты мутаций, обусловленной, например, изменениями возрастной структуры родителей, какое-либо увеличение, связанное с радиацией, может оказаться даже незамеченным без применения тонких эпидемиологических методов. Все же эффект имеет место, особенно с учетом действия техногенных факторов, включая техногенные катастрофы. Следовательно, одной из основных задач профилактики повышенной частоты мутаций у человека является поддержание радиации на низком уровне. О воздействии химических мутагенов на популяцию человека известно слишком мало. Можно предположить, что человечеству придется смириться с определенным числом химически индуцированных мутаций, поскольку общество не может отказаться от тех преимуществ, которые дают ему достижения современной химии.

В будущем человечеству придется столкнуться с увеличением частоты спонтанных мутаций. Оно приведет к соответствующему увеличению численных и структурных хромосомных аберраций и наследственных заболеваний, связанных с доминантными и с X-сцепленными генами. Вероятно, что в будущем возрастет число неопластических заболеваний, поскольку соматические мутации, вызываемые агентами внешней среды, часто служат причиной новообразований. Широко распространено мнение о том, что благодаря современной медицине действие естественного отбора ослабло. Однако это утверждение справедливо лишь отчасти. Никаким лечением до сих пор не удавалось предотвратить последствия хромосомных аберраций (синдромы Дауна, Клайнфельтера и др.). Для этих состояний действие естественного отбора не изменилось. Отбор действительно ослаблен для некоторых патологических признаков с аутосомно-доминантным или Х-сцепленным рецессивными типами наследования. Существуют наследственные заболевания, которые сохранились до сих пор благодаря генетическому равновесию между мутацией и отбором. Один из примеров – гемофилия. А, при которой заместительная терапия с помощью фактора VIII теперь позволяет вести больным почти нормальный образ жизни. Значительно возросла продолжительность жизни, увеличилась возможность иметь детей.

Существуют, однако, многие другие доминантные и Х-сцепленным состояния, для которых удовлетворительной терапии нет, и естественный отбор действует еще в полную силу. В качестве примера можно привести неврофиброматоз, туберозный склероз и миопатию Дюшенна. По мере того как эффективность лечения этих болезней будет увеличиваться, отбор в отношении их будет ослабевать.

Наиболее заметный успех в терапии наследственных заболеваний был, достигнут по отношению к рецессивным дефектам ферментных систем. Лечение позволяет лицам, пораженным некоторыми из этих заболеваний вырасти здоровыми настолько, что они могут иметь детей. В популяциях развитых стран, где браки заключаются случайным образом, можно ожидать очень медленного увеличения частоты рецессивных заболеваний по сравнению с современным уровнем.

В популяции существует изменчивость не только для четко определенных генетических дефектов, но и для функциональных систем, которые зависят от сложного, но упорядоченного взаимодействия различных генов в период эмбрионального развития. Сердце, глаза и иммунная система являются примерами таких систем. Эволюционно эти системы развивались под постоянным и интенсивным действие отбора. Как только это давление снижается, начинают накапливаться мутации, которые приводят к небольшим функциональным недостаткам, и в течение долгих эволюционных периодов эти системы медленно, но неуклонно деградируют.

У животных самые характерные примеры обнаружены среди видов, которые в течение многих поколений жили в полной темноте пещер или на больших глубинах океана, где интактная зрительная система не дает никаких преимуществ в плане отбора. Как правило, сначала увеличивается изменчивость глаз, особи с небольшими дефектами начинают встречаться все чаще. Затем у большинства больных животных глаза оказываются более или менее дефектными, и, наконец, возникает безглазый вид. В современном цивилизованном обществе небольшие дефекты зрительной системы не ставят их носителей в невыгодное положение перед отбором, тогда как в прошлые периоды развития человечества совершенство зрительной системы давало очевидные преимущества для выживания индивидов и их потомства. В настоящее время наблюдается значительное увеличению изменчивости зрительной системы человека: такие состояния, как близорукость, дальнозоркость, астигматизм, нарушения световосприятия встречаются чаще, чем в примитивных популяциях, которые до недавнего времени жили в условиях сурового отбора. Патогенные последствия указанной тенденции неочевидны, и их трудно прогнозировать, особенно в связи с возможностями современной (и в еще большей степени будущей) медицины по эффективной коррекции зрительных дефектов.

Другим примером могут служить врожденные аномалии развития, которые эффективно корригируются хирургическими методами лечения. Так, в прошлом дети с расщелинами неба и губы находились под действием довольно сильного естественного отбора. В настоящее время вследствие эффективного хирургического лечения такие дети без труда выживают и в будущем имеют детей. Аналогичные тенденции характерны для врожденных пороков сердца и желудочно-кишечного тракта. Наиболее опасные последствия для человечества может иметь медленное повреждение иммунной системы. До недавнего времени высокая смертность среди младенцев и детей была обусловлена главным образом инфекционными заболеваниями. Сложная система обнаружения и уничтожения инфекционных агентов эволюционировала под влиянием сильного отбора. Известно множество генетических дефектов, которые снижают эффективность иммунной системы. Раньше такие дефекты приводили к смерти индивидов от инфекции; теперь при наличии мощной антибактериальной терапии многие из них выживают и дают потомство. В результате на протяжении ряда поколений может иметь место функциональная деградация иммунной системы и связанные с ней неблагоприятные последствия в виде снижения устойчивости к инфекционным воздействиям и возможное возрастание частоты новообразований. Современное постиндустриальное общество обеспечивает возможности для выживания и размножения индивидов с маргинальным поведением, а также со слабой степенью умственной отсталости, генетическая обусловленность которых в настоящее время признается большинством ученых. В будущем указанная тенденция может иметь весьма негативное влияние на течение социального, культурного и научного прогресса даже в наиболее развитых странах мира.

Кроме болезнетворных генов обнаружены еще некоторые гены, имеющие прямое отношение к здоровью человека. Выяснилось, что существуют гены, обуславливающие предрасположенность к развитию профессиональных заболеваний на вредных производствах. Так, на асбестовых производствах одни люди болеют и умирают от асбестоза, а другие устойчивы к нему. В будущем возможно создание специальной генетической службы, которая будет давать рекомендации по поводу возможной профессиональной деятельности с точки зрения предрасположенности к профессиональным заболеваниям.

Оказалось, что предрасположенность к алкоголизму или наркомании тоже может иметь генетическую основу. Открыто уже семь генов, повреждения которых связаны с возникновением зависимости от химических веществ. Из тканей больных алкоголизмом был выделен мутантный ген, который приводит к дефектам клеточных рецепторов дофамина – вещества, играющего ключевую роль в работе центров удовольствия мозга. Недостаток дофамина или дефекты его рецепторов напрямую связаны с развитием алкоголизма. В четвертой хромосоме обнаружен ген, мутации которого приводят к развитию раннего алкоголизма и уже в раннем детстве проявляются в виде повышенной подвижности ребенка и дефицита внимания.

Выяснилось также, что разные аллели одного гена могут обуславливать разные реакции людей на лекарственные препараты. Фармацевтические компании планируют использовать эти данные для производства определенных лекарств, предназначенных различным группам пациентов. Это поможет устранить побочные реакции от лекарств, точнее, понять механизм их действия, снизить миллионные затраты. Целая новая отрасль – фармакогенетика – изучает, как те или иные особенности строения ДНК могут ослабить или усилить воздействие лекарств.

Расшифровка геномов бактерий позволяет создавать новые действенные и безвредные вакцины и качественные диагностические препараты.

Случайные флуктуации частоты генов (дрейф генов) могут привести к заметным генетическим различиям между субпопуляциями при условии, что эти популяции почти полностью изолированы друг от друга, в результате чего поток генов между ними поддерживается на очень низком уровне. Однако в современных популяциях людей наблюдается сильно выраженная тенденция к разрушению изоляции и увеличению числа смешенных браков между членами разных популяций. По-видимому, нет оснований предполагать, что в обозримом будущем эта тенденция сменится на противоположенную, и будут сформированы новые небольшие изолированные группы. Следовательно, в будущем случайные флуктуации будут играть существенно меньшую роль в отличие от бесспорно важной их роли для эволюции человека в прошлом. Если эта тенденция в структуре воспроизведения человека сохранится, нового вида человека не возникнет, так как непременным условием видообразования является репродуктивная изоляция популяционной подгруппы. Все люди, живущие в настоящее время, принадлежат к одному виду Homo sapiens; любые браки между ними дают плодовитых потомков. Вид Homo sapiens разделен на популяции (расы), у которых значительная часть генов общая и которые можно отличать друг от друга по общему генофонду. Главным фактором расогенеза является естественный отбор, обусловливающий адаптацию к различным условиям окружающей среды. Для того, чтобы отбор, приводящий к возникновению генетических различий, был эффективным, необходима значительная репродуктивная изоляция субпопуляций. На протяжении большей части последнего ледникового периода (около 100000 лет назад) громадная площадь поверхности Земли была покрыта льдом. Гималайские и Алтайские горы с расположенными на них ледниками разделяли евразийский континент на три области, создавая тем самым условия для раздельной эволюции белых на западе, монголоидов на востоке и негроидов на юге. Современные области расселения трех больших рас не совпадают с теми областями, в которых они формировались; это несоответствие может объясняться миграционными процессами. В настоящее время наблюдается очевидная тенденция к смешению различных рас из-за все более увеличивающегося количества межрасовых браков. Возможно, что в будущем это неизбежно приведет к образованию гибридной популяции. Никаких данных в пользу предположения, что смешение рас приведет к каким-либо вредным генетическим последствиям, нет. Наоборот, меньшая гомозиготность расовых гибридов благоприятно сказывается на частоте многих рецессивных заболеваний. Тезис о том, что межрасовое смешение приводит к возникновению гибридной силы и к большему физическому и психическому здоровью требует уточнения на основе обширных многофакторных исследований гибридов и предковых для них популяций при тщательно контролируемых условиях среды.

В настоящее время также интенсивно изучается проблема зависимости способностей и талантов человека от его генов. Главная задача будущих исследований – это изучение однонуклеотидных вариаций ДНК в клетках разных органов и выявление различий между людьми на генетическом уровне. Это позволит создавать генные портреты людей и, как следствие, эффективнее лечить болезни, оценивать способности и возможности каждого человека, выявлять различия между популяциями, оценивать степень приспособленности конкретного человека к той или иной экологической обстановке и т.д.

Таким образом, на основе вышеизложенного можно предположить, что общий состав генов человечества в будущем будет похож на тот, который существует в настоящее время. Сохранится, вероятно, тенденция к уменьшению расовых и этнических различий. Могут стать редкостью люди с аутосомными аберрациями. Вследствие терапевтического, хирургического лечения и других факторов, ведущих к ослаблению отбора, увеличится число заболевания, вызываемых полигенными факторами. Указанное может явиться одной из важнейших проблем медицины будущего и потребует разработки принципиально новых подходов к лечению и профилактике подобных заболеваний.

К тому же совершенно необходимо, чтобы и каждый отдельный человек, и общество в целом не только осмыслили изменения, вызванные открытиями в области генетики, но и добились создания законодательных и социальных условий, гарантирующих, что эти открытия не будут использованы во вред всем нам.

The progress of genetics

The evolution of the human species is not restricted to the past. The mechanisms that cause changes in gene frequency from generation to generation, continue to work and currently. Over time biological evolution to an increasingly greater extent, complemented by cultural evolution, which is one of the main forces causing biological changes within the human species. Knowledge of these mechanisms should help identify trends in the development of genetic structure of human populations in the future. In most countries over the past few generations the conditions of life of the population changed dramatically and continue to change at an increasing pace. Due to the success of hygiene and medicine has significantly improved human health and increased his life expectancy. These circumstances have an impact on fertility and mortality and thus influence the genetic structure of future generations.

The progress of science and technology puts modern humans to substantially greater risks of adverse variability than for all previous period of development of human civilization. Physical, chemical and possibly biological (viral) mutagens may pose a serious threat to the genetic structure of the population in the future. Therefore, one of the most urgent problems of modern natural science is the study of the processes of human genetic variation and the development of measures to prevent adverse trends of evolution. This aspect is important to the development of human genetics, especially in the field of genetic counseling and screening genetic abnormalities that can maintain an acceptable level of health for future generations.

Mutation is a universal property of living organisms underlying the evolution and breeding of all life forms and which consists in the sudden change of genetic information. When a mutation occurs in a particular gene, say gene or point mutations. When you change the structure of chromosomes or their number, we are talking about chromosomal mutations. All genetic diversity of humans is somehow a consequence of mutations.

With reasonable confidence it can be argued that many gene mutations and almost all chromosome aberrations as adverse for the individual and for the population; the majority of chromosomal aberrations ruining the zygote during embryonic development, a smaller portion of these zygotes survive to birth and continues to exist further, but the affected patients suffer severe birth defects. Gene mutations often lead to congenital diseases with a simple inheritance or multifactorial genetic defects in the systems. A very large part of genetic mutations leads to changes in the amino acid sequence of proteins and does not cause obvious functional failure, exemplified by the variants of hemoglobin. The proportion of favorable mutations, at best, very minor.

The frequency of numerical chromosome aberrations increases with maternal age, so any shift in the maternal age will result in a corresponding change in the overall prevalence of these chromosomal mutations. In many modern populations there is a decreasing trend in the number of children in the family and the concentration of childbearing in the age group with the lowest risk (women aged 20 to 30 years). It has been estimated that in Western countries and in Japan the trend was to reduce the number of children with down syndrome for 25...40%. However, a number of recent research shows that the tendency of many modern women to delay childbearing for several later age can easily lead to a change in this trend reversed. It is known that the most effective means of detecting abnormalities of chromosomes is prenatal diagnosis. In many countries this diagnostic procedure is offered to all women older than 35 years. If all older pregnant women do pass through it, the frequency of down syndrome certainly be decreased. It can be assumed that with increasing safety prenatal diagnosis for mother and baby, the amnio will be normal for most pregnancies in developed countries. In such circumstances it will be possible to almost completely avoid anomalies caused by numerical or structural aberrations of chromosomes. For many genes, the frequency of mutations increases with father's age, so any shift in the age structure of the fathers accordingly will affect the frequency of mutations. For rare autosomal dominant conditions change under the influence of the age of the father will not be so large as to numerical chromosomal aberrations; the effect of father's age on the frequency of mutations in dominant and sex-linked X-chromosome genes less of maternal age on the frequency of numerical anomalies of chromosomes. From a medical standpoint the overall impact of paternal age appears to be relatively small and almost not taken into account the actual risk of dominant mutation of the child with an elderly father. Any possible rise of the level of radiation, any radiation may be several percent to increase the frequency of mutations. Taking into account the fluctuations of the "spontaneous" frequency of mutations caused by, e.g., changes in the age structure of the parents, any increase associated with the radiation could be unnoticed without the use of a thin epidemiological methods. Yet the effect takes place, especially taking into account technogenic factors, including technological accidents. Therefore, one of the main tasks of prevention, increased frequency of mutations in humans is the maintenance of radiation at a low level. On the effects of chemical mutagens on the human population knows too little. We can assume that humanity will have to accept a certain number of the chemically induced mutations, because society cannot abandon those advantages which give it the achievements of modern chemistry.

In the future humanity will have to face an increase in the frequency of spontaneous mutations. It will lead to a corresponding increase in numerical and structural chromosome aberrations and hereditary diseases linked dominant and X-linked genes. It is likely that in the future will increase the number of neoplastic diseases, as somatic mutations caused by agents of the external environment, often are the cause of tumors. It is widely believed that thanks to modern medicine the action of natural selection is weakened. However, this statement is only partially true. No cure has still not been able to prevent the consequences of chromosomal aberrations (down's syndrome, x-trisomy, etc.). For these States the action of natural selection has not changed. The selection is really weakened for some pathological characteristics with autosomal dominant or X-linked recessive types of inheritance. There are hereditary diseases that have survived until now thanks to genetic equilibrium between mutation and selection. One example is hemophilia. And in which replacement therapy using factor VIII now allows patients to lead almost normal lives. Considerably increased life expectancy, increased ability to have children.

There are, however, many other dominant and X-linked condition for which no satisfactory therapy, and natural selection still operates in full force. As example, neurofibromatosis, tuberous sclerosis and Duchenne muscular dystrophy. As the effectiveness of the treatment of these diseases will increase, selection against them will subside.

The most notable success in the therapy of hereditary diseases have been made in relation to recessive defects in enzyme systems. Treatment allows persons affected by certain of these diseases to grow up healthy so that they can have children. In the populations of developed countries, where marriages are made randomly, we can expect a very slow increase in the frequency of recessive diseases compared to the current level.

In a population there is variability not only for well-defined genetic defects, but also for functional systems that depend on complex but orderly interaction of different genes during embryonic development. Heart, eyes and the immune system are examples of such systems. Evolutionary, these systems have evolved under constant and intense action selection. As soon as this pressure is reduced, begin to accumulate mutations that lead to a small functional flaws, and for a long evolutionary periods of these systems are slowly but steadily degraded.

In animals the most characteristic examples were found among the species which for many generations lived in the dark caves or at great depths of the ocean where an intact visual system does not give any advantage in terms of selection. As a rule, first increase the variability of eye specimens with small defects start to meet more often. Then, most patients animals eye are more or less defective, and, finally, there is a eyeless kind. In modern civilized society, small defects of the visual system do not put their carriers at a disadvantage before selection, whereas in the previous periods of development of mankind the perfection of the visual system given the obvious benefits to the survival of individuals and their offspring. Currently, there is a significant increase in the variability of the human visual system: conditions such as myopia, hyperopia, astigmatism, visual cvetovete are more common than in primitive populations, who until recently lived in conditions of severe selection. Pathogenic implications of this trend are not obvious, and difficult to predict, especially in connection with the capabilities of modern (and even more future) medicine effective for the correction of visual defects.

Наука не стоит на месте, и новые открытия расширяют круг вопросов, требующих решения.

Определение положения и функций генов предполагается осуществить с помощью специальных компьютерных программ. Эти программы будут анализировать структуру генов и, сравнивая ее с данными по геномам других организмов, предлагать варианты их возможных функций. По мнению компании Celera, работу можно считать завершенной, если гены определены практически полностью и точно известно, как расшифрованные фрагменты располагаются на молекуле ДНК, т.е. в каком порядке. Этому определению удовлетворяют результаты Celera, в то время как результаты консорциума не позволяют однозначно определить положение расшифрованных участков относительно друг друга.

Компания Celera предполагает после составления полной карты генома человека сделать эти данные доступными для других исследователей по подписке, при этом для университетов плата за пользование банком данных будет очень низкой, 5–15 тыс. долларов в год. Это составит серьезную конкуренцию базе данных Genbank, принадлежащей университетам.

Участники заседания комитета по науке резко критиковали такие компании, как Incyte Pharmaceuticals и Human Genome Sciences, которые каждую ночь копировали данные консорциума, доступные по Интернету, а затем подавали заявки на патентование всех генов, обнаруженных ими в этих последовательностях.

На вопрос, не могут ли данные о геноме человека быть использованы для создания биологического оружия нового типа, например, опасного только для некоторых популяций, д-р Вентер ответил, что гораздо большую опасность представляют данные по геномам болезнетворных бактерий и вирусов. На вопрос одного из конгрессменов, не станет ли теперь реальностью целенаправленное изменение человеческой расы, д-р Вентер ответил, что для полного определения функций всех генов может потребоваться около ста лет, а до тех пор о направленных изменениях в геноме говорить не приходится.

Science does not stand still, and new discoveries expand the range of issues requiring solutions.

Positioning and gene functions expected to be carried out with the help of special computer programs. These programs will analyze the structure of genes and by comparing it with data on the genomes of other organisms, offer options for their possible functions. According to the company Celera, the work will be considered completed if genes determined almost entirely and accurately known as the decrypted fragments are located on the DNA molecule, i.e. in which order. This definition satisfy the Celera results, while the results of the consortium does not allow to unambiguously determine the position of the deciphered sections relative to each other.

The company Celera suggests after making a complete map of the human genome to make these data available to other researchers via subscription for universities charge for the use of the data Bank will be very low, 5-15 thousand dollars a year. This will be a serious competition to the Genbank database, belonging to the universities.

The meeting of the Committee on science, sharply criticized companies such as Incyte Pharmaceuticals and Human Genome Sciences, which every night copied data consortium, available on the Internet, and then applied for the patenting of all genes, they discovered in these sequences.

On the question, whether data on the human genome can be used to create biological weapons of a new type, for example, is dangerous only for some populations, Dr Venter said that far more dangerous are the data on the genomes of pathogenic bacteria and viruses. To a question from congressmen, would not now the reality of the purposeful change of the human race, Dr. Venter replied that for a complete determination of the functions of all genes may be required about a hundred years, and until about targeted changes in the genome can not speak.

Достижения и проблемы современной генетики

На основе генетических исследований возникли новые области знания (молекулярная биология, молекулярная генетика), соответствующие биотехнологии (такие, как генная инженерия) и методы (например, полимеразная цепная реакция), позволяющие выделять и синтезировать нуклеотидные последовательности, встраивать их в геном, получать гибридные ДНК со свойствами, не существовавшими в природе. Получены многие препараты, без которых уже немыслима медицина. Разработаны принципы выведения трансгенных растений и животных, обладающих признаками разных видов. Стало возможным характеризовать особей по многим полиморфным ДНК-маркерам: микросателлитам, нуклеотидным последовательностям и др. Большинство молекулярно-биологических методов не требуют гибридологического анализа. Однако при исследовании признаков, анализе маркеров и картировании генов этот классический метод генетики все еще необходим.

Как и любая другая наука, генетика была и остается оружием недобросовестных ученых и политиков. Такая ее ветвь, как евгеника, согласно которой развитие человека полностью определяется его генотипом, послужила основой для создания в 1930–1960-е годы расовых теорий и программ стерилизации. Напротив, отрицание роли генов и принятие идеи о доминирующей роли среды привело к прекращению генетических исследований в СССР с конца 1940-х до середины 1960-х годов. Сейчас возникают экологические и этические проблемы в связи с работами по созданию «химер» – трансгенных растений и животных, «копированию» животных путем пересадки клеточного ядра в оплодотворенную яйцеклетку, генетической «паспортизации» людей и т.п. В ведущих державах мира принимаются законы, ставящие целью предотвратить нежелательные последствия таких работ.

Современная генетика обеспечила новые возможности для исследования деятельности организма: с помощью индуцированных мутаций можно выключать и включать почти любые физиологические процессы, прерывать биосинтез белков в клетке, изменять морфогенез, останавливать развитие на определенной стадии. Мы теперь можем глубже исследовать популяционные и эволюционные процессы, изучать наследственные болезни, проблему раковых заболеваний и многое другое. В последние годы бурное развитие молекулярно-биологических подходов и методов позволило генетикам не только расшифровать геномы многих организмов, но и конструировать живые существа с заданными свойствами. Таким образом, генетика открывает пути моделирования биологических процессов и способствует тому, что биология после длительного периода дробления на отдельные дисциплины вступает в эпоху объединения и синтеза знаний.

Achievements and problems of modern genetics

Based on genetic studies, a new field of knowledge (molecular biology, molecular genetics), relevant biotechnologies (such as genetic engineering) and methods (e.g., polymerase chain reaction), allows you to select and synthesize nucleotide sequences, build them into the genome, to obtain a hybrid DNA with properties not existing in nature. Obtained a drugs which is inconceivable without medicine. The principles developed transgenic plants and animals, characteristics of different species. It has been possible to characterize individuals in many polymorphic DNA markers: microsatellites, nucleotide sequences, etc. Most molecular-biological methods do not require hybridological analysis. However, in the study of characteristics, analysis of markers and mapping genes of this classic method of genetics is still needed.

Like any other science, genetics has been and remains the weapon of unscrupulous scientists and politicians. This branch, like eugenics, according to which human development is completely determined by its genotype, was the basis for creation in 1930-1960-ies of racial theories and sterilization programs. On the contrary, the denial of the role of genes and the adoption of the idea of the dominant role of the environment has led to the cessation of genetic research in the Soviet Union from the late 1940s until the mid 1960-ies. Now there are environmental and ethical issues in connection with the works on creation of "chimeras" – transgenic plants and animals, "up" animals by transplanting the cell nucleus into a fertilized egg, the genetic "certification" of people, etc. In the leading powers of the world laws are passed, aiming to prevent adverse consequences of such work.

Modern genetics has provided new opportunities for the study of the organism: with the help of induced mutations can be off and on almost all physiological processes, disrupt the biosynthesis of proteins in the cell, alter morphogenesis, to stop development at a certain stage. We are now able to investigate population and evolutionary processes, the study of hereditary diseases, the problem of cancer and many more. In recent years, the rapid development of molecular biological approaches and techniques have allowed geneticists to not only decipher the genomes of many organisms, but to design living entities with desired properties. Thus, genetics opens the way of modeling of biological processes and contributes to the fact that biology, after a long period of fragmentation into separate disciplines is entering an era of aggregation and synthesis of knowledge

Медико-генетическое консультирование.

Наиболее распространенным и эффективным подходом к профи­лактике наследственных болезней является медико-генетическая консультация. С точки зрения организации здравоохранения медико-генети­ческое консультирование - один из видов специализированной ме­дицинской помощи. Суть консультирования заключается в следую­щем: 1) определение прогноза рождения ребенка с наследственной болезнью; 2) объяснение вероятности этого события консультиру­ющимся; 3) помощь семье в принятии решения.

При большой вероятности рождения больного ребенка пра­вильными с профилактической точки зрения могут быть две реко­мендации: либо воздержание от деторождения, либо пренатальная диагностика, если она возможна при данной нозологической фор­ме.

Первый кабинет по медико-генетическому консультированию был организован в 1941 году Дж. Нилом в Мичиганском университе­те (США). Больше того, еще в конце 50-х годов крупнейший со­ветский генетик и невропатолог С. К Давиденков организовал ме­дико-генетическую консультацию при Институте нервно-психиатри­ческой профилактики в Москве. В настоящее время во всем мире насчитывается около тысячи генетических консультаций, в России их 80.

Основная причина, которая заставляет людей обращаться к врачу-генетику, - это желание узнать прогноз эдоровья будущего потомства относительно наследственной патологии. Как правило, в консультацию обращаются семьи, где имеется ребенок с наследственным или врожденным заболеванием (ретроспективное консультирование) или его появление предполагается (проспективное консультирование) в связи с наличием наследственных за­болеваний у родственников, кровнородственным браком, возрастом родителей (старше 35-40 лет), облучением и по другим причинам.

Эффективность консультации как врачебного заключения за­висит в основном от трех факторов: точности диагноза, точности расчета генетического риска и уровня понимания генетического заключения консультирующимися. По существу это три этапа кон­сультирования.

Первый этап консультирования всегда начинается с уточне­ния диагноза наследственного заболевания. Точный диагноз явля­ется необходимой предпосылкой любой консультации. Он зависит от тщательности клинического и генеалогического исследования, от знания новейших данных по наследственной патологии, от про­ведения специальных исследований (цитогенических, биохими­ческих, электрофизиологических, сцепления генов и т.д.).

Генеалогическое исследование является одним из основных методов в практике медико-генетического консультирования. Все исследования обязательно подтверждаются документацией. Инфор­мацию получают не меньше чем от трех поколений родственников по восходящей и боковой линии, причем данные должны быть полу­чены обо всех членах семьи, включая и рано умерших.

В ходе генеалогического исследования может возникнуть не­обходимость направления объекта или его родственников на до­полнительное клиническое обследование с целью уточнения диаг­ноза.

Необходимость постоянного знакомства с новой литературой по наследственной патологии и генетике продиктована диагности­ческими потребностями (ежегодно открываются по несколько сотен новых генетических вариаций, в том числе аномалий) и профилак­тическими с целью выбора наиболее современных методов пренатальной диагностики или лечения.

Цитогенетическое исследование применяется не менее чем в половине консультируемых случаях. Это связано с оценкой прогноза потомства при установленном диагнозе хромосомного заболе­вания и с уточнением диагноза в неясных случаях при врожденных пороках развития.

Биохимические, иммунологические и другие клинические методы не являются специфическими для генетической консульта­ции, но применяются так же широко, как и при диагностике не­наследственных заболеваний.

Второй этап консультирования - определение прогноза по­томства. Генетический риск определяется двумя способами: 1)пу­тем теоретических расчетов, основанных на генетических зако­номерностях с использованием методов генетического анализа и вариационной статистики; 2) с помощью эмпирических данных для мультифакториальных и хромосомных болезней, а также для забо­леваний с неясным механизмом генетической детерминации. В не­которых случаях оба принципа комбинируются, т. е. в эмпири­ческие данные вносятся теоретические поправки. Сущность гене­тического прогноза состоит в оценке вероятности появления наследственной патологии у будущих или уже родившихся детей. Консультирование по прогнозу потомства, как указывалось выше, бывает двух видов: проспективное и ретроспективное.

Проспективное консультирование - это наиболее эффективный вид профилактики наследственных болезней, когда риск рождения больного ребенка определяется еще до наступления беременности или в ранние ее сроки. Наиболее часто такие консультации про­водятся в следующих случаях: при наличии кровного родства суп­ругов; когда по линии мужа или жены имели место случаи наследственной патологии; при воздействии вредных средовых факторов на кого-либо из супругов незадолго до наступления беременности или в первые недели ее (лечебное или диагностическое облучение, тяжелые инфекции и ДР.)

ретроспективное консультирование - это консультирование после рождения больного ребенка в семье относительно здоровья будущих детей. Это наиболее частые причины обращения в консультации.

Методически определение прогноза потомства при заболева­ниях с разным типом наследования различается. Если для моно­генных (менделирующих) болезней теоретические основы оценки генетического риска достаточно четко разработаны, то для полигенных заболеваний, а тем более мультифакториальных, консуль­тирование часто основано на чистом эмпиризме, отражающем не­достаточную генетическую изученность данной патологии.

При менделируюших заболеваниях задача в основном сводится к лабораторной идентификации или вероятностной оценке у консультирующихся определенного дискретного генотипа, лежащего в основе заболевания.

При неменделируюших заболеваниях в настоящее время невоз­можно выделение специфических и дискретных патологических ге­нотипов, обусловливающих развитие заболевания, поскольку в его формировании может участвовать множество генетических и средовых факторов, неспецифических по своим эффектам, т. е. один и тот же эффект (болезнь) может быть вызван разными генами и/или факторами внешней среды. Это и создает многочисленные труд­ности при генетическом анализе неменделируюших признаков и бо­лезней.

Третий этап консультирования является заключительным. После постановки диагноза у объекта, обследования родственни­ков, решения генетической задачи по определению генетического риска врач-генетик объясняет семье в доступной форме смысл ге­нетического риска или сущность пренатальной диагностики и по­могает ей в принятии решения.

Принято считать специфический генетический риск до 5% низким, до 10% - повышенным в легкой степени, до 20% - средним и выше 20% - высоким. Можно пренебречь риском, не выходящим за пределы повышенного в легкой степени, и не считать его проти­вопоказанием к дальнейшему деторождению. Лишь генетический риск средней степени расценивается как противопоказание к за­чатию или как показание к прерыванию уже имеющейся беремен­ности, если семья не хочет подвергаться риску.

С социальной точки зрения целью генетического консульти­рования в целом является уменьшение частоты патологических ге­нов в популяциях человека, а целью конкретной консультации - помощь семье в решении вопроса о возможности деторождения. При широком внедрении генетического консультирования может быть достигнуто некоторое уменьшение частоты наследственных болез­ней, а также смертности, особенно детской. Однако уменьшение частоты тяжелых доминантных заболеваний в популяциях в резуль­тате медико-генетического консультирования не будет существенным, потому что 80-90% из них составляют новые мутации.

Эффективность медико-генетического консультирования зависит от степени понимания консультирующихся той информации, которую они получили. Она зависит также от характера юриди­ческих законов в стране, относящихся к прерыванию беремен­ности, социальному обеспечению больных и т. д.

Medical-genetic counseling.

The most common and effective approach to the prevention of hereditary diseases is the medical-genetic consultation. From the point of view of health organization of medical-genetic counseling - a type of specialized medical care. The essence of counseling is as follows: 1) determination of forecast the birth of a child with a genetic disease; 2) an explanation of the probability of this event consulting; 3) assisting the family in making decisions.

With the high probability of birth of a sick child right from prevention point of view can be two recommendations: either refrain from procreation or prenatal diagnosis, if it is possible with this nosological form.

The first study on genetic counseling was organized in 1941, George. Neal at the University of Michigan (USA). Moreover, in the late 50-ies of the largest Soviet geneticist and neurologist C. To Davidenkov organized medico-genetic counseling at the Institute for neuro-psychiatric prophylaxis in Moscow. Currently worldwide there are about thousands of genetic consultations in Russia is 80.

The main reason that makes people to go to the doctor-genetics is the desire to learn Egorova forecast of future offspring relative to hereditary pathology. As a rule, in consultation treat families where a child with a genetic or congenital disease (retrospective business) or his appearance it is assumed (prospective business) in connection with the presence of hereditary diseases in relatives, consanguineous marriage, age of parents (older than 35-40 years), irradiation and other reasons.

The effectiveness of consultation as a doctor's opinion depends mainly on three factors: the accuracy of diagnosis, accuracy of the calculation of genetic risk and genetic level of understanding of the conclusion of the consultation. Essentially there are three phases of counseling.

The first phase of consultation always begins with the diagnosis of hereditary diseases. Accurate diagnosis is a prerequisite for any advice. It depends on thorough clinical and genealogical research, from knowledge of recent data on hereditary pathology, special studies (zitopeniceski, biochemical, electrophysiological, clutch genes, etc.).

Genealogical research is one of the basic methods in the practice of genetic counseling. All of the research definitely confirmed documentation. Information receive not less than three generations of relatives in the ascending and lateral lines, and the data must be collected about all family members, including early deaths.

In the course of genealogical research you may need directions or relatives on additional clinical examination to clarify the diagnosis.

The need for constant acquaintance with the new literature on hereditary pathology and genetics dictated by the diagnostic requirements (open annually by several hundreds of genetic variations, including anomalies) and prevention with the aim of choosing the most modern methods of prenatal diagnosis or treatment.

Cytogenetic analysis is applied not less than half of the consulted cases. This is due to evaluate the prognosis of the offspring in the diagnosis of chromosomal diseases and clarify the diagnosis in unclear cases with congenital malformations.

Biochemical, immunological and other clinical methods are not specific to genetic counseling, but they are used as widely as in the diagnosis of non-hereditary diseases.

The second stage of consultation - the definition of the prediction of the offspring. Genetic risk is determined in two ways: 1)by theoretical calculations based on genetic patterns using the methods of genetic analysis and variation statistics; 2) use empirical data for multifactorial and chromosomal diseases and for diseases with an unclear mechanism of genetic determination. In some cases, both principles are combined, i.e. in the empirical data are entered theoretical amendment. The essence of genetic of forecast is to estimate the probability of occurrence of genetic disease in future or already born children. Advice on the prediction of the offspring, as stated above, is of two types: prospective and retrospective.

Prospective business is the most effective form of prevention of hereditary diseases, when the risk of having an affected child is determined before conception or in early terms. Most often, these consultations are held in the following cases: in the presence of consanguinity of the spouses; when the line of the husband or wife have been cases of hereditary pathology; under the influence of harmful environmental factors on either of the spouses shortly before pregnancy or in the first weeks (therapeutic or diagnostic radiation, severe infection, ETC.)

retrospective business is business after the birth of a sick child in the family about the health of future children. This is the most common reasons for seeking counseling.

Methodologically, determination of the prognosis of offspring diseases with different type of inheritance varies. If monogenic (mandelieula) of diseases theoretical foundations of genetic risk assessment quite clearly designed for polygenic diseases, especially multifactorial, business is often based on pure empiricism, reflecting the lack of genetic knowledge of this pathology.

When mandelieula diseases task basically boils down to the laboratory identifying or probabilistic assessment at the consultation a certain discrete genotype underlying the disease.

When amandaleemusic diseases it is currently impossible the allocation of specific and discrete pathological genotypes contributing to the development of the disease, because in its formation can participate in a variety of genetic and environmental factors, are nonspecific in their effects, i.e. the same effect (the disease) can be caused by different genes and/or environmental factors. This creates numerous difficulties in the genetic analysis of amandaleemusic signs and disease.

The third stage of counseling is final. After diagnosis of the object, examination of relatives, solve genetic task of identifying the genetic risk, the geneticist explains the family in an accessible form, the meaning of genetic risk or the nature of prenatal diagnosis and assists her in decision making.

Considered to be a specific genetic risk up to 5% low to 10% higher in mild, 20% medium and 20% high. You can ignore the risk, not beyond the high mild, and did not consider it a contraindication to further childbearing. Only genetic risk average degree is regarded as a contraindication to conception or as an indication for termination of existing pregnancy if the family does not want to run the risk.

From a social point of view, the aim of genetic counselling in General is to reduce the frequency of pathologic genes in human populations, and the goal of consultations is to help the family in addressing the question of the possibility of procreation. For a broad introduction of genetic counseling can be achieved some reduction in the frequency of hereditary diseases and mortality, especially infant. However, the decrease in the rate of severe dominant diseases in populations as the result of genetic counseling will not be significant, because 80-90% of them are new mutations.

The effectiveness of genetic counseling depends on the degree of understanding of consulting the information that they received. It also depends on the nature of the legal laws of the country pertaining to abortion, social security, patients, etc.

Проблема клонирования животных и человека

Пожалуй, одним из наиболее ярких достижений генетики за последнее время является эксперимент по клонированию овцы, успешно завершенный 23 февраля 1997 года учеными Рослинского университета в Шотландии под руководством Яна Вилмута. Для того, чтобы понять, почему публикация результатов эксперимента вызвала такой сильный общественный резонанс (в печати появились сотни публикаций, посвященных работе шотландских генетиков, а овечка Долли, выращенная в ходе эксперимента в течение нескольких недель не сходила с телевизионных экранов) нужно разобраться в сути проделанных работ.

Итак, эксперимент проходил следующим образом. На первом этапе из вымени овцы была взята клетка молочной железы, причем активность ее генов была временно погашена. После этого клетка была помещена в ооцит - эмбриональное окружение, для того чтобы генетическая ее программа перестроилась на развитие эмбриона. Одновременно с этим из готовой к оплодотворению клетки другой овцы было удалено ядро, после чего клетка несколько часов охлаждалась до температуры 5-10 градусов. На следующем этапе яйцеклетка, точнее оставшаяся от нее цитоплазма была внесена в электрическое поле, где под действием электрического тока разрушились клеточные мембраны, и цитоплазма яйцеклетки слилась с ядром, выделенным из клетки молочной железы. Оплодотворенная таким образом яйцеклетка была помещена в матку третьей овцы, которая и выносила знаменитую Долли, геном которой идентичен геному «матери», из клетки которой было взято ядро. Ян Вилмут и его сотрудники не сразу добились успеха - шесть ягнят-клонов стали жертвой научных изысканий, так как обладали генетическими дефектами почек.

Сходные эксперименты по клонированию животных проводились и раньше: еще в 70-е годы профессору Гердону из Оксфордского университета удалось осуществить пересадку ядра и таким образом клонировать лягушек, в 1995 году были клонированы крысы, проводились эксперименты с другими млекопитающими с тем лишь отличием, что вместо клеток молочной железы использовались клетки эмбриона. Колин Стюарт, известный генетик, работающий в Лаборатории исследования раковых заболеваний в Мэриленде, США, считает, что успех Вилмута во многом обусловлен тем, что ему удалось решить проблему отторжения ядра донорской клеткой, создав для ядра подходящую питательную оболочку.

После публикации работы Вилмута, выяснилось, что еще несколько крупных научных центров были близки к успеху шотландских генетиков. Были рассекречены исследования ученых Орегонского центра изучения приматов: американцам удалось создать точные генетические копии человекообразных обезьян, правда, с использованием клеток зародыша. Выяснилось, что с 1993 году китайские генетики проводят работы по клонированию быков, российским ученым удалось клонировать каспийского осетра, а австрийцы заявили о том, что также располагают технологией генетического тиражирования.

Успех клонирования млекопитающих не оставляет сомнений в том, что преодоление технических трудностей, связанных с клонированием человека, - лишь дело времени. В связи с этим возникает множество вопросов этико-правового характера, которые следует рассмотреть подробнее. Так каковы же будут последствия новых достижений генетики? Вот некоторые точки зрения.

Мнения ученых по вопросу разрешения клонирования человека разделились. Сам Ян Вилмут считает, что клонирование человека абсолютно недопустимо, его французский коллега Жан-Француа Маттеи убежден в необходимости того, «чтобы ООН выработала специальные международные обязательные нормы по биоэтике, учитывающие последние достижения науки, вплоть до внесения дополнений в Декларацию прав человека». Саймон Фишел, научный директор клиники в Ноттингеме, напротив, считает, что «во многих отношениях клонирование может привести к огромным преимуществам». С этой идеей согласен, например, и российский академик Струнников, который изложил свою точку зрения в интервью газете «Известия».

Реакция церкви на новое открытие была однозначной. Так Мартин Робра, секретарь Всемирного церковного Совета, заявил о необходимости введения моратория на генетические исследования. С резким осуждением экспериментов по клонированию выступил глава римско-католической церкви Иоанн Павел II. Газета «Оссерваторе романо», официальный печатный орган Святого Престола писала: «В научных исследованиях и экспериментах существуют границы, которые нельзя переступать не только по этическим соображениям, но и по причине, вытекающей из самого характера природы. Время от времени церковь уточняет эти границы, осуждая утилитарный подход к ним и отвергая все то, что, даже будучи технически возможным, не может быть оправдано с моральной точки зрения».

Какой бы точки зрения не придерживались власти, ясно одно - вопрос о клонировании человека нуждается в правовом регулировании. Реакция политиков не заставила долго ждать. Билл Клинтон, например, заявил: «Это замечательное открытие (клонирование) поднимает множество важных вопросов. Оно может принести пользу в сферах науки и сельского хозяйства, однако чревато серьезными этическими проблемами». Уже в июне этого года на основании рекомендаций Национальной консультативной комиссии по вопросам биологической этики Клинтон направил в конгресс законопроект, запрещающий клонирование людей как в государственных, так и в частных институтах. Дело в том, что по американским законам правительство может регулировать деятельность лишь тех учреждений, которые финансируются из государственного бюджета, поэтому в США вопрос о коммерческом использовании достижений науки, который обсуждался в предыдущей главе, стоит довольно остро.

В Европе уже есть законодательная основа для запрещения клонирования человека - недавно Совет Европы одобрил Конвенцию по правам человека и биомедицине, в которую нужно будет внести лишь некоторые дополнения. Этот документ, налагающий строгие ограничения на возможные злоупотребления достижениями медицинской и биологической науки, в апреле 1997 года был открыт к подписанию 40 странами - членами Совета Европы. В Великобритании принятый в 1990 году закон «Об оплодотворении и эмбриологии» запрещает клонирование человека с использованием клеток эмбриона, однако, по мнению Шейлы Маклин, профессора права и медицинской этики университета Глазго, «эта технология не использует эмбрион, она использует взрослых особей». Споры по поводу запрещения клонирования чуть было не привели к свертыванию проекта Вилмута, но ученым удалось отстоять результаты своей работы и продолжить исследования.

Действительно ли стоит бояться последствий клонирования человека? Каковы возможности применения новой технологии на практике? Газеты всего мира трубят о тиражировании гениев, которые откроют человечеству новые горизонты, или, наоборот, маньяков и террористов, которые, создав двойника, станут неуловимыми. Эти предположения абсолютно беспочвенны, так как влияние воспитания и социальной среды на формирование личности журналистами не учитывается. Многих пугает возможность выращивания клонов ради получения органов, идентичных органам донора. Такую перспективу исключать нельзя, но уже сейчас проводятся куда более человечные эксперименты по выращиванию млекопитающих, органы которых в дальнейшем можно будет пересаживать человеку. Так технология трансплантации ядра увеличит шансы на успех при пересадке человеку свиного сердца. Велико значение новых методов для сельского хозяйства. Доктор Рон Джеймс, научный сотрудник фирмы "ППЛ Терапевтикс", которая приобрела права на результаты работы Вилмута, считает вполне реальным клонирование элитных пород крупного рогатого скота и других сельскохозяйственных животных. Клонирование может быть применено и для спасения животных, занесенных в Красную книгу, и восстановления лесов, так необходимых для сохранения баланса в атмосфере. Новая технология пересадки ядра упростит создание трансгенных растений и животных, то есть организмов, в геном которых внесен какой либо посторонний ген, обуславливающий те или иные свойства, например холодостойкость и большую продуктивность, или выработку определенных веществ, в частности редких лекарств. Опыт создания трансгенных организмов имеется и у иностранных и у наших российских ученых. Одной из последних успешных работ ученых РАСХН в этой области было выведение трансгенной овцы, которая в процессе жизнедеятельности вырабатывает химозин - сычужный фермент, сбраживающий молоко. Фермент этот необходим для производства сыра, и теперь одна единственная овца обеспечивает редким веществом практически всю сырную промышленность России.

Стоит рассмотреть и влияние новых открытий генетики на общественное мнение в целом. На мой взгляд, весьма интересна точка зрения, которой придерживается Аксель Кан, директор Лаборатории исследований в области генетики и молекулярной патологии при Парижском институте молекулярной генетики. В своей статье, посвященной возможности клонирования человека, он в первую очередь рассматривает социальные последствия экспериментов в этой области. Он считает, что если раньше было возможным лечение наследственных болезней путем замены генов, то новые технологии, применяемые для клонирования, открывают куда более широкие перспективы. Кан отмечает, что в современном обществе все больше людей хочет иметь гарантию того, что все их наследственные признаки в точности будут переданы следующему поколению. Возможно, что это связано со все большей глобализацией культуры и потерей отдельными странами и культурами своей самобытности. Между тем проблема, связанная с неспособностью иметь детей вследствие заболеваний, определенного стиля жизни или иных причин, в развитых обществах приобретает все большее значение. Именно поэтому технология искусственного оплодотворения ICSI (intracytoplasmic sperm injection), позволяющая парам, не способным к воспроизводству, иметь детей, получила в обществе широкую поддержку. Что же касается технологий, применяемых при клонировании, то они дают возможность обходиться генофондом только одного из родителей, что делает вполне реальным рождение детей даже в гомосексуальных браках. Из этого следует, что при определенных условиях общественное мнение может склониться в пользу разрешения клонирования человека. На сегодняшний день, в соответствии с опросом общественного мнения, проведенным телекомпанией ABC, 53 процента американцев поддерживают идею продолжения экспериментов по клонированию животных, при этом 90 процентов категорически отвергают возможность клонирования человека. Как будут развиваться события дальше, какие еще сюрпризы преподнесет нам генетика, сказать сложно, но то, что эта наука может сильно повлиять на ход мировой истории, не вызывает сомнений.

Cloning animals and humans

Perhaps one of the most outstanding achievements of genetics lately is an experiment in the cloning of sheep, was successfully completed on February 23, 1997 scientists Rossinskogo University in Scotland under the leadership of Jan Wilmut. In order to understand why the publication of the results of the experiment caused a strong public outcry (in print appeared in hundreds of publications devoted to the work of Scottish geneticists, and Dolly the sheep grown in the course of the experiment for several weeks did not descend from television screens) you need to understand the essence of work done.

So, the experiment was performed as follows. In the first stage of the udder of the sheep was taken by a cell of the mammary gland, and the activity of its genes has been temporarily extinguished. After that, the cells were placed in the oocyte - embryonic environment to its genetic program switched to the development of the embryo. Simultaneously from ready to be fertilized cells from another sheep was removed the nucleus, then cell a few hours was cooled to a temperature of 5-10 degrees. In the next stage, the egg, or rather the remainder of it the cytoplasm was introduced into an electric field under the action of electric current destroyed the cell membrane and the cytoplasm of the egg merged with the nucleus isolated from cells of the breast. Fertilized so the egg was placed in the uterus of a third sheep, which carried the famous Dolly, the genome of which is identical to the genome of the "mother", from which cells were taken core. Ian Wilmut and his staff did not immediately succeed - six lambs clones are a victim of scientific research, as they have a genetic defects the kidneys.

Similar experiments on the cloning of animals was carried out before: in the 70-ies of the Professor Gurdon from Oxford University have succeeded in transplanting the nucleus and thus to clone frogs, in 1995, was cloned from rats, experiments were conducted with other mammals, with the only difference that instead of the breast cells were used cells of the embryo. Colin Stewart, a well-known geneticist working in the Laboratory of cancer research in Maryland, USA, believes that the success of Wilmut largely due to the fact that he was able to solve the problem of rejection of the nucleus donor cell, creating a kernel appropriate nutritional shell.

After the publication of the work Wilmot, it became clear that several major research centers were close to the success of Scottish geneticists. Declassified research scientists at the Oregon Primate research center: Americans have managed to create exact genetic copies of the great apes, however, with the use of the cells of the embryo. It turned out that since 1993, Chinese geneticists are working on the cloning of bulls, the Russian scientists were able to clone the Caspian sturgeon, and the Austrians said that also possess the technology of genetic replication.

The success of mammal cloning leaves no doubt that overcoming the technical challenges associated with human cloning - only a matter of time. In this regard, there are many issues of ethical and legal nature that should be discussed in detail. So what will be the implications of the new achievements of genetics? Here is some perspective.

The opinions of scholars in the issue on human cloning is divided. He Yan Wilmut believes that human cloning was unacceptable, his French counterpart Jean-Francois Mattei convinced of the need "that the UN has developed a special international binding norms on bioethics, taking into account the latest achievements of science, including making amendments to the Declaration of human rights". Simon Fishel, research Director of the clinic in Nottingham, in contrast, believes that "in many ways cloning could lead to huge benefits." With this idea I agree, for example, and academician of the Russian String players, which presented their points of view in interview to the newspaper "Izvestia".

The Church's reaction to the new discovery was unique. So Martin Robra, Secretary of the world Church Council, stated the need for a moratorium on genetic research. With sharp condemnation of cloning experiments was made by the head of the Roman Catholic Church John Paul II. Newspaper "Osservatore Romano", the official organ of the Holy see wrote: "In scientific research and experiments, there are boundaries that cannot be crossed, not only for ethical reasons but also by reason arising from the nature of nature. From time to time, the Church clarifies these boundaries, condemning a utilitarian approach to him and rejecting all that, even if technically possible, can not be justified from a moral point of view".

Whatever point of view is not adhered to the government, one thing is clear - the question of human cloning in need of legal regulation. The reaction of politicians was not long in coming. Bill Clinton, for example, said: "This is a wonderful discovery (cloning) raises many important issues. It can benefit in the areas of science and agriculture, however, is fraught with serious ethical problems." In June of this year on the basis of the recommendations of the National Advisory Commission on bio-ethics Clinton sent Congress a bill banning human cloning in both the public and private institutions. The fact is that under us law the government may regulate only those institutions that are financed from the state budget, so in the US, the issue of commercial use of science, which was discussed in the previous Chapter, is quite acute.

Europe already has a legislative framework that prohibits human cloning - recently, the Council of Europe approved the Convention on human rights and Biomedicine, which will need to make only a few additions. This document imposing severe restrictions on the possible abuse of the achievements of medical and biological Sciences in April 1997 and was opened for signature 40 member countries of the Council of Europe. In the UK, enacted in 1990, the law "On assisted reproduction and embryology" prohibits human cloning using cells of the embryo, however, for Sheila McLean, Professor of law and medical ethics at the University of Glasgow, "this technology does not use the embryo, it uses adults". The controversy over the prohibition of cloning almost led to the collapse of the project Wilmut, but scientists were able to defend the results of their work and to continue research.

Is it really worth being afraid of the consequences of human cloning? What are the possibilities of applying new technologies in practice? Newspapers around the world trumpeting the replication of geniuses, which will open to mankind new horizons, or, on the contrary, killers and terrorists who, creating a double, will be elusive. These assumptions are absolutely groundless, as the influence of upbringing and social environment on the formation of the identity of journalists is not considered. Many are afraid of the possibility of growing clones for the sake of obtaining bodies identical to the bodies of the donor. Such a prospect cannot be excluded, but are now held far more humane experiments in growing mammals, the organs which can be transplanted to man. So the technique of transplantation of the nucleus will increase the chances of success when transplanting human pig heart. The significance of new methods for agriculture. Dr. Ron James, a scientific fellow of the company "PPL Therapeutics", which acquired the rights to the results of the work Wilmut, says there is a real cloning of elite breeds of cattle and other farm animals. Cloning can also be applied to rescue the animals listed in the Red book, and reforestation, as necessary, to maintain a balance in the atmosphere. The new technology of nuclear transfer will simplify the creation of transgenic plants and animals, i.e., organisms, the genome of which made any foreign gene that contributes to certain properties, such as cold tolerance and large productivity, or the production of certain substances, in particular rare drugs. The experience of creating transgenic organisms is available from the foreign and Russian scientists. One of the last successful works of scientists of the RAAS in this area has been the breeding of transgenic sheep, which is in the process of life produces chymosin - rennet, ferment milk. Enzyme necessary for cheese production, and now only one sheep provides a rare substance almost the entire cheese industry.

Генетика и проблема рака.

Достижения генетики и молекулярной биологии последних десятилетий оказали огромное влияние на понимание природы инициализации и прогрессии злокачественных образовании. Окончательно установлено, что рак представляет собой гетерогенную группу заболеваний, каждое из которых вызывается комплексом генетических нарушений, определяющих свойство неконтролируемого роста и способность к метастазированию. Эти современные знания открыли принципиально новые возможности в диагностике и лечении злокачественных новообразований.

Влияние конкретных генетических нарушений, лежащих в основе опухолевого роста, позволило обнаружить специфические молекулярные маркеры и разработать на их основе тесты ранней диагностики опухолей.

Известно, что неопластические трансформация клеток происходит в результате накопления наследуемых (герминативных) и приобретенных (соматических) мутаций в протоонкогенах или генах-супрессорах. Именно эти генетические нарушения с первую очередь могут быть использованы для обнаружения злокачественных клеток в клиническом материале.

Наиболее подходящим субстратом молекулярной диагностики является ДНК, т.к. она длительно сохраняется в образцах тканей и может быть легко размножена с помощью т.н. полимеразной цепной реакции (ПЦР). Это позволяет осуществлять диагностику даже при наличии минимального количества исследуемого материала.

Помимо определения мутаций в онкогенах и генах-супрессорах в диагностических целях используют изменения, выявляемые в повторяющихся последовательностях ДНК, т.н. микро сателлитах.

При сравнении парных образцов опухоли и нормальных тканей может быть выявлено выпадение одного из аллелей в опухоли (потеря гетерозиготности (ПГ), что отражает наличие хромосомных делеций, лежащих в основе инактивации генов-супрессоров.

Микросателлитная нестабильность (МН) особенно характерна для наследуемой формы неполипозного рака толстой кишки. Она, однако, обнаруживается при многих других видах опухолей и проявляется как в инактивации генов-супрессоров, так и в делециях анонимных некодирующих последовательностей ДНК.

В целом, обнаружение клинических образцах ПГ и/или МН указывает на присутствие клеток, несущих искаженную информацию, свойственную опухолевому росту. Мутации в онкогенах и генах-супрессорах обнаруживаются также при использовании в качестве исходного материала клеточной РНК, которую превращают в реакцию обратной транскрипции в комплиментарную (С)-ДНК и амплифицируют с помощью ПЦР. Данный метод (RT-ПЦР) широко применяют для выявления экспрессии генов в различных тканях.

Известно, что нормальные и опухолевые клетки различаются по экспрессии многих сотен генов, поэтому разработаны современные методы серийного анализа экспрессии, основанные на технологии микрочипов и позволяющие оценивать сотни и даже тысячи генов одновременно.

Одним из новых перспективных молекулярных маркеров опухоли является телоизомераза, рибонуклеопротеиновый фермент, наращивающий нуклеотидные последовательности на концах хромосом (теломерах) активность данного фермента постоянно присутствует в более чем 90% опухолей и практически не обнаруживается в нормальных тканях. Несмотря на несомненную перспективность и высокую точность методов молекулярной диагностики, вопрос об их специфичности и чувствительности сохраняет свою актуальность. Это связано с тем, что опухоли всегда состоят из смеси нормальных и злокачественных клеток, поэтому выделяемая из них ДНК также гетерогенна, что необходимо учитывать при решении вопроса о применимости молекулярных тестов.

Тем не менее, методики, базирующиеся на ПЦР, технологически исключительно чувствительны и способны обнаруживать специфические генетические нарушения задолго до формирования морфологически определяемой опухоли.

В настоящее время сформировалось несколько направлений использования молекулярных тестов в онкологии.

1) Раннее выявление опухолей наиболее часто основывается на определении мутаций ras и p53, обнаружение которых позволяет в некоторых случаях судить о стадии опухолевого процесса. Информативным ранним маркером рака толстой кишки служат мутации гена АРС, обнаруживаемые более чем в 70% аденом. Микросателлитные маркеры высоко эффективны в ранней диагностике рака мочевого пузыря и простаты. Широкий спектр опухолей может быть диагностирован с использованием протоколов активности телоизомеразы.

2) Метастазирование и распространенность опухоли также могут оцениваться с применением молекулярных тестов. Наиболее часто для этих целей используют RT-PCR метод выявления изменений экспрессии генов в опухолевых клетках.

3) Анализ цитологических и гистологических препаратов с помощью молекулярных тестов находит все более широкое применение. Примером может служить определение HPV вирусов при раке шейки матки, а также применение молекулярных тестов для выявления мутаций онкогенов непосредственно на гистологических срезах.

4) Промежуточные биомаркеры служат для выявления клональных и генетических изменений, позволяющих предсказать появление опухолей. Эти маркеры успешно используются для оценки эффективности онкопротекторов на популяционном уровне.

5) Генетическое тестирование онкологического риска стало возможным в связи с открытием генов предрасположенности к онкологическим заболеваниям, что оказалось особенно актуальным для оценки риска среди членов так зазываемых "высоко раковых" семей.

ДНК-тестирование успешно применяется при различных наследуемых опухолях: ретинобластоме, полипозе кишечника, множественных эндокринных опухолях второго типа (MEN2) вслед за клонированием генов предрасположенности к раку молочной железы и яичников (BRCA I BRCA 2) развернулось широкое обследование групп риска семейного рака данных локализаций.

Одна из существенных проблем, возникающих при диагностике семейной предрасположенности к РМЖ, касается социальных и психологических последствий выявления у пациентов данных мутаций.

Однако при правильной организации генетического консультирования и соблюдения этических норм и принципа конфиденциальности применения молекулярных тестов в группах риска, безусловно, полезно и необходимо.

В заключение следует подчеркнуть, что внедрение современных методов молекулярной диагностики в широкую онкологическую практику неизбежно потребует серьезного технического перевооружения существующих клинических лабораторий, а также специально подготовленного персонала. Сами методы диагностики при этом должны пройти масштабные клинические испытания с учетом принципов рандомизации.

Genetics and the cancer problem.

The achievements of genetics and molecular biology in recent decades has had an enormous influence on the understanding of the nature of initiation and progression of malignancy. Finally it is established that cancer is a heterogeneous group of diseases, each of which is called complex genetic disorders, determining a property of uncontrolled growth and ability to metastasize. This modern knowledge has opened new possibilities in the diagnosis and treatment of malignant tumors.

The influence of specific genetic alterations underlying tumor growth, allowed us to detect specific molecular markers and to develop them on the basis of tests for early diagnosis of tumors.

It is known that neoplastic transformation of cells occurs as a result of accumulation of inherited (germ) and acquired (somatic) mutations in proto-oncogenes or genes-suppressors. These genetic disorders with the first turn can be used to detect malignant cells in clinical specimens.

The most suitable substrate for molecular diagnosis is DNA because it is long-lasting in the tissue samples and can be easily reproduced using the so-called polymerase chain reaction (PCR). This allows diagnosis even in the presence of a minimum amount of material.

In addition to identifying mutations in oncogenes and genes-suppressors for diagnostic purposes, using the changes detected in repetitive DNA sequences called micro-satellites.

When comparing paired samples of tumor and normal tissues can be detected by the loss of one allele in the tumor (loss of heterozygosity (GHG) that reflects the presence of chromosomal deletions underlying the inactivation of suppressor genes.

Microsatellite instability (MN) is particularly characteristic for the inherited form nonpolyposis colon cancer. She, however, is found in many other types of tumors and is reflected in both the inactivation of suppressor genes and Delilah anonymous non-coding DNA sequences.

In General, the detection of clinical samples of PG and/or MN indicates the presence of cells carrying distorted information, characteristic of tumor growth. Mutations in oncogenes and genes-suppressors show up as well when used as a starting material of cellular RNA, which is converted in the reaction of reverse transcription into complementary (C) DNA and amplificateur using PCR. This method (RT-PCR) is widely used to detect gene expression in different tissues.

It is known that normal and tumor cells differ in expression of hundreds of genes, therefore, developed the modern methods of serial expression analysis based on microarray technology that allows you to assess hundreds or even thousands of genes simultaneously.

One of the new promising molecular markers of the tumor is telisonera, ribonucleoprotein enzyme, accumulating nucleotide sequences at the ends of chromosomes (telomeres), the enzyme activity is constantly present in over 90% of tumors and is virtually undetectable in normal tissues. Despite the undoubted promising and high precision methods of molecular diagnostics, the question of their specificity and sensitivity remains valid. This is due to the fact that tumors always consist of a mixture of normal and malignant cells, so extracted from their DNA is also heterogeneous, which should be considered when deciding on the applicability of the molecular test.

However, methods based on PCR, technologically extremely sensitive and can detect specific genetic disorders long before the formation of morphologically-defined tumors.

Currently, there are several areas of use of molecular tests in Oncology.

1) Early detection of tumors most often based on the definition of ras and p53 mutations, the detection of which allows in some cases to judge the stage of tumor process. An informative early marker of colon cancer are mutation of the APC gene detected in more than 70% of adenomas. Microsatellite markers are highly effective in early diagnosis of bladder cancer and prostate cancer. A broad range of tumors can be diagnosed using protocols activity teliasoneras.

2) Metastasis and spread of the tumor can also be estimated using molecular tests. Most commonly used for this purpose RT-PCR method for detection of changes in gene expression in tumor cells.

3) Analysis of cytological and histological preparations using molecular tests is becoming more widely used. An example is the definition of HPV virus in cervical cancer, as well as the use of molecular tests for the detection of mutations of oncogenes directly on histological sections.

4) Intermediate biomarkers used to identify clonal genetic changes, allowing to predict the appearance of tumors. These markers have been successfully used to assess the effectiveness of onkoprotektor at the population level.

5) Genetic testing cancer risk was made possible by the discovery of genes predisposing to cancer that was particularly relevant for risk assessment among members of the so call "high-cancer" families.

DNA testing has been used successfully in a variety of inherited tumors: retinoblastoma, polyposis of the intestine, multiple endocrine tumors of the second type (MEN2) followed by cloning the genes for breast cancer and ovarian cancers (BRCA I, BRCA-2) has started a broad examination of groups at risk of familial cancer of these localizations.

One of the significant problems arising in the diagnosis of family history of breast cancer, social and psychological consequences of identifying patients of these mutations.

However, with proper organization of genetic counseling and the ethical and confidentiality of the use of molecular tests in high-risk groups, of course, useful and necessary.

In conclusion, it should be emphasized that the introduction of modern methods of molecular diagnostics in General Oncology practice will inevitably require a major technical upgrade of the existing clinical laboratories and specially trained personnel. Methods of diagnosis in this case must undergo large-scale clinical trials based on the principles of randomization.

Генетический мониторинг.

Загрязнение природной среды вредными отходами производства, продуктами неполного сгорания, ядохимикатами и другими мутагенами, повышение фона ионизирующей радиации, вызываемое испытаниями атомного оружия, бесконтрольным использованием химических и радиоактивных веществ в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве – все это ведет к значительному увеличению генетических нарушений.

Генетический груз, подразумевающий собой эти генетические нарушения, подрывающие наследственное здоровье населения, растет. Так в СССР с восьмидесятого года рождалось 200 000 детей с серьезными генетическими дефектами и около 30 000 мертвых. Около 25% беременностей не донашивается по генетическим причинам. На данный момент у 10% всего населения существует нарушение психики. Увеличивается также число онкологических заболеваний. И при этом, в большинстве случаев, болезни связаны с загрязнением окружающей среды. По данным ВОЗ 80% болезней вызвано состоянием экологического напряжения. Поэтому проблемы генетики, экологии и адаптации человека становятся особенно острыми.

Наиболее целесообразным на данный момент для решения проблем экологии человека является использование мониторинга окружающей среды и социально-трудовой потенциал людей. Цель мониторинга заключается в выявлении физического, химического, биологического загрязнения окружающей среды. Мониторинг окружающей среды проводится на основе оценки структур здоровья населения в различных территориально-производственных комплексах. При этом нельзя считать полученные статистические данные абсолютно точными, так как они могут констатировать лишь рост заболеваний. Мешает также и отсутствие четких критериев здоровья и эффективных средств его оценки. Несомненно, мониторинг окружающей среды, а также другие методы решения экологических проблем так или иначе затрагивают генетику. А между тем, генетическое загрязнение нашей планеты опаснее всех других. Становится необходимым прогнозирование изменений роста заболеваний. Поэтому особое значение имеет генетический мониторинг, позволяющий проводить контроль за мутационным процессом у человека, выявлять и предотвращать всю возможность генетической опасности, связанную с еще необнаруженными мутагенами.

На данный момент, однако, исследования мутаций трудно осуществимы.

Возникшие трудности исследования мутаций прежде всего связаны с проблемой обнаружения их в организме человека. Так, например, дело обстоит с регистрацией рецессивной аномалии, так как такой мутантный ген проявляется в организме в гомозиготном состоянии, для достижения которого требуется некоторое время. Значительно проще дело обстоит с регистрацией доминантных генных и хромосомных мутаций, особенно, если их появление в фенотипе легко обнаружимо.

Благодаря биоэкологическому мониторингу через типизацию климатогеографических и производственных районов по структурам здоровья, (то есть по соотношениям между группами с различными уровнями здоровья) возможно более эффективное улучшение условий окружающей среды, а также повышение уровня здоровья населения. Хотя остается большое количество проблем. Так, например, показатели рождаемости, заболеваемости и смертности довольно инертно «откликаются» на изменение окружающей среды, и выявляются лишь последствия экологического неблагополучия, что не дает возможности оперативного управления экологической ситуацией.

Еще не разработан ряд необходимых экономических механизмов для стимулирования мероприятий по охране окружающей среды. Хотя генетический мониторинг – дело сложное, он просто необходим для решения экологических проблем человека, а также уменьшения роста заболеваний, в том числе наследственных.

Genetic monitoring.

Pollution of the natural environment with harmful waste products, products of incomplete combustion, pesticides and other mutagens, the increase of background ionizing radiation caused by nuclear weapons tests, the uncontrolled use of chemical and radioactive substances, energy, industry, agriculture – all this leading to significant increases in genetic disorders.

Genetic load, implying that these genetic disorders, hereditary undermining the health of the population, is growing. So in the USSR from the eighties, was born 200 000 children with serious genetic defects, and about 30 000 dead. About 25% of pregnancies are not recycling for genetic reasons. At the moment, 10% of the total population there is a violation of the psyche. Also increasing numbers of cancer. While in most cases diseases associated with environmental pollution. According to who, 80% diseases are caused by environmental stress. Therefore, the problems of genetics, ecology and human adaptation are particularly acute.

The most expedient at the moment to solve problems of human ecology is the use of environmental monitoring and socio-labor potential of the people. The purpose of monitoring is to identify physical, chemical and biological environmental pollution. Environmental monitoring is carried out on the basis of an assessment of the structures of the health of the population in different clusters. This is not to consider these statistics absolutely accurate, as they can only say the growth of diseases. Also prevents and the lack of clear criteria of health and effective means of assessment. Undoubtedly, environmental monitoring, and other methods of solving environmental problems anyway affect the genetics. Meanwhile, the genetic pollution of our planet is more dangerous than all the others. It becomes necessary to predict the changes of the growth of the disease. Therefore, special importance is genetic monitoring, allowing for the monitoring of mutational process in humans, to detect and prevent all possibility of genetic hazard associated with the still undetected by mutagens.

At this point, however, studies of mutations difficult.

The difficulties of the study of mutations primarily associated with the problem of detecting them in the human body. So, for example, is the case with the registration of recessive anomalies, since this mutant gene manifests in the organism in homozygous condition, to achieve which takes some time. Much easier is the case with the registration of the dominant gene and chromosomal mutations, especially if their appearance in the phenotype is easily detectable.

Thanks bioecological monitoring via typing, climatic and production areas in structures health, (that is, the relationships between groups with different levels of health) possibly more effective improving environmental conditions and improving the health of the population. Although there is a large number of problems. For example, fertility rates, morbidity and mortality rather inertly respond to environmental change, and identifies only the consequences of environmental troubles, which does not allow operational management of the environmental situation.

Has not yet been developed a number of necessary economic mechanisms to stimulate activities to protect the environment. Although genetic monitoring of a complex process, it is necessary to solve environmental issues and reduce the growth of diseases, including hereditary.

Заключение

Едва ли найдутся люди, которым совершенно безразлична судьба их собственных детей. Забота о ближайших потомках должна начинаться не после их появления на свет, а задолго до этого момента, еще во время планирования семьи. По статистическим данным, из каждых 200 младенцев один появляется на свет с хромосомными аномалиями, некоторые из которых в состоянии исковеркать всю его будущую жизнь. Более того, практически у каждого взрослого человека во всех клетках тела, включая половые, существуют несколько измененных генов, мутации в которых негативно влияют на их работу. Как скажутся такие гены на умственных способностях и на внешнем облике ребенка, если он получит другие дефектные гены от второго родителя? В США свыше 20 млн. человек, то есть почти каждый десятый, уже страдают от унаследованных расстройств здоровья, которые в разных условиях и по-разному могут проявляться в течение всей жизни. В других странах, независимо от экономического статуса, положение наверняка не лучше.

Единственное, что мы можем сделать, чтобы что-то противопоставить сложившейся ситуации – отдавать себе отчет в серьезности положения и предпринимать разумные усилия для того, чтобы на свет не появлялись дети с тяжелыми наследственными патологиями. Реальный шанс для этого существует, но для этого надо быть, прежде всего, хорошо информированным о возможности собственных генетических заболеваниях или мутантных генах, которые могут стать их причиной у потомства. Подобную информацию можно получить в центрах медико-генетичесого консультирования. При этом врач не в праве навязывать свою волю пациентам, он может и должен лишь информировать их о возможных опасностях и последствиях проявления генетически врожденных заболеваний у потомства. Любопытно, что первая в мире подобная консультативная служба была организованна именно в России, в Институте нервно-психиатрической профилактики еще в конце 20-х годов XX века талантливым биологом С.Н. Давиденковым. К сожалению, трагические последствия геноцида, который осуществляла гитлеровская Германия во время второй мировой войны, несколько затормозила развитие сети подобных консультаций, поскольку политика нацизма долгие годы бросала зловещую тень на любые попытки.

Conclusion

Hardly there are people who are absolutely indifferent to the fate of their own children. Care about the immediate descendants should not begin after birth, and long before this time, even during family planning. According to statistics, out of every 200 babies, one is born with chromosomal abnormalities, some of which are able to distort the whole of his future life. Moreover, almost every adult in all cells of the body, including the sex, there are several altered genes, mutations in which affect their work. The impact of such genes on mental ability and the external appearance of the child, if he gets other defective genes from the other parent? In the USA, over 20 million people, or almost one in ten are already suffering from inherited disorders, which are in different conditions and different can occur throughout life. In other countries, regardless of economic status, the situation is certainly not better.

The only thing we can do to make something to counter this situation is to realize the gravity of the situation and make a reasonable effort to ensure that the light did not appear the children with severe congenital abnormalities. A real chance for this exists, but it must be, above all, well informed about the possibility of genetic diseases or mutant genes that can become their cause in the offspring. Such information can be obtained in the centers of medico-geneticheskogo counseling. The doctor has no right to impose their will on the patients, he may only have to inform them about the possible dangers and effects of genetically manifestations of congenital diseases in offspring. Interestingly, the world's first such Advisory service was organized in Russia, at the Institute of neuropsychiatric prophylaxis in the late 20-ies of XX century, the talented biologist S. N. By davidenkov.

Просмотров работы: 3782