Молекулярно-генетические исследования

Цель проведения молекулярно-генетических методов исследования – определение наличия модификаций и изме­нений в некоторых хромосомах, ДНК-участках или генах. Широкое использование на практике этот способ работы с ДНК получил в 70-80 гг. прошлого столетия.

Когда назначают молекулярно-генетические исследования

Молекулярно-генетические исследования помогают диагностировать:

1. Моногенные генетические заболевания;
2. Вероятность развития онкологических болезней;
3. Наличие факторов, провоцирующих мультифакторные болезни.

Определение риска развития онко-процессов при помощи молекулярно-генетического исследования выявляет:

• Риск развития рака желудка и щитовидной железы;
• Вероятность возникновения рака толстой кишки и ранних стадий этого заболевания;
• Генетическую предрасположенность к развитию рака тела матки, яичников, молочной и предстательной железы;
• Наличие рекомбинации генов ABL/BCR, выявляемых при лейкозах;
• Наличие предпосылок, обеспечивающих эффективность противоопухолевой терапии гефатинибом при наличии немелко-клеточного рака .

Проводя молекулярно-генетические тесты на наличие генетически обусловленных предпосылок развития мультифакторных заболеваний, удается выявить риск развития:

• гипертонической болезни;
• преэклампсии;
• ревматоидного артрита;
• остеопороза;
• нарушений липоидного обмена;
• сахарного диабета 1 и 2 типа;
• болезней репродуктивной системы.

С помощью этого метода оценивают метаболизм и оправданность применения тех или иных лекарственных препаратов.

Молекулярно-генетические исследования становятся важным инструментом в современной медицине. Врачи отмечают, что такие исследования позволяют не только более точно диагностировать заболевания, но и предсказывать их развитие. С помощью анализа ДНК можно выявить предрасположенность к различным патологиям, что открывает новые горизонты для профилактики и персонализированного лечения.

Специалисты подчеркивают, что результаты таких исследований могут значительно улучшить качество жизни пациентов, позволяя врачам подбирать наиболее эффективные методы терапии. Однако они также предупреждают о необходимости этического подхода к использованию генетической информации, чтобы избежать возможных злоупотреблений и дискриминации. В целом, молекулярно-генетические исследования представляют собой важный шаг вперед в области медицины, способствуя более глубокому пониманию здоровья и болезней человека.

Лекция 9. Молекулярно-генетические методы исследования и их применение в медицине.

Кому назначают молекулярно-генетические исследования

Молекулярно-генетические тесты показаны лицам:

• страдающим бесплодием;
• подвергающимся воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды;
• имеющим в роду близких родственников, страдающих онкологическими, психическими, сосудистыми и эндокринными заболеваниями.

Молекулярно-генетические исследования вызывают широкий интерес и обсуждение в научных и медицинских кругах. Многие специалисты отмечают, что такие исследования открывают новые горизонты в понимании генетических заболеваний и позволяют разрабатывать более точные методы диагностики и лечения. Однако существуют и опасения, связанные с этическими аспектами, такими как возможность манипуляций с генами и последствия для будущих поколений. Некоторые люди выражают надежду, что молекулярно-генетические технологии помогут в борьбе с раком и другими тяжелыми заболеваниями, тогда как другие предостерегают от чрезмерного увлечения генетическими модификациями. В целом, мнения о молекулярно-генетических исследованиях разнообразны, и их влияние на общество продолжает оставаться предметом активных дискуссий.

Как проводится молекулярно-генетический тест

Первый этап молекулярно-генетического анализа очень важный и заключается в получе­нии РНК и ДНК образцов, которые являют собой отдельные фраг­менты ДНК клетки или всю её цепочку. Для выделения необходимого количества фрагментов используют способ амплифицирования, то есть их размножения путем полимеразной цепной ре­акции (фермента­тивная репликация).

Для анализа молекул ДНК требуется их предварительное деление на части и обработка бактериальными эндонуклеазами (рестриктазами) – ферментами, которые могут разрезать двойную спираль ДНК на части по 4-6 пар.

Фрагменты ДНК разделяют по длине и размеру при помощи специального геля (полиакриламидного и агарозного), применяя электрофорез. Под действием последнего они  перемещаются вниз по гелю с разной скоростью, оставляя за собой дискретную полосу.

Молекулярно-генетические исследования наследственных патологий также ис­пользуют с целью изучения человеческого генома. Блот-гибридизация по Саузерну позволяет в данном случае определить необходимые для этого особые фрагменты ДНК. При этом вначале прибегают к денатурации ДНК, в результате чего получают фрагмен­ты в виде одной цепочки и их переносят на фильтр (нейлоновый или нитроцеллюлозный), который замочен в буферном растворе.

Гель, на котором находятся ДНК-фрагменты, переносят на фильтровальную бумагу с солевым раствором (с высоким %концентрации). Сверху на­кладывается по очереди нитроцеллюлозный фильтр и фильтровальная, но сухая бумага (для впитывания солевого раствора). В итоге одноцепочечные ДНК остаются на фильтре в таком же положении как на геле.

Для выявления необходимых фрагментов проводят процедуру гибридизации ДНК с клониро­ванным его фрагментом или радиактивным ДНК-зондом. Полученный результат этой процедуры обнару­живается посредством радиоавтографии, благодаря которой все комплементарные зонды после­довательности ДНК отражаются в ви­де радиоактивной полосы.

Метод Саузерна позволяет воссоздать рестрикционную карту гено­ма человека в определённой части гена. Это дает возможность обнаружить наличие любых дефектов в самом гене. Разработанные методы считаются довольно эффективными и позволяют проводить сверхточную диагностику наследственных заболеваний. С этой целью из эмб­риональных клеток, которые содержатся в амниотической жидкости, выде­ляют ДНК. В последующем ее гибридизируют, применяя Саузерн-блоттинг с радиоактив­ным ДНК-зондом. В итоге очень легко распознать аномальный эмб­рион, потому что его ДНК гибридизируется исключительно с ДНК-зондом, который является комплементарным мутантной последовательности.

Современная наука использует ряд методов для выявления мутаций. Все они делятся на косвенные и прямые молекулярно-генетические способы исследований.

Косвенные способы выявления мутаций используются в случае, если известно по­ложение гена на генетической карте, но не расшифрована его нуклеотидная последовательность.

Прямая диагностика бывает в нескольких видах:

1. Секвенирование. Это техника выявления нуклеотидной по­следовательности для определения замены оснований в определенном фрагменте.
2. Блот-гибридизация но Саузерну. Это рестриктный анализ, с помощью которого находят мутации, имеющие нарушения места рес­трикции.
3. Аллелоспецифическая гибридизация с синтетическим зондом. Данный способ также позволяет выявить в геномной ДНК мутации.
4. Электрофорез двухцепочечной ДНК в геле (равномерно денатурирующем, нейтральном). Оно являет собой расщепление ДНК на химическом и ферментативном уровне. В тех местах, где непра­вильно сшиты основания обычно определяют группу мутаций.
5. Изучение электрофоретической подвижности ДНК-мутантных молекул.
6. Анализ синтезируемого белка с помощью электрофореза. О наличии мутаций судят по изме­нению подвижности белка в системе in vitro.

Также мутации диагностируют с помощью определения полиморфных фрагментов (рестрикционных по длине) в геноме. Для этого применяют ту же технику блот-гибридизации по Саузерну.

Среди прочих типов полиморфизма ДНК также выделяют микросателлиты. Они являют собой корот­кие после­довательности ДНК (тандемно повторяющиеся моно-, ди-, три- и тетрануклеотидные). Они служат маркерами дефектных мутаций или маркерными локусами аллельных вариантов гена в исследовании.

Ген, который ответственный за развитие хореи Гентингтона, тя­желой патологии, был открыт в 1993 г. При этой болезни наблюдается снижение интеллектуального развития, расстройство движений ЦНС у людей после 40 лет. Болезнь является наследственной и передается по аутосомно-доминантному типу, имеет 100 % пенетрантность. Расположен ген болезни в 4-й хромосоме, в корот­ком плече.

Этот ген включает в себя нуклеотидную последовательность в виде много­кратного повторения нуклеотида ЦАГ. У здоровых людей таких повторов в норме 11-34, больные хореей имеют 37-86, но обычно 45. Из этого следует вывод, что хорея Гентингтона – это наследственная патология с мутацией ге­на в многократном увеличении числа его копий (экспансия).

Викторова Юлия, акушер-гинеколог

"Молекулярно генетические исследования с целью выявления онкологических заболеваний"

Вопрос-ответ

Что относится к молекулярно-генетическим методам диагностики?

Молекулярная диагностика (MDx) – раздел диагностических исследований in vitro, включающий все специфические методы анализа нерегулярных биополимеров – ДНК, РНК и белков. MDx является основой персонализированной медицины.

Молекулярно генетические исследования экоклиника

Как проводится молекулярно-генетическое исследование?

Анализ проводится методом полимеразной цепной реакции. Для исследования необходимо иметь ДНК-материал всего лишь одной клетки организма. Процесс протекает в одной пробирке и состоит из повторных копирований.

Что такое молекулярно-генетическое исследование опухоли?

Метод молекулярно-генетического тестирования опухоли позволяет обнаруживать генетические мутации в опухолевых клетках, которые определяют скорость роста опухоли.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите основы молекулярной биологии и генетики. Понимание ключевых понятий, таких как ДНК, РНК, гены и мутации, поможет вам лучше ориентироваться в материалах и исследованиях в этой области.

СОВЕТ №2

Следите за новыми исследованиями и публикациями. Молекулярно-генетические исследования быстро развиваются, и важно быть в курсе последних достижений и технологий, чтобы не упустить важные открытия.

СОВЕТ №3

Обсуждайте результаты исследований с коллегами и экспертами. Обмен мнениями и идеями может помочь вам глубже понять сложные аспекты и выявить новые направления для изучения.

СОВЕТ №4

Используйте доступные ресурсы, такие как онлайн-курсы и вебинары, чтобы углубить свои знания. Многие университеты и научные организации предлагают бесплатные или недорогие образовательные программы по молекулярной генетике.