Источник внеклеточной ДНК в плазме крови можно определить по связанным с ней белкам

Принципы ДНК-диагностики

Принцип любой ДНК-диагностики стоит на использовании метода искусственного синтеза копий участков нуклеиновой кислоты ДНК. В настоящее время наука обладает, пусть далеким от завершенности, но уже обширным представление о биологических механизмах на молекулярном уровне, и может искусственно запустить процесс деления ДНК в искусственной среде с помощью специальных наборов ферментов.

Диагностика ДНК, роль в современной медицине

3.2 / 5 ( 4 голоса )

Диагностика ДНК

в наши дни является одним из самых современных, точных и информативных методов медицинского обследования.

Диагностика ДНК

позволяет выявить ряд генетических заболеваний не только у взрослого человека, но и ещё во время пренатального (дородового) периода развития плода.

В диагностике ДНК представляют интерес генные болезни, которые приводят к тяжелой, зачастую смертельной патологии. Хотя в отношении генных болезней пока малодоступны или отсутствуют методы лекарственной терапии.

Молекулярно-генетическая диагностика представляет собой исследование ДНК (индивидуальной), которую составляют гены, определяющие особенности живых организмов (вес, цвет глаз, наличие наследственных заболеваний). Генетическое диагностирование выявляет отсутствие, а также наличие либо изменение отдельного гена, которое проходит путем различных аналитических этапов.

Молекулярно- генетическая диагностика используется тогда, когда:

• специфические генетические изменения четко связаны с клиническим фенотипом;
• генные мутации вызывают склонность к болезни;
• нужна пресимптоматическая диагностика и семейная профилактика (анализ семейной склонности к определенным болезням, скрининг специфических патологических мутаций).

Диагностика ДНК

может выявить такие наследственные заболевания, как:

• нарушения жирового обмена;
• мышечные нарушения;
• тромбоз;
• болезни раннего детства;
• генетически обусловленный рак;
• бесплодие;
• нарушения метаболизма;
• и другие.

Пресимптоматическая диагностика ДНК

– это новая возможность в ряде случаев, когда можно осуществить эффективное превентивное лечение и предпринять профилактические меры. Даже в случаях, когда лечение для заболевания отсутствует, информация о наличии или отсутствии патологического гена имеет большое моральное, психологическое значение для членов тех семей, у которых есть случаи какого-либо наследственного заболевания. Это служит важнейшим фактором в случаях, когда нужно принимать жизненно важные решения, связанные с планированием семьи, детей, выбора профессии и т.д.

По статистике, десять процентов всех онкологических заболеваний связано с наследственностью. Диагностика ДНК

может дать оценку риска развития болезни путем анализа генных мутаций, которые ответственны за такой риск. Зная результат, можно принять правильное решение относительно уменьшения риска и профилактики при ранней диагностике рака.

Генетическая диагностика человека может предоставлять информацию и его родственникам, поскольку в случае выявления генной мутации есть риск, что кто-то из родственников также может нести эти мутации. А пресимптоматическая диагностика ДНК

родственников (членов семьи) позволяет дать реальную возможность человеку предотвратить болезнь.

Необходимым условием для проведения диагностики является знание гена, являющимся ответственным за заболевание. В настоящее время известны гены многих тяжелых распространенных наследственных болезней, также известны гены и для менее распространенных редких заболеваний. Трудно сейчас оценить, для какого количества болезней проводится или может быть проведена диагностика ДНК

, т.к. это количество уже на данный момент огромно.

Специфическая особенность наследственных болезней – это то, что в большинстве случаев их причиной являются изменения ДНК. Поэтому, диагностика ДНК

как технология, которая направлена на то, чтобы обнаружить причины заболевания, является на данный момент времени наиболее адекватным, информативным и объективным подходом к диагностике наследственных болезней.

Как используют в медицине

Наверно самый скандальный способ применения ПЦР в медицине, который до сих пор вызывает бури негодования и конфликтов в обществе – это установление биологических родственных связей, или генетическая диагностика.

Наиболее же перспективная сфера применения этого метода это выявление наследственных заболеваний с целью последующей борьбы с заболеванием, или геномная диагностика.

Самая «мистическая» и окутанная тайной сторона применения ПЦР – это успешное использование методики для экспериментов по клонированию.

ДНК-диагностика и медико-генетическое консультирование в неврологии

С.Н. Иллариошкин, И.А. Иванова-Смоленская, Е.Д. Маркова М.: Медицинское информационное агентство, 2002. 591 с.

Монография посвящена современным возможностям ДНК-диагностики и основанного на ней медико-генетического консультирования при наследственных заболеваниях нервной системы. Авторами обобщен большой собственный опыт в данной области исследований в сопоставлении с результатами аналогичных работ, полученными в ведущих лабораториях мира. Представлены сведения об организации генетического материала в клетке, типах мутаций, методах ДНК-анализа, геномной классификации моногенных заболеваний нервной системы и принципах их генодиагностики, подходах к ДНК-анализу некотороых мультифакториальных болезней мозга, а также принципах профилактики наследственных заболеваний нервной системы в отягощенных семьях. Приложения включают сведения о современной номенклатуре мутаций человека, впервые обобщенный в отечественной литературе детальный каталог генов наследственных заболеваний нервной системы (по состоянию на конец 2001 года), а также словарь генетических терминов.

Для неврологов, психиатров, генетиков.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Введение

Глава 1. Общие принципы генодиагностики 1.1. Строение молекулы ДНК/РНК и организация генетического материала в клетке 1.2. Основы генеалогического анализа в неврологии 1.2.1. Наследственные факторы в патогенезе неврологических заболеваний 1.2.2. Типы наследования моногенных болезней. Принципы сбора генеалогической информации 1.3. Характеристика основных типов мутаций, вызывающих наследственные заболевания нервной системы 1.4. Методы ДНК-диагностики 1.4.1. Прямая ДНК-диагностика 1.4.2. Косвенная ДНК-диагностика 1.5. Стратегия генетического картирования и его роль в идентификации новых генов наследственных заболеваний

Глава 2. Проблема генетической гетерогенности и классификации наследственных заболеваний нервной системы

Глава 3. ДНК-диагностика наследственных моногенных болезней нервной системы 3.1. Наследственные нервно-мышечные болезни 3.1.1. Прогрессирующие мышечные дистрофии (ПМД) 3.1.1.1. Х-сцепленные ПМД Дюшенна и Бекера (дистрофинопатии) 3.1.1.2. Аутосомные формы конечностно-поясных ПМД 3.1.1.3. Лице-лопаточно-плечевые ПМД 3.1.1.4. Миотоническая дистрофия 3.1.1.5. Другие формы ПМД 3.1.2. Врожденные миопатии 3.1.2.1. Демиелинизирующие моторно-сенсорные невропатии (НМСН тип I) 3.1.2.2. Аксональные моторно-сенсорные невропатии (НМСН тип II) 3.1.2.3. Моторные, сенсорные и сенсорно-вегетативные невропатии 3.1.3. Спинальные амиотрофии и другие наследственные болезни мотонейрона 3.1.3.1. Проксимальные спинальные амиотрофии детского возраста 3.1.3.2. Спинально-бульбарная амиотрофия Кеннеди (болезнь Кеннеди) 3.1.3.3. Семейный боковой амиотрофический склероз 3.1.4. Нервно-мышечные каналопатии 3.2. Наследственные заболевания с преимущественным вовлечением экстрапирамидной системы 3.2.1. Хорея Гентингтона и другие формы наследственной хореи 3.2.2. Наследственные дистонии 3.2.2.1. Торсионная дистония 3.2.2.2. Пароксизмальная дистония 3.2.2.3. Другие формы наследственной дистонии 3.2.3. Гепатолентикулярная дегенерация 3.2.4. Эссенциальный тремор и семейный паркинсонизм 3.2.4.1. Эссенциальный тремор 3.2.4.2. Семейные формы первичного паркинсонизма 3.3. Наследственные заболевания с преимущественным вовлечением координаторных систем (наследственные атаксии) 3.3.1. Аутосомно-доминантные спиноцеребеллярные атаксии 3.3.1.1. Клинико-генетическая характеристика аутосомно-доминантных атаксий 3.3.1.2. ДНК-диагностика аутосомно-доминантных атаксий 3.3.2. Болезнь Фридрейха 3.3.3. Другие формы наследственных атаксий 3.3.3.1. Атаксия, обусловленная изолированным дефицитом витамина Е 3.3.3.2. Эпизодические атаксии 3.3.3.3. Атаксия-телеангиоэктазия 3.3.3.4. Врожденная гипоплазия мозжечка 3.4. Наследственные заболевания с преимущественным вовлечением пирамидной системы (наследственные спастические параплегии) 3.4.1. Аутосомно-доминантные спастические параплегии 3.4.2. Рецессивные спастические параплегии 3.5. Наследственные заболевания с преимущественным вовлечением когнитивной сферы (наследственные деменции) 3.5.1. Семейные формы болезни Альцгеймера 3.5.2. Прионные болезни 3.5.3. Другие формы наследственных деменций 3.5.3.1. Лобно-височная деменция с паркинсонизмом 3.5.3.2. Деменция при семейной церебральной амилоидной ангиопатии британского типа 3.5.3.3. Семейные деменции, ассоциированные с хромосомой 3 3.5.3.4. Болезнь Гентингтона 3.6. Наследственные формы эпилепсии 3.6.1. Идиопатические наследственные эпилепсии 3.6.1.1. Каналопатии 3.6.1.2. Другие кандидатные локусы 3.6.2. Симптоматические наследственные эпилепсии: синдром прогрессирующей миоклонус-эпилепсии 3.6.2.1. Миоклонус-эпилепсия Унферрихта-Лундборга 3.6.2.2. Миоклонус-эпилепсия с рваными красными волокнами (синдром MERRF) 3.6.2.3. Наследственные болезни накопления 3.7. Факоматозы 3.7.1. Нейрофиброматоз 3.7.1.1. Нейрофиброматоз 1-го типа 3.7.1.2. Нейрофиброматоз 2-го типа 3.7.2. Туберозный склероз 3.7.3. Синдром Гиппеля-Линдау 3.7.4. Атаксия-телеангиоэктазия 3.8. Митохондриальные энцефаломиопатии 3.8.1. Молекулярные основы митохондриальных болезней 3.8.2. Клинико-генетическая характеристика митохондриальных энцефаломиопатий 3.8.2.1. Заболевания, обусловленные мутациями митохондриальной ДНК 3.8.2.2. Заболевания, обусловленные мутациями ядерной ДНК и нарушением межгеномных взаимодействий 3.8.3. ДНК-диагностика митохондриальных энцефаломиопатии

Глава 4. Молекулярно-генетический анализ наиболее распространенных мультифакториальных заболеваний нервной системы 4.1. Анализ генетических ассоциаций 4.2. Иммуногенетический анализ мультифакториальных заболеваний нервной системы 4.3. Молекулярное тестирование при онкологических заболеваниях нервной системы

Глава 5. Современные научные, этические и организационные аспекты медико-генетического консультирования в неврологии (Иллариошкин С.Н., Иванова-Смоленская И.А, Маркова Е.Д., Клюшников С.А.)

Приложения 1. Сводный каталог генов наследственных заболеваний нервной системы 2. Номенклатура генных мутаций человека 3. Словарь специальных генетических терминов, использованных в тексте

Перспективы

Хоть методики уже второе тысячелетие успешно практикуется по всему миру, все ещё есть к чему стремиться, и что усовершенствовать:

• Развитие компьютерной техники в будущем позволит значительно ускорить процесс сбора и интерпретации данных.
• Улучшение методов проведения процедуры для её упрощения и удешевления.
• При неизбежном выполнении предыдущих условий, ПЦР станет пользоваться еще большим спросом, и станет основание для множества новых исследований.

Интересные факты

Несколько интересных научных фактов:

1. ПЦР может амплифицировать только короткие участки ДНК – не больше 3000 пар оснований. В ходе исследований была достигнута максимальная длина цепи для амплификации в 40.000 пар оснований. В тоже время геном человека состоит из трех миллиардов пар.
2. ПРЦ позволяет не только копировать, но и сращивать участки ДНК, что применяется в исследованиях по клонированию.
3. За три года до открытия ДНК Фридрихом Мишером это открытие предсказал немецкий биолог Эрнст Геккель, который предположил, что ядро клетки содержит наследуемую информацию.

Какую проблему решает?

• ДНК-диагностика идеальна для выявления скрытых, бессимптомных и хронически протекающих инфекций.
• с помощью ДНК-анализа можно узнать о заболеваниях, которые еще никак себя не проявили, но при стечении определенных обстоятельств могут серьезно пошатнуть здоровье пациента.
• благодаря ДНК-анализу будущие родители могут оценить вероятность рождения ребенка с наследственной патологией, а в случае, если заболевание уже выявлено у малыша, — с первых месяцев его жизни выработать оптимальный план лечения, который позволит избежать осложнений.
• в качестве материала для анализа могут использоваться самые разные частицы: буккальный эпителий (мазок с внутренней поверхности щеки), слюна, кровь, ногти, волосяные луковицы, сперма, ушная сера, отделяемое из носа, плодный материал (после аборта или выкидыша) и так далее.
• Важно, чтобы биоматериал поступил в лабораторию в достаточном количестве, поэтому для получения достоверных результатов желательно сдавать на ДНК-анализ кровь из вены в медицинском учреждении.

Как проводится исследование

Для проведения ПЦР необходима клиника с лабораторией ДНК диагностики. Все исследования протекают в несколько основных этапов:

1. Создаётся искусственная среда, например, в чашке Петри.
2. В среду помещается образец (анализ для ДНК диагностики), который необходимо исследовать.
3. Задаются параметры определенного участка нуклеиновой кислоты ДНК.
4. С помощью специальных ферментов происходит попытка многократного копирования. Копирование происходит только в том случае, если в образце есть участок ДНК, отвечающий заданным параметрам.
5. Диагностика и результаты. После серии тестов составляется подробный отчет о результатах тестирования и разъяснение этих результатов в виде рекомендаций.

Как расшифровать ДНК анализ

Несмотря на то, что генетические исследования в Москве стали доступны, а их результаты широко используются в медицине, юридической сфере и криминалистике, они представляют собой достаточно сложную технологию. Проводится расшифровка анализа ДНК путем секвенирования. Эта процедура представляет собой установление последовательности микроструктур, которые представляют собой множественные буквенные значения.

Чтобы изучить молекулу, ее выделяют из образца биоматериала, после этого делают многочисленные копии, которые распределяют на фрагменты для проведения исследования. Азотистые соединения, которые составляют генетическую формулу, обрабатывают флуоресцентной краской. В процессе лазерного воздействия эти участки станут заметны.

На сегодняшний день применяется усовершенствованные методики анализа, которые позволили удешевить и ускорить процедуру. Самые популярные виды секвенирования — терминации цепи, лигирование, анализ одиночных молекул.

После проведения тестирования заказчик получает заключение с процентным выражением результата. Например, при ДНК на установление отцовства положительный ответ дается с наивысшим показателем 99,999999%. В данном случае 0,01% остается на тот случай, что у каждого человека теоретически может быть близнец, который имеет аналогичный хромосомный набор. Если факт отцовства не подтверждается, то результат указывается со 100%-ой вероятностью.