Принципы молекулярной диагностики наследственных и ненаследственных заболеваний человека на разных этапах онтогенеза

В результате изучения генома человека появилась молекулярная медицина, одно из направлений которой – генная диагностика болезней, их профилактика и генотерапия, что имеет большое медицинское и социальное значение. Сегодня вполне реальна не только пренатальная диагностика наследственных болезней, но и досимптоматическая. Выявление гетерозиготного носительства мутаций в семьях высокого риска стало важным разделом медико-генетической службы. В России такие исследования проводятся во многих государственных и коммерческих центрах, в Беларуси лидером в этом направлении является РНПЦ «Мать и дитя», предшественником которого в медицинской генетике был НИИ наследственных и врожденных заболеваний Министерства здравоохранения Республики Беларусь. Этот институт был создан членом-корреспондентом РАМН и НАНБ Г.И.Лазюком и многие годы входил в число лучших медико-генетических учреждений Европы.

Рисунок 4 – Примерное распределение генов человека

по их функциям

Принципиально различают прямую и непрямую ДНК-диагностику моногенных наследственных болезней. В общем случае использование прямых методов диагностики возможно лишь для клонированных генов с известной нуклеотидной последовательностью полноразмерной кДНК; при этом необходимо предварительное генотипирование мутантных аллелей у родителей.

В случае прямой диагностики объектом молекулярного анализа является сам ген, точнее, мутации этого гена. Такой подход особенно эффективен при наличии точной информации о природе, частоте и локализации наиболее распространенных (доминирующих по частоте) мутаций соответствующих генов, а также о наличии в них особенно легко мутирующих «горячих» точек. Главное преимущество прямого метода – высокая, доходящая до 100%, точность диагностики и отсутствие необходимости анализа всей семьи на предмет ее информативности. Последнее обстоятельство особенно важно для проведения пренатальной диагностики тяжелых, зачастую ведущих к летальному исходу наследственных болезней (муковисцидоза, миодистрофии Дюшена, гемофилии А и др.).

Однако для огромного количества наследственных болезней мутации пока не описаны. Кроме того, всегда сохраняется возможность присутствия у пробанда неизвестных мутаций. Далеко не всегда возможно примененять такой подход и вследствие очевидных финансовых и временных ограничений. Однако такие трудности успешно преодолеваются благодаря наличию непрямых (косвенных) методов молекулярной диагностики.

Этот исторически наиболее ранний подход основан на использовании сцепленных с геном полиморфных маркеров, с помощью которых проводится идентификация мутантных хромосом (точнее хромосом, несущих мутантный ген) в семьях высокого риска, т.е. у родителей больного и его ближайших родственников.

В настоящее время применять косвенные методы молекулярной диагностики принципиально возможно для выявления практически всех моногенных заболеваний с известной локализацией контролирующего гена, для каждого из которых уже разработана удобная система вне- и внутригенных полиморфных индексных маркеров. Косвенные методы молекулярной диагностики пригодны даже для тех болезней, гены которых еще не идентифицированы и мутации неизвестны. Единственным и непременным условием применения этой методики является наличие полиморфных сайтов рестрикции либо коротких тандемных повторов типа STR, находящихся в непосредственной близости от мутантного гена или, что еще лучше, внутри него (чаще всего в интронах). При помощи этих полиморфных сайтов удается маркировать мутантные аллели гена и проследить их передачу потомству.

В качестве еще одного примера работы белорусских исследователей следует назватьлабораторию молекулярной генетики Института генетики и цитологии НАН Беларуси, где под руководством академика НАНБ Н.А.Картеля многие годы ведутся исследования молекулярных механизмов возникновения и развития рака щитовидной железы. В 2006 г. его учеником Д.Г.Ярмолинским защищена кандидатская диссертация на тему «Молекулярно-генетический анализ генома опухолевых клеток щитовидной железы у белорусских пациентов», в которой изучены молекулярно-генетические аспекты развития папиллярных карцином щитовидной железы, удаленных в период с 1996 по 2001 гг. у пациентов, которые проживали в белорусской зоне радиационного облучения во время аварии на Чернобыльской АЭС.