Возникновение генетики: Наука генетика. История развития генетики. Видеоурок. Биология 9 Класс

Содержание

История ⚠️ развития генетики: методы изучения, этапы

Активное развитие генетики началось только в последней трети 20 века, поэтому она считается сравнительно молодой наукой. В современном научном знании исследования генетики учитываются не только в биологии и медицине, но и в истории, спорте, криминалистике. В статье мы рассказали о том, как появилась генетика и почему она имеет такое большое значение в нашей жизни.

Развитие генетики как науки

Сегодня генетика является одной из основополагающих наук современной биологии. Но так было не всегда. Несмотря на то, что люди издревле интересовались наследственностью, наблюдая за тем, как живые существа приобретают черты своих родителей, им не удавалось объяснить механизмы передачи наследственных черт потомкам.

Впервые о генетике как о науке заговорили в середине 19 века после публикации трудов австрийского ботаника Грегора Менделя. В работе «Опыты над растительными гибридами» Мендель на основе исследований определил закономерности наследования признаков у гороха.

Впервые термин «генетика» применил венгерский дворянин Имре Фестерик, а в современную биологическую науку его ввел английский биолог Уильям Бэтсон в 1905 году.

Генетика — наука, специализирующая на изучении закономерностей, материальных основ и механизмов наследственности, изменчивости и эволюции живых организмов. Возникновение генетики связывается с развитием сельского хозяйства, разведением домашних животных и рядом крупных открытий в биологии и медицине.

Под

наследственностью понимается свойство живых организмов из поколения в поколение передавать потомкам признаки старения, физиологические особенности и специфический характер индивидуального развития.

В современной науке историю становления генетики представляют в форме поэтапного развития.

Первый этап связан с именем основателя генетики Менделя, вклад которого заключается в установлении дискретности или делимости наследственных факторов. Это открытие показало, что не все наследственные задатки в процессе слияния гамет и образования зиготы смешиваются или растворяются. Часть из них наследуется от родителей к потомкам в форме дискретных частиц вне зависимости друг от друга. Это свойство организма получило название «закона Менделя». Однако при жизни его открытие не было оценено. Работы Менделя воспринимались критически, потому что опережали доступное знание о биологии и не могли быть поняты в то время.

Источник: tass.ru

Только в 1900 году на исследования австрийского ученого снова обратили внимание биологи де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак, которые независимо друг от друга поставили опыты, подтверждающие открытие Менделя. Одновременно с этим датский ботаник В. Иогансен изучал закономерности наследования на примере чистых линий фасоли. Он предложил термин «гены» для обозначения наследующихся факторов и сформулировал понятия «популяция», «фенотип» и «генотип». Научные результаты ученого внесли большой вклад в дальнейшее развитие генетики.

Второй этап ознаменован рядом важнейших открытий, сделавших генетику одной из самых развивающихся отраслей биологии. Американский генетик Т. Морган вместе со своими учениками А. Стертевантом, К. Бриджесом и Г. Меллером эмпирическим путем сформулировал и доказал хромосомную теорию наследственности. Это новое направление получило название цитогенетики и стало величайшим достижением естествознания первой половины прошлого века.

Передача наследственной информации (генов) от родителей к потомкам основана на передаче хромосом, в которых расположены гены в определенном и линейном порядке. Вывод был сделан на основе изучения закономерностей наследования на мушках дрозофилах в 1910–1911 гг.

В результате этого открытия Морган и американский цитолог Э. Вильсон выяснили и утвердили механизм определения пола, установив закономерности наследования свойств, сцепленных с половыми признаками. Определение хромосомной теории наследственности повлияло на становление и развитие современной молекулярной биологии.

К достижениям второго этапа развития науки можно также отнести:

  • определение основ биохимической, популяционной и эволюционной генетики;
  • доказательство того, что молекула ДНК является носителем наследственной информации;
  • становление основ ветеринарной генетики и ее последующее развитие.

Третий этап характеризуется развитием современной генетики на уровне молекулярной биологии. Его начало отсчитывается с 1940 года, когда Дж. Бидл и Э. Татум сформулировали гипотезу «один ген — один фермент». Согласно теории, предложенной американскими учеными, каждый ген регулирует синтез одного фермента, за образование которого он отвечает, а каждую метаболическую ступень контролирует отдельный фермент. Гипотеза легла в основу биохимической генетики, а ученые получили за свое открытие Нобелевскую премию.

В 1953 году молекулярные биологи Ф. Крик и Дж. Уотсон обнаружили структуру ДНК и расшифровали генетический код, благодаря чему был определен молекулярный механизм изменчивости. Под этим механизмом подразумевается, что однажды возникшие отклонения в структуре гена и ошибки самоудвоения ДНК будут впоследствии повторятся в дочерних нитях ДНК. Это положение позволило разработать способы искусственного получения мутаций, на основе которых разработаны новые сорта растений и штаммы микроорганизмов.

Также это способствовало возникновению генной инженерии, ставшей одним из основных направлений современной генетики.

Генная инженерия — это совокупность приемов и технологий, которые позволяют выделять гены из организма для осуществления последующих манипуляций и создания искусственных генетических систем.

Это открытие обеспечило качественно новый виток в развитии медицины, в особенности, в изучении закономерности заболеваний, передающихся наследственным путем.

Источник: unsplash.com

Основные понятия и методы генетики

К фундаментальным понятиям науки относятся наследственность и изменчивость, присущие каждому живому организму. Наследственность определяет свойство организма воспроизводить совокупность признаков, которыми обладали его предки. Механизмы изменчивости, напротив, приводят к трансформации комбинаций наследственных признаков или обретению совершенно новых черт у особей данного вида под влиянием внешних изменений окружающей среды. Изменчивость может развиваться в виде мутаций, необходимых для выживания в новых условиях жизни.

Для понимания важны и другие определения:

  • ген
     — специфический участок молекулы ДНК, отвечающий за хранение и передачу определенного наследственного признака;
  • популяция — группа особей одного вида;
  • генотип — совокупность всех генов и наследственных факторов организма;
  • фенотип — целостность биологических свойств и признаков живого организма, возникших в ходе индивидуального развития под влиянием внешней и внутренней среды;
  • аллели — альтернативные формы одного и того же гена, которые находятся в одинаковых локусах и определяют различные варианты становления одного признака;
  • доминантность подразумевает форму взаимодействия между аллелями одного гена, в рамках которой один из генов — доминантный — подавляет проявление другого;
  • рецессивность характеризует признак подавляемого гена из аллельной пары, который не развивается в гетерозиготном состоянии;
  • хромосома представляет собой линейную структуру, в которой расположены гены;
  • локус — часть хромосомы, в которой находится определенный ген.

В современной генетике применяются различные методы изучения наследственности и изменчивости. К ним относятся:

  • гибридологический метод
     является основным методом, который состоит в скрещивании организмов, имеющих различные друг от друга признаки, а также последующее изучение их потомства;
  • генеалогический метод специализируется на анализе родословных и позволяет предупредить возникновение заболеваний, имеющих генетический характер;
  • популяционный метод помогает выявить наследственные заболевания как в определенных странах, так и в отдельных группах населения;
  • цитогенетический метод применяется в изучении строения хромосом и изменчивости их количества. Позволяет на раннем этапе выявить хромосомные болезни, характеризующиеся нарушением числа хромосом или с изменением их строения;
  • биохимический и биофизический методы изучают наследственные патологии, которые возникают по причине генных мутаций, нарушающих строение и скорость синтеза белков. На основе методов изучается химический состав и строение определенных частей клеток.

Этические проблемы развития медицинской генетики

Источник: unsplash.com

Стремительное развитие современной науки спровоцировало возникновение вопросов относительно этической стороны генетических исследований в медицине. Ученые, философы, политики и социологи сформулировали ряд этических проблем применения генных технологий: доступность генетических обследований, необходимость перинатального генетического тестирования, формирование способов обеспечения конфиденциальности.

На основании этих вопросов в медицинской генетике был сформирован ряд основополагающих правил:

  1. Правило конфиденциальности подразумевает запрет передачи информации о результатах генетического исследования без письменного согласия пациента.
  2. Правило правдивости заключается в том, что врач обязан ставить пациента в известность обо  всех исследованиях, которые он планирует провести. Даже в крайних случаях — когда вмешательство необходимо для спасения жизни — пациент или его представители должны быть уведомлены о планирующихся операциях.
  3. Правило информированного согласия и уважения автономности пациента регулируется правовыми и юридическими нормами, которые регламентируют проведение медицинских вмешательств. Согласно этому правилу, любое генетическое обследование должно осуществляться строго по согласию пациента или его представителей.
    Несмотря на официальный статус, мнения ученых по перечисленным правилам все еще расходятся, так как их реализация не всегда применима к конкретной ситуации. Такая неоднозначность еще больше усугубляет и углубляет этические проблемы развития генетики в медицине.

Законы генетики

Воплощение законов генетики можно обнаружить только при рассмотрении большого количества организмов, так как они имеют статистический характер. При этом четкость проявления того или иного генетического закона зависит от количества параллельных наблюдений. Рассмотрим основные законы:

  1. Закон единообразия гибридов первого поколения является первым законом Менделя. Его также называют законом доминирования признаков. Суть состоит в том, что при моногибридном скрещивании двух гомозиготных организмов у гибридов первого поколения проявятся только доминантные признаки. По фенотипу и генотипу все поколение будет однообразно и вберет в себя признаки только одного из родителей.
  2. Закон расщепления — второй закон Менделя, основанный на наблюдениях за самоопылением гибридов первого поколения, при котором происходит расщепление признаков у второго поколения в числовом отношении 3:1 по фенотипу и 1:1:2 по генотипу. То есть образуется не одна, а две фенотипические группы — доминантная и рецессивная.
  3. Закон независимого наследования признаков определяет третий закон Менделя. Определив закономерности наследования одной пары признаков, Мендель занялся изучением наследования двух или более пар разнообразных признаков. В результате скрещивания гомозиготных растений, которые отличались по разным признакам, он обнаружил, что в потомстве они комбинировались так, словно их наследование происходило независимо друг от друга. Из этого ученый сделал вывод, что пары альтернативных признаков, которые находятся в каждом организме, не смешиваются при образовании гамет, а по одному от каждой пары переходят в них в чистом виде.
  4. Закон сцепленного наследования или закон Моргана основан на знании о том, что в одной хромосоме расположено множество генов, так как число признаков организма намного выше количества хромосом. Наследование признаков, гены которых расположены в одной хромосоме, передается совместно и не может распределяться по отдельности.
  5. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости сформулирован советским ученым Н. И. Вавиловым в 1920 году. Его суть заключается в том, что генетически близкие виды обладают сходными рядами наследственной изменчивости.

Значение генетики в современном мире

Развитие современной генетики уже достигло небывалых высот в изучении человека и особенностей его наследственности. Генетика активно используется в медицине и биологии, криминалистике, вирусологии, истории и других областях. При этом для человечества первостепенное значение представляют достижения генетики в медицине, которые проявляются в следующих функциях:

  • проведение генетического тестирования для предупреждения зачатия или рождения ребенка с наследственными патологиями;
  • использование генетических методов в борьбе с раком;
  • генетический анализ шизофрении;
  • применение выявленных закономерностей в наследственных заболеваниях для производства медикаментов;
  • возможность точного диагностирования наследственных заболеваний.

Ученые предсказывают, что уже в начале следующего века станет известна информация о работе каждого гена из генома человека, а также будут созданы технологии лечения большинства неизлечимых болезней.

Такова теоретическая основа генетической науки, а если вам срочно нужно решить задачи по генетике, обращайтесь к специалистам сервиса ФениксХелп.

Большинство россиян хотели бы заранее знать о генетической… – 13 октября 2021 г. | СТРАХОВАНИЕ СЕГОДНЯ

Большинство россиян хотели бы заранее знать о генетической предрасположенности к серьезным заболеваниям

Две трети россиян хотели бы заранее знать о том, подвержены ли они риску возникновения у себя критических заболеваний, свидетельствуют результаты исследования отношения россиян к новым медицинским технологиям, которое провели СК «Росгосстрах Жизнь» и компания Genotek в октябре. Каждый третий россиянин хотел бы оставаться в неведении.

Половина респондентов (51%) согласились бы пройти генетический тест, если бы это позволило получить более качественные медицинские услуги. 44,3% респондентов не стали бы проходить тест даже в случае возможности получения более качественных медицинских услуг.

Каждый второй респондент не испытывает никаких опасений, связанных с прохождением генетического теста. Каждого пятого беспокоит, что информация об их генетическом здоровье может быть использована против них. 12% опрошенных опасаются проходить генетические тесты по причине отсутствия уверенности в том, что данные будут надежно храниться и не утекут в руки злоумышленников.

Каждый второй россиянин спокойно относится к манипуляциям ученых с генами человека. С их точки зрения, если это поможет успешно лечить заболевания или предотвращать их возникновение, то это оправдано. 38% россиян, напротив, сомневаются в необходимости манипуляций с генами в медицинских целях.

Показательно, что большинство опрошенных (65%) хотели бы заранее знать о том, подвержены ли они риску возникновения опасных заболеваний. Чаще других так отвечали жители Санкт-Петербурга — 69%, Казани — 66%, Москвы — 65%, Екатеринбурга — 64% и Новосибирска — 59,4%.

«Раннее выявление заболеваний, особенно таких серьезных, как онкологические и сердечно-сосудистые патологии — это залог успешного лечения и полного выздоровления. Сегодня у россиян появилась отличная возможность пройти генетический тест и узнать о рисках возникновения наследственных заболеваний и других нарушений, связанных со здоровьем, которые могут проявиться в течение жизни. Передовые медицинские технологии дают возможность заранее позаботиться о своем здоровье и предотвратить развитие болезни, — рассказывает Гульнара Орлова, руководитель по развитию дополнительных сервисов СК «Росгосстрах Жизнь». — Уже сейчас клиенты Private Banking «Открытие» могут приобрести инновационный продукт накопительного страхования жизни с медицинскими сервисами «Вектор здоровья» СК «Росгосстрах Жизнь» и пройти генетический чек-ап на выявление развития более чем 150 опасных заболеваний, а также узнать о непереносимости некоторых продуктов питания, получить информацию о том, какие лекарственные препараты наиболее эффективны для данного человека, а какие —могут вызвать неблагоприятные побочные эффекты. По итогам исследования врач-генетик разрабатывает персональную программу диагностики и профилактики. Кроме того, программа «Вектор здоровья» включает возможность регулярного прохождения комплексного медицинского обследования, оплату лечения в России или за рубежом в случае диагностирования критического заболевания, а в конце срока действия договора страхования клиент получает возврат накопленных средств, вне зависимости от факта наступления страхового события».

«Результаты опроса вполне ожидаемые — сейчас все больше людей начинают заботиться о своем здоровье, профилактика заболеваний стала привычной. К врачу все чаще обращаются не для лечения заболевания, а за профилактикой. Генетический тест — главный инструмент выявления возможных рисков и персонализации профилактических мер, поэтому готовность россиян сделать первый шаг к заботе о здоровье — не неожиданность», — поделился генеральный директор и сооснователь медико-генетического центра Genotek Валерий Ильинский.

Краткий словарь генетических терминов

Краткий словарь основных понятий и терминов, использующихся в генетике

Для понимания того, с чем работает наша компания и зачем эта работа нужна, какие результаты мы получаем и что они вам расскажут, можно прийти на консультацию к специалистам ЦГРМ «ГЕНЕТИКО». А для того, чтобы Вы не забыли, о чем был разговор, и не утонули в море новой информации, мы составили для Вас небольшой словарик основных понятий и терминов, использующихся в генетике.

Основным положением биологической науки является то, что клетка – это самое маленькое из возможных проявление жизни и что новая клетка может появиться только от уже существующей и никак не может возникнуть сама по себе. Конечно, это приводит к большому количеству вопросов о том, как зародилась жизнь и каким образом могла сформироваться самая первая клетка. Но для удобства будем считать обозначенные положения верными в современной реальности планеты Земля, где мы живем. Несмотря на невообразимо огромное разнообразие живых существ, все они состоят из клеток. И у всех клеток есть схожие черты, которые обусловлены самыми простыми жизненными необходимостями. Во-первых, клетка должна как-то отделяться от внешнего пространства – для этого есть специальная оболочка.

Во-вторых, клетка должна питаться – для этого есть разные системы, способные преобразовать энергию света или химических связей в необходимые для жизни вещества и удобную для использования энергию. И еще клетка умеет размножаться. Для выполнения всех этих функций необходимы механизмы, основу которых составляют белки и РНК. А вот инструкция, как эти молекулы должны выглядеть и работать, хранится в специальном отсеке клетки – ядре – в виде ДНК. Ошибки в этой инструкции, которая разрабатывалась миллионы лет, приводят к смерти клетки. А в многоклеточном организме, таком, как у человека, например, клетки взаимодействуют друг с другом, поэтому нарушение в работе одной или нескольких клеток может привести не к смерти всего организма, а к нарушениям его работы – заболеваниям. Также необходимо помнить, что человеческий организм огромная система, ансамбль миллионов разнообразных маленьких организмов, которые выросли из одной единственной клетки – зиготы – результата слияния яйцеклетки и сперматозоида.

ДНК – ДезоксиРибонуклиновая Кислота – полимер, то есть молекула с большим количеством последовательно повторяющихся структурных элементов, который несет всю информацию о генах и белках, необходимых для жизни всего организма. ДНК является картотекой, библиотекой и матрицей, с которой считывается информация в определенной последовательности и определенных условиях, разъяснения о которых записаны как в самой ДНК, так и с помощью различных дополнительных модификаций этой молекулы. Каждой хромосоме соответствует 1 молекула ДНК. Структурными блоками этого полимера являются дезоксирибонуклеотиды (=нуклеотиды), которые бывают 4х видов (А, Т, Г, Ц).

Последовательность ДНК – это то, в каком порядке в молекуле ДНК идут ее структурные элементы – нуклеотиды. Таким образом, генетической информацией является именно последовательность ДНК, а молекула ДНК является ее физическим носителем.

Хромосома – это молекула ДНК, специальным образом обернутая различными белками, которые помогают управляться с такой длинной молекулой, чтобы она не порвалась, не перепуталась с другими ДНК-молекулами и была физически доступна для белков, осуществляющих работу всего генетического аппарата.

РНК –РибоНуклиновая Кислота – полимер, который выполняет функциональную роль переносчика информации, то есть копии, которая делается с ДНК и используется для создания функциональных молекул: специальных РНК или белков. Специальные молекулы РНК могут не являться матрицами, на базе которых синтезируется белок, а сами выполняют структурные, ферментативные или транспортные функции. Главное, что последовательность структурных блоков в молекуле РНК всегда определена последовательностью ДНК соответствующего участка.

Белок – основная функциональная единица живой клетки с самым широчайшим спектром функций и возможностей. Как ДНК и РНК, является полимером, однако имеет химически иные структурные блоки – аминокислоты. Их последовательность, с одной стороны, напрямую зависит от соответствующей последовательности ДНК и может изменяться только в ограниченных и предусмотренных в ДНК инструкций, с другой стороны является основой структуры, в том числе пространственной, возможностей и функции белков разных типов.

Ген – определение гена включает два аспекта: теоретический и физический. Теоретически, то есть умозрительно, геном называют последовательность ДНК (слово, записанное на языке генетики), обладающее определенными свойствами. Как и слово в языке, ген является основой наследственной информации, в то время как различные другие структуры можно отнести к знакам препинания или вспомогательным элементам. Ген является подробной инструкцией для синтеза белка или специфической РНК, которую он кодирует. Причем эта инструкция описывает не только последовательность молекул, но и то в каких условиях и как они должны работать и выполнять свои функции. С физической, то есть материальной, точки зрения, ген – это часть молекулы ДНК с определенными структурными элементами. Как внутри слова есть приставка, корень, суффикс и окончание, позволяющие слову адаптироваться для каждой конкретной фразы, так и у гена есть промотор, экзоны и интроны. Первый обозначает начало гена, экзоны – это ключевая информация о последовательности РНК или белка, а интроны необходимы для регуляции и тонкой настройки работы гена в условиях разных тканей, органов и изменяющейся окружающей среды.

Экспрессия гена – это эффективность работы гена, так как для его функционирования недостаточно его наличия в геноме – с него должна считываться информация. Именно то, как часто и в каком объеме считывается информация с гена, выражают термином экспрессия.

Локус – участок молекулы ДНК, содержащий различный структурные элементы, в том числе один или несколько генов.

Геном– это последовательность всех молекул ДНК организма. Важно помнить, что в каждой клетке одного организма в норме содержатся одинаковые по количеству и последовательностям молекулы ДНК, а различается экспрессия конкретных генов.

Экзом – это последовательности ДНК экзомных участков генов, то есть так называемая основная кодирующая составляющая. Это то, с чем работает организм, в то время как остальная часть генома объясняет, как работать и в каких условиях как применять и настраивать кодирующую часть генома.

Мутация – изменение последовательности ДНК по сравнению другими клетками организма или другими представителями вида. Мутации могут возникать как из-за воздействия внешних неблагоприятных условий, так и из-за того, что наши ферменты работают пусть с редкими, но ошибками. Так как происходит физическое изменение в носителе информации – ДНК, такое изменение может передаваться из поколения в поколение.

Частота мутаций — относительное значение, показывающее у какой доли людей в геноме есть конкретная мутация. Частоту мутации можно рассчитать, как среднюю для всех людей, так и отдельно по расовым или национальным, или любы другим группам. В медицинской генетике под мутацией подразумевают изменение ДНК, которое может быть связано с каким-то заболеванием, и противопоставляют ее полиморфизму. Хотя по общей логике полиморфизм – это частный случай мутации.

Полиморфизм – нейтральная, а точнее безвредная, мутация, которая сравнительно часто встречается у какой-то группы организмов одного вида. Некоторые мутации встречаются часто у всех людей, некоторые – только среди представителей определенных рас или народностей.

Аллель – вариант последовательности гена в разном виде: от различия в одной букве последовательности до отсутствия целого куска последовательности или вставке лишнего. Эти различия возникают из-за мутации, которая могла произойти у далекого предка и передаться потомству через поколения. Таким образом, каждый ген у отдельного человека может быть представлен конкретным вариантом – аллелем. Для понимания аллелизма необходимо объяснить, что, например, различия в цвете глаз, волос, росте, чувствительности к алкоголю объясняются именно разными аллельными состояниями соответствующих генов.

Генотип – это все гены конкретной особи с указанием аллельного состояния каждого гена и наличия/отсутствия мутаций в межгенных участках ДНК.

Доминантный аллель. В геноме человека содержится по 2 копии каждой хромосомы. Это означает, что в каждом геноме есть две очень похожие по длине и последовательности генов молекулы ДНК, которые отличаются аллельными состояниями генов и мутациями/полиморфизмами в межгенных участках этих молекул ДНК. Из этого следует, что и каждый ген представлен в геноме 2 копиями, каждая из которых может быть определенным вариантом (аллелем) этого гена. Доминантным аллелем называется тот, одной копии которого достаточно для проявления его особенностей. То есть если хотя бы на одной из хромосом ген находится в состоянии доминантного аллеля, то ген будет работать по тому варианту, который описывается именно этим аллелем. Важно, что так как у одного гена может быть более двух вариантов (аллелей), то и доминантность аллеля определяется по отношению к каждому из вариантов, хотя есть и те, которые доминантны по сравнению со всеми другими. Встречаются варианты с одинаковой предпочтительностью для работы, тогда проявляется совместное влияние этих вариантов.

Рецессивный аллель – по аналогии с доминантным аллелем, это такое состояние гена, которое наименее предпочтительно для проявления. Поэтому если в геноме есть другая копия гена, доминантная, то задавать темп работы гена будет именно она, но если и вторая копия гена представлена рецессивным аллелем, то будет работать этот, хотя менее предпочтительный, но в такой ситуации единственно имеющийся вариант. Хотя в большинстве случаев связанные с возникновением заболевания аллели рецессивны, это вредность/полезность не является единственным определяющим фактором рецессивности/доминантности аллеля.

Гомозигота. Гомозиготой по определенной мутации/полиморфизму/аллелю называют такую клетку или организм, в генотипе которой/которого обе копии гена на двух хромосомах представлены одним вариантом, то есть не отличаются по этой мутации/полиморфизму/аллелю.

Гетерозигота. Гетерозиготой по определенной мутации/полиморфизму/аллелю называют такую клетку или организм, в генотипе которой/которого две копии гена на двух хромосомах представлены разными вариантами, то есть отличаются по этой мутации/полиморфизму/аллелю.

Секвенирование – это группа методов, позволяющая узнать последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. Этот метод обладает некоторыми особенностями. Во-первых, пока что ни один способ секвенирования не позволяет прочитать всю последовательность одной хромосомы, чтение идет сравнительно небольшими отрезка от 50 до несколько тысяч нуклеотидов. Во-вторых, почти все методы устроены так, что из кусочка ДНК делается много одинаковых и читаются они все. Эта особенность проявляется в таком параметре секвенирования, как глубина секвенирования, обозначаемая 10Х, 20Х, 50Х. Чем больше это значение, тем больше раз прочитан один и тот же кусок молекулы, тем точнее можно выявить ошибки секвенирования и особенности участка, например, его гетерозиготность по какой-либо мутации/полиморфизму.

Гаплотип — совокупность состояний/вариантов определенных локусов, которые расположены на одной хромосоме, и вследствие структурных особенностей эти состояния всегда наследуются вместе. То есть, например, если в одном локусе (1) гаплотипа имеется мутация (1А), а в другом (2) имеется уже другая мутация (2M), то именно в таком составе они будут наследоваться (1А2М), а смешанных вариантов (1B2M или 1A2N) не бывает или они относятся к другому гаплотипу.

Гаплогруппа — совокупность особей, имеющих сходный гаплотип по определенным локусам, которые задаются в соответствии с тем, какую задачу нужно решить, определяя гаплогруппу

Митохондриальная ДНК. Если разбираться подробнее и глубже, то генетическая информация одного человека находится не только в 46 хромосомах, располагающихся в специальном отсеке клетки – ядре, но и в клеточных органах митохондриях. У митохондрий в клетке своя задача – преобразовывать энергию, заключенную в химической связи определенных атомов, в более удобную для клетки, то есть они готовят эффективные питательные запасы из разного сырья. Митохондрии довольно сложны, их оболочка хитро устроена, чтобы опасные побочные продукты готовки не могли попасть в остальную часть клетки, поэтому все время таскать туда нужные для их работы белки не слишком продуктивно. Таким образом, у них есть своя ДНК, которая несет информацию о разных особенных белках и РНК, которые нужны именно для работы митохондрии. Такую ДНК называют митохондриальной и она является неотъемлемой и обязательной частью нашего генотипа. Передается она только от мамы, так как сперматозоид для возможности быстро перемещаться и долго оставаться живым несет самый минимум необходимой генетической информации – 23 хромосомы. А вот яйцеклетка, которой для выполнения основной функции не нужно находится в агрессивной окружающей среде, может позволить себе бОльшую массу и дополнительные запасы в виде готовых к работе станций приготовления питания – митохондрий и заранее синтезированных белков и РНК.

Гены половой дифференцировки – группа генов, играющая ведущую роль в определении будет эмбрион развиваться как девочка или как мальчик. В геноме человека основой проявления мужских или женских половых признаков является наличие/отсутствие половой хромосомы Y, а именно особо локуса этой хромосомы – SRY (Sex-determining Region on the Y chromosome). Важно отметить, что нарушения в этом локусе могут приводить не к внешним проявлениям, а к сниженной репродуктивной способности мужчины или ее полному отсутствию. Процесс дифференцировки пола у человека можно представить тремя стадиями: 1) какой набор хромосом получается при слиянии яйцеклетки (всегда несет хромосому X) и сперматозоида (с хромосомой X или Y), 2) формирование женских или мужских половых органов в зависимости от работы генов локуса SRY, 3) развитие вторичных половых органов в соответствии с типом половых органов. Нарушения на разных этапах приводят к разным проявлениям и разным заболеваниям.

Локус AZF – это участок Y-хромосомы, на котором располагаются так называемые факторы азооспермии (AZF — AZoospermia Factors). Это особые участки, которые названы так, потому что если какой-то из них отсутствует из-за мутации, то развивается азооспермия (отсутствие сперматозоидов) или олигозооспермия (малое количество сперматозоидов). Всего обнаружено три таких фактора AZFa, AZFb и AZFc. В норме наличие всех трех является минимальным необходимым условием нормального формирования сперматозоидов. Если в геноме отсутствует один из AZFa и AZFb или оба, то нарушается созревание сперматозоидов и, как следствие, полностью отсутствует репродуктивная функция. При отсутствии локуса AZFc нарушения могут быть не столь сильными, поэтому деторождение остается возможным в некоторых случаях.

Хромосомные аномалии – это крупные мутации, которые связаны с изменением последовательности ДНК не в рамках отдельного гена или нескольких, а в масштабе хромосомы или генома. Например, отсутствие (делеция) большой части или всей хромосомы, лишняя хромосома, или часть одной хромосомы соединена с частью другой хромосомы и т.д.

Наследственное заболевание – это заболевание, вызванное нарушениями в геноме, то есть мутациями, которые либо мешают формированию нормального белка (так как ген – инструкция по его построению – поврежден), либо изменяют регуляцию, то есть условия, когда, в каком месте или с кем такой белок или ген должен работать.

Моногенное заболевание – это наследственное заболевание, вызванное мутацией в одном только в одном гене. Несмотря на то, что все остальные почти 30000 генов могут быть в порядке, изменение последовательности ДНК в этом гене вызывает нарушения функционирования всего организма.

Хромосомное заболевание – наследственное заболевание, вызванное хромосомными аномалиями.

Носительство мутации – это состояние гетерозиготы по аллелю, обладающему какими-то негативными клиническими проявлениями, если он находится в геноме в виде гомозиготы.

Пробанд – человек, с которого начинается составление генеалогического дерева (родословной). Обычно пробанд – это носитель или пациент с наследственным заболеванием, проявление которого и вызвало необходимость генеалогического анализа.

Сиблинг – в генетике таким термином обозначают потомков одних родителей, то есть братьев и сестер, но не близнецов.

Автор: Жикривецкая Светлана

Биолог-исследователь

Медицинская генетика, цена в СПб

В настоящее время одним из самых быстроразвивающихся направлений в медицине является медицинская генетика. Этот феномен во многом обязан лавине открытий в области клеточной и молекулярной биологии, произошедших на рубеже XX – XXI веков.

Главным достижением в этой области стоит отметить успешное завершение международного исследовательского проекта «Геном человека», открывшего дорогу практическому применению знаний о генетической информации нашего генома для практического применения в медицине. Помимо гигантских объемов информации, полученных о геноме человека и законах его функционирования, технологический прорыв позволил создать технологии определения нуклеотидных последовательностей, позволяющих оперативно извлекать из генома необходимую информацию.

Основной ролью медицинской генетики является выявление наследственной составляющей патогенеза заболеваний человека, определение предрасположенности к развитию определенного спектра мультифакторных заболеваний и их своевременная диагностика. Влияние генетических факторов описано для болезней двух основных уровней: наследственные болезни, куда можно включить хромосомные и генные заболевания; и мультифакторные заболевания, куда можно отнести большинство наиболее распространенных болезней человека.

Хромосомные заболевания

Вызываются нарушениями на уровне числовых и структурных аберраций хромосом – гигантских структур клеточного ядра, основной задачей которых является сложная  многоуровневая упаковка ДНК – основного носителя генетической информации. Возникновение хромосомных аберраций, как правило, происходит при созревании гамет и ведет к гибели зародыша на ранних стадиях развития. Если же они сохраняются, то наследуются достаточно редко, в 4-5% случаев. В эту группу относят синдромы Дауна, Патау, Эдвардса, Шерешевского-Тернера, Клайнфельтера, вызываемые нарушением числа хромосом, и множественные (более 700 описанных нозологических форм) заболевания, вызываемые нарушениями структуры хромосом – делециями, дупликациями и инверсиями.

Генные заболевания 

Обусловлены мутациями в структурных генах, осуществляющих свою функцию через синтез полипептидов — белков. Также подобные заболевания называют моногенные, так как нарушенной оказывается первичная последовательность только одного из 22000 – 24000 функциональных генов, имеющихся в нашем геноме. В основном сюда входят болезни обмена веществ. Часть из них связана с нарушениями аминокислотного обмена – фенилкетонурия, альбинизм, алкаптонурия. Другие связаны с нарушениями обмена углеводов (галактоземия), липидов (синдромы Ниманна-Пика и Гоше), азотистых оснований (подагра, Синдром Леша-Найхана), металлов (болезнь Вильсона-Коновалова). Нарушения обмена соединительной ткани вызывают синдром Марфана и фибродисплазию, а нарушения всасывания в пищеварительном тракте – муковисцидоз и непереносимость лактозы. Часто в результате изменения или утраты функции одного гена происходит нарушение нормального функционирования целой метаболической системы, что приводит к необратимым патологическим состояниям. Встречаются моногенные формы гипертензии, болезней Альцгеймера и Паркинсона, эпилепсии, иммунодефицитов и различных онкологических заболеваний. Как правило, развитие данных заболеваний жестко детерминировано генной мутацией, и факторы окружающей среды не оказывают существенного влияния на их протекание. Несмотря на явный прогресс в определении природы генных болезней, терапия их очень затруднена.

Мультифакторные заболевания 

Обусловлены комбинированным действием наследственных генетических факторов и неблагоприятных факторов окружающей среды, совместно формирующих предрасположенность к заболеванию. К мультифакторным относятся подавляющее большинство хронических заболеваний человека, включая воспаления, сердечно-сосудистые, эндокринные, онкологические и др. Генетической составляющей мультифакторных заболеваний в большинстве случаев являются не единичные  нарушения (мутации) генов, а их полиморфные варианты, или аллели, постоянно присутствующие в популяции с достаточно высокой частотой. Как правило (но не всегда), полиморфные аллели различаются одной нуклеотидной заменой, поэтому их называют одиночными нуклеотидными полиморфизмами, или SNP (от англ. single nucleotide polymorphism).  SNP располагаются не только в кодирующей области (экзоне) гена, вызывая изменения в аминокислотном составе кодируемого им белкового продукта. Очень часто  SNP расположены в некодирующих областях генома, в основном в промотерных областях, регулируя экспрессию гена. Сами гены, обладающие в популяции несколькими аллелями, различающимися своим влиянием на развитие конкретных заболеваний, называют генами предрасположенности или генами-кандидатами. Наличие в них  SNP не угнетает их функцию, а изменяет (в любую сторону) их экспресиию, или смещает активность соответствующего белка (фермента).

В силу того, что каждая клетка человеческого организма содержит двойной набор генетического материала, две различные аллели одного гена-кандидата могут находиться в трех состояниях: нормальная гомозигота (две нормальных аллели), гетерозигота (одна аллель нормальная, или «дикого типа», вторая патологическая, несет SNP), и патологическая гомозигота (две патологических аллели). В различных ситуациях неблагоприятное действие SNP в патологической аллели может проявляться как в патологической гомозиготной, так и гетерозиготной форме. В подавляющем большинстве случаев наличие одной неблагоприятной аллели не приводит к развитию заболевания. Для запуска патологического процесса необходимо совместное действие нескольких мутантных аллелей, как правило гомозиготных, и неблагоприятных факторов окружающей среды.

В настоящее время для каждого мультифакторного заболевания выявлен достаточно широкий спектр генов, вовлеченных в формирование совместного влияния на функционирование определенной метаболической системы, ответственной за жизнедеятельность одной из систем организма. Эти гены составляют специфическую «генную сеть», и число генов-участников такой сети для каждого заболевания постоянно увеличивается. Всего сейчас в геноме человека известно около 150 миллионов различных SNP,из которых  около одного миллиона потенциально могут оказать влияние на функционирование генов. В действительности достаточно небольшое количество  SNP могут оказать реальное влияние на развитие предрасположенности к заболеванию. Поэтому именно составление реальной «генной сети», идентификация в ней центральных генов и полиморфизмов, исследование взаимодействий наследственных и средовых факторов является основной задачей данного раздела медицинской генетики. На основе этих знаний происходит развитие комплекса профилактических и лечебных мероприятий индивидуально для каждого пациента, с учетом его уникального генотипа. Такова стратегическая основа нового, быстро развивающегося направления, получившего наименование предиктивная (предсказательная) медицина.

Сейчас накапливается  все больше фактов о значительной, а может быть, даже ведущей роли в формировании наследственной предрасположенности эпигенетической изменчивости. Большинство полиморфизмов являются вариантами норм, и влияние каждого конкретного  SNP на развитие заболевания обязательно следует рассматривать в комплексе. При анализе каждого случая необходимо принимать в расчет максимальное количество наследственных факторов (SNP), сопоставлять их с частотами аллелей в различных выборках людей, и обязательно учитывать влияние внешних факторов.

Еще одним направлением развития медицинской генетики, основанном на анализе индивидуального генома человека, является фармакогенетика. Здесь исследуется влияние индивидуальных особенностей организма на метаболизм лекарственных препаратов. Сейчас известно достаточно большое количество лекарственных средств, для которых описано различное биохимическое проявление в зависимости от генотипа пациента. Стоит упомянуть суксаметоний, сульфаниламиды, хлортиазид, толбутамид, варфарин, амфетамины, бета-блокаторы и др. Разработка различных схем терапии заболеваний с учетом генетического статуса пациента для минимизации побочных эффектов и усиления терапевтического эффекта лекарственного препарата – современные возможности генетического типирования генов, вовлеченных в метаболизм и детоксикацию организма.

Благодаря прогрессу в медицинской генетике, сейчас становится вполне доступно для каждого пациента получать генетический паспорт, совокупность информации об изменчивых локусах генотипа. Основным направлением здесь является исследование возможно большего числа полиморфизмов, при этом достаточно осторожно оценивая их индивидуальное влияние и добавляя генетические данные в общую картину развития мультифакторного заболевания. Используя преимущество неизменности генетической информации в течение жизни (за исключением редких соматических мутаций) такой генетический паспорт можно постоянно расширять, исследовать новые потенциальные гены и локусы, оптимизируя стратегию и тактику лечения каждого пациента.

Медико-генетический центр (МГЦ) организован для повышения качества оказания медико-генетической помощи населению и оказывает первичную специализированную медико-санитарную помощь в плановом порядке в амбулаторных условиях.

Директор медико-генетического центра – Репенко Николай Андреевич.

Наследственная и врожденная патология занимает значительное место в структуре заболеваемости и смертности населения. Это обуславливает необходимость разработки профилактических мероприятий. Существует два подхода к профилактике наследственной патологии: семейная профилактика через медико-генетическое консультирование и популяционная профилактика, базирующаяся на специальных программах скрининга. Оба подхода взаимосвязаны, а эффективность каждого определяется образовательным уровнем, как врачей, так и населения, и настороженностью по поводу возникновения наследственной или врожденной патологии в отдельно взятой семье.

По определению рабочего комитета американского общества генетики человека (1974), медико-генетическое консультирование представляет собой «…коммуникативный процесс, связанный с решением проблем, относящихся к появлению или риску появления наследственных заболеваний в семье. Этот процесс заключается в попытке одного или нескольких квалифицированных специалистов объяснить пациенту или его семье диагноз, тип наследования, основные проявления, течение и доступное лечение наследственного заболевания; помочь семье принять правильное решение относительно репродуктивного поведения с учетом величины повторного риска и выбрать ряд действий в соответствии с этим решением, учитывая степень рис-ка и семейные цели. Кроме того, генетик-консультант должен помочь обратившимся лучше адаптироваться к наличию болезни в семье и риску повторения этой болезни».

Основные задачи медико-генетического консультирования:

  1. Установление точного диагноза наследственного заболевания
  2. Определение типа наследования заболевания в данной семье
  3. Расчет риска повторения заболевания в семье
  4. Определение наиболее эффективного способа профилактики
  5. Объяснение в доступной форме смысла медико-генетического заключения и помощь в принятии решения
  6. Психологическая помощь и адаптация семьи к жизни с больным ребенком.

Многие формы наследственной патологии характеризуются мультисистемностью поражения и выраженным полиморфизмом клинических признаков, поэтому врач-консультант должен иметь специальные знания и навыки в самых различных областях медицины. Оценка риска рождения ребенка с наследственной болезнью требует также наличия мощной автоматизированной информационной и лабораторно-диагностической базы. Поэтому консультировать семью, должен только сертифицированный врач-генетик, работающий в крупном специализированном многопрофильном лечебном учреждении. В противном случае не исключены серьезные погрешности при оценке риска, которые могут привести семью к неверному решению в вопросе планирования потомства.

К настоящему времени в международной информационной базе наследственной патологии (OMIM) содержится информация более чем о 8000 нозологических форм моногенных заболеваний. Для большинства этих заболеваний идентифицированы гены, следовательно, для них возможна профилактика на основе проведения дородовой диагностики.

Профилактическая направленность современной медицины требует введения обязательной регистрации семей с высоким риском проявления наследственных заболеваний с тем, чтобы предвидеть возможность его возникновения у последующих поколений. В основе деятельности медико-генетических консультаций лежит диспансерный принцип; лишь на время обследования или обострения больные могут помещаются в специальные стационары или клиники.

Медико-генетическая консультация информирует и врачей других специальностей (акушеров, терапевтов, педиатров, неврологов и др.) по вопросам клинической генетики (ранняя диагностика и своевременное лечение наследственных заболеваний). Совет пациенту может быть полноценным лишь при точном диагнозе и учёте особенностей в данной семье, при исключении приобретённых заболеваний, протекающих под маской наследственных (фенокопии), при выявлении скрытого (гетерозиготного) носительства мутантного гена в случае наследственного заболевания с рецессивным типом наследования.

Порядок направления в медико-генетический центр ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России

Пациенты, направляемые в системе ОМС на консультацию к врачу-генетику в медико-генетический центр департамента по амбулаторно-поликлинической и параклинической работе ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России, должны иметь:

  • направление, медицинский страховой полис, снилс
  • в направлении указывается цель консультации или обследования, диагноз в соответствии с МКБ-10 и показаниями для медико-генетической консультации.

При направлении на консультацию пациентов в ФГБОУ ВО «РостГМУ» Минздрава России использовать утвержденные приказом МЗ РО № 2230 от 31.12.2015г. «О порядке направления пациентов на консультацию (госпитализацию) в ГБУ РО «РОКБ», ГБУ РО «ОКБ №2», ГБУ РО «ОДКБ» формы направлений для областных учреждений ГБУ РО «РОКБ», ГБУ РО «ОКБ №2», ГБУ РО «ОДКБ»

Прием врача-генетика проводится:

  1. Консультативно-поликлиническое отделение клиники РостГМУ, 344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский 38, запись на прием по телефону: +7 (863) 285-32-13 (регистратура),
  2. Амбулаторно-поликлиническое отделение, 344010, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, ул. Мечникова, 43 запись на прием по телефону: +7 (863) 206-555-4 (регистратура).

Показания для медико-генетического консультирования в медико-генетическом центре ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России

  1. Беременные из группы высокого риска по хромосомным нарушениям у плода (индивидуальный риск 1/100 и выше) в I триместре беремен-ности и (или) выявление врожденных аномалий (пороков развития) у плода в I, II и III триместрах беременности для подтверждения пренатального диагноза с использованием инвазивных методов обследования
  2. Беременные с ВПР/МВПР у плода, часто сочетающихся с хромосомными аномалиями
  3. Супружеские пары с привычным не вынашиванием, более 2х спонтанных прерываний беременности в ранние сроки
  4. Бесплодный брак, супружеские пары при планировании ВРТ
  5. Первичная аменорея, нарушение менструального цикла, невыясненного генеза
  6. Больные и члены их семей с предположительно наследственной или врожденной патологией:
  • специфический внешний вид больного, в том числе цвет волос, запах
  • болезни кожи (нарушение пигментации, ихтиоз, буллезный эпидермолиз и др), волос (алопеция, гипотрихоз), ногтей, зубов
  • наследственные болезни обмена (ФКУ, болезнь «кленового сиропа» и др.)
  • гепатоспленомегалия
  • задержка психофизического и речевого развития
  • низкорослость (пропорциональная, диспропорциональная)
  • системные заболевания скелета
  • дегенеративные заболеваниями нервной системы, в том числе нервномышечные
  • заболевания крови, в том числе иммунодефицитные состояния
  • ранняя глухота, слепота
  • умственная отсталость
  • аутизм, судорожный синдром
  • врожденные пороки развития (изолированные или множественные), хромосомные заболевания
  • врожденные пороки развития (изолированные или множественные), хромосомные заболевания
  1. Наличие в семейном анамнезе больных с наследственным или врожденным заболеванием (при планировании беременности)
  2. Наличие у одного из супругов хромосомной аномалии или порока развития
  3. Кровнородственный брак (при планировании беременности)
  4. Профессиональные вредности (при планировании беременности)
  5. Тяжелые соматические заболевания (при планировании беременности)
  6. Длительный прием женщиной лекарственных средств (противосудорожных, антитиреоидных, противоопухолевых средств, кортикостероидов и др.) (при планировании беременности).

«У этносов есть медицински регулируемые свойства»

В рамках Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий в России создается Центр полногеномного секвенирования. Основная его задача — расшифровка и систематизация геномов сотен тысяч россиян, что позволит вывести на новый уровень борьбу с тяжелыми генетическими заболеваниями. Руководит созданием Центра Константин Северинов, один из крупнейших мировых ученых в области молекулярной биологии. «Ведомости» поговорили с ним о перспективах масштабирования национальных генетических исследований.

— В чем цель создания Центра, чего стоит ждать в результате реализации проекта?

— Этот проект реализуется в рамках технологического партнерства государства и НК «Роснефть» по программе развития генетических технологий. Партнерство это долгосрочное и комплексное. Оно касается и образования, и кадровой подготовки, и, конечно, собственно работ по широкомасштабному определению геномных последовательностей россиян на основе современных технологий и создания специализированных банков генетических данных. Вот цифры: в Англии сейчас количество определенных геномов приближается к 500 тыс., в ЕС собираются сделать 1 млн, огромные количества полных геномных последовательностей определены в Китае, в США. На фоне этого количество расшифрованных геномов в России исчезающе мало.

— А зачем их много?

— Есть такое популярное развлечение у московских интеллектуалов — проведение генетических тестов для выявления своей генеалогии, определения медицинских рисков или для выявления способностей у детей. На этом даже бизнес какой-то построен. Задача в том, чтобы связать наличие генетических особенностей с наличием тех или иных свойств. Точность таких предсказаний зависит от количества имеющихся данных. Поэтому очень важно иметь как можно большее количество геномов разных людей и ассоциированной с этими людьми медицинской информацией. Это позволит теперешним генетическим «гороскопам» статъ мощным инструментом, точно определять риски генетических заболеваний, подбирать наиболее эффективные терапии и т.д.

— Почему источники данных обязательно территориально обусловлены? Люди вроде везде одинаковы в основе.

— Они могут быть обусловлены этнически. На эту тему имеются четкие данные. В России есть несколько проектов (например, в Татарстане) по определению частот вариантов генов, которые используются для предсказания вероятности рака у какой-то части женщин. Оказывается, что модели, которые были сделаны на англо-саксонских популяциях, при разработке ряда имеющихся терапий не всегда применимы для татарской популяции.

Константин Северинов

Родился в 1967 г. в Ленинграде. Доктор биологических наук, профессор университета Ратгерса в США и Сколковского института науки и технологий, заведующий лабораторией Института молекулярной генетики НИЦ «Курчатовский Институт». Автор более 300 статей в международных научных журналах, включая Nature и Science (индекс Хирша — 56), автор 12 патентов, включая семь международных, победитель конкурса мегагрантов правительства РФ.

— Как очерчивается этнос? Ведь те же самые татары — это собирательный народ, произошедший от разных рас.

— Данные глобального генетического типирования с хорошим покрытием показывают, что несмотря на различные миграции, большинство народов на протяжении многих веков живет в довольно четко очерченных областях — там, где жили их предки. И поэтому у многих людей, живущих в одном месте и относящихся к одному этносу, набор генетических вариантов, «опечаток» в геноме бывает общий. По наличию таких вариантов люди одного этноса оказываются более близкими друг другу, чем к другим группам людей.

Например, есть данные по Голландии — у них там свои районы, и в шутку считается, что на севере живут «дураки», на юге живут «жулики» и т.д. Конечно, то что думают друг о друге жители разных районов страны, культурно обусловлено, но можно показать, что по крупным рекам, которые пересекают Голландию, страна разбивается на несколько районов, внутри которых жители более похожи друг на друга генетически, чем на людей вне этих районов. И это в Голландии, крохотной стране, которая была проходным двором, всегда открытым миру. А другие регионы часто оказываются куда более гомогенными генетически.

Причем, это не обязательно связано с оседлостью. Например, евреи оказались рассеянными по всему миру, но, по видимому, в свое время из Израиля вышла небольшая группа, и эта группа оказалась генетически довольно гомогенной. Это так называемый эффект основателя. А дальше из-за религиозных причин и ограничений браков с представителями других народов они поддерживали в себе исходный набор «опечаток» в геноме на протяжении десятков веков. И, конечно, приобретали, как группа, и новые опечатки, которые всегда возникают в процессе размножения. Именно поэтому, например, у евреев довольно легко выявить целый ряд заболеваний, которые для них более характерны, чем для других народов.

Если мы признаем, что у определенных этносов есть какие-то характерные генетические особенности — понимаемые как увеличенные или уменьшенные частоты каких то «опечаток» в геноме по сравнению с средними частотами для всего человечества, — то эти свойства можно ассоциировать с предрасположенностями к каким-то болезням, способностями отвечать на ту или другую терапию. Для этого достаточно взять группу людей, которые вам интересны, и описать их по геномной последовательности. Потом взять другую, контрольную, группу людей и определить их геномные последовательности. Потом посмотреть, что есть общего у этих групп, а чего нет. Получить набор «опечаток» в последовательностях ДНК, которые есть у этой группы и у той. Если вы найдете что-то, вы не сможете говорить, что изменения в ДНК ответственны за какие-то свойства той или другой группы, так как механизм возникновение свойств может быть очень сложным. Но, например, делать диагностику вы можете. Диагностика будет тем точнее, чем большее количество людей в двух группах вы сравните.

— Диагностику чего?

— Диагностику рисков заболеваний — если вы, например, сравниваете здоровых людей и людей с каким-то конкретным заболеванием. Возвращаясь к этносам: есть люди, имеющие какие-то заболевания и принадлежащие к какому-то этносу. Для выбора наиболее эффективной стратегии лечения вам часто придется учитывать и генетические признаки, влияющие на развитие болезни, и этнические признаки, они влияют друг на друга.

«Генофонд не улучшается»

— В наиболее продвинутых исследованиях, странах или проектах сколько уже изученных людей?

— В Англии после лондонской олимпиады решили сделать большой проект — за несколько лет 100 тыс. геномов. Сделали, закончили в 2019 г. Эти геномы были сделаны, в основном, для раковых пациентов. К полученным данным обеспечен доступ ученых и медиков. Также обеспечен обезличенный доступ к медицинским данным. Возникает возможность персонифицированной медицины –  на деле, а не на словах.

Мы общались с каждым из существующих мировых центров секвенирования. Один из самых первых проектов такого рода был сделан в Исландии. У них прекрасный центр. И кроме геномных и медицинских данных у них есть еще исторические данные. Представим себе, что сейчас мы на поверхности находимся среди существующих людей, но за нами стоят все наши предки. В Исландии и в некоторых других странах ситуация совершенно замечательная, потому что остров был заселен небольшим количеством людей, вошедших туда около 1000 лет назад. Там очень хорошо сохранились церковные записи того, кто на ком женился, кто кого родил и проч. Вы можете проанализировать, кто являлся предками живущих людей сейчас и как эти живущие сейчас люди связаны друг с другом. Имея такую информацию в глубину, прослеживая, например, продолжительность жизни людей, которые записаны в церковных книгах, какие были болезни, можно делать очень глубокие ассоциативные исследования.

— Сколько там человек обследовали, сколько получили данных?

— Практически все население, там около 350 000 жителей.

— Для статистики нормально?

— И какие эвристические победы у них в Исландии случились?

— Как бизнес это оказалось нежизнеспособным, в частности, потому что они были первые. Исландский геномный центр обанкротился, его выкупила частная компания. Но знания никуда не делись. С ними можно работать и их ценность будет со временем увеличиваться, когда будет появляться все больше и больше таких проектов.

Секвенирование — это определение последовательности ДНК, соответствующий прибор называется секвенатор. Для организации геномного центра нужно иметь секвенаторы, которые могут быстро и дешево определять последовательности генов, и огромное хранилище, где полученные данные будут храниться и анализироваться. Например, мы можем, имея эти данные и накапливающиеся в ходе нашей жизни медицинские данные, потом оценить, что и как происходит у конкретных людей с определенным генетическим профилем, может быть, потом как-то на это влиять. Мы точно можем делать диагностику, связанную, например, семейным планированием.

Для ряда задач важно работать с семьями. Можно себе легко представить ситуацию, когда у какой-то пары родился больной ребенок. У многих людей есть желание завести еще одного. Вопрос, стоит это делать или не стоит, какие риски. Для того, чтобы оценить, есть проблема или нет, вам нужно иметь полногеномную информацию родителей и ребенка, чтобы понять, какие шансы рождения здорового ребенка. Шуточное утверждение, что нет здоровых людей, есть недостаточно диагностированные, оно в сущности, верное. 

У каждого из нас есть масса генетических недочетов, «опечаток», некоторые из них могут быть вредными и опасными. Но они у нас не проявляются, потому что мы все задублированы, как военный самолет. У нас половина генов от мамы, половина от папы. Папа дал свои гены со своими «опечатками», мама дала те же гены, но своими. Вероятность того, что одна и та же «опечатка» попала в один ген и у папы, и у мамы, очень мала. Поэтому мы все дефектны в некотором смысле, но хорошая копия гена закрывает плохую, и мы более или менее живем счастливо и нормально. Но когда у вас есть партнер, с которым вы хотите завести ребенка, может так случиться, что у него повреждена одна из копий того же самого гена, что и у вас. При зачатии ребенка это может создать проблему. Полезно про нее знать заранее и, если есть возможность и желание, избежать ее. Для этого надо знать генетическую информацию – свою и партнера и иметь возможность получить квалифицированную консультацию врача генетика

— На сегодняшний день планирование семьи — это какое-то большое исследование или, грубо говоря, пришел, сдал кровь, ушел?

 — Это все можно делать на разных уровнях. Наличие полногеномной информации позволяет это сделать наиболее полно. Пока большинство людей на задумывается об этом. Но в будущем проблемы с этим будут серьезнее: человечество в значительной степени за счет развития медицины и здравоохранения выходит из-под действия отбора. Совсем недавно, в XIX веке, все, включая семьи монархов, рождали по десять и больше детей, а выживало мало. Понятно, что это в некотором смысле рулетка, но некоторые из тех, кто не выживал, они подвергались действию, если хотите, очищающего отбора. Сейчас мы не рождаем по десять детей. Почти все, кто родились, выживают. И слава Ббгу. Но генофонд от этого не улучшается.

— Настолько сильно он ухудшается?

 — Довольно сильно. Вообще ухудшение генофонда довольно быстро. В этом кафе, где мы разговариваем, десять человек сейчас сидят, из них только один мог бы здесь быть еще каких-то 100 лет назад — остальные умерли бы в детстве. Многие из нас выжили, в некотором смысле, вопреки генетике, но благодаря развитию медицины, а потом мы передаем неоптимальные варианты генов своим детям.

 — Что в вашей работе сейчас в лучшем состоянии: система накопления данных или способы их обработки?

 — Безусловно, одна из задач — это просто накопление большого количества полногеномных данных для будущего анализа. Само по себе хранение — очень большая проблема. Это огромные хранилища с очень продвинутой архитектурой, системами безопасности, допусков и т.д. Но самым  лимитирующим является анализ данных, получение смыслов из данных. То есть совершенно очевидно, что будущее за информатиками и алгоритмистами, за всеми этими модными «большими данными». Само секвенирование становится все дешевле. Сейчас начинают говорить, что, может быть, дешевле заново секвенировать, чем хранить. 

 — Как носители сохраняются навечно?

 — Все данные дублируются многократно. В Китае, с которым мы сейчас довольно тесно связаны, есть большая компания. Так они в какой-то горе вырыли дыру и туда просто все эти данные забрасывают. Это какое-то чудовищное по размерам хранилище данных, которые ждут анализа в будущем. Но нам пока до этого далеко, у нас другие проблемы. 

 В администрации президента был проделан анализ перед принятием решения о необходимости программы развития генетических технологий. Выяснилось, что у нас есть несколько сотен аппаратов для секвенирования генома, они разбросаны по всей стране — едва ли не каждый университет и научный центр закупал себе какую-нибудь такую модную железячку. Но в целом эти машины загружены примерно на 7%. Потому что для них нужны специалисты, которых нет, для них нужен дорогостоящие реагенты, которых нет. Для них нужны задачи, которых тоже часто нет. Многие из этих аппаратов заведены просто как некое чудо, чтобы было. Консолидация усилий выгодна всем заинтересованным сторонам. И это позволило бы всю эту систему сдвинуть вперед. 

Такого рода обьединение усилий должно стимулировать развитие геномной отрасли. Потому что можно себе представить, что массу анализов можно будет делать просто на аутсорсе. Есть большое количество компаний, которые были бы счастливы, если бы им дали доступ к масштабным обезличенным данным по секвенированию. Они бы их анализировали и создавали новые продукты для диагностики и медицины.

Есть поручение президента о том, что деньги, которые «Роснефть» дает на технологическое партнерство, не должны являться частью налогооблагаемой базы. В этом направлении сейчас ведется работа с Минфином и Минобрнауки, но пока решения о предоставлении такого рода налоговых стимулов нет. Но после того как вопрос финансирования будет урегулированы, мы сможем начать двигаться очень быстро. Потому что планы наши детально проработаны — вплоть до коммерческих предложений по всей интересующей нас приборной базе. Нас держит только отсутствие решения регулятора.

«Мы с нуля создали лучшую образовательную программу по генетике»

— Как будет осуществляться руководство проектом?

— Для этого «Роснефть» создала две организации. Первая — Автономная некоммерческая организация развития генетических технологий (АНО). Она уже существует. В попечительский совет приглашены [вице-премьер] Татьяна Голикова, [главный исполнительный директор «Роснефти»] Игорь Сечин, [помощник президента РФ] Андрей Фурсенко и [министр науки и высшего образования] Валерий Фальков. Эта организация должна определять стратегические цели всего проекта и его взаимодейсствие с другими ведомствами. Также есть возглавляемое мною ООО «Биотехкампус», которое при открытии финансирования начнет заниматься именно научно-прикладной и технической проблематикой.

 — Это будет своего рода корпоративный институт?

— Да. Но эта площадка будет, безусловно, открыта для всех. В частности, потому что, когда наш центр заработает, будет очень много людей, потенциально заинтересованных работать с нами. Но, опять же, так как «Биотехкампус» находится под АНО и в попечительском совете АНО есть важные люди, представляющие различные интересы как государства, так и компании, то очевидно совершенно, что загрузка центра будет образовываться в соответствии со стратегическим видением АНО. То есть, под эгидой АНО должны проводиться какие-то стратегические сессии для выявления направлений, которые представляют наибольший интерес.

— А в чем заключается образовательная составляющая этого проекта?  

 — С сентября прошлого года организована магистерская программа «Генетика и здоровье человека» на биофаке МГУ. Она была организована после прямых переговоров с [ректором МГУ им. М. В. Ломоносова] Виктором Садовничим. Несмотря на то, что мы, по сути, никак широко не рекламировали эту программу, у нас был конкурс пять человек на место — самый большой конкурс на биофаке. Мы с чистого листа создали лучшую образовательную программу по генетике в стране. Для меня очень важно, чтобы ребята, обучающиеся на программе сегодня, работали не в академических институтах, а в медицинских учреждениях. Стране нужны люди, которые знают не только биологию и генетику, но и реальности медицинской жизни. Я бы хотел, чтобы мы готовили юношей и девушек, которые не просто желали бы опубликовать еще одну научную статью. Цель в том, чтобы подготовить классных специалистов, которые могут внести реальный вклад в улучшение здоровья людей. 

— Это уникальные специалисты получаются.

 — Конечно. Мы должны совместить знания практической медицины и генетики человека с технологическими знаниями, связанными с возможностями использования секвенирования и биоинформатическим анализом. Я далеко не уверен, что защита диссертации в данном случае для них является самым важным. Люди, которые работают в лучших мировых геномных центрах, — не все, но многие, — выбирают себе не научную работу. Это не наука в полном смысле этого слова, это машина, которая генерирует данные. Представьте себе лабораторию типа «Инвитро», «Медси» и проч. Она работает, приносит пользу людям. Это не означает, что там не могут проводиться научные исследования, но наша непосредственная задача — производить данные, организовать производство этих данных, создать стандарт их производства, который желательно сделать общим для всей страны, и вместе с медиками использовать эти данные для организации наиболее эффективного лечение определенных групп пациентов.

— Сколько человек уже учится?

— Сейчас пока десять, но это первый набор. Нужно с чего-то начинать. Надеюсь, что  мы будем увеличивать — программа, безусловно, успешна. Нет никаких сомнений, что нам удалось ее с нуля сделать хорошо. А подготовка специалистов такого уровня очень важна для страны.

Мозаицизм эмбрионов: возникновение и последствия

Мозаицизм эмбрионов: возникновение и последствия

г. Киев, проспект Победы, 121-Б 8:00 – 18:00 ПН-СБ

За последние несколько лет в генетической диагностике появилась новая технология – Секвенирование Нового Поколения (Next Generation Sequencing), которая используется для преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии ПГТ-А (PGT-A), ранее известная как ПГС (PGS) – преимплантационный генетический скрининг). Данная технология позволила выявлять мозаицизм в образцах преимплантационных эмбрионов. Как результат такого прогресса, мозаицизм теперь признан третьей категорией хромосомного статуса эмбрионов, наряду с эуплоидией и анеуплоидией.
Эуплоидный эмбрион (нормальный набор хромосом) Мозаичный эмбрион Анеуплоидный эмбрион (аномальный набор хромосом)

Что такое мозаицизм?

Мозаизм – это наличие двух или более клеточных линий, каждая из которых имеет различный генотип в пределах одного эмбриона, ткани или индивидуума. Эмбрионы с хромосомным мозаицизмом содержат две или более линии клеток с различным количеством хромосом (например, некоторые клетки являются эуплоидными, а другие – анеуплоидными).

Как возникает мозаицизм?

Полная анеуплоидия является результатом ошибок в мейозе, возникающих во время созревания половых клеток (гамет). В основном считается, что частота анеуплоидии увеличивается с возрастом матери. Известно, что мозаицизм является результатом ошибок в митозе, а не в мейозе, которые возникают во время деления клеток в процессе развития эмбриона. Таким образом, показатели мозаицизма, видимо, не зависят от возраста матери. Исследователи связывают возникновения данного нарушения с дефектами структур сперматозоида, которые в будущем эмбрионе формируют аппарат для равноценного распределения хромосом между клетками.

Влияние временного фактора

Распространение мозаицизма эмбрионов связано со временем возникновения митотической ошибки. Если ошибка произойдет в ранней фазе деления клеток, тогда будет затронуто больше клеток, чем если бы это произошло на более позднем этапе.ПГТ-A обычно проводят на 5-е сутки после оплодотворения яйцеклетки (стадия бластоцисты), биопсию выполняют, когда эмбрион содержит примерно 100-200 клеток. Показанные модели представляют собой эмбрионы со 128 клетками.

Случаи возникновения мозаицизма

Наши данные свидетельствуют о том, что клинические случаи мозаицизма составляют около 10-20%. Однако, многие современные исследования показывают, что случаи возникновения мозаицизма при биопсии эмбриона на стадии бластоцисты выше на 20-30%. Процент мозаицизма выше, так как эти данные включают образцы, диагностированные как мозаичные по одной или по нескольким хромосомам, и анеуплоидные по одной или по нескольким хромосомам. Поскольку эти образцы содержат мейотическую анеуплоидию, они были бы клинически классифицированы как «анеуплоидные», а не «мозаичные».

Как обнаружить мозаицизм?

Обычно биоптат бластоцисты на 5-е сутки содержит от 5 до 10 клеток. Уровень мозаицизма в биоптате из 5 клеток минимально может составить 20% (1 из 5 клеток), при этом самым высоким показателем может быть 80% (4 из 5 клеток). Однако, Международное общество по преимплантационной диагностике (PGDIS), также как и руководство Европейского общества репродукции и эмбриологии человека по выполнению ПГТ-А, рекомендуют классифицировать результаты ПГТ-A следующим образом: эмбрионы, в которых выявлено менее 20% анеуплоидных клеток относит к категории эуплоидных, при выявлении анеуплоидных клеток в интервале от 20 до 80% расценивать как мозаицизм, а в определением анеуплоидий в более чем80% клетов считать эмбрион анеуплоидным. ПГТ-A с высокой точностью, которое можно выполнить с применением NGS, в настоящее время является единственным подтвержденным методом , для надежного обнаружения мозаицизма в этом диапазоне.

Мозаицизм эмбриона

Мозаицизм может появляться как во всем эмбрионе, так и быть ограниченным в определенных его участкахВ процессе биопсии бластоцисты проводиться забор клеток трофэктодермы (TE), которая вдальнейшем продолжает формировать плаценту; в то же время внутри клеточная масса (ICM), из которой формируется тело плода, остается нетронутой. Мозаицизм, выявленный в образце трофэктодермы, не всегда указывает на наличие мозаицизма в ICM, что, в свою очередь, не гарантирует появление мозаицизму у плода, но и не гарантирует живорождение.

Мозаицизм в ICM

Мозаицизм в трофэктодерме

Также возможно, что мозаицизм может существовать только в ICM, не затрагивая TE. В таком случае при проведении ПГТ-А Эмбрион с мозаичным ICM, но эуплоидным TE, получит статус эуплоидного, а перенос и имплантация такого эмбриона может привести к неблагоприятному исходу. Поэтому очень важно сохранять обмен информацией между клиницистами и специалистами лабораторий, которые проводят предимплантационное генетическое тестирование, чтобы улучшить точность диагностики, сопоставляя ее с клиническими исходами.

Повторная биопсия мозаичного эмбриона

Так как при биопсии бластоцисты выполняется забор клеток из ТЕ, повторная биопсия эмбриона с выявленным мозаичным набором хромосом не даст никакой дополнительной информации о ICM и, следовательно, не рекомендуется. Кроме того, результаты повторной биопсии не отменяют первоначальные результаты, даже если они различаются. Скорее, различные результаты будут характерны для категории эмбрионов с мозаицизмом.Установленный мозаицизм на эмбриональной стадии развития не всегда имеет связь с мозаицизмом, определяемом на пренатальном этапе, так как ограниченный плацентарный мозаицизм возникает тогда, когда хромосомный состав клеток плаценты, обычно выявляемый при биопсии ворсин хориона (CVS), не совпадает с таковым у плода. Это наблюдается примерно в 2% беременностей и является одной из причин, по которым последующее тестирование хромосомного набора рекомендуется осуществлять при амниоцентезе, а не при биопсии ворсин хориона.

Клинические последствия

В случаях, когда для переноса в полость матки используются мозаичные эмбрионы, наблюдается снижение частоты имплантации, при этом частота самопроизвольных прерываний беременности возрастает (по сравнению с переносом эуплоидных эмбрионов), в отличии от зарегистрированных случаев живорождения.По мнению исследователей Munne & Wells (2017), «нет подробных данных, описывающих состояние [детей] после переноса мозаичных эмбрионов, но, насколько нам известно, родилось более 100 таких детей. До сих пор не было сообщений об аномальных кариотипах, хотя вполне вероятно, что немногие беременные или дети были подвержены детальной цитогенетической оценке». В течении многих лет мозаичные эмбрионы, вероятно, были перенесены несознательно, поскольку предыдущие методы при проведении ПГТ-A классифицировали эмбрионов только как эуплоидные или анеуплоидные. Поскольку некоторые мозаичные эмбрионы могут оказаться жизнеспособными, практика исключения всех эмбрионов с мозаицизмом из переноса может привести к потере эмбриона и снижению общего показателя частоты наступления беременности. Всем пациентам рекомендуется консультирование генетиков перед тем, как принять решение о переносе или исключении мозаичных эмбрионов.

Интерпретирование результатов мозаицизма

В случаях, когда нет эуплоидных эмбрионов, исследования и рекомендации предлагают расставить приоритеты среди мозаичных эмбрионов, основываясь на проценте клеток с выявленной анеуплоидией в биоптате и количества вовлеченных хромосом, как показано ниже. Приоритетность, что базируется на оценке типа хромосомного нарушения, также может быть рассмотрена, но изменение количества хромосом (моносомия против трисомии) имеет меньшее значение.
Мозаицизм низкого уровня (20-40% аномальных клеток). Было показано, что эмбрионы с такими показателями чаще имеют эуплоидные ICM. Перенос таких эмбрионов с 50%-ной вероятностью приводит к наступлению нормальной беременности. Образцы с низким уровнем мозаицизма, включающим одну хромосому, могут быть приоритетными для использования в переносе , если нет эуплоидных эмбрионов.
Мозаицизм высокого уровня (>40-80% аномальных клеток). Считается, что перенос эмбрионов с мозаицизмом высокого уровня в 30% случаев приводит к наступлению нормальной беременности. Образцам с мозаицизмом высокого уровня, также как и образцам с низким уровнем мозаицизма, вовлекающим две хромосомы, может быть дан более низкий приоритет.
Комплексный мозаицизм (мозаицизм с вовлечением более трех хромосом ). Перенос эмбрионов, в клетках которых выявлен мозаицизм с вовлечением более трех хромосом, имеет низкую вероятность в развитии нормальной беременности, а именно коло 6 %. Эмбрионы с комплексным мозаицизмом должны относится в категорию с самым низким приоритетом.
Записаться на приём МЕДИЦИНСКИЙ ЦЕНТР ИГР
ИНСТИТУТ ГЕНЕТИКИ РЕПРОДУКЦИИ
г. Киев, проспект Победы, 121-Б
+38 (044) 390-02-02 +38 (096) 220-00-03
[email protected]
Записаться на приём

© “IGR” Копирование материалов сайта запрещено. Лицензия МОЗ Украины АЕ № 197377

История генетики

Геномика включает изучение генов, генетики, наследования, молекулярной биологии, биохимии, биологической статистики и включает в себя знания передовых технологий, информатики и математики.

Середина-конец XIX века

Истоки генетики лежат в развитии теорий эволюции. Именно в 1858 году после исследовательской работы Чарльза Дарвина и Уоллеса выяснилось происхождение видов и их изменчивость.Они описали, как в результате эволюции возникли новые виды и как происходил естественный отбор, чтобы развить новые формы. Однако они не знали, какую роль в этом явлении должны играть гены.

Примерно в то же время Грегор Мендель, австрийский монах, проводил обширные эксперименты по наследственности и генетике растений душистого горошка. Он описал единицу наследственности как частицу, которая не изменяется и передается потомству. Его работа фактически является основой понимания принципов генетики даже сегодня.Следовательно, Грегор Мендель известен как отец генетики. Однако в это время о работе Грегора было мало известно.

Также в этот период Геккель правильно предсказал, что наследственный материал находится в ядре. Мишер показал, что ядро ​​представляет собой нуклеиновую кислоту. Примерно в это же время были обнаружены хромосомы как единицы, несущие генетическую информацию.

Начало 20 века

Именно в это время были установлены Менделирующие принципы и хромосомная теория наследования.О творчестве Менделя почти ничего не знали. Лишь в 1900 году произошло повторное открытие принципов Мендели, и публикации начали цитировать его работы.

Развитие хромосомной теории привело к появлению области цитогенетики. Первые наблюдения хромосомных аномалий (например, дупликации, делеции, транслокации, инверсии) были зарегистрированы примерно в это время.

Середина 20 века

Это было в 1870-х годах, когда вещество ядра было определено как нуклеиновая кислота.Было установлено, что ДНК была генетическим материалом между 1920-ми и серединой 1950-х годов. Эксперименты Гриффита с бактериальным штаммом подтвердили теорию.

Эйвери, Маклауд и Маккарти далее показали, что ДНК, а не белок или РНК, является фактором, ответственным за генетическое наследование и эволюцию бактериальных штаммов, изученных Гриффитом.

Именно тогда Уотсон и Крик в своей новаторской работе определили структуру ДНК, а другие предположили, что ДНК содержит генетический код.Код был открыт в 1960-х годах. Крик открыл процесс транскрипции и трансляции и привел к формированию «центральной догмы молекулярной биологии».

Середина-конец 20 века и начало 21 века

Этот период ознаменовал появление концепции молекулярной биологии и молекулярной генетики. Примерно в это же время в базу знаний вошли различные передовые технологии. Это включало молекулярную биологию, технологию рекомбинантной ДНК и методы биотехнологии.

За это время были открыты методы радиомечения ДНК радиоактивными или флуоресцентными метками для разработки диагностических и терапевтических методов, а также инструментов исследования.

Рестрикционные ферменты были открыты и использовались для конструирования молекул рекомбинантной ДНК, содержащих чужеродную ДНК, которые можно было в изобилии выращивать в бактериальных штаммах.

Затем появились такие методы, как ПЦР (полимеразная цепная реакция), и множество других методов биотехнологии, и были найдены новые применения в медицине, фармакотерапии, а также в исследованиях.

Середина-конец XIX века: эволюция, естественный отбор, наследование частиц и нуклеин 1858

  • Дарвин и Уоллес – Роль естественной изменчивости и естественного отбора в эволюции
  • 1865 – Грегор Мендель – Частичное наследование
  • 1866 – Эрнст Геккель; Наследственность материалов была в ядре
  • 1871 – Фридрих Мишер; Материалом в ядре была нуклеиновая кислота

Начало 20 века: Менделирующие принципы расширяются, и хромосомная теория наследования укрепляется

  • 1900 – Корренс, де Фрис, фон Чермак – работа Менделя заново открыта; эпоха генетики начинается с
  • года.
  • 1902 – Уолтер Саттон и Теодор Бовери – Хромосомная теория наследования; Материал наследственности находится в хромосомах
  • 1905-1923
    • Тяга
    • Секс связь
    • Генетическое картирование
    • Количество групп сцепления – количество хромосом
    • Летальные гены
    • Наследство по материнской линии
  • 1908 – Харди и Вайнберг – Принцип генетического равновесия Харди-Вайнберга
  • 1909 – Нильссон-Эле – Теория количественных признаков и количественная генетика

Середина 20 века: ДНК – это материал жизни; Подтверждено превосходство дарвиновской теории эволюции посредством естественного отбора

  • 1928 – Гриффит – эксперименты по трансформации
  • 1944 – Эйвери, МакЛауд, Маккарти – Окончательное доказательство того, что ДНК является генетическим материалом
  • 1953 – Уотсон и Крик – определение структуры ДНК
  • 1954-1961
    • Код ДНК определен
    • Описание транскрипции
    • Репликация описана
    • Перевод описан
    • Обнаружены опероны
  • 1932–1953
    • Фишер и Добжанский – сформулирован современный синтез
    • Ссылки Дарвиновская теория эволюции и Менделирующая генетика
  • 1968
    • Кимура
    • Представлена ​​нейтральная теория молекулярной эволюции

Середина-конец 20-го века и начало 21-го века: эпоха молекулярной генетики; Филогенетические исследования интенсив; Информационная эпоха; Появление науки о геномике

  • 1969 – ARPANET – Интернет выходит на линию
  • 1970 – Арбер и Смит – выделен первый рестрикционный фермент Hind II
  • 1970 – Балтимор и Темин – Открытие обратной транскриптазы
  • 1972 – Берг – Создана первая рекомбинантная молекула ДНК
  • 1973 – Бойер и Коэн – Первый функциональный рекомбинант E.coli продуцируется
  • 1977 – Сэнгер и Гилберт – описаны методы секвенирования ДНК
  • 1977 – Шарп и Робертс – Обнаружены интроны
  • 1978 – Ботштейн – RFLP открывают эру молекулярного картирования групп сцепления
  • 1980 – Группа Сэнгера – Секвенирован первый геном, бактериофаг ΦX174 E. coli
  • 1983 – Муллис – открытие метода ПЦР
  • 1986 – Худ, Смит, Хункапиллер и Хункапиллер – Первый автоматический секвенатор ДНК
  • 1990 – Правительство США – запуск проекта “Геном человека”
  • 1995 – Celera – Первый бактериальный геном ( H.influenza ) последовательность
  • 1996
    • Первый секвенированный геном эукариот (дрожжей)
  • 2000 – Инициатива по геному арабидопсиса – Секвенирован геном первого цветкового растения ( Arabidopsis thalian a)
  • 2001 – Опубликована последовательность генома человека

Дополнительная литература

Национальные традиции и зарождение генетики: пример Франции

  • 1

    Вильморин, П.де (ред.) IV Международная генетическая конференция, Париж, 1911: Comptes Rendus et Rapports, (Librairie de l’Académie de Médecine, Париж, 1913).

    Google ученый

  • 2

    Буриан Р. М., Гайон Дж. И Заллен Д. Уникальная судьба генетики в истории французской биологии, 1900–1940 гг. J. Hist. Биол. 21 , 357–402 (1988).

    CAS Статья Google ученый

  • 3

    Гайон, Дж.И Буриан Р. М. Франция в эпоху менделизма (1900–1930). C.R. Acad. Sci. Париж 323 сер III , 1097–1107 (2000).

    Артикул Google ученый

  • 4

    Буриан Р. М. и Гайон Дж. Французская школа генетики: от физиологической и популяционной генетики до регуляторной молекулярной генетики. Annu. Преподобный Жене. 33 , 313–349 (1999).

    CAS Статья Google ученый

  • 5

    Де Фрис, Х.Sur la loi de disjonction des hybrides. C.R. Acad. Sci., Париж, , , 130, , 845–848 (1900).

    Google ученый

  • 6

    De Vries, H. Das Spaltungsgesetz der Bastarde. Ber. Deutsch. Бот. Gesellschaft 18 , 83–90 (1900).

    Google ученый

  • 7

    De Vries, H. Sur les unités des caractères spécifiques et leur application à l’étude des hybrides. Rev. Gen. Bot. 12 , 257–271 (1900).

    Google ученый

  • 8

    Адамс, М. Б. (ред.) Велборнская наука: евгеника в Германии, Франции, Бразилии и России (Oxford Univ. Press, Нью-Йорк, 1990).

    Google ученый

  • 9

    Schneider, W. H. Качество и количество. В поисках биологической регенерации во Франции двадцатого века, (Cambridge Univ.Press, Cambridge, 1990).

    Книга Google ученый

  • 10

    Gayon, J. & Veuille, M. в книге «Размышляя об эволюции: исторические, философские и политические перспективы» (ред. Сингх, Р., Кримбас, КБ, Пол, Д. Б. и Битти, Дж.) 77–102 (Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 2000).

    Google ученый

  • 11

    Malécot, G. Théorie Mathématique Mendélienne Généralisée (Гильо, Париж, 1939).

    Google ученый

  • 12

    Эфрусси Б. Химия «гормонов цвета глаз» Drosophila . кварт. Rev. Biol. 17 , 327–338 (1942).

    CAS Статья Google ученый

  • 13

    Бидл, Г. У. Генетический контроль биохимических реакций. Harvey Lectures 40 , 179–194 (1945).

    CAS Google ученый

  • 14

    Горовиц, Н.Х., Боннер, Д. М., Митчелл, Х. К., Татум, Э. Л. и Бидл, Г. В. Генетический контроль биохимических реакций в Neurospora . Am. Nat. 79 , 304–317 (1945).

    Артикул Google ученый

  • 15

    Кей, Л. Э. Продажа чистой науки в военное время: биохимическая генетика Дж. У. Бидла. J. Hist. Биол. 22 , 73–101 (1989).

    CAS Статья Google ученый

  • 16

    Пикард, Дж.-F. La République de Savants: La Recherche Française et le CNRS Ch. 5 (Фламмарион, Париж, 1990 г.).

    Google ученый

  • 17

    Буриан Р. М. и Гайон Дж. Генетика после Второй мировой войны: лаборатории Gif. Cahiers pour l’histoire du CNRS 7 , 25–48 (1990).

    Google ученый

  • 18

    Заллен, Д. Т. Фонд Рокфеллера и французские исследования. Cahiers pour l’historie du CNRS 5 , 35–58 (1990).

    Google ученый

  • 19

    L’Héritier, P. Traité de Génétique (Presses Univ. De France, Париж, 1951).

    Google ученый

  • 20

    Lamotte, M. Recherches sur la генетическая структура природных популяций Cepea nemoralis L. Bull. Биол. de la France et de la Belgique 35 (Suppl.), 1–239 (1951).

  • 21

    Ephrussi, B., Hottinguer, H. & Chimenes, A.-M. Action de l’acriflavine sur les levures. I. La мутация «маленькая колония». Ann. Inst. Пастер 76 , 351–367 (1949).

    Google ученый

  • 22

    Ephrussi, B. Нуклео-цитоплазматические отношения в микроорганизмах. Их влияние на наследственность и дифференциацию клеток, (Oxford Univ. Press, Oxford, 1953).

    Google ученый

  • 23

    Международные коллоки Национального центра научных исследований VIII Биологические подразделения непрерывного генетического развития (CNRS, Париж, 1949).

  • 24

    Заллен Д. Т. и Буриан Р. М. О начале гибридизации соматических клеток: Борис Эфрусси и трансплантация хромосом. Genetics 132 , 1–8 (1992).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 25

    Гайон, Дж. И Буриан, Р. М. Ламаркизм и дарвинизм в пастеровских исследованиях лизогении в 1920-е годы. Представлено на симпозиуме университетского колледжа: трансформизм, эволюционизм и креационизм, XIX – XX века. Веб-страница Жана Гайона (в разделе «Membres, Paris-1») [онлайн], (цитировано 2 января 2004 г.), & lt; http: //www-ihpst.univ-paris1.fr/r4.htm&gt ;; (2003).

    Google ученый

  • 26

    Monod, J. L., Cohn, M., Pollock, M. R., Spiegelman, S. & Stanier, R. Y. Терминология образования ферментов. Nature 172 , 1096 (1953).

    PubMed Google ученый

  • 27

    Буриан Р.M. & Gayon, J. in L’Institut Pasteur: Contribution à son Histoire (изд. Morange, M.) (Éditions la Découverte, Париж, 1991).

    Google ученый

  • 28

    Варли А. В. Живые молекулы или автокаталитические ферменты: полемика о природе бактериофага, 1915–1925 гг. . Диссертация, Univ. Канзас (1986).

    Google ученый

  • 29

    Саммерс, W.C. Феликс д’Эрелль и истоки молекулярной биологии (Yale Univ. Press, New Haven, 1999).

    Google ученый

  • 30

    D’Hérelle, F. W. Sur un microbe invisible antagoniste des bacilles dysentériques. C.R. Acad. Sci., Париж, , , 165, , 373–375 (1917).

    Google ученый

  • 31

    Bordet, J. & Ciuca, M. Le bacteriophage de d’Hérelle, sa production et son interprétation. C.R. Soc. Biol., Париж, , , 83, , 1296–1298 (1920).

    Google ученый

  • 32

    Lwoff, A. Lysogeny. Бактер. Ред. 17 , 269–337 (1953).

    CAS Google ученый

  • 33

    Брок Т. Д. Бактериальная генетика: окончательная история (Лаборатория Колд-Спринг-Харбор Пресс, Колд-Спринг-Харбор, 1989).

    Google ученый

  • 34

    Гальперина, С.Le bacteriophage, la lysogénie et son determinisme génétique. Hist. Фил. Life Sci. 9 , 175–224 (1987).

    CAS Google ученый

  • 35

    Lwoff, A. Remarques sur une propriété commune aux gènes, aux Principes lysogènes et aux virus des mosaïques. Ann. Inst. Пастер 56 , 165–170 (1936).

    Google ученый

  • 36

    Уоллман, Э.& Wollman, E. Recherches sur le phénomène de Twort-d’Hérelle (бактериофагия или автолиз инфекционного заболевания). (Quatrième mémoire). Ann. Inst. Пастер 56 , 137–164 (1936).

    Google ученый

  • 37

    Sapp, J. Beyond the Gene: Cytoplasmic Наследование и борьба за власть в генетике (Oxford Univ. Press, Нью-Йорк, 1987).

    Google ученый

  • 38

    Моно, Дж.L. Recherches sur la Croissance des Cultures Bactériennes (Герман, Париж, 1942).

    Google ученый

  • 39

    Монод, Дж. Л. Рост бактериальных культур. Annu. Rev. Microbiol. 3 , 371–394 (1949).

    CAS Статья Google ученый

  • 40

    Karström, H. v. Enzymatische адаптация микроорганизмов. Эргеб. Enzymforsch. 7 , 350–378 (1938).

    Google ученый

  • 41

    Монод, Дж. Л. Феномен ферментативной адаптации и его влияние на проблемы генетики и клеточной дифференциации. Growth Symp. 11 , 223–289 (1947).

    CAS Google ученый

  • 42

    Jacob, F. & Wollman, E. L. La Sexualité des Bactéries (Masson, Paris, 1959).

    Google ученый

  • 43

    Джейкоб Ф. и Уоллман Э. Л. Сексуальность и генетика бактерий (Academic, New York, 1961).

    Google ученый

  • 44

    Джадсон, Х. Ф. Восьмой день творения: создатели революции в биологии Гл. 7 (Пресса лаборатории Колд-Спринг-Харбор, Колд-Спринг-Харбор, 1996).

    Google ученый

  • 45

    Джейкоб, Ф.И Монод, Дж. Л. О регуляции активности генов: образование β-галактозидазы в E. coli . Cold Spring Harb. Symp. Quant. Биол. 26 , 193–211 (1961).

    CAS Статья Google ученый

  • 46

    Монод, Дж. Л. и Джейкоб, Ф. Общие выводы: телеономные механизмы, клеточный метаболизм, рост и дифференциация. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Биол. 26 , 389–401 (1961).

    CAS Статья Google ученый

  • 47

    Джейкоб, Ф. и Монод, Дж. Л. Генетические регуляторные механизмы в синтезе белков. J. Mol. Биол. 3 , 318–356 (1961).

    CAS Статья Google ученый

  • 48

    Cuénot, L. La loi de Mendel et l’hérédité de la pigmentation chez les souris. Arch. Zool. Expér. Ген. 10 серий III , xxvii – xxx (1902).

    Google ученый

  • 49

    Twort, F. W. Исследование природы ультрамикрозопных вирусов. Ланцет 2 , 1241–1243 (1915).

    Артикул Google ученый

  • 50

    L’Héritier, P. Une expérience de sélection naturelle. Courbe d’élimination du gène ‘bar’ dans une Population de Drosophiles en équilibre. C.R. Soc.Биол. 117 , 1049–1051 (1934).

    Google ученый

  • 51

    Эфрусси Б. и Бидл Г. В. La transplantation des ovaires chez la Drosophile . Bull. Биол. Франция Бельгия. 69 , 492–502 (1935).

    Google ученый

  • 52

    Beadle, G. W. & Ephrussi, B. Трансплантация Drosophila . Proc.Natl Acad. Sci. США 21 , 642–646 (1935).

    CAS Статья Google ученый

  • 53

    Парди, А. Б. Эксперименты по передаче информации от ДНК к ферментам. Exp. Cell Res. 6 (Дополнение), 142–153 (1958).

    Google ученый

  • 54

    Парди, А. Б., Джейкоб, Ф. и Монод, Дж. Л. Генетический контроль и цитоплазматическая экспрессия «индуцибельности» синтеза β-галактозидазы Escherichia coli . J. Mol. Биол. 1 , 165–176 (1959).

    CAS Статья Google ученый

  • Возникновение генетики от овец Фестетика через горох Менделя до цыплят Бейтсона

  • Бейли Л. Х. 1892 Скрещивание и гибридизация. Rural Libr. 1 , 1–44.

    Google ученый

  • Bateson W. 1894 Материалы для изучения изменчивости: особое внимание уделено неоднородности происхождения видов .Макмиллан, Лондон.

    Google ученый

  • Бейтсон В. 1902 Принципы наследственности Менделя: защита . Издательство Кембриджского университета, Великобритания.

    Книга Google ученый

  • Бейтсон Б. 1928 Уильям Бейтсон: натуралист . Издательство Кембриджского университета, Кембридж.

    Google ученый

  • Бейтсон П.2002 Уильям Бейтсон: биолог, опередивший свое время. J. Genet. 81 , 49–58.

    Артикул Google ученый

  • Brem G. 2015 Graf Imre Festetics – ein früher Pionier der Tierzucht und Genetik. In Kétszázötven év Ságtól Simaságig – 1-я мемориальная лекция Фестетичей 2 декабря 2014 г. (ред. Дж. Сереги), стр. 69–75. Gyoma Press, Gyomaendrőd.

    Google ученый

  • Замок W.E. 1903 Закон наследственности Менделя. Наука 18 , 396–406.

    CAS Статья Google ученый

  • Correns C. 1900 G. Mendel’s Regel über das Verhalten der Nachkommenschaft der Rassenbastarde, Ber. Deutsch Bot. Ges. 18 , 158–168.

    Google ученый

  • Дарвин К. Р. 1868 Изменчивость животных и растений при одомашнивании .Мюррей, Лондон.

    Google ученый

  • de Vries H. 1900 Sur la loi de disjunction des hybrids. Comptes. Рендус. Акад. Sci. 130 , 845–847.

    Google ученый

  • Добжанский Т. 1937 Генетика и происхождение видов . Издательство Колумбийского университета, Нью-Йорк. (2 изд., 1941; 3 изд., 1951).

  • Данн Л.C. 1965 Мендель, его творчество и его место в истории. Proc. Являюсь. Фил. Soc. 109 , 189–198.

    Google ученый

  • Festetics E. 1815 Aus einem Schreiben des Herrn Grafen Emmerich Festetics zu Güns в Унгарне. Oekon. Neuigk. Verhandl. 69 , 547–548.

    Google ученый

  • Festetics E. 1819a Weitere Erklärungen des Herrn Grafen Emmerich von Festetics über Inzucht. Oekon. Neuigk. Verhandl. 22 , 169–170.

    Google ученый

  • Festetics E. 1819b Erklärung des Herrn Grafen Emmerich von Festetics. (Vergleichen Nr. 38., 39. u. 55., 1818). Oekon. Neuigk. Verhandl. 2 , 9–12.

    Google ученый

  • Festetics E. 1819c Erklärung des Herrn Grafen Emmerich von Festetics. Oekon.Neuigk. Verhandl. 3 , 18–20.

    Google ученый

  • Festetics E. 1819d Erklärung des Herrn Grafen Emmerich von Festetics. Anmerkungen des Herausgebers. Oekon. Neuigk. Verhandl. 4 , 26–27.

    Google ученый

  • Festetics E. 1820a Äuserung des Herrn Grafen Festetics. Oekon. Neuigk. Verhandl. 15 , 115–119.

    Google ученый

  • Festetics E. 1820b Bericht des Herrn Emmerich Festetics, как представитель Schafzüchter-Vereins im Eisenburger Comitate. Oekon. Neuigk. Verhandl. 4 , 25–27.

    Google ученый

  • Festetics E. 1820c Bericht des Herrn Grafen Emmerich Festetics über die vom Schafzüchter-Verein angeregten Versuche der Heckelsfütterung nach Petrische Methode. Oekon. Neuigk. Verhandl. 25 , 193–195.

    Google ученый

  • Festetics E. 1822 Über einen Aufsatz des Hrn. I. R. in 3ten Hefte des Jahrganges 1821. Oekon. Neuigk. Verhandl. 92 , 729–731.

    Google ученый

  • Фишер Р. А. 1936 г. Были ли заново открыты работы Менделя? Ann. Sci. 1 , 115–137.

    Артикул Google ученый

  • Мейер О. Г. 1985 Hugo de Vries no Mendelian? Ann. Sci. 42 , 189–232.

    Артикул Google ученый

  • Морган Т. Х. 1919 Физические основы наследственности . Липпинкот, Филадельфия.

    Книга Google ученый

  • Орёл В.1989 Генетические законы опубликованы в Брно в 1819 году. Proc. Greenwood Gen. Cen. SC. 8 , 81–82.

    Google ученый

  • Почай П., Белл Н. и Хивёнен Дж. 2014 Имре Фестетикс и Моравское общество овцеводов: забытая «исследовательская сеть» Менделя. PLoS Biol. 12 , e1001772.

    Артикул Google ученый

  • Салм Х.F. 1820 Fortsetzung des Auszugs aus dem Vertrage des Herren Präses Grafen Salm, Direktors der Ackerbaugesellschaft. Oekon. Neuigk. Verhandl, Beilage 5 , 33–34.

    Google ученый

  • Сойфер В. Н. 2001 Последствия политической диктатуры для российской науки. Нат. Преподобный Жене. 2 , 723–729.

    CAS Статья Google ученый

  • Стомпс Т.Х. 1954. О повторном открытии работы Менделя Гуго де Фриза. J. Hered. 45 , 293–294.

    Артикул Google ученый

  • Сабо А. Т. 2017 Ursprung des Begriffs Genetik und seine Verwendung vor und nach Mendel. Nov. Acat. Леопольд 413 , 65–79.

    Google ученый

  • Сабо Т. А. и Позик Л. 1989 Первые научные записи венгерской генетики.(I.) Имре Фестетикс (1819 г.), об инбридинге (генетические законы природы). Венгерское издание Scientific American. Tudomány 12 , 45–47.

    Google ученый

  • Вуд Р. Дж. И Орел В. 2001 Генетическая предыстория селекции: прелюдия к Менделю . Издательство Оксфордского университета, Оксфорд.

    Google ученый

  • Эволюция генетических методов: прошлое, настоящее и будущее

    Abstract

    Генетика – это изучение наследственности, что означает изучение генов и факторов, связанных со всеми аспектами генов.Научная история генетики началась с работ Грегора Менделя в середине 19 века. До Менделя генетика была в первую очередь теоретической, а после Менделя генетика была расширена за счет включения экспериментальной генетики. Развитие всех областей генетики и генетических технологий в первой половине 20-го века послужило основой для более поздних разработок. Во второй половине 20 века молекулярные основы генетики стали более понятными. Быстрые технологические достижения, за которыми последовало завершение проекта «Геном человека», во многом способствовали познанию генетических факторов и их влиянию на человеческую жизнь и болезни.В настоящее время идентифицировано более 1800 генов болезней, доступно более 2000 генетических тестов, и в связи с этим на рынок выпущено не менее 350 биотехнологических продуктов. Новые технологии, особенно секвенирование следующего поколения, резко ускорили темпы биологических исследований, в то же время повысив ожидания. В этой статье дается краткое изложение генетической истории с краткими объяснениями наиболее популярных генетических методов.

    1. Введение

    Благодаря быстрому развитию геномных технологий генетический анализ стал важным в клинической практике и исследованиях. За последнее десятилетие был сделан большой шаг в раскрытии механизмов, лежащих в основе генетических нарушений. Вехи в генетической истории обобщены в. Более того, методы генетического тестирования стали широко доступны и осуществимы даже для небольших лабораторий, в частности, после завершения проекта «Геном человека», который совпал с развитием компьютерных технологий.С применением генетического тестирования для персонализированной медицины мы находимся в начале эры, которая откроет новые горизонты в области здоровья человека.

    Вехи в истории генетики.

    2. История генетических методов и свойства методов

    2.1. Традиционные цитогенетические методы

    Если коротко взглянуть на историю, то генетика – это термин, введенный для изучения генов в организмах. Многие ранние открытия стали важными вехами в развитии изучения геномов в том виде, в каком оно применяется сегодня.Одним из решающих шагов, позволивших визуализировать внутриклеточные структуры, было изобретение Янссеном в 1595 году однолинзового оптического микроскопа [1]. После того, как многие исследователи начали проводить наблюдения с помощью недавно изобретенного микроскопа, Гук предложил описание «клетки» в 1665 году [2]. Швейцарский ботаник Нагели впервые описал нитевидные структуры в ядрах растительных клеток в 1840-х годах, которые он назвал «преходящими цитобластами», которые впоследствии были определены как хромосомы Вальдейером в 1888 году [3].После того, как Чарльз Дарвин опубликовал в 1859 году «О происхождении видов посредством естественного отбора» , Грегор Мендель ввел фундаментальные законы наследования в 1865 году. Это имело решающее значение для понимания того, что «некоторые характеристики организмов наследуются через гены». Правила Менделя были улучшены в экспериментах Томаса Ханта Моргана в 1910 году, который обнаружил, что гены ответственны за появление определенного фенотипа, расположенного на хромосомах. В 1911 году первая генетическая карта была составлена ​​путем картирования генов плодовой мухи.С 1800-х до середины 1900-х годов не понимали, что структура наследственного генетического материала отвечает за наследование признаков от одного поколения к другому. В 1953 году Уотсон и Крик описали двухцепочечную, спиральную, комплементарную и антипараллельную модель ДНК [4]. Они разделили Нобелевскую премию по медицине за это важное открытие структуры ДНК в 1962 году. В 1966 году генетический код в ДНК был наконец открыт, определив этот кодон, который представляет собой последовательность из трех соседних нуклеотидов, кодирующих аминокислоты.Открытие ДНК и хромосом проложило путь к быстрому совершенствованию генетики и созданию новых технологий, которые произошли за последние 50 лет.

    Первый генетический анализ был проведен в области цитогенетики. Хотя было опубликовано, что нормальное число хромосом человека составляет 48, Тьио и Леван сообщили в 1956 году, что правильное число было 46 [5]. После создания метода включения культуры периферических лейкоцитов с методами фиксации и окрашивания стало возможным идентифицировать хромосомные аномалии человека, связанные со специфическими врожденными дефектами [6].Всего несколько лет спустя, когда Тьио и Леван сообщили о правильном числе хромосом человека, появилось несколько отчетов, идентифицирующих числовые хромосомные аномалии, такие как трисомия 21 при синдроме Дауна, моносомия X и XXY при двух частых половых хромосомных расстройствах, синдромах Тернера и Клайнфельтера, соответственно. опубликовано в 1959 г. [7–9]. После 1966 года генетические методы применялись не только в послеродовых образцах, но и в пренатальных образцах, поскольку было показано, что фетальные клетки, полученные из околоплодных вод, могут быть получены с помощью инвазивной процедуры, называемой амниоцентезом.Стил и Брег сообщили, что клетки, культивируемые из околоплодных вод, можно использовать для определения хромосомных аберраций у плода [10]. Однако разрешение хромосом было недостаточно высоким для определения структурных аберраций в культивируемых клетках, что было улучшено с помощью методов полосатости с высоким разрешением с использованием синхронизированных культур лимфоцитов, установленных Юнисом в 1976 году [11]. Этот новый метод группирования позволил идентифицировать генетическую этиологию клинически известных синдромов, таких как синдромы Кри-дю-Ша и Вольфа-Хиршхорна.Помимо несбалансированных аберраций у пациентов, с использованием методов группирования с высоким разрешением также были описаны лежащие в основе хромосомные аномалии в тех случаях, когда имеются сбалансированные транслокации с историей повторных выкидышей или умерший ребенок с множественными врожденными аномалиями. Связь между хромосомами и раком также была установлена ​​Бовери в 1902 году. Согласно теории соматических мутаций Бовери, рак вызывается по крайней мере одной мутацией в клетках, которая вызывает нарушение контроля над пролиферацией и делением клеток [12].Он подчеркнул, что основной причиной были аномальные хромосомные изменения в раковой клетке.

    2.2. Молекулярные цитогенетические методы

    Несмотря на создание методов высокого разрешения, которые позволили выявить многие известные или неизвестные генетические синдромы, несколько случаев субмикроскопических аберраций, которые не были видны при разрешении от 500 до 1000 полос, остались недиагностированными. Новый метод, называемый флуоресцентной гибридизацией in situ (FISH), был разработан в области молекулярной цитогенетики в 1982 г. [13].В этом методе сочетаются цитогенетика и молекулярная генетика. FISH идентифицирует специфические последовательности нуклеиновых кислот из интерфазных ядер или нанесенные на метафазные хромосомы [14, 15]. Хотя этот метод значительно продвинулся сегодня, он ранее был основан на радиоактивно меченной рибосомной РНК, гибридизированной с акроцентрическими хромосомами, с последующей визуализацией гибридизации с помощью авторадиографии. Несколько методов до тех пор, пока не были основаны на флуоресценции, такие как системы зондов на основе ферментов и золота, также использовались в прошлом [16].Первое применение FISH было начато в 1980 г., когда РНК, непосредственно меченная флуорофором, была использована в качестве зонда для определения специфических последовательностей ДНК [17]. Langer et al. разработали новую технику, включающую использование нерадиоактивного зонда для непрямого мечения посредством ник-трансляции [18]. Позже, с развитием новых флуоресцентных молекул, которые привели к прямому и непрямому флуоресцентному меченному зонду, связывание с основаниями ДНК улучшило протоколы FISH. Хромосомные перестройки могут быть легче обнаружены с увеличением разрешения FISH как в метафазах, так и в интерфазных ядрах, которые могут использоваться как для клинической диагностики, так и для исследований.FISH также предоставил возможность одновременного использования одного или нескольких ДНК-зондов путем маркировки разными цветами или цветовыми комбинациями. Для FISH можно использовать несколько типов зондов. Зонды для окраски всей хромосомы, зонды для окраски хромосомных плеч и центромерные, субтеломерные и локус-специфические зонды являются одними из примеров, которые доступны для обнаружения специфических конституциональных и приобретенных хромосомных аномалий. Следовательно, на основе FISH-методов было создано большое количество сложных подходов, например, SKY (FISH спектрального кариотипирования) [19], Q-FISH (количественный FISH) [20], FISH-FISH [21], гетерохроматин- M-FISH [22] (многоцветная FISH M-FISH) [23], COBRA-FISH (FISH, обозначающая комбинированное бинарное соотношение) [24], cenM-FISH (M-FISH, специфичная для центромеры) [25] и другие модифицированные FISH подходы.Наиболее продвинутые подходы к полному хромосомному анализу, основанные на FISH, – это COBRA-FISH, M-FISH и SKY FISH. Гибридизация всех 24 различных хромосом человека с помощью зондов для окраски всей хромосомы, помеченных комбинацией 5 различных флуорофоров, позволяет визуализировать каждую хромосому с определенным цветом. FISH также позволил показать, что хромосомы разделены на отдельные территории в ядре [26]. Была описана корреляция между расположением и размером и генным составом хромосом.Более мелкие и богатые генами хромосомы обычно расположены ближе к внутренней части, тогда как более крупные и бедные генами хромосомы обычно расположены ближе к периферии ядра [27, 28]. Благодаря точной карте генома человека, полученной в рамках Human Genome Project, все больше и больше зондов из клонированных и картированных сегментов (космид, PAC, BAC и YAC) становятся доступными для диагностических целей [29]. В свете этих исследований несколько клинических диагностических FISH-тестов стали коммерчески доступными.Самым замечательным из них является тест на удаление или дублирование субтеломерных областей, приводящий к клинической картине, в основном характеризующейся множественными врожденными аномалиями и умственной отсталостью. Субтеломерные аберрации обнаруживаются примерно у 5% пациентов [30–32], и это открытие предполагает, что субмикроскопические аберрации (то есть делеции и дупликации) могут присутствовать по всему геному, особенно у пациентов, демонстрирующих аналогичные фенотипы при нормальных цитогенетических исследованиях.

    Оценка хромосомных перестроек во всем геноме с помощью FISH требует много времени и средств, что привело к разработке новых методов, таких как сравнительная геномная гибридизация на основе массивов [33–35]. Сравнительная геномная гибридизация (CGH), основанная на конкурентной гибридизации амплифицированной опухолевой ДНК и нормальной ДНК, гибридизованной на нормальном метафазном слайде, была впервые разработана Kallioniemi et al. в 1992 г. для выявления геномного дисбаланса в опухолевых клетках [36]. Если мы посмотрим на эволюцию генетических технологий, появление новых технологий всегда было неизбежным из-за потребностей, выявленных предыдущими технологиями.Хотя методы, основанные на гибридизации, которые позволяют проводить скрининг РНК, ДНК или белков, такие как нозерн-блот, саузерн-блот или вестерн-блот, соответственно, широко используются, в 1990-х годах были разработаны инновационные и мощные методы гибридизации с микрочипами. Вместо гибридизации меченого зонда с целевой ДНК на предметном стекле с array-CGH ДНК пациента гибридизируется с большим количеством хорошо охарактеризованных зондов, иммобилизованных на предметном стекле. Вкратце, в этом методе ДНК пациента помечается определенным цветом (зеленый) и смешивается с точно таким же количеством ДНК нормального контроля, которое помечено другим цветом (красный).Затем эту смесь ДНК гибридизуют с денатурированной ДНК зонда на стекле и измеряют отношения интенсивности сигнала теста к эталону. Желтый краситель появляется, когда и пациент, и эталонная ДНК равны в пропорции из-за наличия одинакового количества красного и зеленого красителей, в то время как области с потерями числа копий визуализируются красным цветом, а прирост – зеленым. Этот метод позволяет обнаруживать вариации числа копий всего генома (CNV) (дупликации и делеции) с высоким разрешением [36].

    Array-CGH не смог обнаружить гены рецессивного заболевания, мозаичную анеуплоидию, однопародительскую дисомию (UPD) или гетерохроматические перестройки. Из-за этого недостатка считается, что его можно комбинировать с массивами SNP для улучшения разрешения array-CGH [37]. Эти массивы имеют самое высокое разрешение из всех доступных платформ на основе массивов. Их разрешение в 10–15 раз выше по сравнению с анализом FISH (5–10 кб) [38]. Комбинация генотипирования array-CGH и SNP на единой платформе увеличивает возможности клинической диагностики и позволяет обнаруживать варианты с малым числом копий [39].Кроме того, CGH на основе массива имеет преимущество перед FISH в том, что живые клетки не нужны для получения метафазных хромосом, потому что для анализа нужна только ДНК. Основным недостатком CGH на основе массива является то, что он может обнаруживать только несбалансированные перестройки и не может обнаруживать сбалансированные аберрации, такие как хромосомные транслокации, инверсии и вставки. Однако недавно был разработан модифицированный протокол массива, названный CGH транслокации (tCGH), для устранения точек останова при повторяющейся транслокации [40].

    2.3. Molecular Genetics

    Более крупные геномные изменения, такие как делеции, дупликации и транслокации, могут быть обнаружены с помощью обычных методов кариотипирования, FISH или массив-CGH, ​​но единичные нуклеотидные изменения не могут быть обнаружены этими методами. Молекулярно-генетические методы были быстро разработаны после установления полимеразных цепных реакций, которые позволили создать от тысяч до миллионов копий определенной последовательности ДНК [41]. Маллис и Смит разделили Нобелевскую премию по химии 1993 года за открытие метода полимеразной цепной реакции (ПЦР).Хотя ПЦР была разработана всего несколько десятилетий назад, она нашла множество базовых и клинических применений и незаменима в современной науке.

    ДНК-полимераза Taq, которая была выбрана журналом Journal of Science первой «молекулой года», была главным преимуществом в технологии ПЦР [42]. Автоматизация ПЦР была значительно облегчена и упростила обнаружение геномных мутаций. ПЦР ранее использовалась следующими методами, такими как полиморфизм длины рестрикционного фрагмента (RFLP), однонитевой подтверждающий полиморфизм (SSCP) и методы, основанные на секвенировании.SSCP и RFLP, наиболее широко используемые методы скрининга мутаций в генетических диагностических лабораториях, не смогли обнаружить каждую мутацию, поэтому потребовалась разработка новых методов. Если последовательность интересующего гена неизвестна, может быть трудно интерпретировать результаты этих методов. Определение последовательности ДНК позволило идентифицировать определенные нуклеотидные изменения в генах-мишенях. Эта необходимость была преодолена Максамом и Гилбертом, которые представили технологию химического секвенирования Максама-Гилберта, основанную на химической модификации ДНК с последующим расщеплением по определенным основаниям [43].Несмотря на эффективность метода секвенирования Максама-Гилберта, использование опасного химического вещества и невозможность считывания длинных фрагментов ПЦР заставили этот метод заменить секвенирование по Сэнгеру, основанное на терминации дидезоксинуклеотидной цепи [44]. Метод ручного секвенирования по Сэнгеру был улучшен за счет внедрения первого поколения автоматических секвенаторов ДНК [45]. Автоматизация секвенирования ДНК позволила быстро и точно секвенировать геном человека.

    Благодаря достижениям в области молекулярной генетики стало возможным запустить проект «Геном человека», чтобы раскрыть полный геном человека.Программа была запущена в США усилиями Министерства энергетики и Национальных институтов здравоохранения в сотрудничестве с 20 группами в 1990 году. Первый проект генома человека был опубликован в 2001 году Международным консорциумом по секвенированию генома человека [46]. В этом первом отчете, охватывающем 94% генома человека, было объявлено, что геном человека содержит 30 000–40 000 генов, кодирующих белок, и более 1,4 миллиона однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Днем позже, параллельно с HGP, Крейг Вентер, который запустил проект по секвенированию генома человека компанией Celera Genomics с использованием метода дробового секвенирования, опубликовал полную последовательность генома человека в Science [47].Проект был объявлен завершенным на два с половиной года раньше запланированного срока в 2003 году, что совпало с 50-летием статьи, в которой Уотсон и Крик сообщили о двойной спирали ДНК [48]. Сообщалось, что в геноме человека присутствовало 20 000–25 000 генов, покрывающих 93% эухроматической области. Проект «Геном человека» не только раскрыл полную последовательность генома человека, но и привел к огромному усовершенствованию технологии секвенирования. Амплификация интересующего гена у пораженных индивидуумов позволила выявить мутации, связанные со специфическими моногенными нарушениями.Хотя автоматизация традиционного секвенирования дидезокси-ДНК методом Сэнгера повышает эффективность секвенирования ДНК, он по-прежнему не является эффективным с точки зрения затрат и времени. Новая технология, называемая массовым параллельным секвенированием (MPS), устраняющая эти недостатки, была разработана Lynx Therapeutics [49]. Эта технология, использующая считывание нескольких реакций одновременно и параллельное генерирование большого количества данных о последовательностях, дала большой импульс секвенированию экзома, секвенированию всего генома, а также профилированию транскриптома и метилирования.Эта высокопроизводительная технология, называемая технологией секвенирования следующего поколения (NGS), снизила стоимость секвенирования генома человека до менее чем 1.000 долларов. Согласно прогнозам, эта технология позволит секвенировать геном человека за 1 час за 100 долларов после новых технологических усовершенствований в ближайшем будущем. Технология NGS широко используется для различных клинических и исследовательских приложений, таких как обнаружение редких геномных вариантов путем повторного или целевого секвенирования всего генома, профилирование транскриптомов клеток, тканей и организмов, а также идентификация эпигенетических маркеров для диагностики заболеваний.Одним из наиболее успешных применений технологии NGS является общегеномное обнаружение причинных вариантов в единичных генных нарушениях и сложных геномных ландшафтах многих заболеваний. В то время как секвенирование всего генома или всего экзома является наиболее комплексной стратегией в диагностике неизвестных заболеваний и идентификации новых генов болезней, целевое секвенирование с использованием выбранных панелей генов может сократить время и стоимость секвенирования за счет объединения заболеваний в одной группе или в одной группе генов. при известных клинических картинах, таких как умственная отсталость, нейрометаболические расстройства или злокачественные новообразования [50].

    Помимо преимуществ рентабельности, секвенирование небольшой части генома позволяет уменьшить количество вариаций, что, в свою очередь, снижает затраты и время, необходимые для интерпретации данных [51]. Целевое секвенирование открыло новое окно в диагностике нескольких заболеваний неизвестной этиологии. Например, можно проанализировать более 4800 генов, которые были идентифицированы в базе данных мутаций генов человека (HGMD Professional) и онлайн-каталоге по менделевскому наследованию у человека (OMIM) за один прогон для пациентов с неизвестными генетическими нарушениями.После стремительного развития технологий NGS роль NGS в повседневной клинической практике будет расти в геометрической прогрессии. Неинвазивная пренатальная диагностика с помощью NGS – еще одно применение этой новой технологии. Самым важным шагом в процедурах пренатальной диагностики является получение материала плода для оценки генетического состояния. В течение многих лет инвазивные и неинвазивные тесты использовались для оценки здоровья плода, особенно хромосомных аномалий, во время беременности. Неинвазивные тесты измеряют эпифеномены, не анализируя патологию, лежащую в основе интересующей клинической картины.Их чувствительность и специфичность также не достигли ожидаемого уровня, несмотря на несколько исследований. С другой стороны, было обнаружено, что инвазивные тесты связаны со значительными рисками как для матери, так и для плода. Идентификация внеклеточной ДНК плода в кровотоке матери и анализ этого фетального материала с помощью NGS открыли новые горизонты в области репродуктивной медицины. Несмотря на основные преимущества технологии NGS, исследователи и клиницисты по-прежнему испытывают много опасений по поводу реализации NGS на практике [52].Интерпретация огромного количества данных, полученных с помощью технологии NGS, вопросы биллинга и страхования, продолжительность и содержание процесса согласия, а также раскрытие случайных результатов и вариантов неизвестного значения были основными проблемами, связанными с предложением этой технологии [53].

    Примерно 10 лет назад кариотипирование было золотым стандартом для пациентов с умственной отсталостью, но массив-CGH-анализ стал диагностическим тестом первой линии, заменившим кариотипирование и FISH в настоящее время.Как видно из этого примера, подходы к генетическим заболеваниям могут меняться параллельно с достижениями в области технологий и науки. «Филадельфийская хромосома» – это один из старейших эволюционных примеров персонализированной медицины, в котором этиологический фактор и варианты лечения болезни шаг за шагом раскрываются с помощью генетического анализа по мере того, как совершенствуются генетические методы. В 1960 году небольшая хромосома под названием Филадельфийская хромосома была идентифицирована как причина хронического миелоидного лейкоза (ХМЛ).В 1973 году методом разбивки хромосом было показано, что эта хромосома является результатом транслокации между хромосомами 9 и 22 [54, 55]. Потребовалось более 10 лет, чтобы идентифицировать гибридный ген BCR / ABL (область кластера контрольной точки и гомолог вирусного онкогена мышиного лейкоза v-abl Abelson) посредством усовершенствования молекулярных методов [56]. Следующие исследования показали, что этот гибридный ген приводит к активации тирозинкиназы, что привело к открытию ингибитора тирозинкиназы препарата Гливек, который оказался очень успешным средством лечения ХМЛ [57].

    Генетический тест, который будет использоваться для диагностики, следует выбирать очень тщательно, он может быть не самым новым или самым сложным. Иногда для определения генетического состояния пациента может быть достаточно только кариотипа вместо более сложных методов CGH или NGS. Поскольку генетические технологии стремительно развиваются, необходимо учитывать новые идеи в отношении интерпретации данных и генетического консультирования, включая предварительное консультирование, возврат результатов и послетестовое консультирование.Базы данных и отчеты консорциума об опыте клиницистов и генетиков имеют решающее значение для интеграции геномики в клиническую практику.

    3. Заключение

    Если развитие генетики и компьютерных технологий будет продолжать развиваться с нынешней скоростью, история показала нам, что мы можем ожидать некоторых удивительных событий в жизни человека в самом ближайшем будущем. Некоторые реалистичные сценарии человеческой жизни в будущем могут даже увидеть, что мы носим удостоверения личности, которые включают в себя характеристики нашего генома, а не формат, который мы используем в настоящее время.Генные коррекции, клонирование людей и органов и даже генетические методы в качестве первичного лабораторного анализа почти всех человеческих болезней для клинициста больше не будут мечтой. В настоящее время мы подошли к тому моменту, когда генетическое тестирование стало коммерчески доступным; Теперь у человека есть возможные средства доступа к этой деликатной информации, называемой генетическим тестированием «напрямую к потребителю» (DTC). В отличие от традиционного тестирования в больнице или у врача, доступ к генетической информации человека без медицинской или специальной интерпретации постепенно находит место в нашей повседневной жизни.Сегодня более 25 компаний со всего мира предлагают услуги DTC населению. Однако серьезные опасения по поводу использования этого вида услуг были высказаны с точки зрения вводящих в заблуждение и случайных результатов, полученных из недоказанных или недействительных данных. Более того, существует также значительный риск несанкционированного использования конфиденциальной генетической информации крупным бизнесом, особенно в таких областях, как страхование здоровья. С другой стороны, DTC обеспечивает раннюю осведомленность о генетических заболеваниях и тем самым предлагает людям возможность играть активную роль в своем собственном здоровье.Проблема, поставленная здесь на карту, приводит нас к той же сложной дилемме медицинской этики: автономия пациента и право знать свой генетический состав по сравнению с отсутствием вреда.

    В заключение, параллельно с быстрым развитием в области генетических технологий необходимо решить этические и правовые вопросы, касающиеся внедрения этих технологий. Поскольку использование личной генетической информации наверняка окажет прямое влияние на нашу повседневную жизнь в ближайшем будущем, протоколы необходимо подробно обсудить с предоставлением и регулярным обновлением руководящих принципов в рамках регулируемого междисциплинарного подхода.

    Появление генетической рациональности

    Появление генетической науки глубоко повлияло на то, как мы думаем о биологии. В самом деле, сейчас трудно рассматривать практически любую грань человеческого опыта без предварительного рассмотрения гена. Но такой способ понимания жизни, конечно, не трансисторичен. Филип Тертл возвращает нас к моменту, непосредственно предшествующему возникновению генетической рациональности на рубеже двадцатого века, чтобы объяснить технологические, экономические, культурные и даже повествовательные преобразования, необходимые для того, чтобы сделать возможным генетическое мышление.

    Рост управленческого капитализма принес с собой ряд гомологичных практик, каждая из которых трансформировала социальную ткань. С преобразованиями в политической экономии и новыми технологиями пришли новые концепции биологии, и именно в отношениях социального класса с методами разведения, менеджеров среднего звена с обработкой биологической информации и перехода к опыту пространства и времени мы можем начать понимать. определить условия, которые сделали генетическое мышление возможным, желательным и, казалось бы, естественным.

    При описании этого исторического момента, Появление генетической рациональности является панорамным по своему охвату, обращаясь к основным текстам, которые варьируются от руководств по коневодству до трактатов по евгенике, таблиц естественной истории до железнодорожных обзоров и романов до личных дневников. Он основан на работе таких разных фигур, как Торстейн Веблен, Джек Лондон, Эдит Уортон, Уильям Джеймс и Лютер Бербанк. Центральная фигура, Дэвид Старр Джордан – натуралист, поэт, евгеник, педагог – дает книге пробный камень для расшифровки способа рациональности, который вытеснил генетика.

    Основываясь на континентальной философии, исследованиях СМИ, теории систем и теориях нарратива, Появление генетической рациональности вносит междисциплинарный вклад в интеллектуальную и научную историю, научные исследования и исследования культуры. Он предлагает поистине энциклопедическую историю культуры, которая бросает вызов нашим собственным способам организации знаний, даже если она объясняет методы более ранней эпохи. В то время, когда генетическая рациональность стала нашим собственным здравым смыслом, обсуждение ее возникновения напоминает нам о взаимозависимости инструментов, которые мы используем для обработки информации, и концепций жизни, которые они оживляют.

    Грегор Мендель: «отец генетики»

    В 19, и годах считалось, что черты организма передаются потомству в виде смеси характеристик, «подаренных» каждым родителем.

    Наследственность в целом была плохо изучена, а понятие гена вообще не существовало. Однако австрийского монаха Грегора Менделя не убедили традиционные объяснения того, как черты характера передаются от одного поколения к другому.

    Между 1856 и 1863 годами Мендель решил сам попытаться разработать принципы наследственности с помощью простого гороха садового ( Pisum sativum L.).

    Среди множества видов, над которыми работал Мендель, он выбрал горох, потому что растения и семена имеют широкий спектр отличительных черт, которые проявляются в двух легко идентифицируемых формах (например, форма семян – круглая или морщинистая; высота растения – высокое или короткое).

    Цветок гороха – еще одна полезная особенность этих растений, так как он обеспечивает защиту цветов гибридизированных и родительских растений от любой чужеродной пыльцы.Относительно короткий период роста – еще одно преимущество, а это означает, что ждать результатов пришлось недолго.

    В течение восьми лет Мендель изучал признаки гороха по одному и скрещивал варианты, чтобы систематически регистрировать, как признаки передаются от одного поколения к другому: гигантская задача, в которой участвовало около 28000 растений гороха.

    Исследование Менделя дало удивительные результаты и обнаружило очень похожие модели наследования для всех семи изученных им признаков. Он также определил последовательную математическую формулу, объясняющую частоту появления каждой черты, и наблюдал доминантные и рецессивные черты.

    Несмотря на то, что результаты были опубликованы в « Proceedings of the Brunn Society for the Study of Natural Sciences» в 1866 году, научное сообщество при его жизни широко игнорировало работу Менделя.

    До экспериментов Менделя с садовым горохом Томас Эндрю Найт (в 1799 году) и Джон Госс (в 1822 году), оба из Англии, проводили эксперименты по селекции одного и того же растения.

    При скрещивании растений, дающих зеленый горошек, с другими, дающими желтовато-белый горох, Госс отметил, что в первом поколении производился только желтовато-белый горох.Выведя из этих гибридов, он был удивлен, получив три типа растений: у одного был только зеленый горошек, у другого – только желтовато-белый цвет, а у третьего вида были зеленые и желтовато-белые растения в одном стручке.

    Несмотря на некоторые интересные наблюдения, ни Найт, ни Госс не подсчитали количество гороха с определенными признаками и, следовательно, не смогли обнаружить наследственный механизм.

    В 1900 году три европейских ботаника – Хуго Де Фрис (Голландия), Карл Корренс (Германия) и Эрих фон Чермак (Австрия) независимо друг от друга проводили исследования наследственности и раскрыли результаты Менделя.

    Так родилась новая область генетики, и Мендель стал считаться «отцом генетики», хотя термины «ген» и «генетика» были придуманы намного позже.

    Наследие Менделя в Центре Джона Иннеса

    Уильям Бейтсон, первый директор школы Джона Иннеса в 1910 году, был твердым сторонником теории Менделя.

    Бейтсон впервые представил «менделизм» в Британии, когда он перевел свою статью на английский язык в начале 20-го, -го и -го века. Бейтсон еще больше поддержал работу Менделя, когда в 1916 году прочитал лекцию под названием «15 лет менделизма».

    Бейтсон придумал слово «генетика» и большую часть другой терминологии этой дисциплины, а затем в 1910 году Институт Джона Иннеса стал первым исследовательским институтом, посвященным менделевской генетике в Великобритании, в котором была инициирована программа исследований для применения и проверить теорию Менделя. Это исследование стало стартовой площадкой для начала долгой истории исследований гороха в Институте Джона Иннеса.

    Более поздние исследования подтвердили, что ген («фактор» Менделя) является единицей наследственности, а хромосома – физической структурой, несущей гены.Кроме того, исключения из принципов Менделя были обнаружены по мере того, как наши знания о генах и наследовании расширились.

    Работа Института Джона Иннеса позволила охарактеризовать гены Менделя на молекулярном уровне с привлечением ресурсов нашего отдела ресурсов зародышевой плазмы, в котором содержится более 3500 вариантов гороха.

    Узнайте больше об открытии гена, отвечающего за окраску цветков и кожуры семян, а также гена, который делает семена круглыми или морщинистыми.

    Введение в генетику


    2

    У красочных рыб-самцов есть гены, за их стойкий внешний вид

    Мар.22, 2019 – Яркие цвета, которые видны только у самцов некоторых видов, частично объясняются поведением генов, исследованиями рыб гуппи …


    Анализ генома австралийского лабрадуделя выявил акцент на «Oodle»

    10 сентября 2020 г. – Создатель австралийского лабрадуделя решил смешать пуделей и лабрадоров для создания гипоаллергенной служебной собаки. Но, согласно новому исследованию, порода, возникшая в результате этого скрещивания …


    Ученые разрабатывают ген-драйв на основе CRISPR / Cas9 в растениях

    25 июня 2021 г. – Исследователи создали генный драйв на основе CRISPR-Cas9, предназначенный для растений.Новая технология, которая позволяет ученым вырезать и копировать ключевые генетические элементы, помогает ученым разводить растения, которые …


    Долгосрочные последствия, которые сложно предсказать

    7 октября 2020 г. – Исследовательская группа изучила последствия изменений биоразнообразия растений для функционирования экосистем. Ученые обнаружили, что взаимосвязь между характеристиками растений и экосистемой …


    «Экзотические» гены могут улучшить урожай и качество хлопка

    1 мая 2019 г. – Улучшение качества хлопка может иметь разветвления для торговли хлопком США на 12 миллиардов долларов…


    Животные быстро теряют страх перед хищниками после встречи с людьми

    22 сентября 2020 г. – Большинство диких животных демонстрируют набор способов избегания хищников, таких как бдительность, замораживание и бегство. Но они быстро сокращаются после того, как животные вступают в контакт с людьми через …


    Лидерство в крови для маленькой рыбки

    20 ноября 2019 г. – Лидерство во время сотрудничества проявляется в семействе крошечных рыбок, называемых тринидадскими гуппи, новое исследование…


    Использование эпигенетической изменчивости для селекции растений

    8 ноября 2018 г. – Эпигенетические изменения могут привести к появлению новых черт без изменения последовательности генов. Это может позволить растениям быстрее реагировать на изменения в окружающей среде. Биологи растений продемонстрировали …


    Ученые выявили наших самых далеких родственников животных

    31 марта 2021 г. – Ученые полагают, что они определили нашего самого дальнего родственника-животного на древе жизни и тем самым разрешили продолжающуюся дискуссию.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *