Презентация "Использование генетических маркеров в медицинской генетике" – проект, доклад

Использование генетических маркеров в медицинской генетике

Выполнила: студентка 4 курса ИНБИО 38БиБ136 Нечаева Ж.И. Проверила: к.б.н. Жигилева О.Н

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ

2016 г.

Молекулярные маркеры (ДНК-маркеры) – это генетические маркеры, анализируемые на уровне ДНК. ДНК-маркеры являются третьим поколением генетических маркеров. Им предшествовали белковые маркеры, а еще ранее - классические морфологические генетические маркеры. Среди молекулярных маркеров различают маркеры с известной локализацией (в определенной хромосоме или участке хромосомы, или вблизи конкретного гена) и маркеры, о локализации которых ничего не известно (как правило, это мультилокусные маркеры). Молекулярные маркеры с неизвестной локализацией нельзя использовать для маркирования определенного гена или хромосомы, зато их успешно применяют в филогенетических исследованиях, для паспортизации сортов растений и пород животных.

Общее понятие:

AFLP – полиморфизм длины амплифицированных фрагментов. CAPS – расщепленные амплифицированные полиморф­ные последовательности. DArT – ДНК­чип технология для изучения разнообразия. IRAP – полиморфизм амплифицированных последовательностей между ретротранспозонами. ISSR – межмикросателлитные последовательности. RAPD – случайно амплифицированная полиморфная ДНК. RFLP – полиморфизм длины рестрикционных фрагментов. SCAR – амплифицированная область, охарактеризованная нуклеотидной последовательностью. SNP – однонуклеотидный полиморфизм. SSAP – полиморфизм сиквенс­специфичной амплификации. SSCP – полиморфизм конформации одноцепочечной ДНК. SSR – простые повторяющиеся последовательности (микросателлиты). STS – сайт/локус, маркированный нуклеотидной последовательностью.

Молекулярно-генетические методы диагностики наследственных заболеваний:

Наиболее адекватные методы, обеспечивающие точную диагностику моногенных заболеваний, основаны на исследовании ДНК в районе определенных генов. Предметом ДНК-диагностики может быть как исследование гена с целью выявления мутаций (прямой подход ДНК-диагностики), так и анализ сегрегации заболевания в определенной семье с полиморфными участками ДНК (маркерными локусами), тесно сцепленными с поврежденным геном (косвенный подход ДНК-диагностики). Прямая и косвенная ДНК-диагностика основана на методах, позволяющих идентифицировать небольшой, но строго определенный фрагмент ДНК человека. Обычно для этого используют блот-гибридизацию либо амплификацию с последующим анализом полученных образцов ДНК при помощи электрофореза в агарозном или полиакриламидном гелях или радиоавтографии.

Прямые методы ДНК-диагностики используются в тех случаях, когда известен ген, ответственный за возникновение наследственного заболевания и основные типы его патологических мутаций. Главное преимущество прямого метода - это высокая, практически 100%, точность диагностики и отсутствие необходимости ДНК-анализа всех членов ядерной семьи. А также возможность выявления гетерозиготного носительства патологических мутаций у родителей умершего больного и его родственников, что особенно актуально для аутосомно-рецессивных заболеваний. Основной недостаток прямых методов состоит в том, что для их применения требуется знание точной локализации патологического гена в геноме и спектра его мутаций. Также стоит отметить их неполную информативность, что связано с наличием широкого спектра патологических мутаций в одном и том же гене, обусловливающих развитие наследственного заболевания. Косвенные методы ДНК-диагностики применяют в том случае, если ген, повреждение в котором приводит к заболеванию, не идентифицирован, а лишь локализован на определенной хромосоме, или когда методы прямой ДНК-диагностики не дают результата. Косвенные методы ДНК-диагностики основаны на анализе сегрегации в семье аллелей полиморфных маркеров, находящихся в том же хромосомном регионе или тесно сцепленных с локусом заболевания. Преимущества: Эти методы не требуют знания структуры гена и спектра мутаций в нем. Необходимо только иметь сведения о его локализации. Недостатки: Косвенных методов заключаются в их не 100%-ной точности. Действительно, возможная ошибка обусловлена вероятными рекомбинациями между изучаемым полиморфным локусом и повреждением в гене, а величина этой ошибки определяется двумя факторами: генетическим расстоянием между полиморфным локусом и мутацией, приводящей к заболеванию, и генетическим размером самого гена. Эти методы ДНК-диагностики могут быть применены только для монолокусных заболеваний и неэффективны для моногенных по-лилокусных болезней.

Полиморфные ДНК-маркеры, используемые для косвенной ДНК-диагностики, представляют собой точковые замены, делеции/инсерции, повторы, полиморфизм которых обусловлен различным количеством элементов в блоке. Наиболее удобными для косвенной ДНК-диагностики признаны микросателлитные (мономер до 5 п.н.) и минисателлитные (мономер повтора состоит из 5—60 п.н.) полиморфные маркеры, широко распространенные в геноме человека. Для абсолютнога большинства известных в настоящее время полиморфных сайтов такого типа был строго показан менделевский характер наследования. Наиболее типичными среди микросателлитов являются динуклеотидные повторы, а самым распространенным из них - «СА»- повтор. Показано, что кластеры «СА»-повгоров встречаются в геноме в среднем каждые 30 тысяч нуклеотидных пар. Во многих кластерах присутствует от 10 до30 динуклеотидных повторов и типичное количество аллелей составляет 4-8, что обеспечивает высокую информативность маркера.

Тестирование молекулярно-генетическнх онкомаркеров предполагает определение дефектов структуры ДНК протоонкогенов и антионкогенов и их функциональной активности с использованием возможностей лабораторных технологий, основанных на полимеразной цепной реакции (ПЦР-анализ). Состояние данных о биологической роли тех или иных онкогенов и антионкогенов в предрасположенности к возникновению трансформированных клеток, формированию раковой клетки, ее прогрессии, реакции на терапию и, соответственно, прогноза терапевтического воздействия позволяют выделить в клинической практике следующие направления ДНК-диагностики: Лабораторная ДНК-диагностика наследственных форм рака. Лабораторная ДНК-диагностика спорадических форм рака с определением эффективных методов терапевтического воздействия и прогноза развития заболевания. Лабораторная ДНК-диагностика микрометастазов. Лабораторная ДНК-диагностика предрасположенности к возникновению рака.

Онкомаркеры в лабораторной диагностике:

Комбинация из ДНК-маркеров представляет генетический профиль человека. Чем больше разных маркеров рассматриваются при анализе, тем точнее полученный генетический профиль, но вместе с этим вырастает и стоимость исследования. В большинстве лабораторий используют минимум 16 коротких отрезков цепочки для создания генетического профиля при каждом определении отцовства, а также при тестировании семейного родства, установлении личности и др. При определении отцовства генетические профили сравниваются для того, чтобы увидеть, имеются ли в профиле ребенка участки, соответствующие участкам отца. Также вычисляется индекс отцовства (ИО) для каждого генетического маркера - статистическая величина, которая показывает степень совпадения отдельных участков сравниваемых образцов.

ДНК-экспертиза определении отцовства и генетического родства:

Общие представления о генетических маркерах, ассоциированных с физическими качествами человека:

Первые попытки использовать генетические методы в спорте были предприняты в 1968 году на Олимпиаде в Мехико. Группы маркеров: Комплекс морфологических признаков. Группы крови. Дерматоглифы. Состав и распределение мышечных волокон. Гормональный профиль. Главным преимуществом нашего ДНК тестирования является выявления наследственной предрасположенности человека к двигательной деятельности. Что дает высокую информативность при оценке потенциала развития физических качеств и возможность осуществления ранней диагностики. К отличительным свойствам такой диагностики также следует отнести возможность определения наследственной предрасположенности к развитию профессиональных патологий – факторов, лимитирующих физическую работоспособность человека и ухудшающих его качество жизни.

Спасибо за внимание!

«Сигналями мы называем удобные для менделистических наблюдений альтернативные гены с более или менее известной локализацией, которые, не оказывая воздействия на изучаемый трансгрессирующий признак и влияя достаточно определенным образом, облегчают генетический анализ этого признака, позволяя следить за наследованием того участка хромосомы, в котором эти сигнали расположены» (с) А.С. Серебровский, 1970. Список литературы: Баранов В.С.. Генетический паспорт — основа индивидуальной и предиктивной медицины / Под ред. В. С. Баранова. — СПб. 2009