Изучение родословных

Генеалогический метод изучения человека и его практическое применение  ( лекция на факультативном занятии для учащихся 10 классов) 1.Генетика человека, медицинская генетика: биологические и социально­этические особенности Раздел генетики, изучающий наследственность и изменчивость у человека, называется антропогенетикой или  генетикой человека. Генетика человека ­ это наука о наследственно обусловленных различиях между людьми. Из  генетики человека выделяется медицинская генетика, исследующая механизмы развития наследственных  болезней, возможности их лечения и профилактики. В настоящее время человек хорошо изучен морфологически,  физиологически, биохимически, что способствует рассмотрению его генетических особенностей. Изучение генетики человека связано с биологическими и социально­этическими особенностями. Биологические особенности: позднее половое созревание, малочисленное потомство у одной пары родителей, в  основном моноплодная беременность (исключение ­ близнецы); большой срок беременности, медленная смена  поколений (20 ­ 25 лет), особенности кариотипа (большое число хромосом и др.), фенотипический полиморфизм. Социально­этические особенности: невозможность направленных скрещиваний в интересах исследователя,  отсутствие точной регистрации наследственных признаков (проводится не всегда и не везде), невозможность  создания одинаковых условий жизни для всех людей. У человека есть и преимущества перед другими генетическими объектами: способность воспринимать  информацию и абстрактно мыслить; значительное число и разнообразие мутаций; высокая численность популяций, доступных для изучения;  возможность регистрации наследственных признаков в течение длительного времени; использование  гибридизации соматических клеток для генетического анализа. II. Методы изучения генетики человека Генетика человека имеет как основные специфические методы исследования: генеалогический, близнецовый,  цитогенетический, популяционно­статистический, онтогенетический, дерматоглифики, моделирования  наследственных болезней и гибридизации соматических клеток; методы молекулярной генетики; так и  дополнительные, применяемые совместно с основными (биохимический, микробиологический, иммунологический и  др.). 1. Генеалогический метод основан на анализе наследования свойств и признаков человека по  родословным. Метод был впервые предложен Ф. Гальтоном, условные обозначения (символы) ­ Юстом. Он  включает два этапа: составление родословной и генеалогический анализ. Составление родословной складывается из сбора сведений о семье, начиная с пробанда, и графического  изображения родословной с использованием стандартных условных обозначений (символов). Генеалогический  анализ позволяет установить: является ли признак наследственным; определить тип наследования (аутосомно­ доминантный, аутосомно­рецессивный, сцепленный с полом) и генотипы членов родословной; прогнозировать  вероятность проявления признака в потомстве. Все типы наследования имеют специфические особенности,  характерные черты которых проявляются в родословных. Анализ основан на генетических закономерностях моногенного наследования менделирующих признаков.  Менделирующий признак дискретен, он детерминирован наличием своего аллеля и подчиняется закону  расщепления. Дискретность признака можно оценить по морфологическим, физиологическим, биохимическим,  клиническим, иммунологическим критериям. Большую работу по систематизации изученных наследственных  признаков проводит М.Кьюсик и публикует их в виде каталога «Менделирующие признаки у человека».  Генеалогический метод является эквивалентом гибридологического, который модифицирован в соответствии с социальными и биологическими особенностями человека; он наиболее часто применяется при медико­ генетическом консультировании, изучении мутационного процесса, сцепленного наследования. Генеалогический метод ещё называют методом  родословных. Его суть  состоит  в изучении  изменения любого признака в ряду поколений подопытного организма. Для этого следует изучить как можно больше его родственников, составить родословную, в которой отметить всех, имеющих анализируемый признак. Задолго  до  появления   генетики   этим   методом  пользовались   люди,   особенно   тщательно   заботившиеся   о получении   здоровых   и   успешных   потомков.   В   династиях   египетских   фараонов   и   европейских   королей тщательно изучали родословные, записывали рождение каждого ребёнка в специальные книги. Да и многие другие семьи составляли родословные и знали свой род намного дальше, чем современные семьи, где, как правило, знают своих предков не далее прабабушек и прадедушек. Изучая родословную, можно с той или иной вероятностью предусмотреть появление больного ребёнка, предугадать, какую внешность будут иметь потомки, даже то, какие черты характера унаследует ребёнок от своих предков. При генеалогическом методе исследований изучают как патологические признаки и болезни, так и наследование обычных признаков, например, внешности человека: цвет глаз, курчавость волос, форма носа и так далее. Известно,   что   многие   представители   королевской   династии   Габсбургов   имели   довольно   большой   нос   с горбинкой и выпяченную нижнюю губу. Одной из представительниц этого королевского дома была королева Франции Анна Австрийская, описанная А. Дюма в «Трёх мушкетёрах»: «Анне Австрийской было в то время лет двадцать шесть или двадцать семь, и она находилась в полном расцвете своей красоты. У неё была походка королевы или богини. Отливавшие изумрудом глаза казались совершенством   красоты,   были   полны   нежности   и   в   то   же   время   величия.   Маленький   ярко­алый   рот   не портила даже нижняя губа, слегка выпяченная, как у всех отпрысков австрийского королевского дома...». Описанная   автором   нижняя   губа   королевы   —   генетический   признак,   наследование   которого   изучено генеалогическим методом на примере родословной Габсбургов. Перед Вами сомволы обозначения, используемые при изучении родословных. Название собачьего корма «Педигри» происходит от английского слова "pedigree" (породистый, племенной), которое в свою очередь происходит от французского «pie de grue», что означает «отпечаток ноги журавля». Этот   отпечаток   напоминает   линии,   расходящиеся   на   генеалогическом   древе.   Таким   образом, слово педигри является термином, которым в генетике животных обозначают понятие «родословная». При построении родословных используют и другие термины: того, для кого составляют родословную, то есть главного   исследуемого,   называют пробандом, его   родных   братьев   и   сестёр   —сибсами, браки   между родственниками — инбридингом (рис. 25).Материал с сайта http://worldofschool.ru Интересным   примером   генеалогического   метода   как   способа   изучения   механизма   наследования генетической болезни может служить родословная последнего представителя Российского царского дома царевича   Алексея   Романова.   Как   известно,   мальчик   страдал   гемофилией   —   редчайшим   генетическим заболеванием,   при   котором   кровь   не   сворачивается   и   не   образует   тромба,   закупоривающего   рану. Исследователи, изучавшие родословную царской семьи, определили, что фатальный ген Алексей получил от своей прабабки, английской королевы Виктории, которая, не будучи больной, носила в своём генотипе гены, вызывающие   гемофилию.   Эти   гены   Виктория   передала   одному   из   своих   сыновей,   некоторым   внукам   и правнукам, в том числе и российскому царевичу. 3. Аутосомно­доминантный тип наследования Особенности наследования аутосомно­доминантного типа Аутосомно­доминантный тип наследования  заболевания характеризуется передачей мутантного гена в гетерозиготном состоянии. У потомства,  получившего мутантный аллель, может проявиться генное заболевание. При этом вероятность  проявления измененного гена у мужчин и женщин одинаковая. При проявлении у гетерозигот признак  наследования не оказывает серьезного влияния на здоровье и функцию к воспроизводству.  Гомозиготы с мутантным генном, который передал тип наследования аутосомно­доминантный, как  правило, нежизнеспособны. У родителей мутантный ген располагается в половой гамете совместно со  здоровыми клетками, и вероятность его получения у детей будет равняться 50 %. Если доминантный  аллель будет изменен не полностью, то дети таких родителей будут полностью здоровы на генном  уровне. При низком уровне пенентрантности мутантный ген может проявляться не в каждом  поколении. Чаще всего тип наследования аутосомно­доминантный передает заболевания из поколения в поколение. При этом виде наследования у больного ребенка один из родителей болеет тем же  заболеванием. Однако, если в семье болеет только один родитель, а второй имеет здоровые гены, то  дети могут и не получить по наследству мутантный ген.  Задача 1 Болезнь наследуется по аутосомно­рецессивному типу. Пробанд болен, и его родословная имеет следующий вид: Рис. 1. Графическое изображение родословной по аутосомно­рецессивному типу наследования признака. Жена   пробанда   здорова   и   не   содержит   в   своем   генотипе   патологических   аллелей.   Чему   равна   вероятность рождения ребенка? Решение: здорового у     пробанда     Генная запись скрещивания: рождения Вероятность Р   Ответ: Вероятность рождения у пробанда здорового ребенка равна 1 (100%). здорового   =   1/1   = ребенка     1 (генотип     Аа): (100%).     4. Аутосомно­рецессивный тип наследования классических случаях аутосомно­рецессивного наследования генотип родителей больных имеет вид Аа х Аа (где а  ­ рецессивный мутантный ген А ­ доминантный нормальный ген). Такой тип наследования характерен для болезни  Фридрейха, гепатолентикулярной дегенерации, спинальной амиотрофии Верднига­Гофманаи Кугельберга­ Веландер, атаксии­телеангиэктазии и ряда других моногенных заболеваний нервной системы. При проведении  генеалогического анализа в семьях с предполагаемым аутосомно­рецессивным типом наследования следует  принимать во внимание одно важное обстоятельство. Как было указано выше, в соответствии с менделевскими  законами доля сибсов, пораженных аутосомно­рецессивным заболеванием, должна составлять около 1/4 от  общего числа детей в поколении. Поскольку для современной структуры семей характерно сравнительно  небольшое число детей (1­3 ребенка), в большинстве случаев аутосомно­рецессивные болезни проявляются в виде  единичных (снорадических) случаев, и наследственно­семейный характер заболевания бывает очевидным далеко  не всегда. В такой ситуации отсутствие семейного анамнеза не снимает вопрос о генетической природе болезни и  не исключает 25%­й риск появления ее повторных случаев при рождении других детей у данной родительской  пары. Еще один источник ошибок в оценке данного типа наследования проиллюстрирован на рис. 10 на примере  большой семьи с аутосомно­рецессивнои мышечной дистрофией, обследованной нами в одном из горных изолятов  Северного Кавказа.  В данной высокоинбредной семье заболевание наблюдается у 12 родственников из 3 разных поколений, что, на  первый взгляд, противоречит модели аутосомно­рецессивного наследования. ()днако ни в одном случае в данной  родословной нет прямой передачи болезни от родителей детям, а в пределах каждой конкретной родительской  пары характер сегрегации подчиняется всем закономерностям, характерным для аутосомно­рецессивной  патологии. Таким образом, сам по себе факт наличия болезни в нескольких поколениях обширной родословной не исключает аутосомно­рецессивный тип наследования, и ключевым при­знаком здесь является манифестация  симптомов у части потомства (­25%) при клинически здоровых родителях, являющихся облигатными  гетерозиготными носителями мутации. Правило об отсутствии прямой передачи аутосомно­рецессивной болезни в  следующее поколение имеет редкие исключения: такое бывает возможным в ситуации, когда больной вступает в  брак либо с другим больным с тем же заболеванием (тип брака аа х аа), либо с гетерозиготным носителем мутации  в том же гене (аа х аА). В первом случае все дети унаследуют 2 копии мутантного гена и будут больными, во  втором случае заболеет половина детей. Пример представлен на рисунке (показана родословная наблюдавшейся  нами семьи, отягощенной болезнью Фридрейха). В данной семье больной отец (III­1) вступил в кровнородственный  брак с троюродной сестрой, являющейся гетерозиготным носителем мутантной хромосомы, унаследованной от  общего предка (носительство мутации подтверждено при ДНК­исследовании). В результате заболевание  манифестировало у отца и 3 его детей, т.е. в 2 последовательных поколениях. Такой особый характер передачи  аутосомно­рецессивного заболевания называется псевододоминантным. В отличие от истинного аутосомно­ доминантного типа передачи болезни при псевдодоминантном наследовании болезнь регистрируется обычно лишь в 2 поколениях и не затрагивает серии последовательных поколений и боковых ветвей родословной. Еще одним  признаком псевдодоминантного наследования является то, что оно чаще всего имеет место в случаях  кровнородственных браков, поскольку в соответствующих семьях частота носительства мутантного рецессивного  гена среди родственников значительно выше общепопуляционной. Накопец, при псевдодоминантном наследовании число пораженных сибсов в каждом поколении больше обычной для аутосомно­рецессивного наследования цифры 25%. Источник: http://meduniver.com/Medical/Neurology/1462.html MedUniver 5. Практическое применение знаний о генеалогии  для  установления биологического отцовства. В современном мире нередко возникают ситуации, когда необходимо установить или опровергнуть отцовство  ( материнство) и т.д. Существуют медицинские учреждения в задачу которых входят именно подобные ситуации. Эти медицинские учреждения могут проводить молекулярно­генетические исследования на предмет  установления биологического родства. Результат  исследования оформляется в виде «Акта генетического  исследования» и выдается Заказчику. Самым распростарненным видом молекулярно­генетических исследований в области установления родства  является определение отцовства на основе анализа ДНК. Условные обозначения                      Мужчина, биологический материал доступен                                       ­­ мужчина, биологический материал недоступен  женщина,биологический материал доступен женщина,биологический материал недоступен плод, биологический материал недоступен Исследуемые лица: предполагаемый отец, мать, сын Вопрос, выносимый на исследование: является Ф.И.О. в им. Падеже отцом, рожденного число,месяц, год Ф.И.О. и матери в ТВ. Падеже. Исследуемые лица: предполагаемые полные сибсы ( брат и сестра). Вопрос, выносимый на исследование: имеют ли сибсы общего биологического отца и общую биологическую мать