дериватная хромосома что это такое
Что такое делеция, структурные хромосомные мутации?
Статья опубликована: 2018-12-25
Рейтинг: 5 из 5
Геном человека устроен таким образом, что для нормальной жизни у нас должно быть ровно 23 пары хромосом. Хромосомы существуют именно парно, потому что одна хромосома в паре приходит от мамы, а другая от папы. Нарушение в числе хромосом приводит к тяжелым заболеваниям, например, синдрому Дауна. Однако, количество хромосом может быть в норме, но все равно человек имеет аномалии в развитии, которые не совместимы с нормальной и долгой жизнью.
Дело в том, что могут быть отклонение в самой структуре хромосомы. Из хромосомы выпадают участки. Такое явление называется делецией. Делеция происходит от лат. deletio что значит уничтожение. Такая аномалия может возникать в результате неравного кроссинговера или при разрыве хромосомы.
Признаки делеционного синдрома
Делеции или микроделеции могут вообще внешне не проявляться. Человек может всю жизнь прожить с этим синдромом и не знать о его существовании. Заболевание может обнаружится, например, когда возникнет необходимость завести ребенка, но попытки будут безуспешными.
Существуют делеции с явно выраженными внешними признаками:
Причины появления делециий
Существует несколько причин, при которых возможно развитие делеционного синдрома:
Диагностика синдромов
Выявить наличие делеций возможно на ранних сроках беременности. Уже на 9-ой недели по венозной крови матери можно провести ДНК анализ и диагностировать заболевание. Такое генетическое исследование называется неинвазивный пренатальный ДНК тест. Тест проводится без направления врача, т. к. не имеет противопоказаний и побочных эффектов.
Генетический центр “ДТЛ” выполняет НИПТ тесты уже более 4 лет. В сотрудничестве с ведущими мировыми лабораториями в области пренатальной диагностики нами проведено уже болен 1000 подобных исследований.
Дериватная хромосома что это такое
Структурные хромосомные аномалии в виде делеций и дупликаций небольшого размера (менее 5–7 млн пн) составляют значительную долю хромосомной патологии среди детей с задержкой развития, аутизмом, пороками и/или малыми аномалиями развития [1]. Перестройки небольшого размера (микроперестройки) можно выявить лишь на хромосомах высокого разрешения при дифференциальном окрашивании их по длине (G- окрашивание или GTG). Кроме того, подобные аномалии требуют уточнения молекулярно-цитогенетическими методами, включая различные варианты гибридизации in situ и сравнительной геномной гибридизации [10, 13, 14]. В практике лаборатории молекулярной цитогенетики нервно-психических заболеваний ФГБУ «Московский НИИ педиатрии и детской хирургии Минздрава РФ» наблюдалось несколько случаев, когда у больных детей, поступивших на обследование с нормальным кариотипом, определенным ранее по месту жительства, нами были обнаружены различные хромосомные микроперестройки. Поводом для проведения повторного цитогенетического исследования у 14 детей с нормальным кариотипом и клиническими проявлениями, характерными для хромосомных синдромов, являлась высокая вероятность наличия у пациентов несбалансированных хромосомных микроперестроек.
Материалы и методы исследования
Цитогенетические и молекулярно-цитогенетические исследования проводили на хромосомах высокого разрешения (около 550 G-сегментов на гаплоидный хромосомный набор) как описано ранее [1]. Большинство обнаруженных нами структурных перестроек уточнялись молекулярно-цитогенетическими методами. При FISH исследовании применялись сайт-специфичные ДНК зонды из коллекции лаборатории цитогенетики и геномики психических заболеваний ФГБУ «НЦПЗ» РАМН с использованием оригинальных протоколов, как описано в деталях ранее [1, 13, 16–22]. Молекулярное кариотипирование на ДНК-микроматрицах проводили, как описано нами ранее [11, 12, 14]. В работе при описании клинической картины и методов исследования были использованы следующие сокращения: ВПС – врожденный порок сердца; ЗПРР – задержка психоречевого развития; ЗПМР – задержка психомоторного развития; ГЗПМР – грубая задержка психомоторного развития; ГЗФР – грубая задержка физического развития; ЗФР – задержка физического развития; ЗВУР – задержка внутриутробного развития; FISH – флюоресцентная гибридизация на препарате (fluorescence in situ hybridization); array CGH – (array comparative genomic hybridization) серийная сравнительная геномная гибридизация (молекулярное кариотипирование); CGH – (comparative genomic hybridization) сравнительная геномная гибридизация; МСВ – (multicolor banding) многоцветовое окрашивание хромосом; wcp – «пэйнтинговая» ДНК проба для окрашивания гомологичных хромосом.
Результаты исследования и их обсуждение
В данной работе приведены результаты анализа и клинические описания некоторых подобных случаев с якобы «нормальным» кариотипом, определенным при «стандартном» кариотипировании. Результаты повторного кариотипирования с применением специального алгоритма цитогенетического исследования, основанного на анализе хромосом высокого разрешения и молекулярно-цитогенетических исследованиях, представлены в таблице.
Cлучаи микроперестроек у детей, выявленные на хромосомах высокого разрешения с применением молекулярно-цитогенетического анализа (результаты повторной лабораторной диагностики после определения «нормального» кариотипа классическими цитогенетическими методами)
Результат первичного кариотипи-рования
Результат повторного кариотипирования на хромосомах высокого разрешения
Результат молекулярно-цитогенетической диагностики
46,XX, del(18)(q21.2q21.32), inv(8)(p11.21q11.2)
46,XX, der(1)t(1;16)(q44;p13.12) pat
46,XX, der(6)(6pter- > 6q25.?3. )
46,XX, der(6)t(6;12)(q25.3;q24.2) pat
Примечание. *Все результаты цитогенетического исследования даны по международной номенклатуре [12].
Случай 1. У девочки в возрасте 2 г. 3 мес. клинические проявления были следующими: ЗФР, ЗПМР, порок развития головного мозга (лисэнцефалия, гипоплазия мозолистого тела, киста промежуточного паруса), расщелина твердого и мягкого неба, гипоплазия зрительных нервов, пигментная кайма вокруг дисков зрительных нервов, врожденная миопия высокой степени, эпикант, монголоидный разрез глазных щелей, широкое переносье, крупный рот, оттопыренные ушные раковины, тугоухость II степени, вальгусные стопы, гемангиомы, клинодактилия мизинцев обеих рук, открытое овальное окно, синдром нарушения кишечного всасывания. При применении цитогенетического метода диагностики на хромосомах высокого разрешения выявлена интерстициальная делеция хромосомы 20. Кариотип девочки – 46,ХХ,del(20)(q11.2q13.1). Точки разрыва были уточнены методом FISH. Кариотип девочки после проведения молекулярно-цитогенетической диагностики – 46,ХХ,del(20)(q11.23q13.11) [3].
Случай 2. У девочки в возрасте 7 мес. при клиническом обследовании наблюдались следующие проявления: ЗПМР, поражение ЦНС, косоглазие, пороки сердца, вальгусная деформация стоп, тугоухость. При применении цитогенетического метода диагностики на хромосомах высокого разрешения выявлена интерстициальная делеция хромосомы 1. Кариотип ребенка – 46,ХХ,del(1)(p32p22). Делеция хромосомы 1 уточнялась методом MCB. В результате исследования были уточнены точки разрыва. Кариотип после проведения молекулярно-цитогенетической диагностики– 46,ХХ,del(1)(p31.2p22.2).
Случай 3. У девочки в возрасте 10 лет обнаружены следующие клинические проявления: ЗФР, ЗПРР, птоз, эпикант, удлиненный фильтр, оттопыренные ушные раковины, брахидактилия кистей и стоп, аномалия шейных позвонков, удвоение левой почки, преждевременное половое развитие. При проведении цитогенетического анализа на хромосомах высокого разрешения выявлена интерстициальная делеция хромосомы 9. Кариотип девочки – 46,ХХ,del(9)(q22.3q31). Делеция уточнена методом MCB. Кариотип девочки после использования молекулярно-цитогенетического метода диагностики – 46,ХХ,del(9)(q22.33q31.2).
Случай 4. У девочки в возрасте 1 г. 3 мес. симптомокомплекс включал следующие клинические проявления: ГЗФР, ЗПМР, ЗВУР III степени, микроцефалию, эпикант, широкий кончик носа, мочки ушей отделены глубокой складкой, узкий рот, пятно цвета «кофе с молоком» на спине, широкую грудную клетку. При применении цитогенетического метода диагностики на хромосомах высокого разрешения выявлена интерстициальная делеция хромосомы 4 с предположительными точками разрыва del(4)(q2?3q2?6). После проведения FISH диагностики с сайт-специфическими ДНК зондами на хромосому 4 и MCB точки разрыва уточнены. Кариотип у ребенка – 46,ХХ,del(4)(q27q31.1) (рис. 1) [9].
Рис. 1. Случай 4. (a) Гомологи хромосомы 4: интерстициальная делеция указана стрелкой; (б) уточнение точек разрыва при делеции методом МСВ: делеция на хромосоме 4 указана стрелкой; (в, г) уточнение размера потерянного участка FISH методом с использованием сайт-специфичных ДНК зондов на участки хромосомы 4 (4q26) (в) и (4q31.2) (г), данные участки в делетированной хромосоме присутствуют
Случай 5. У мальчика в возрасте 3 года среди клинических признаков были отмечены: ЗВУР, ЗФР, ЗПМР, ВПС, агенезия corpus callosum, стволовая гипоспадия, крипторхизм, антимонголоидный разрез глазных щелей, маленький уплощеный нос, экзофтальм, низкорасположенные диспластичные оттопыреные ушные раковины, выступающий сглаженный фильтр, маленькие кисти и стопы. При проведении цитогенетического анализа на хромосомах высокого разрешения обнаружена терминальная делеция хромосомы 4 – синдром Вольфа-Хиршхорна. Кариотип мальчика – 46,ХY,del(4)(p16.1). Синдром Вольфа-Хиршхорна впоследствие подтвержден методом FISH с сайт-специфичным ДНК зондом на короткое плечо хромосомы 4.
Случай 6. У девочки в возрасте 1 г. 8 мес. при клиническом обследовании были отмечены: ЗВУР, ЗФР, ЗПМР, мышечная гипотония, выступающие теменные бугры, плоская переносица, частичный птоз верхних век, эпикант, маленький нос с выступающими вперед ноздрями, высокое небо, гипоплазия нижней челюсти, ретрогнатия, двусторонняя тугоухость, короткая шея, гипертелоризм сосков, пупочная грыжа, сандалевидная щель, низкорасположенные оттопыреные ушные раковины. При применении цитогенетического исследования на хромосомах высокого разрешения выявлена терминальная делеция длинного плеча хромосомы 2. Кариотип ребенка – 46,ХХ,del(2)(q37.?2). Делеция уточнена при помощи FISH с субтеломерным ДНК зондом на участок 2q37.3. Кариотип девочки после использования молекулярно-цитогенетической диагностики – 46,ХХ,del(2)(q37.3) [2].
Случай 7. У девочки в возрасте 8 лет клинические проявления при поступлении были следующие: ЗПРР, контрактуры в межфаланговых, лучезапястных и локтевых суставах, гипертелоризм глазных щелей, неправильный рост зубов, маленькие деформированные ушные раковины, гипоплазия нижней челюсти, пятно цвета «кофе с молоком» на плече, плосковальгусные стопы. При проведении цитогенетического анализа на хромосомах высокого разрешения выявлена терминальная делеция хромосомы 9. Кариотип ребенка – 46,ХХ,del(9)(p22). Точка разрыва была уточнена методом FISH. Кариотип девочки после применения молекулярно-цитогенетической диагностики – 46,ХХ,del(9)(p22.3).
Случай 8. У девочки в возрасте 8 лет отмечались следующие клинические проявления: ГЗПМР, микроцефалия, сдавленный с боков череп, узкий лоб, эпикант, антимонголоидный разрез глазных щелей, несимметричные деформированные ушные раковины, приподнятая верхняя губа, неправильный рост зубов, маленькие кисти и стопы, атрезия ануса, тератома копчиковой области. При цитогенетическом исследовании на хромосомах высокого разрешения определена структурная перестройка в хромосоме 18, не поддающаяся точному определению данным методом. Кариотип ребенка – 46,ХХ,der(18). Было рекомендовано молекулярное кариотипирование – array CGH. Выявлена интерстициальная делеция хромосомы 18. При применении метода МСВ на хромосому 18 обнаружена перицентрическая инверсия хромосомы 18. Кариотип девочки после проведения молекулярно-цитогенетических исследований – 46,ХХ,del(18)(q21.2q21.32),inv(18)(p11.21q11.2) [14].
Случай 9. Мальчик в возрасте 1 года поступил на обследование со следующим симптомокомплексом: ГЗПМР; ЗФР; приступы судорог в виде замирания, с последующим тоническим напряжением мышц конечностей и туловища, частота которых постепенно нарастала (к году они стали ежедневными), характер их изменился на генерализованные тонико-клонические судороги; микроцефалия; высокий лоб; гипоплазия носа; седловидная переносица; маленький рот; гипоплазия нижней челюсти; поперечная ладонная складка; укорочение II пальцев стоп; крипторхизм; гипоплазия сосков и пупочного кольца; отсутствие глотательного рефлекса (кормление осуществлялось через зонд); отмечались частые респираторные заболевания; пневмонии. При применении цитогенетического метода диагностики на хромосомах высокого разрешения выявлено увеличение участка Xq28. Кариотип ребенка – 46,Y,add(X)(q28). Методом FISH была определена дупликация этого участка. Кариотип мальчика после проведения молекулярно-цитогенетической диагностики – 46,Y,dup(X)(q28) [5].
Случай 10. У девочки в возрасте 6 лет среди клинических проявлений обращали на себя внимание: ГЗПРР, ЗФР, атаксия, микроцефалия, короткая шея, монголоидный разрез глазных щелей, эпикант, широкая спинка носа, гипоплазия средней части лица, ротированные назад ушные раковины, рот «карпа», брахидактилия, проксимальное расположение I пальцев кистей и стоп, сандалевидная щель. При проведении цитогенетического анализа на хромосомах высокого разрешения обнаружен дополнительный материал на коротком плече хромосомы 16. Кариотип девочки – 46,ХХ,add(16)(p13.3).
Случай 11. У девочки в возрасте 2 года отмечался следующий симптомокомплекс: ЗПМР, мегауретерогидронефроз, частичная атрофия зрительных нервов, тугоухость II–III степени, эпикант, гипотелоризм глазных щелей, короткий фильтр, готическое небо, сужение носовых проходов, маленькие диспластичные ушные раковины, телеангиэктазии кожи, ВПС в виде дефекта межпредсердной перегородки. Цитогенетический анализ на хромосомах высокого разрешения выявил дополнительный материал неизвестного происхождения на хромосоме 4. Кариотип ребенка – 46,ХХ,add(4)(q33). При обследовании родителей обнаружена реципрокная транслокация у матери. Точки разрыва уточнены методом FISH с применением wcp ДНК зондов (пэйнтинговые пробы)* на хромосомы 4 и 14. Кариотип матери пробанда после проведения молекулярно-цитогенетического исследования – 46,ХХ,t(4;14)(q31.3;q24.3). Таким образом, у девочки имелась частичная моносомия по хромосоме 4 и частичная трисомия по хромосоме 14. Кариотип ребенка после проведения всех исследований 46,ХХ,der(4) t(4;14)(q31.3;q24.3)mat (рис. 2) [6].
Рис. 2. Случай 11. (а) Дополнительный генетический материал на хромосоме 4 у пробанда; (б) реципрокная транслокация между хромосомами 4 и 14, выявленная у матери пробанда; (в) FISH исследование для уточнения точек разрыва при транслокации у матери с использованием wcp ДНК проб (пэйтинговых проб) на хромосомы 4 и 14, которые окрашивают хромосому определенным цветом по всей длине
Случай 12. У девочки 6-ти лет были выявлены следующие клинические проявления: ЗПРР, ЗФР, микроцефалия, комплекс лицевых микроаномалий. Обнаружен дополнительный материал неизвестного происхождения в терминальной части длинного плеча хромосомы 1. Кариотип ребенка после проведения цитогенетической диагностики на хромосомах высокого разрешения – 46,ХХ,add(1)(q44) [7, 8]. При обследовании родителей обнаружена реципрокная транслокация у отца девочки. Кариотип отца пробанда – 46,ХY,t(1;16)(q44;p13.12) [7, 8]. В данном случае не представлялось возможности корректно определить хромосомную микроаномалию у ребенка, поэтому было рекомендовано проведение array CGH. Кариотип девочки после проведения молекулярного кариотипирования (arrayCGH) – 46,XX,der(1)t(1;16)(q44;p13.12)pat (рис. 3) [8,14].
Случай 13. У девочки в возрасте 1 г. 8 мес. наблюдались следующие клинические проявления: ЗПМР, мышечная гипотония, гидроцефалия, открытое овальное окно, гипертелоризм антимонголоидных глазных щелей, эпикант, плоская переносица, готическое небо, синдактилия II–III пальцев стоп, сакральный синус. При цитогенетическом исследовании на хромосомах высокого разрешения было выявлено изменение терминального участка длинного плеча хромосомы 6. Кариотип ребенка – 46,ХХ,der(6)(6pter- > 6q25.?3. ). При цитогенетическом обследовании родителей обнаружена реципрокная транслокация у отца девочки с участием хромосом 6 и 12. Точки разрыва уточнены методом FISH с wcp ДНК зондами (пэйнтинговые пробы) на соответствующие хромосомы. Кариотип отца после проведения молекулярно-цитогенетического исследования – 46,ХY,t(6;12)(q25.3;q24.2). Кариотип ребенка – 46,XX, der(6)t(6;12)(q25.3;q24.2) pat (рис. 4).
Рис. 3. Случай 12. (а) Дополнительный генетический материал на хромосоме 1 у пробанда; (б) реципрокная транслокация между хромосомами 1 и 16, выявленная у отца пробанда; (в) результат исследования arrayCGH, проведенного пробанду, с указанием делеции хромосомы 1 – участка 1q44 и дупликации хромосомы 16 – участка 16pter- > p13.12
Случай 14. Девочка в возрасте 1-го года поступила в клинику с кариотипом 46,ХХ,4p+. Симптомокомплекс у девочки был следующим: ГЗПМР, ЗФР, микроцефалия, судороги, гипертелоризм глазных щелей, экзофтальм, деформированные ушные раковины, опущенные углы рта, широкий нос, пигментные пятна на теле, дольчатость почек при ультразвуковом исследовании. При цитогенетическом исследовании на хромосомах высокого разрешения у девочки была обнаружена предположительно реципрокная транслокация между хромосомами 4 и 6. Кариотип ребенка – 46,XX,t(4;6)(p16.?3;p23). Учитывая тяжелую клиническую картину ребенка, для уточнения диагноза были проведены дополнительные молекулярно-цитогенетические исследования: CGH и FISH. Методом CGH несбалансированных хромосомных перестроек обнаружено не было, тогда как FISH исследование с субтеломерной ДНК пробой на короткое плечо хромосомы 4 выявило делецию терминальной части хромосомы 4 (del4р16.3). Таким образом, транслокация у ребенка оказалась несбалансированной. Обнаружена делеция короткого плеча хромосомы 4. Таким образом, с помощью молекулярно-цитогенетических методов у девочки был выявлен синдром Вольфа-Хиршхорна [4].
Рис. 4. Случай 13. (а) Дериватная хромосома 6 у пробанда; (б) реципрокная транслокация у отца пробанда между хромосомами 6 и 12; (в) уточнение точек разрыва методом FISH при транслокации 6 и 12 с использованием wcp ДНК проб (пэйтинговых проб), которые окрашивают хромосому определенным цветом по всей длине
Мы привели описание 14 случаев хромосомных микроперестроек у детей с идиопатическими формами умственной отсталости, задержкой развития, пороками и/или малыми аномалиями развития, при которых детям ранее проводилось цитогенетическое исследование, но хромосомная патология не была выявлена. Данные случаи хромосомных аномалий сложны для цитогенетической диагностики, поскольку связаны с небольшими по размеру изменениями, выявление которых возможно только на хромосомах высокого разрешения. В приведенных случаях обнаружены аномалии следующих хромосом: 1, 2, 4, 9, 12, 14, 16, 18, 20 и Х. В 2 случаях хромосомная патология наблюдалась у мальчиков и в 12 случаях – у девочек. В одном случае микроперестройку, которая была причиной заболевания ребенка, нельзя было выявить на хромосомах высокого разрешения (случай № 14), а именно микроделецию 4р16.3 у ребенка с транслокацией между хромосомами 4 и 6, цитогенетически видимую как сбалансированная перестройка. В этом случае размер делеции, вероятно, составлял менее 1,5–2 млн пн. FISH исследование с субтеломерной ДНК пробой на короткое плечо хромосомы 4 выявило делецию терминальной части хромосомы 4 (del4р16.3). Таким образом, транслокация у ребенка оказалась несбалансированной. Следует отметить, что ещё более эффективным методом исследования в подобных случаях является метод arrayCGH (молекулярное кариотипирование). Все обнаруженные хромосомные перестройки требовали уточнения молекулярно-цитогенетическими методами исследования. Эти методы были необходимы по следующим причинам:
1) для определения дополнительного хромосомного материала неизвестного происхождения;
2) для уточнения размера делеций, особенно интерстициальных;
3) для выявления генетического дисбаланса при «сбалансированных» транслокациях.
Необходимость применения методов FISH, МСВ или arrayCGH определялась исходя из размера перестройки. При предположительно крупных (5–7 млн пн) перестройках применялся метод FISH. В двух случаях (№ 8 и № 12) использовался метод arrayCGH (молекулярное кариотипирование): при сложной перестройке в хромосоме 18 (случай № 8), при которой было проблематично подобрать необходимые ДНК зонды, и в случае № 12 для уточнения терминальной делеции, которая составила порядка 3 млн пн в перестроенной хромосоме 1. Таким образом, анализируя все случаи, необходимо подчеркнуть эффективность проведения цитогенетической диагностики на хромосомах высокого разрешения для выявления микроперестроек при недифференцированных формах умственной отсталости, а также использование молекулярно-цитогенетических методов для выявления геномных (хромосомных) микроаномалий с целью корректного медико-генетического консультирования. Идиопатические формы умственной отсталости создают трудности врачам-генетикам при медико-генетическом консультировании, что может привести к повторному рождению больного ребенка или спонтанным абортам в семье. Применение современных диагностических технологий позволяет не только повысить эффективность молекулярно-цитогенетической диагностики за счет выявления микронарушений генома у детей с нарушениями психики, но также выявлять новые нозологии из недифференцированных (идиопатических) форм умственной отсталости.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации (МД-4401.2013.7).
Генетические нарушения у человека и методы их выявления
Генами называются участки ДНК, в которых закодирована структура всех белков в теле человека или любого другого живого организма. В биологии действует правило: «один ген – один белок», то есть в каждом гене содержится информация только об одном определенном белке.
В 1990 году большая группа ученых из разных стран начала проект под названием «Геном человека». Он завершился в 2003 году и помог установить, что человеческий геном содержит 20–25 тысяч генов. Каждый ген представлен двумя копиями, которые кодируют один и тот же белок, но могут немного различаться. Большинство генов одинаковые у всех людей – различается всего 1%.
ДНК находится в клетке внутри ядра. Она особым образом организована в виде хромосом – эти нитеподобные структуры можно рассмотреть в микроскоп с достаточно большим увеличением. Внутри хромосомы ДНК намотана на белки – гистоны. Когда гены неактивны, они расположены очень компактно, а во время считывания генетического материала молекула ДНК расплетается.
В клетках человека есть структуры, которые называются митохондриями. Они выполняют роль «электростанций» и отвечают за дыхание. Это единственные клеточные органеллы, у которых есть собственная ДНК. И в ней тоже могут возникать нарушения. 
Весь набор хромосом в клетке называется кариотипом. В норме у человека он представлен 23 парами хромосом, всего их 46. Выделяют два вида хромосом:
Методы исследования хромосом
Для исследования кариотипа применяют специальный метод – световую микроскопию дифференциально окрашенных метафазных хромосом культивированных лимфоцитов периферической крови.
Этот анализ применяется для диагностики различных хромосомных заболеваний. Он позволяет выявлять такие нарушения, как:
Однако с помощью исследования кариотипа можно выявить не все генетические нарушения. Оно не способно обнаружить такие изменения, как:
Для получения дополнительной информации, не видимой в световой микроскоп, используют хромосомный микроматричный анализ (ХМА). С его помощью можно изучить все клинически значимые участки генома и выявить изменения в количестве и структуре хромосом, а именно микрополомки (микроделеции и микродупликации).
Во время хромосомного микроматричного анализа применяют технологию полногеномной амплификации и гибридизации фрагментов опытной ДНК с олигонуклеотидами, нанесенными на микроматрицу. Если объяснять простыми словами, то сначала ДНК, которую необходимо изучить, копируют, чтобы увеличить ее количество, а затем смешивают ее со специальными ДНК-микрочипами, которые помогают выявлять различные нарушения.
Эта методика позволяет в одном исследовании выявлять делеции и дупликации участков ДНК по всему геному. Разрешающая способность стандартного ХМА от 100 000 пар нуклеотидов – «букв» генетического кода (в отдельных регионах от 10 000 п. н.).
С помощью ХМА можно выявлять:
Однако, как и предыдущий метод, хромосомный микроматричный анализ имеет некоторые ограничения. Он не позволяет выявлять или ограничен в выявлении таких аномалий, как:
Мутации в генах и заболевания, к которым они способны приводить
Мутации – это изменения, которые происходят в ДНК как случайным образом, так и под действием разных факторов, например химических веществ, ионизирующих излучений. Они могут затрагивать как отдельные «буквы» генетического кода, так и большие участки генома. Мутации происходят постоянно, и это основной двигатель эволюции. Чаще всего они бывают нейтральными, то есть ни на что не влияют, не приносят ни вреда, ни пользы. В редких случаях встречаются полезные мутации – они дают организму некоторые преимущества. Также встречаются вредные мутации – из-за них нарушается работа важных белков, наоборот, происходят достаточно часто. Генетические изменения, которые происходят более чем у 1% людей, называются полиморфизмами – это нормальная, естественная изменчивость ДНК Полиморфизмы ответственны за множество нормальных отличий между людьми, таких как цвет глаз, волос и группа крови.
Все внешние признаки и особенности работы организма, которые человек получает от родителей, передаются с помощью генов. Это важнейшее свойство всех живых организмов называется наследственностью. В зависимости от того, как проявляются гены в тех или иных признаках, их делят на две большие группы.
Например, карий цвет глаз у человека является доминантным. Поэтому у кареглазых родителей с высокой вероятностью родится кареглазый ребенок. Если у одного из родителей глаза карие, а у другого голубые, то вероятность рождения кареглазых детей в такой семье тоже высока. У двух голубоглазых родителей, скорее всего, все дети тоже будут голубоглазыми. А вот у кареглазых родителей может родиться ребенок с голубыми глазами, если у обоих есть рецессивные «гены голубоглазости», и они достанутся ребенку. Конечно, это упрощенная схема, потому что за цвет глаз отвечает не один, а несколько генов, но на практике эти законы наследования зачастую работают. Аналогичным образом потомству могут передаваться и наследственные заболевания. 
Как выявляют рецессивные мутации?
Для выявления мутаций, которые передаются рецессивно, используют целый ряд исследований.
Секвенирование по Сэнгеру – метод секвенирования (определения последовательности нуклеотидов, буквально – «прочтение» генетического кода) ДНК, также известен как метод обрыва цепи. Анализ используется для подтверждения выявленных мутаций. Это лучший метод для идентификации коротких тандемных повторов и секвенирования отдельных генов. Метод может обрабатывать только относительно короткие последовательности ДНК (до 300–1000 пар оснований) одновременно. Однако самым большим недостатком этого метода является большое количество времени, которое требуется для его проведения.
Если неизвестно, какую нужно выявить мутацию, то используют специальные панели.
Панель исследования — тестирование на наличие определенных мутаций, входящих в перечень конкретной панели исследования. Анализ позволяет выявить одномоментно разные мутации, которые могут приводить к генетическим заболеваниям. Анализ позволяет компоновать мутации в панели по частоте встречаемости (скрининговые панели, направленные на выявление носительства патологической мутации, часто встречаемой в данном регионе или в определенной замкнутой популяции) и по поражаемому органу или системе органов (панель «Патология соединительной ткани»). Но и у этого анализа есть ограничения. Анализ не позволяет выявить хромосомные аберрации, мозаицизм и мутации, не включенные в панель, митохондриальные заболевания, а также эпигенетические нарушения.
Не в каждой семье можно отследить все возможные рецессивные заболевания. Тогда на помощь приходит секвенирование экзома – тест для определения генетических повреждений (мутаций) в ДНК путем исследования в одном тесте практически всех областей генома, кодирующих белки, изменения которых являются причиной наследственных болезней.
Секвенирование следующего поколения-NGS – определение последовательности нуклеотидов в геномной ДНК или в совокупности информационных РНК (транскриптоме) путем амплификации (копирования) множества коротких участков генов. Это разнообразие генных фрагментов в итоге покрывает всю совокупность целевых генов или, при необходимости, весь геном.
Анализ позволяет выявить точечные мутации, вставки, делеции, инверсии и перестановки в экзоме. Анализ не позволяет выявить большие перестройки; мутации с изменением числа копий (CNV); мутации, вовлеченные в трехаллельное наследование; мутации митохондриального генома; эпигенетические эффекты; большие тринуклеотидные повторы; рецессивные мутации, связанные с Х-хромосомой, у женщин при заболеваниях, связанных с неравномерной Х-деактивацией, фенокопии и однородительские дисомии, и гены, имеющие близкие по структуре псевдогены, могут не распознаваться. 
Что делать, если в семье есть наследственное заболевание?
Существуют два способа выявить наследственные генетические мутации у эмбриона:
Предимплантационное генетическое тестирование (ПГТ) в цикле ЭКО. Это диагностика генетических заболеваний у эмбриона человека перед имплантацией в слизистую оболочку матки, то есть до начала беременности. Обычно для анализа проводится биопсия одного бластомера (клетки зародыша) у эмбриона на стадии дробления (4–10 бластомеров). Существует несколько видов ПГТ: на хромосомные отклонения, на моногенные заболевания и на структурные хромосомные перестройки. Данные Simon с соавторами (2018) говорят о том, что в случае проведения ЭКО с ПГТ у пациентки 38–40 лет результативность ЭКО составляет 60%. Но при исследовании эмбриона есть ряд ограничений. Так, из-за ограниченного числа клеток можно не определить мозаицизм.
Если нет возможности провести ЭКО с ПГТ, то используют второй вариант – исследование плодного материала во время беременности.
Для забора плодного материала используют инвазивные методы:
Далее эти клетки исследуют при помощи одного или нескольких генетических тестов (которые имеют свои ограничения). Проведение инвазивных методов может быть связано с риском для беременности порядка 1%.
Таким образом, проведя дополнительные исследования, можно значительно снизить риск рождения ребенка с генетическим заболеванием в конкретной семье. Но привести этот риск к нулю на сегодняшний день, к сожалению, невозможно, так как любой генетический тест имеет ряд ограничений, что делает невозможным исключить абсолютно все генетические болезни.
Автор статьи
Пелина Ангелина Георгиевна
Ведёт генетическое обследование доноров Репробанка, осуществляет подбор доноров для пар, имеющих ранее рождённых детей с установленной генетической патологией.