§ 29. Генетика людини

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Людина є для вчених найцікавішим генетичним об’єктом. Але дослідження генетики людини суттєво відрізняються від вивчення спадковості й мінливості інших видів. Чому Homo sapiens є найскладнішим об’єктом генетики?

Людина є найскладнішим генетичним об’єктом, оскільки до неї неможливо застосувати класичний гібридологічний метод — експериментальне схрещування заборонене з етичних, моральних і правових причин. Крім того, дослідження суттєво уповільнюють довга зміна поколінь (20–25 років), невелика кількість нащадків у кожній родині, складний каріотип (46 хромосом) та сильний вплив соціального середовища на прояв багатьох ознак.

ЗАВДАННЯ

Особа, родовід якої складають, називається пробандом. Подивіться на мал. 29.1, як пробанд позначається під час побудови родоводу. Створіть родовід людини (пробанда), яка розповіла вам таке: «Мене звати Микола. Я маю сестру Олену. Наша мати, Марія, має двох братів: Романа і Дмитра. А наш батько, Сергій, — сестру Наталю і брата Григорія».

У родоводі представлено два покоління родини: старше (покоління батьків та їхніх рідних братів і сестер) та молодше (пробанд Микола та його рідна сестра Олена). За міжнародними правилами генетики, чоловіки позначаються квадратами, жінки — колами, шлюб — горизонтальною лінією між партнерами, а пробанд додатково позначений стрілкою.

1. Божена й Денис. У їхньої третьої дитини Оленки діагностували фенілкетонурію — рецесивне генетичне захворювання. Батьки не розуміють, чому так сталося. Вони ж здорові, і з-поміж родичів такої хвороби не було. Поясніть їм, що відбулося. Знайдіть інформацію, що робити далі: як лікувати дитину.

Фенілкетонурія є аутосомно-рецесивним захворюванням. Обидва батьки є клінічно здоровими гетерозиготними носіями мутантного гена ($Aa$). Рецесивний алель може безсимптомно передаватися крізь покоління, доки випадково не зустрінуться двоє носіїв: за законами Менделя ймовірність народження хворої дитини ($aa$) у такій парі становить 25% за кожної вагітності. Перші двоє дітей успадкували хоча б один домінантний алель, а Оленка отримала рецесивний ген і від мами, і від тата.

Головним і високоефективним методом лікування є сувора низькобілкова дієта, розпочата з перших тижнів життя. З раціону дитини повністю виключають продукти, багаті на фенілаланін (м’ясо, рибу, молочні продукти, яйця, бобові, горіхи), замінюючи їх спеціальними лікувальними сумішами амінокислот без фенілаланіну. За умови постійного контролю рівня цієї амінокислоти в крові дитина розвивається розумово й фізично абсолютно здоровою.

2. Олеся й Тамір. Тамір має брата Дмитра з гемофілією, і нещодавно в сестри народився син Марат із цією хворобою. Олеся, дізнавшись про це, дуже боїться за їхніх майбутніх дітей. Оцініть ризик для дітей Таміра й Олесі.

Ризик народження дитини з гемофілією у Таміра й Олесі дорівнює 0%.

Гемофілія успадковується як рецесивна ознака, зчеплена з X-хромосомою ($X^h$). Оскільки чоловіки мають одну X-хромосому і Тамір повністю здоровий, його генотип — $X^H Y$ (мутантного гена він не має взагалі). В Олесі в родині хвороби не було, тому її генотип нормальний ($X^H X^H$). Тамір передає синам виключно Y-хромосому, а донькам — свою здорову $X^H$, тому всі їхні сини ($X^H Y$) та доньки ($X^H X^H$) народяться здоровими й навіть не будуть носіями гена гемофілії.

ІНДИВІДУАЛЬНА РОБОТА

Дізнайтеся, які методи використовують у медико-генетичних центрах для проведення генетичного консультування. Підготуйте про це коротке повідомлення.

У медико-генетичних центрах для оцінки ризиків і діагностики спадкових патологій використовують комплекс сучасних наукових методів:

1. Генеалогічний метод — збір сімейного анамнезу та побудова родоводів для визначення типу успадкування мутації й розрахунку ймовірності хвороби в нащадків.
2. Цитогенетичний метод — мікроскопічне дослідження хромосомного набору клітин (каріотипування) для виявлення геномних і хромосомних мутацій, таких як синдроми Дауна, Клайнфельтера або Тернера.
3. Молекулярно-генетичні методи (ПЛР, секвенування ДНК, ДНК-зондування) — аналіз послідовності нуклеотидів у генах для виявлення точкових генних мутацій (муковісцидоз, фенілкетонурія, спінальна м’язова атрофія).
4. Біохімічні методи — кількісне визначення метаболітів у крові або сечі новонароджених (неонатальний скринінг «п’ятковий тест») для виявлення спадкових порушень обміну речовин на досимптомній стадії.
5. Пренатальна діагностика (УЗД плода, біохімічні скринінги вагітних, а за показаннями — амніоцентез або біопсія ворсин хоріона) — дослідження клітин плода під час вагітності для виявлення вад розвитку на ранніх термінах.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Які правила складання родоводів ви знаєте? Створіть алгоритм.

При складанні родоводів використовують стандартні позначення: квадратами позначають чоловіків, кружками — жінок, лінією між ними — шлюб, а стрілкою — пробанда (особу, з якої починається дослідження). Кожне окреме покоління записують на своєму горизонтальному рівні: старші покоління завжди розташовують вище, а нащадків — нижче. Членів одного покоління зазвичай зображують у порядку народження зліва направо та нумерують арабськими цифрами, а самі покоління позначають римськими цифрами.

Алгоритм побудови родоводу:

1. Визначити пробанда, позначити його стать і вказати стрілкою.
2. Зібрати докладні відомості про батьків, братів, сестер пробанда, а також про родичів по материнській і батьківській лініях у кількох поколіннях.
3. Розподілити зібраних родичів за рівнями-поколіннями від найстарших (угорі) до наймолодших (унизу).
4. З’єднати подружні пари лініями шлюбу, а від них опустити вертикальні лінії зв’язку до дітей.
5. Зафарбувати фігури тих родичів, у яких виявлено досліджувану ознаку або спадкову хворобу.
6. Пронумерувати покоління римськими цифрами згори донизу, а осіб у кожному ряду — арабськими числами зліва направо.

2. Розгляньте родовід. Поясніть, яке успадкування на ньому зображено.

На наведеному малюнку зображено аутосомно-рецесивний тип успадкування.

У першому поколінні батько має ознаку (зафарбований квадрат), а мати — ні, але всі їхні діти в другому поколінні фенотипово здорові (відбувається пропуск покоління, що характерно для рецесивного стану). У третьому поколінні хвороба знову з’являється у дітей від шлюбів фенотипово здорових батьків, які є гетерозиготними носіями рецесивного алеля. Ознака однаково проявляється як у чоловіків, так і в жінок, що вказує на її локалізацію в аутосомах, а не в статевих хромосомах.

3. Знайдіть інформацію, наскільки геном людини схожий на геноми інших живих організмів, наприклад, приматів або комах. Як ви можете пояснити, чому так?

⚠️

Геном людини приблизно на 98,5–99% збігається з геномом шимпанзе, близько 90% спільних послідовностей ДНК людина має з мишею, а з плодовою мушкою дрозофілою наш геном подібний орієнтовно на 60%.

Така подібність пояснюється спільним еволюційним походженням усього живого на Землі від єдиного предка. Значна частина спільних генів відповідає за базові біохімічні процеси клітини: реплікацію ДНК, біосинтез білка, клітинне дихання та поділ. Що ближчими є організми в еволюційному дереві (як людина і примати), то менше часу минуло з моменту розходження їхніх ліній і тим менше мутацій устигло накопичитися в їхньому генетичному коді.

4. Відомо, що тютюнокуріння сприяє виникненню раку легень. Але курці часто наводять приклади своїх знайомих, які курять усе життя і при цьому здорові. Як із точки зору генетики пояснити їм небезпеку таких поглядів? Створіть про це постер чи плакат.

Рак легень є мультифакторним захворюванням, розвиток якого залежить від взаємодії спадкової схильності та факторів довкілля. Окремі люди можуть успадкувати високоефективні ферменти детоксикації смол або активні системи репарації ДНК, які тривалий час нейтралізують канцерогени, але передбачити це наосліп неможливо. Для більшості людей тютюновий дим неминуче спричиняє накопичення соматичних мутацій у генах онкосупресорах, тому покладатися на чужу генетичну витривалість смертельно небезпечно.

[!NOTE]
Промпт для створення зображення:
A social awareness poster about smoking and genetics. In the center, a split human lung where one side is healthy and bright pink, and the other side is black, damaged with toxic smoke and glowing damaged DNA double-helix threads. Bold, clear typography in Ukrainian language: “ГЕНЕТИЧНА РУЛЕТКА: ТЮТЮН ПОШКОДЖУЄ ДНК КОЖНОГО”. Modern medical graphic design with warning signs and scientific molecular motifs.

5. Як ви вважаєте, чи потрібно робити генетичне консультування перед плануванням дитини? Аргументуйте. Складіть перелік прикладів, коли людині варто звернутися до медико-генетичного консультанта / медико-генетичної консультантки.

Так, робити генетичне консультування перед плануванням дитини дуже доцільно, оскільки це дає змогу заздалегідь оцінити ризик народження дитини зі спадковими вадами та своєчасно вжити профілактичних заходів. Багато людей є здоровими носіями прихованих мутацій, які ніяк себе не проявляють, поки не зустрінуться з аналогічним рецесивним алелем партнера.

Звернутися до медико-генетичного консультанта обов’язково варто у таких випадках:

1. Наявність спадкових захворювань, вад розвитку або розумової відсталості у родичів будь-кого з подружжя.
2. Вік вагітної жінки понад 35 років або вік батька понад 40 років, коли зростає ймовірність хромосомних аномалій.
3. Кровноспоріднений шлюб між майбутніми батьками, що суттєво підвищує шанс переходу мутацій у гомозиготний стан.
4. Попередні невиношування вагітності, випадки мертвонародження або безпліддя в родині нез’ясованого генезу.
5. Вплив на батьків шкідливих професійних чинників, радіаційного опромінення або прийом небезпечних медикаментів на ранніх термінах вагітності.

6. Як персоналізована медицина може змінити майбутнє системи охорони здоров’я? Назвіть переваги та ризики.

Персоналізована медицина змінить охорону здоров’я тим, що перейде від однакового для всіх лікування вже наявних хвороб до точної профілактики та підбору ліків індивідуально під ДНК кожної людини.

Переваги:

1. Лікарі зможуть підбирати ліки та їхнє дозування під генетичний паспорт пацієнта, тому лікування діятиме значно швидше й без тяжких побічних ефектів.
2. Хвороби можна буде виявляти або попереджати задовго до появи перших симптомів завдяки знанню індивідуальної схильності.
3. Зменшаться витрати на неефективні препарати та тривалий підбір терапії навмання.

Ризики:

1. Виникає загроза витоку особистих даних, через що роботодавці або страхові компанії можуть дискримінувати людей за їхніми генетичними ризиками.
2. Такі технології та індивідуальні ліки на початку будуть дуже дорогими, тому якісна медицина може стати доступною не всім.
3. Знання про високу ймовірність захворіти на невиліковну недугу може спричиняти сильний стрес і тривожність у здорової людини.