Зміст
Вступ
1. Поняття генної діагностики
2. Хвороби доступні для генетичного тестування
3. Генетичний паспорт
4. Методи генетичного тестування
6. Роль генетичної діагностики в клініці
Висновки
Список використаної літератури
Вступ
Успіхи в розшифровці генома людини привели до виникнення ряду нових наукових напрямків, що дали початок однойменним міжнародним програмам, таким як «Функціональна геномика», «Генетична розмаїтість людини», «Етичні, правові і соціальні аспекти досліджень генома людини». Ці напрямки активно проникають у різні сфери життя суспільства, що дозволяє говорити про швидко наростаючої «генетизації» людство XXI століття.
«Генетизація» медицини привела до появи молекулярної медицини. Остання, у свою чергу, дала початок новим напрямкам медичної науки, одним із яких є предиктивна медицина. Її, на відміну від медицини лікувальної і навіть превентивної, доречно розглядати як перший і найбільш ранній етап активного впливу людини на свій організм із метою своєчасної корекції потенційно можливої чи патології патологічного процесу.
Реалізація Проекту людського генома (HGP) сприяла бурхливому розвитку генетичної діагностики захворювань, зокрема генного тестування. В даний час нараховують більш 4 тис. спадкових хвороб, генетична природа яких установлена. Вони, як правило, відносяться до рідких і складають близько 3–5% від усіх відомих захворювань. Однак серед визначених етнічних груп деякі спадкові хвороби зустрічаються частіше. Відомо також, що мутації генів відіграють роль і в патогенезі широко розповсюджених захворювань. Застосування нових технологій для визначення генетичних мутацій дозволяє в деяких випадках виявити не тільки вже наявну хворобу, але і пророчити імовірність її розвитку в людини в майбутньому. Виявлення і облік великого числа генів, асоційованих з розвитком захворювань, змінило проведення традиційних епідеміологічних досліджень, дозволило уточнити і краще зрозуміти етіологію багатьох генетичних хвороб, особливо хронічних, розробити методи генетичного прогнозування захворювань, що розвиваються в облич середнього і літнього віку, розширити можливості медико-генетичного консультування в попередженні спадкування деяких невиліковних захворювань дітьми, батьки яких є носіями відповідних рецесивних генів (наприклад, синдром Тея — Сакса, серповидно-клітинна анемія, b-таласемія).
1. Поняття генної диагостики
Концептуальну основу предиктивної медицини складають представлення про генетичний поліморфізм. На відміну від мутацій, що приводять до патологічних змін і знижують життєздатність, генетичний поліморфізм виявляється у фенотипі менш чітко. Разом з тим, генетичний поліморфізм далеко не завжди є нейтральним, значно частіше він приводить до появи білкових продуктів із трохи зміненими фізико-хімічними властивостями і, відповідно, параметрами функціональної активності.
Особливості спектрів поліморфізму різних генів у залежності від географічних умов, дієти, расової (етнічної) приналежності й ін. указують на дію природного добору, тобто у визначених умовах поліморфізм генів може привертати, або, навпаки, перешкоджати прояву різних захворювань. Гени, алельні варіанти яких при наявності визначених умов привертають до визначених захворювань, одержали назву генів схильності.
Таким чином, «гени схильності» - це мутантні гени (алели), що сумісні з народженням і життям у постнатальном періоді, але при визначених несприятливих умовах сприяють розвитку того чи іншого захворювання. Саме алельні варіанти генів «схильності» складають основу таких частих захворювань як атеросклероз, ішемічна хвороба серця (ІХС), остеопороз, діабет, бронхіальна астма, пухлини й ін. Сполучення алельних варіантів різних генів, втягнутих у розвиток кожної конкретної патології, одержали назву «генних мереж».
Складання генної мережі для кожного мультифакторного захворювання, ідентифікація в ній центральних генів і генів-модифікаторів, аналіз асоціації їхнього поліморфізму з конкретним захворюванням, розробка на цій основі комплексу профілактичних заходів для конкретного пацієнта складають основу предиктивної медицини.
В даний час, як показує аналіз світової літератури, уже можуть застосовуватися в клінічній практиці близько 150-200 генетичних тестів і розроблені панелі генетичних тестів для багатьох найбільш частих мультифакторних хвороб.
Фармацевтичні компанії розробляють чи закуповують у біотехнологічних компаній діагностичні тести, що дозволяють швидко і точно аналізувати генетичний матеріал тканин організму людини як у клінічних цілях, так і для проведення наукових досліджень по розробці нових лікарських засобів (наприклад, для проведення фармакогенетичних, фармакотоксикологічних досліджень, ідентифікації генів чи їхніх продуктів, що можуть служити об'єктом медикаментозного впливу й ін.). В останні роки на фармацевтичному ринку західних країн з'явилося багато діагностичних наборів, призначених для виявлення генів, асоційованих з розвитком визначених захворювань чи генів, що визначають особливості метаболізму лікарських речовин в організмі людини. Наприклад, американська біотехнологічна компанія «Affymetrix» з 1997 р. реалізує Днк-тест для аналізу 18 відомих генетичних варіантів двох генів (2D6 і 2C19), що відносяться до системи цитохрома Р450.
2. Хвороби доступні для генетичного тестування
А тепер про хвороби, доступні для генетичного тестування.
Генетичне тестування спадкової схильності вже досить широко практикується в багатьох приватних лабораторіях і діагностичних центрах Західної Європи й Америки. Генетичне тестування з метою виявлення спадкової схильності до різних мультифакториальним хворобам в Україні тільки починається і зосереджено в одиничних медико-генетичних лабораторіях Києва і Харкова. Список хвороб зі спадковою схильністю і відповідними їм генними мережами й алельними варіантами окремих генів, включає більш 25 хвороб, у тому числі і такі розповсюджені, як ішемічну хворобу серця (ІХС), цукровий діабет, гіпертонічна хвороба, рак молочної залози, рак легені, рак передміхурової залози, наркоманію, бронхіальну астму, остеопороз і деякі інші.
Важливо підкреслити, що генетичне тестування проводиться тільки для тих хвороб, для яких у попередніх дослідженнях серед хворих регіону вже була показана невипадкова асоціація неповноцінного алеля з відповідною хворобою, і були проведені підрахунки емпіричного ризику розвитку захворювання. Важливо підкреслити, що сама наявність несприятливого алеля не дозволяє судити ні про час початку захворювання, ні про його вагу. Не можна також затверджувати, що обстежуваний напевно занедужає саме цією хворобою. Генетичне тестування в досимптоматический період дає можливість виявити існуючі поки тільки в геномі спадкові тенденції до розвитку майбутніх хвороб і, виходячи із сучасного лікарського досвіду, намітити шляхи їхньої ранньої профілактики.
У результаті обстеження пацієнт будь-якого віку може одержати інформацію про можливий ризик розвитку в нього зазначених захворювань, а лікар, приймаючи в увагу результати молекулярно-генетичного аналізу, - розробити тактику патогенетично обґрунтованої випереджаючої терапії, тобто внести необхідну медикаментозну корекцію уродженого метаболического дефекту.
Так, призначення інгібіторів ангіотензинперетворюючого ферменту (АПФ) і антагоністів рецепторів до ангіотензину II у пацієнтів з виявленим DD-генотипом АСІ (angiotensin converting enzyme), артеріальною гіпертензією і початковими ознаками поразки органів-мішеней обумовлено здатністю цих препаратів протидіяти проліферативним і пресорним ефектам ангіотензина II не тільки в судинній системі, але й у кардіоміоцитах. Даний підхід варто розглядати як найбільш адекватну медикаментозну профілактику дисфункції і гіпертрофії лівого желудочка, гіпертонічної хвороби, ІХС і застійної серцевої недостатності в облич з DD-генотипом ACE. Наприклад, уже зараз можливо прогнозувати розвиток ішемічної хвороби серця в результаті виявлення генетичної схильності до дисліпідемії з розвитком атеросклерозу судин, до порушення системи згортання крові і процесу фибринолиза, до дисфункции ендотелію і ремоделювання судинної стінки, гіпертрофії і ремоделювання міокарда лівого желудочка. У ряді випадків у пацієнта очікується високий ризик розвитку інфаркту міокарда до 40-50 років, причому імовірність розвитку даної форми ІХС при визначених алельних варіантах генів різко зростає у випадку надмірного фізичного навантаження. А генетично детерміновані венозні тромбоемболії нерідко стають ускладненнями хірургічних утручань, переломів, прийому контрацептивних препаратів і т.п.
Розвиток гіпертонічної хвороби прогнозується з урахуванням можливого підвищення тонусу резистивних судин унаслідок посилення утворення ангіотензина II, обумовленого генетично детерминированним зростанням синтезу ангіотензиногена і збільшенням активності АПФ.
Відома висока частота зустрічальності алеля E4 гени аполіпопротеїна Е у обличь, що страждають хворобою Альцгеймера. Дослідження алельних варианов зазначеного гена може дозволити судити про ризик розвитку хвороби Альцгеймера.
Слід зазначити, що виявлення облич групи високого ризику до появи ознак захворювання має принципове значення для правильного медико-генетичного консультування з наступним проведенням своєчасної й адекватної випереджаючої терапії.
Установлено, що в курців, що мають делеції в генах GSTM1 і GSTT1 і, як наслідок, відсутність цих ферментів, ризик занедужати раком легень приблизно в 3 рази вище в порівнянні з курцями без дефіциту цих ферментів. Ще вище (майже в 20 разів) ризик рака молочної залози в курящих жінок з дефіцитом GSTM1 і повільною формою N-ацетилтрансферази (NAT-2).
Дослідження онкогена L-MYC показало взаємозв'язок його поліморфізму з розвитком проліферативних процесів, в основному, у легенях і в молочних залозах, а також зі швидким залученням у процес метастазування лімфатичних вузлів. Продуктом гена CYP-19 є ароматаза. Як відомо, ферментний комплекс ароматази відповідає за перетворення андрогенів З19 у естрогени. Зміна активності гена СУР-19 є важливим механізмом аутокринної регуляції росту пухлини. Дослідження алелей генів СУР-17 і СУР-19 дозволяє прогнозувати ризик розвитку пухлин переважно в молочних залозах. Вивчення алелей гена р53 дозволяє судити про повноцінність його супрессорної функції у випадку розвитку проліферативних процесів в організмі. Розподіл алелей гена адренорецептора корелює з активністю відповідного рецептора, а підвищена андрогенна стимуляція є однією з причин розвитку рака передміхурової залози і характеризується швидким метастазуванням первинної пухлини.
Вивчення поліморфізму таких генів дозволяє аналізувати особливості індивідуальної схильності до остеопорозу, ендометриозу, ВІЛ-інфекції, до багатьох онкологічних захворювань. Алельний поліморфізм багатьох інших генних локусів виявляє безсумнівну асоціацію з діабетом, атеросклерозом, гіпертонічною хворобою, ІХС, багатьма психічними захворюваннями.
Таким чином, у даний час уже на основі наявних даних цілком оправданно тестування багатьох генів, асоціацію алелей яким з важкими захворюваннями можна вважати доведеною.
Індивідуальний підхід до пацієнта, заснований на науковій інтерпретації результатів генетичного дослідження і їхнього зіставлення з даними клінічних, лабораторних і інструментальних методів дослідження дозволяє здійснити ранню діагностику генетично детерминированних захворювань і запропонувати максимально ефективну схему профілактичних і лікувальних заходів для попередження розвитку патологічного процесу.
Таким чином, сьогодні кожна людина може одержати досить повну інформацію про унікальні особливості свого генома, у тому числі і про стан своїх генів «схильності».
Оскільки кількість генетичних тестів постійно збільшується, доцільність їхнього використання в кожному конкретному випадку й інтерпретація результатів їхнього застосування жадають від лікарів, а також від пацієнтів більш глибокого розуміння основних принципів генетики стосовно до різних патологічних станів, наприклад злоякісних новоутворень. При оцінці результатів генетичних досліджень важливо враховувати ті обмеження, що має кожний з цих тестів. Навіть при діагностиці добре відомих моногенних захворювань (розвиток яких обумовлено змінами тільки в одному гені) з рецессивним чи домінантним типом спадкування відсоток виявлення мутацій нижче 100 (за винятком синдрому Хантингтона і ламанням Х-хромосоми). Відсоток виявлення мутацій для таких моногенних захворювань, як хвороба Дюшена (ген DMD), гемофілія А (F8C), муковісцидоз (CFTR), складає 60–90, хоча є такі новітні тести, що дозволяють виявляти мутації в 98–99% випадків. Недостатня інформативність деяких тестів обумовлена складною структурою досліджуваних генів, а також появою нових мутацій. Крім того, визначені спадкові моногенетичні захворювання є генетично гетерогенними, тобто можуть розвиватися при дефекті одного з декількох можливих генів. Наприклад, гени BRCA1 і BRCA2 асоційовані з розвитком рідкої форми спадкового раку молочної залози (РМЖ), хоча не виключено, що будуть виявлені й інші гени, зв'язані з цим захворюванням. Ще одним прикладом може служити полікістоз нирок — моногенне захворювання з аутосомним домінантним типом спадкування, розвиток якого може бути обумовлено мутаціями гена PKD1 на 16 хромосомі чи гена PKD2 на 4 хромосомі.
Розвиток багатьох захворювань не завжди обумовлено простими законами спадкування. Навіть при наявності домінантного алеля, наприклад гена BRCA1, асоційованого з РМЖ, імовірність захворювання людини у віці 65 років складає 80, а не 100%. Ступінь імовірності розвитку захворювання при наявності визначеної мутації характеризується поняттям повної чи неповної пенетрантности гена. Якщо ген характеризується неповної пенетрантностью, то в людини з такою мутацією хвороба може не розвитися. Крім генів BRCA1 і BRCA2, прикладом неповної пенетрантности можуть служити різні алели гена Apo, з якими зв'язаний підвищений ризик розвитку в облич літнього віку розповсюдженої (спорадичної) форми хвороби Альцгеймера. При наявності алеля Apo2, Apo3 чи Apo4 ризик розвитку цієї форми захворювання оцінюється відповідно як низький, середній і високий. Серед захворювань, що характеризуються повної пенетрантністю, слід зазначити синдром Хантингтона і сімейний аденоматозний поліпоз, що приводить до розвитку раку товстої кишки. Для облич з відповідними мутаціями генів ризик розвитку захворювання складає 100%. Тому прогностичні тести підрозділяють на пресимптоматичні (призначені для прогнозування розвитку захворювань, що характеризуються повної пенетрантностью) і на тести, що визначають схильність до розвитку захворювання (при неповної пенетрантности).
Поки недостатньо інформативні генетичні тести у відношенні мультифакториальних (чи полігенних) захворювань, розвиток яких може бути обумовлено різними мутаціями генів, що роблять комплексний вплив, чи спільним впливом генів і факторів навколишнього середовища. До них можна віднести більшість широка розповсюджених захворювань (наприклад, цукровий діабет, артеріальну гіпертензію, злоякісні новотвори, шизофренію, спорадичну форму хвороби Альцгеймера й ін.). За винятком рідких форм цих хвороб, що відносяться до спадкових, мутація гена, асоційованого з захворюванням, не є єдиним причинним фактором, а свідчить про схильність до захворювання облич, у яких вона виявлена. Тому, якщо прогностичні тести у відношенні деяких рідких форм злоякісних новоутворень уже застосовуються в клінічній практиці, то тести для виявлення розповсюджених форм поки тільки випробуються.
3. Генетичний паспорт
В даний час у багатьох діагностичних центрах широко застосовуються молекулярні методи з метою діагностики генних хвороб, виявлення гетерозиготного носійства патологічних мутацій у родинах високого ризику, для досимптоматичної діагностики хвороб з пізньою маніфестацією і з метою ідентифікації особистості (геномної дактилоскопії). Поступово набирає силу генетичне тестування в рамках предиктивної медицини. Очевидно, що в результаті цих досліджень відбувається нагромадження генетичних даних як про геном окремих індивідуумів, так і про цілі родини, тобто поступово формуються індивідуальні і сімейні бази ДНК- даних. Така база ДНК-даних і є «генетичним паспортом». Інформація, що міститься в цьому воістину унікальному документі, повинна допомогти уникнути життєвих колізій, зв'язаних з ігноруванням індивідуальних особливостей свого генома, тобто своєї спадковості. Вона дозволяє повніше реалізувати свої уроджені генетичні здібності і являє безсумнівну цінність для нащадків.
Повсюдне впровадження в сучасну медицину методів молекулярної діагностики вже зробило реальною ідею створення генетичного паспорта. Він вже існує de facto, і число генетичних тестів, що складають його основу, швидко збільшується.
Важливо відзначити, що генетична карта в повному варіанті повинна включати результати дослідження не тільки генів схильності, але і бессимптомного носійства мутацій генів найбільш частих спадкових хвороб (гемофілії, муковісцидоза, фенілкетонурії й ін.). Крім того, такий паспорт повинний містити інформацію про каріотип пацієнта, а також його унікальний генетичний номер. В даний час діагностичні можливості існуючих молекулярних лабораторій і центрів України дозволяють забезпечити досить повний набір таких генетичних тестів.
У найближчому майбутньому такий генетичний паспорт може бути рекомендований до застосування в клінічній практиці, а генетичне тестування стане настільки ж рутинним, як і інші лабораторні аналізи (визначення групи крові і резус-фактора, тести на інфекційні хвороби й ін.).
Відповідно до рекомендацій ВООЗ, генетичне тестування повинне проводитися з обліком добровільної, свідомої згоди тестуємого. Формально це означає, що важлива генетична інформація може бути отримана порівняно пізно, коли її корисність для обстежуваного і його близьких родичів уже значною мірою втрачена. Однак, приймаючи в увагу значення цих даних для здоров'я дитини, гармонічного формування його особистості, раціонального харчування, ефективного утворення, спортивних занять, оптимальної профорієнтації й ін., складання такого генетичного паспорта в ранньому віці представляється цілком виправданим уже сьогодні.
Не можна виключити, що в міру рішення етичних і соціальних проблем, зв'язаних з дослідженнями генома людину, генетичне тестування буде проводитися значно частіше й у більш ранньому віці, чим рекомендується в даний час.
Складання генетичного паспорта будь-якого обсягу для дієздатних громадян повинне вітатися. Даний медичний документ зробив би істотну допомогу при проведенні експертизи стану здоров'я підлітків, а також оцінки потенційного ризику розвитку ряду захворювань у юнаків закличного віку.
Надзвичайно актуальним представляється генетичне тестування для майбутніх чоловіків, спортсменів-професіоналів, людей екстремальних професій і обличь, просто зацікавлених в інформації про власний геном. Серйозно обговорюється велика практична значимість генетичної карти вагітної.
Реальна користь від генетичного паспорта може бути отримана тільки в тому випадку, якщо генетичне тестування буде завершуватися повноцінною консультацією висококваліфікованого фахівця з медичної генетики, з відповідними рекомендаціями для лікуючого лікаря і для пацієнта. Ці рекомендації повинні стосуватися не тільки конкретної патології, але і носити значно більш розгорнутий характер, містити інформацію, необхідну для максимально ефективного повноцінного і здорового творчого життя обстежуваного. У випадку установлення фактів спадкової схильності до того чи іншого захворювання особливо важливої представляється розробка комплексу конкретних діагностичних маніпуляцій і лікувально-профілактичних рекомендацій, спрямованих на запобігання розвитку прогнозованих захворювань в обстежуваного.
Істотну допомогу в правильній інтерпретації отриманих результатів може зробити комп'ютерна програма SESAM (System Expert Specialisee aux Analyses Medicale), розроблена в 1998-1999 р. у Франції. Ця комп'ютерна програма вже зараз використовується в повсякденній медичній практиці. Програма SESAM заснована на інтерпретації результатів генетичного тестування, а також результатів біохімічних, серологических, імунологічних аналізів (усього понад 80 тестів) за допомогою спеціальної комп'ютерної програми і включає власне експертну систему, програму навчання і тренінгу для практичних лікарів, розділ медичного консультування і довідник для населення.
Подібна програма поки відсутня в Україні, і її розробка є важливою задачею вітчизняної медичної генетики. Поява даної програми в системі Інтернет уже сьогодні могло б стати серйозним стимулом
8-09-2015, 20:00