Polimorfizm genetyczny: co to jest? Polimorfizm - co to jest? Polimorfizm genetyczny.

) dwie lub więcej różnych form dziedzicznych, które znajdują się w dynamicznej równowadze przez kilka, a nawet wiele pokoleń. Najczęściej G. p. jest powodowany przez różne naciski i wektory (orientację) selekcji w różnych warunkach (na przykład w różnych porach roku) lub przez zwiększoną względną żywotność heterozygot (patrz Heterozygota). Jeden z rodzajów polimorfizmu, polimorfizm zrównoważony, charakteryzuje się stałym optymalnym stosunkiem form polimorficznych, którego odchylenie jest niekorzystne dla gatunku i jest regulowane automatycznie (ustala się optymalny stosunek form). Większość genów jest w stanie równowagi G. p. u ludzi i zwierząt. Istnieje kilka form G. p., których analiza pozwala określić efekt selekcji w populacjach naturalnych.

Oświetlony.: Timofeev-Resovsky N. V., Svirezhev Yu. M., O polimorfizmie genetycznym w populacjach, „Genetyka”, 1967, nr 10.

Wielka radziecka encyklopedia. - M.: Encyklopedia radziecka. 1969-1978 .

Zobacz, co „Polimorfizm genetyczny” znajduje się w innych słownikach:

polimorfizm genetyczny- Długotrwałe istnienie w populacji dwóch lub więcej genotypów, których częstości znacznie przekraczają prawdopodobieństwo wystąpienia odpowiednich powtarzających się mutacji. [Arefiev V.A., Lisovenko L.A. Angielski rosyjski słownik wyjaśniający terminy genetyczne ... ... Podręcznik tłumacza technicznego

Polimorfizm genetyczny Polimorfizm genetyczny. Długotrwałe istnienie w populacji dwóch lub więcej genotypów, których częstości znacznie przekraczają prawdopodobieństwo wystąpienia odpowiednich powtarzających się mutacji. (Źródło: „Angielski rosyjski rozsądny ... ...

polimorfizm genetyczny- genetinis polimorfizmas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Genetiškai listwy dviejų ar daugiau vienos rūšies formų egzistavimas populiacijoje, kurio negalima laikyti pasikartojančiomis mutacijomis. atitikmenys: pol. genetyczny ... Ekologijos terminų aiskinamasis žodynas

polimorfizm genetyczny- genetinis polimorfizmas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Ilgalaikis buvimas populiacijoje dviejų ar daugiau genotipų, kurių dažnumas labai viršija pasikartojančių mutacijų radimosi tikimybę atitikmenys: pol. polimorfizm genetyczny… Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

Polimorfizm genetyczny- długotrwałe istnienie w populacji dwóch lub więcej genotypów, których częstości znacznie przekraczają prawdopodobieństwo wystąpienia odpowiednich powtarzających się mutacji... Słownik psychogenetyki

Polimorfizm w biologii, obecność w obrębie jednego gatunku osobników znacznie różniących się wyglądem i nie mających form przejściowych. Jeśli istnieją dwie takie formy, zjawisko to nazywa się dymorfizmem (szczególnym przypadkiem jest dymorfizm płciowy). P. zawiera różnicę w wyglądzie ... ...

I Polimorfizm (z greckiego polýmorphos różnorodny) w fizyce, mineralogii, chemii, zdolność pewnych substancji do istnienia w stanach o różnej atomowej strukturze krystalicznej. Każdy z tych stanów (fazy termodynamiczne), ... ... Wielka radziecka encyklopedia

Unikalny polimorfizm zdarzeń Unikalny polimorfizm zdarzeń/UEP w genealogii DNA oznacza marker genetyczny odpowiadający jednej niezwykle rzadkiej mutacji. Uważa się, że wszyscy nosiciele takiej mutacji dziedziczą ją po ... ... Wikipedii

Nieciągła zmienność dla homologicznych alleli tego samego locus genu, na którym opiera się stabilność populacji. Wrażliwość organizmów na różne czynniki środowiskowe jest zróżnicowana, określona genotypowo, ... ... Słownik ekologiczny

polimorfizm polimorfizm. Istnienie w krzyżującej się grupie (w populacji) genetycznie różnych osobników; P. może mieć charakter niegenetyczny (modyfikacyjny), np. w zależności od zagęszczenia populacji (zob. ) … Biologia molekularna i genetyka. Słownik.

Przyjęło się nazywać geny polimorficzne, które są reprezentowane w populacji przez kilka odmian - allele, które determinują różnorodność cech w obrębie gatunku.

Polimorfizm genetyczny (gr. genetikos- związane z urodzeniem, pochodzeniem; grecki polis- wiele i morfo- wygląd, forma, obraz) - różne częstotliwości alleli homozygot. Różnice między allelami tego samego genu z reguły leżą w drobnych zmianach w jego „genetycznym” kodzie. Duży udział w polimorfizmie genetycznym mają substytucje jednego nukleotydu innym oraz zmiany liczby powtarzalnych fragmentów DNA, które występują we wszystkich elementach strukturalnych genomu: eksonach, intronach, regionach regulatorowych itp. Skala polimorfizmu genetycznego u człowieka jest taki, że pomiędzy sekwencjami DNA dwoje ludzi, o ile nie są bliźniakami jednojajowymi, są miliony różnic. Różnice te dzielą się na cztery główne kategorie:

a) fenotypowo niewyrażony (na przykład polimorficzne regiony DNA stosowane do identyfikacji osoby metodami genetyki molekularnej);

b) powodować różnice fenotypowe (np. w kolorze włosów lub wzroście), ale nie predyspozycje do choroby;

c) odgrywanie pewnej roli w patogenezie choroby (np. w chorobach wielogenowych);

d) odgrywając główną rolę w rozwoju choroby (np. w chorobach jednogenowych).

Chociaż większość znanych polimorfizmów wyraża się albo w podstawieniach pojedynczych nukleotydów, albo w zmianie liczby powtarzających się fragmentów DNA, to jednak zmiany wpływające na kodujące fragmenty genów i wpływające na sekwencję aminokwasową ich produktów są stosunkowo rzadkie i nie są powiązane do badanego konkretnego problemu, dla którego istotne są przede wszystkim możliwe konsekwencje polimorfizmu nitronów i 5'-końcowych sekwencji niekodujących.Analiza tego zjawiska w dużej mierze zależy od tego, jak zmienne są wewnętrzne funkcje kodowanego białka przez różne allele, co dotyczy również enzymów tworzenia i metabolizmu hormonów steroidowych, o czym będzie dalej mowa.

Mówi się, że locus jest polimorficzny, jeśli w populacji istnieją dwa lub więcej alleli tego locus. Jednakże, jeśli jeden z alleli ma bardzo wysoką częstotliwość, powiedzmy 0,99 lub więcej, to istnieje duże prawdopodobieństwo, że żaden inny allel nie będzie obecny w próbce pobranej z populacji, chyba że próbka ta jest bardzo duża. Tak więc locus jest zwykle definiowany jako polimorficzny, jeśli częstość najczęstszego allelu jest mniejsza niż 0,99. Taki podział jest bardzo warunkowy, a inne kryteria polimorfizmu można znaleźć w literaturze.

Jednym z najprostszych sposobów pomiaru stopnia polimorfizmu w populacji jest obliczenie średniego stosunku loci polimorficznych i podzielenie ich całkowitej liczby przez całkowitą liczbę loci w próbce. Oczywiście taka miara w dużej mierze zależy od liczby badanych osób. Bardziej dokładnym wskaźnikiem zmienności genetycznej w populacji jest ŚREDNIA OCZEKIWANA HETEROSYGOTYCZNOŚĆ lub RÓŻNORODNOŚĆ GENÓW. Wartość tę można uzyskać bezpośrednio z częstości występowania genów i jest ona znacznie mniej podatna na skutki błędu próbkowania. Różnorodność genów w danym locus definiuje się następująco:

M h = 1 - SUMA x i * i=1 gdzie SUMA to suma, x i to częstość allelu i a m to całkowita liczba alleli danego locus.

Dla dowolnego locus h jest prawdopodobieństwem, że dwa losowo wybrane allele z populacji będą się od siebie różnić. Średnia z całego h dla każdego badanego locus, H, może być użyta jako oszacowanie stopnia zmienności genetycznej w populacji.

Stopnie zróżnicowania genetycznego h i H są szeroko stosowane w danych elektroforetycznych i enzymów restrykcyjnych. Jednak nie zawsze mogą być odpowiednie dla danych uzyskanych z badania sekwencji DNA, ponieważ stopień różnorodności na poziomie DNA jest niezwykle wysoki. Zwłaszcza gdy rozważa się długie sekwencje, prawdopodobne jest, że każda będzie się różnić od innych sekwencji jednym lub większą liczbą nukleotydów. Wtedy zarówno h, jak i H będą bliskie 1, a zatem nie będą się różnić między loci lub populacjami, co nie będzie miało charakteru informacyjnego.

Podczas pracy z DNA bardziej akceptowalną miarą polimorfizmu w populacji jest średnia liczba podstawień nukleotydów na pozycję między dwiema losowo wybranymi sekwencjami. Ta ocena nazywana jest różnorodnością nukleotydów (Nei M., Li W.-H., 1979) i jest oznaczona p:

P = SUMA (x * x * p) i,j i j ij gdzie x i oraz x j są częstotliwościami sekwencji typu i-tego i j-tego, a p ij jest proporcją różnic nukleotydów między i-tym i j -ty typ ciągów.

Obecnie istnieje kilka prac dotyczących badania zróżnicowania nukleotydów na poziomie sekwencji DNA. Jedną z takich prac wykonano dla locus kodującego dehydrogenazę alkoholową D. melanogaster (Adh) (Nei M., 1987).

Zbadano 11 sekwencji o długości 2,379 nukleotydów. Ignorując delecje i insercje, zidentyfikowano dziewięć różnych alleli, z których jeden był reprezentowany przez trzy, a pozostałe osiem przez jedną sekwencję. Zatem częstości x 1 - x 8 były równe 1/11, a x 9 = 3/11. Czterdzieści trzy pozycje były polimorficzne. Najpierw obliczono proporcje różnic nukleotydów dla każdej pary sekwencji, przedstawione w tabeli:

Na przykład allele 1-S i 2-S różniły się w trzech pozycjach na 2,379, stąd n 12 = 0,13%. Wartość n uzyskana ze wzoru 3.20 okazała się być 0,007.

Polimorfizm genetyczny a choroby dziedziczne.

W 1902 Garrod zasugerował, że zaburzenia metaboliczne, takie jak alkaptonuria, są skrajnym wyrazem chemicznej indywidualności organizmu. Prawdziwy zakres różnorodności genetycznej po raz pierwszy stał się oczywisty, gdy elektroforeza ekstraktów komórkowych (bez uprzedniego oczyszczania enzymatycznego) wykazała istnienie kilku strukturalnych izoform dla wielu białek. Obecność izoform wynika z istnienia w populacji wielu wariantów genów (alleli) tego białka. Allele mają identyczną lokalizację w chromosomach homologicznych.

Większość genów w każdym organizmie jest reprezentowana przez dwa allele, jeden odziedziczony po ojcu, a drugi po matce. Jeśli oba allele są identyczne, organizm uważa się za homozygotyczny, jeśli inny - za heterozygotyczny.

W toku ewolucji powstały różne allele w wyniku mutacji jednego allelu prekursorowego, najczęściej różnią się one od siebie zastąpieniem jednego nukleotydu (mutacje missense). Zazwyczaj białka kodowane przez różne allele tego samego genu mają te same właściwości funkcjonalne, to znaczy podstawienie aminokwasów jest obojętne lub prawie obojętne z punktu widzenia doboru naturalnego.

Obecność pewnych alleli często ocenia się na podstawie analizy sekwencji aminokwasowej odpowiednich białek. W przypadku wielu genów (np. genu łańcucha beta globiny) możliwe jest wyizolowanie allelu normalnego – najczęściej występującego w populacji, który występuje znacznie częściej niż inne. Czasami wśród alleli nie ma takiego, który można by uznać za normalny. Niezwykle wysoki polimorfizm jest charakterystyczny na przykład dla genu apoproteiny (a) i genu łańcucha alfa haptoglobiny. Gen jest uważany za polimorficzny, jeśli jego najczęstszy allel występuje u mniej niż 99% ludzi. Ta definicja odzwierciedla jedynie częstość występowania różnych alleli, a nie ich funkcjonalne różnice.

Pojęcie polimorfizmu rozszerzyło się wraz z odkryciem niezwykłej zmienności sekwencji DNA. W genomach różnych ludzi 1 na 100-200 par zasad różni się; jest to zgodne z heterozygotycznością 1 na 250-500 par zasad. Nowoczesne metody umożliwiają identyfikację substytucji poszczególnych nukleotydów w regionach kodujących, które mogą być bezsensowne lub powodować zmianę sekwencji aminokwasowej. Polimorfizm DNA jest jeszcze wyraźniejszy w niekodujących regionach genomu, których wpływ na ekspresję genów jest niewielki lub nie występuje.

Oprócz wymiany poszczególnych nukleotydów polimorfizm DNA opiera się na insercjach, delecjach i zmianach liczby powtórzeń tandemowych. Istnieją (długie) powtórzenia tandemowe różniące się liczbą (minisatelitarne DNA) i krótkie (tetra-, tri-, di- lub mononukleotydowe) powtórzenia tandemowe (mikrosatelitarne DNA).

Skala polimorfizmu DNA jest taka, że ​​istnieją miliony różnic między sekwencjami DNA dwojga ludzi, chyba że są to bliźniaki jednojajowe. Różnice te dzielą się na cztery szerokie kategorie:

Fenotypowo niewyrażony (na przykład polimorficzne odcinki DNA używane do identyfikacji osoby metodami genetyki molekularnej);

Powodowanie różnic fenotypowych (na przykład w kolorze włosów lub wzroście), ale nie predysponujące do choroby;

Odgrywanie pewnej roli w patogenezie choroby (na przykład w chorobach wielogenowych);

Odgrywa główną rolę w rozwoju choroby (na przykład z

Polimorfizmy nie są bezpośrednią i obowiązkową przyczyną rozwoju choroby, ale mogą powodować większe lub mniejsze ryzyko jej rozwoju pod wpływem różnych czynników zewnętrznych.

Dlatego w obecności polimorfizmów informują o zwiększonym ryzyku rozwoju choroby w przypadku heterozygotycznego lub homozygotycznego nosicielstwa polimorfizmu. Ryzyko rozwoju choroby mierzy się ilorazem szans OR (iloraz szans).
W Europie oficjalnie przeprowadzane są kliniczne badania genetyczne mutacji w genach: FV (Leiden), F2 (protrombina), PAI-1, MTHFR.

Mutacja Leiden 1691 G->A czynnik krzepnięcia V (F5)

Fizjologia i genetyka. Czynnik krzepnięcia V lub czynnik krzepnięcia V jest kofaktorem białkowym w tworzeniu trombiny z protrombiny. Polimorfizm G1691A Leiden (podstawienie aminokwasowe Arg (R) -> Gln (Q) w pozycji 506, znany również jako „mutacja Leiden” lub „Leiden”) jest wskaźnikiem ryzyka rozwoju zakrzepicy żylnej. Ta punktowa (pojedyncza nukleotydowa) mutacja genu kodującego czynnik V krzepnięcia krwi nadaje oporność aktywnej postaci czynnika V na degradujące działanie wyspecjalizowanego enzymu regulatorowego, białka C, co prowadzi do nadkrzepliwości. W związku z tym wzrasta ryzyko zakrzepów krwi. Częstość występowania mutacji w populacjach typu europejskiego wynosi 2-6%.

Ryzyko zakrzepicy żył głębokich(DVT): 7 razy wyższy u heterozygotycznych nosicieli mutacji Leiden genu F5 Arg506Gln i 80 razy wyższy u homozygot. Dodatkowe czynniki wpływające na rozwój ZŻG można podzielić na 3 grupy.

Do pierwszy Grupa czynników obejmuje zmianę stanu hormonalnego:

Stosowanie doustnych środków antykoncepcyjnych dodatkowo zwiększa ryzyko rozwoju ZŻG 30-krotnie u heterozygot, 100-krotnie u homozygotycznych nosicieli.

Ciąża - 16 razy większe ryzyko ZŻG.

Hormonalna terapia zastępcza - 2-4 razy zwiększa ryzyko.

Współ. druga grupa czynników obejmuje uszkodzenia naczyń:

Cewnikowanie żyły centralnej 2-3-krotnie zwiększa ryzyko wystąpienia ZŻG

Interwencje chirurgiczne - 13 razy.

Do trzeci grupa czynników obejmuje bezruch: odpoczynek w łóżku i długie loty lotnicze. Tutaj odnotowuje się tylko wzrost ryzyka, ale statystyki powinny być pełniejsze:

Choroby zakaźne i onkologiczne również zwiększają ryzyko rozwoju ZŻG. Ryzyko udaru niedokrwiennego u kobiet w wieku 18-49 lat z mutacją Leiden wzrasta 2,6 razy, a przy stosowaniu doustnych środków antykoncepcyjnych wzrasta 11,2 razy.

dane kliniczne. Obecność mutacji Leiden zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia szeregu powikłań ciąży:

Poronienie we wczesnym stadium (ryzyko wzrasta 3-krotnie),

Opóźnienia w rozwoju płodu

Późna zatrucie (gestoza),

Niewydolność płodowo-łożyskowa.

Zwiększona tendencja do tworzenia skrzepliny może prowadzić do tętniczej choroby zakrzepowo-zatorowej, zawału mięśnia sercowego i udaru mózgu. Obecność mutacji Leiden zwiększa ryzyko pierwotnej i nawrotowej zakrzepicy żylnej co najmniej 3-6 razy.

Poniższe przykłady ilustrują związek mutacji z różnymi typami zakrzepicy i innych chorób sercowo-naczyniowych.

W ciągu 8 lat w kilku ośrodkach przeprowadzono badanie z udziałem ponad 300 pacjentów z żylną chorobą zakrzepowo-zatorową (VTE), w którym w obecności mutacji Leiden stwierdzono 3,7-krotne zwiększenie ryzyka żylnej choroby zakrzepowo-zatorowej. W innym badaniu pacjenci z żylną chorobą zakrzepowo-zatorową byli badani przez 68 miesięcy. W tym czasie u 14% pacjentów doszło do nawrotu ŻChZZ. Mutacja czynnika V Leiden powoduje czterokrotny wzrost ryzyka nawrotu ŻChZZ. Dłuższe leczenie przeciwzakrzepowe jest zalecane u pacjentów z ŻChZZ z mutacją Leiden w porównaniu z pacjentami z prawidłowym czynnikiem V.
Należy zauważyć, że ryzyko rozwoju zakrzepicy żylnej znacznie wzrasta (8-krotny wzrost), jeśli pacjent oprócz mutacji czynnika V Leiden ma również mutację T polimorfizmu C677T genu reduktazy metylotetrahydrofolianowej.

Jeden z najbardziej niebezpieczne komplikacje hormonalne środki antykoncepcyjne to zakrzepica i choroba zakrzepowo-zatorowa. Wiele kobiet z tymi powikłaniami jest heterozygotycznymi nosicielkami mutacji Leiden (genotyp G/A). Na tle przyjmowania hormonalnych środków antykoncepcyjnych ryzyko zakrzepicy wzrasta 6-9 razy. Kobiety, które stosują hormonalne środki antykoncepcyjne i mają homozygotyczną mutację Leiden (genotyp A/A) są ponad 30 razy bardziej narażone na rozwój zakrzepicy zatok mózgowych (TCS) niż kobiety bez tej mutacji.

Podsumowano końcowe dane z badania Women's Health Initiative Estrogen Plus Progestin dotyczące częstości występowania zakrzepicy żylnej podczas hormonalnej terapii zastępczej (HTZ). W badaniu wzięło udział 16 608 kobiet po menopauzie w wieku od 50 do 79 lat, które były obserwowane od 1993 do 1998 roku. w ciągu 5 lat. Obecność mutacji Leiden zwiększyła ryzyko zakrzepicy w hormonalnej terapii zastępczej estrogenowo-progestagenowej prawie 7-krotnie w porównaniu z kobietami bez tej mutacji. Obecność innych mutacji genetycznych (protrombina 20210A, reduktaza metylenotetrahydrofolianowa C677T, czynnik XIII Val34Leu, PAI-1 4G/5G, czynnik V HR2) nie wpływała na związek HTZ z ryzykiem zakrzepicy żylnej. Analiza kilkunastu niezależnych badań wykazała, że ​​wśród pacjentów po zawale mięśnia sercowego przed 55 rokiem życia częstość występowania mutacji Leiden była znacznie wyższa. Średnie ryzyko zachorowania na zawał mięśnia sercowego wzrasta 1,5 razy. Ponadto mutacja Leiden prowadzi do 2,8-krotnego wzrostu liczby pacjentów bez ciężkiego zwężenia tętnic wieńcowych, u których dochodzi do zawału mięśnia sercowego.

Polimorfizm 20210 G->A protrombiny

Fizjologia i genetyka. Protrombina (czynnik krzepnięcia II lub F2) jest jednym z głównych składników układu krzepnięcia krwi. Podczas enzymatycznego rozszczepiania protrombiny powstaje trombina. Ta reakcja jest pierwszym etapem powstawania skrzepów krwi. Mutacja genu protrombiny G20210A charakteryzuje się zastąpieniem nukleotydu guaniny (G) nukleotydem adeniny (A) w pozycji 20210. Ze względu na zwiększoną ekspresję zmutowanego genu poziom protrombiny może wynosić od półtora do dwóch razy wyższe niż normalnie. Mutacja jest dziedziczona w sposób autosomalny dominujący. Oznacza to, że trombofilia występuje nawet u heterozygotycznego nosiciela zmienionego genu (G/A).

Choroby zakrzepowo-zatorowe(TE) są spowodowane zaburzeniami układu krzepnięcia krwi. Zaburzenia te prowadzą również do chorób układu krążenia. Genotyp G/A jest wskaźnikiem ryzyka zakrzepicy i zawału mięśnia sercowego. Kiedy pojawia się zakrzepica, mutacja 20210A często występuje w połączeniu z mutacją Leiden. Genotyp G/A pozycja 20210 genu protrombiny jest czynnikiem ryzyka tych samych powikłań związanych z mutacją Leiden.
Heterozygotyczni nosiciele genu to 2-3% przedstawicieli rasy europejskiej.
Ryzyko rozwoju ZŻG u nosicieli zmutowanego allelu (A) genu F2 jest zwiększone 2,8-krotnie. Połączenie mutacji protrombiny z mutacją Leiden dodatkowo zwiększa ryzyko.
Zgodnie z zaleceniami dla położników i ginekologów (UK, 2000), kliniczna analiza genetyczna FV i protrombiny 20210 jest odpowiednia ze względu na różne ryzyko homozygot i heterozygot.

Rozróżnij bardzo wysoki, wysoki i średni stopień ryzyka zakrzepica żylna u kobiet w ciąży:

- Wysoki stopień ryzyka u kobiet z indywidualną i rodzinną historią zakrzepicy i homozygotyką mutacji Leiden, mutacji protrombiny G20210A lub kombinacji tych mutacji. Tacy pacjenci otrzymują leczenie przeciwzakrzepowe heparynami drobnocząsteczkowymi od początku do połowy drugiego trymestru.

- Średni stopień ryzyka u kobiet z wywiadem rodzinnym zakrzepicy i heterozygotycznych dla mutacji Leiden lub mutacji G20210A.W tym przypadku leczenie przeciwzakrzepowe nie jest wskazane.

Wskazania do analizy. zawał mięśnia sercowego, podwyższony poziom protrombiny we krwi, choroba zakrzepowo-zatorowa w wywiadzie, zaawansowany wiek pacjentki, poronienie, niewydolność płodowo-łożyskowa, wewnątrzmaciczna śmierć płodu, zatrucie, opóźnienie wzrostu płodu, oderwanie łożyska, pacjentki przygotowujące się do poważnych operacji jamy brzusznej (włókniaki macicy, cięcie cesarskie, torbiele jajników itp.), palenie.

Dane kliniczne. Badanie 500 pacjentów z zawałem mięśnia sercowego i 500 zdrowych dawców wykazało ponad pięciokrotny wzrost ryzyka zawału mięśnia sercowego u pacjentów z genotypem 20210A młodszych niż 51 lat. Analiza genetyczna grupy pacjentów z pierwszym zawałem serca (18-44 lata) wykazała, że ​​wariant 20210A występuje czterokrotnie częściej niż w grupie zdrowej, co odpowiada 4-krotnemu wzrostowi ryzyka zawału serca. Prawdopodobieństwo zawału serca było szczególnie wysokie w obecności innych czynników ryzyka chorób sercowo-naczyniowych. Na przykład palenie w obecności genotypu 20210A zwiększa ryzyko zawału mięśnia sercowego ponad 40-krotnie. Mutacja 20210A jest istotnym czynnikiem ryzyka wczesnego zawału mięśnia sercowego.

W badaniu pacjentów z rodzinną historią zakrzepicy żylnej i grupy kontrolnej zdrowych dawców stwierdzono, że mutacja 20210A prowadzi do trzykrotnego wzrostu ryzyka zakrzepicy żylnej. Ryzyko zakrzepicy wzrasta w każdym wieku iu obu płci. Badanie to potwierdziło również bezpośredni związek między obecnością mutacji 20210A a podwyższonym poziomem protrombiny we krwi.

W szpitalach terapeutycznych, gdzie przeważają pacjenci z chorobami układu krążenia, TE w postaci zatorowości płucnej występuje w 15-30% przypadków. W wielu przypadkach TE są bezpośrednią przyczyną śmierci, zwłaszcza u pacjentów pooperacyjnych i chorych na raka. Stwierdzono, że wśród chorych na nowotwory w obecności TE śmiertelność wzrasta kilkukrotnie, a liczba TE przekracza wartości średnie. Przyczyn wzrostu TE u chorych na nowotwory być może należy szukać w prowadzonej terapii, niezgodnej z predyspozycją genetyczną chorego. Dotyczy to nie tylko pacjentów z rakiem. Według raportów z sekcji zwłok 60% pacjentów umierających w szpitalach ogólnych wykazuje oznaki choroby zakrzepowo-zatorowej.

Znajomość cech genotypowych pacjenta pozwoli nie tylko ocenić ryzyko rozwoju stanów zagrożenia życia, ale także poprawnie określić metody ich zapobiegania i leczenia, a także możliwości stosowania niektórych leków.

Termolabilny wariant A222V (677 C->T) reduktazy metylenotetrahydrofolianowej

Fizjologia i genetyka. Reduktaza metylenotetrahydrofolianu (MTHFR) odgrywa kluczową rolę w metabolizmie kwasu foliowego. Enzym katalizuje redukcję 5,10-metylenotetrahydrofolianu do 5-metylotetrahydrofolianu. Ta ostatnia to aktywna forma kwasu foliowego niezbędna do powstania metioniny z homocysteiny i dalej – S-adenozylometioniny, która odgrywa kluczową rolę w procesie metylacji DNA. Niedobór MTHFR sprzyja nie tylko teratogennym (uszkodzeniu płodu), ale także mutagennym (uszkodzeniu DNA). W tym przypadku dochodzi do inaktywacji wielu genów komórkowych, w tym onkogenów. To jeden z powodów, dla których onkolodzy interesują się wariantami genetycznymi MTHFR. Aminokwas homocysteina jest półproduktem w syntezie metioniny. Naruszenia enzymu MTHFR prowadzą do nadmiernej akumulacji homocysteiny w osoczu krwi – hiperhomocysteinemii.

Gen MTHFR znajduje się na chromosomie 1p36.3. Wiadomo, że około dwóch tuzinów mutacji tego genu zakłóca funkcję enzymu. Najczęściej badaną mutacją jest wariant, w którym cytozynę nukleotydową (C) w pozycji 677 zastępuje się tymidyną (T), co powoduje zastąpienie reszty aminokwasowej alaniny resztą waliny (pozycja 222) w miejscu wiązania folanu . Taki polimorfizm MTHR jest określany jako mutacja C677T. U osobników homozygotycznych dla tej mutacji (genotyp T/T) obserwuje się termolabilność MTHFR i spadek aktywności enzymu do około 35% wartości średniej. Ogólnie rzecz biorąc, w populacji światowej mutacja 677T genu MTHFR jest dość rozpowszechniona wśród przedstawicieli rasy europejskiej (kaukaskiej). Częstość występowania dwóch głównych mutacji (C677T i A1298C) badano w populacji amerykańskiej. Obecność homozygotycznego T/T stwierdzono u 10-16% Europejczyków i 10% osób pochodzenia hiszpańskiego, a heterozygotyczni nosiciele tego genu to odpowiednio 56 i 52% badanych, tj. obecność wariantu 677T (genotypy C/T lub T/T) stwierdzono w 62-72% przypadków. Podobne wyniki uzyskano dla próbek populacji europejskiej. Polimorfizm C677T jest związany z co najmniej czterema grupami chorób wieloczynnikowych: chorobami układu krążenia, wadami płodu, gruczolakiem jelita grubego oraz rakiem piersi i jajnika.

Wskazania do analizy. Podwyższony poziom homocysteiny we krwi (hiperhomocysteinemia), choroby układu krążenia (w szczególności choroba wieńcowa (CHD) i zawał mięśnia sercowego), miażdżyca tętnic, zakrzepica miażdżycowa. zespół antyfosfolipidowy. Chemioterapia raka przed lub w czasie ciąży. Rodzinne predyspozycje do powikłań ciąży prowadzących do wad wrodzonych: wady układu nerwowego płodu, bezmózgowia, deformacje twarzoczaszki (rozszczep podniebienia, rozszczep wargi), śmierć płodu w okresie prenatalnym. Polipowatość jelit, gruczolak jelita grubego po spożyciu alkoholu, rak odbytnicy. Rodzinne predyspozycje do raka, obecność mutacji w genach BRCA. Dysplazja szyjki macicy, szczególnie w połączeniu z infekcjami wirusem brodawczaka.

Dane kliniczne. Defekty w tym genie często prowadzą do różnych chorób o szerokim zakresie objawów klinicznych: upośledzenia umysłowego i fizycznego, śmierci prenatalnej lub wady płodu, chorób sercowo-naczyniowych i neurodegeneracyjnych, cukrzycy, nowotworów i innych. Nosiciele heterozygot C/T doświadczają niedoboru kwasu foliowego podczas ciąży, co może prowadzić do wad cewy nerwowej u płodu. Palenie wzmacnia efekt mutacji. Nosiciele dwóch alleli T/T (stan homozygotyczny) mają szczególnie wysokie ryzyko wystąpienia działań niepożądanych podczas przyjmowania leków stosowanych w chemioterapii nowotworów.

Hiperhomocysteinemia (HH) jest niezależnym czynnikiem ryzyka miażdżycy i zakrzepicy miażdżycowej (niezależnym od hiperlipidemii, nadciśnienia tętniczego, cukrzycy itp.). Ustalono, że 10% ryzyka rozwoju miażdżycy naczyń wieńcowych wynika ze wzrostu poziomu homocysteiny w osoczu krwi. W badaniu grupy pacjentów z HH i grupy zdrowych dawców homozygotyczną formę 677T stwierdzono u 73% pacjentów z HH i tylko u 10% zdrowych dawców. Obecność homozygotycznej formy 677T prowadzi do prawie 10-krotnego wzrostu ryzyka HH. Pacjenci z HH mieli również niższy poziom kwasu foliowego i witaminy B12, spożywali więcej kawy i palili częściej niż zdrowi dawcy. Normalnie poziom homocysteiny to 5-15 µmol/l, umiarkowanie podwyższony to 15-30 µmol/l. W ciężkim HH możliwy jest 40-krotny wzrost poziomu homocysteiny. Naukowcy przypisują przyczynę ciężkich postaci HH innym mutacjom i czynnikom – za najczęstsze uważa się homozygotyczną mutację genu Cb S, I278T i G307S, chociaż częstość ich występowania jest bardzo zróżnicowana w różnych krajach, znacznie rzadziej przyczyny ciężkiego HH to genotyp MTHFR T/T, niedobór syntetazy metioninowej i upośledzona aktywność syntetazy metioninowej z powodu zaburzeń genetycznych metabolizmu witaminy B12. Korektę HH można przeprowadzić poprzez przyjmowanie kofaktorów niezbędnych do metabolizmu homocysteiny (kwas foliowy, witaminy B12, B1 i B6 (cechy terapii HH witaminami). U nosicieli genotypu T/T MTHFR, z optymalne spożycie kwasu foliowego, poziom homocysteiny jest umiarkowanie podwyższony (do 50%).Chociaż połączenie 2,5mg kwasu foliowego, 25mg witaminy B6 i 250mcg witaminy B12 dziennie zmniejsza progresję miażdżycy w ciężkim HH ( mierzone za pomocą płytki na tętnicy szyjnej), pozostaje do potwierdzenia, czy terapia obniżająca poziom homocysteiny zapobiega istotnym powikłaniom naczyniowym u osób z umiarkowanym HH.

O wadze problemu HH świadczy fakt, że Departament Zdrowia USA w 1992 roku zalecił kobietom, które mogą zajść w ciążę, przyjmowanie 400 mikrogramów kwasu foliowego dziennie. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków wymaga wzbogacania zbóż kwasem foliowym na poziomie, który może zapewnić dodatkowe 100 mikrogramów dziennie. Jednak dzienna dawka kwasu foliowego wymagana do maksymalizacji redukcji poziomu homocysteiny to 400 mcg, więc wyższe dawki suplementacji kwasem foliowym mogą być uzasadnione.

Patogeneza wrodzonych wad cewy nerwowej obejmuje w szczególności czynniki genetyczne i dietetyczne. W badaniu 40 dzieci z południowych Włoch z wrodzoną wadą cewy nerwowej i zdrowych dawców wykazano, że genotyp 677C w stanie homozygotycznym (C/C) prowadzi do dwukrotnego wzrostu ryzyka rozwoju wad, podczas gdy homozygotyczny mutant T/T odpowiada prawie dziesięciokrotnemu zmniejszeniu ryzyka. W badaniu na próbie populacji Irlandii (395 pacjentów i 848 zdrowych osób z grupy kontrolnej) stwierdzono, że występowanie wariantu T jest zwiększone u pacjentów z wrodzoną wadą cewy nerwowej. Trudno powiedzieć, czy te sprzeczne wyniki badań wynikają ze zmian populacji, czy też nie są brane pod uwagę inne czynniki ryzyka. Dlatego nie jest jeszcze możliwe ustalenie, czy wariant T jest czynnikiem ochronnym, czy odwrotnie, czynnikiem chorobotwórczym dla tej choroby. Wzrost częstości występowania genotypu 677T odnotowano nie tylko w późnej toksykozie (stan przedrzucawkowy), ale także w innych powikłaniach ciąży (odklejenie łożyska, opóźnienie wzrostu płodu, obumarcie płodu). Połączenie mutacji 677T z innymi czynnikami ryzyka prowadzi do zwiększonego prawdopodobieństwa wczesnego poronienia. Badając związek między mutacją 677T a chorobą układu krążenia, stwierdzono, że homozygotyczna mutacja 677T występuje znacznie częściej u pacjentów z chorobami układu krążenia niż u zdrowych dawców. U młodych pacjentów z niedokrwieniem tętnic homozygotyczna T/T występuje 1,2 razy częściej.

Analiza statystyczna 40 niezależnych badań (metaanaliza) pacjentów z chorobą wieńcową, podsumowująca dane dotyczące 11162 pacjentów i 12758 zdrowych dawców, wykazała wzrost ryzyka rozwoju choroby wieńcowej o 1,16 razy w obecności homozygotycznego T/ T. Niski stopień ryzyka związany jest z niejednorodnością analizowanych próbek populacji. W badaniu jednorodnych prób populacji (badania indywidualne, a nie metaanaliza) szacunki ryzyka są znacznie wyższe. Zatem różnica w częstości homozygot T/T u pacjentów i zdrowych dawców odpowiadała 3-krotnemu wzrostowi ryzyka chorób sercowo-naczyniowych we wczesnym wieku. Obecność mutacji 677T w genie MTHFR u pacjentów z zespołem antyfosfolipidowym koreluje z nawrotowym przebiegiem zakrzepicy.

Stwierdzono wyraźny, aczkolwiek złożony związek między wariantami MTHFR a rozwojem stanów przedrakowych i rakowych w okolicy jelita grubego. Przebadano znaczną grupę pacjentów z polipowatością jelita grubego. Określono poziomy folianu w erytrocytach wraz z oceną genotypu C/T MTHFR. Wcześniejsze wyniki wykazały związek między niskim poziomem kwasu foliowego a ryzykiem rozwoju gruczolakowatości. Analiza wieloczynnikowa wykazała, że ​​palenie tytoniu, status kwasu foliowego i genotyp MTHFR są istotnymi składnikami wysokiego ryzyka gruczolakowatości. Ryzyko to okazało się bardzo wysokie u osób z niskim poziomem kwasu foliowego i nosicielstwem allelu 677T w formie homo- lub heterozygotycznej. Dane te wykazały silną interakcję czynników dietetycznych i genetycznych w rozwoju stanów przedrakowych.

Podobne założenia wysunęli naukowcy, którzy zbadali dużą kohortę pacjentów z rakiem okrężnicy i wykazali istotny związek między ryzykiem zachorowania na raka, wiekiem pacjentów, związanym z wiekiem niedoborem folianów i genotypem T/T MTHFR. Badanie obejmujące 379 pacjentów z gruczolakiem jelita grubego i 726 zdrowych dawców wykazało, że nosiciele genotypu T/T, którzy spożywali dużo alkoholu, mieli 3,5-krotnie wyższe ryzyko rozwoju gruczolaka. Jednak niektórzy badacze uważają, że bez spożywania alkoholu jako jednego z czynników ryzyka mutacja 677T jest czynnikiem ochronnym.

Tak więc badanie pacjentów z proksymalnym rakiem jelita grubego wykazało, że obecność homozygoty T/T u pacjenta prowadzi do 2,8-krotnego zmniejszenia ryzyka zachorowania na raka jelita grubego. Wyniki te wymagają weryfikacji dla innych populacji. Najprawdopodobniej znaczenie nieaktywnego mutanta MTHFR można uznać za pogarszające się na tle innych wymienionych czynników ryzyka, ponieważ ten defekt genu może zmniejszyć stabilność genomu z powodu hipometylacji DNA. Polimorfizm C677T wpływa na skuteczność chemioterapii nowotworów. Fluorouracyl jest szeroko stosowany w chemioterapii raka jelita grubego. Prawdopodobieństwo dodatniej dynamiki odpowiedzi na chemioterapię z powodu gruczolakoraka jelita grubego u pacjenta z genotypem 677T wzrosło prawie trzykrotnie. Wyniki sugerują, że genotypowanie polimorfizmu C677T pozwoli na opracowanie skuteczniejszych kursów chemioterapii. Jednak badanie małych próbek (do 50) chorych na raka piersi wykazało, że w obecności homozygoty T/T istnieje ryzyko wystąpienia działań niepożądanych podczas stosowania metotreksatu (antymetabolitu, którego działanie związane jest z hamowaniem aktywności enzymu MTHFR) wzrasta dziesięciokrotnie.

Istnieje niewiele badań dotyczących genotypu MTHFR w nowotworach ginekologicznych. Polimorfizm C677T genu MTHFR badano w dużej grupie żydowskich kobiet z rakiem piersi i jajnika, w tym z postaciami dziedzicznymi związanymi z mutacjami w genach BRCA. Przy tak niekorzystnym podłożu genetycznym obecność genotypu T/T u pacjentów okazała się istotnym czynnikiem zaostrzenia choroby. Częstość występowania genotypu T/T była 2 razy większa (33% wobec 17%, P=0,0026) wśród kobiet z obustronnym rakiem piersi i rakiem jajnika w porównaniu z główną grupą pacjentek. Kobiety z heterozygotycznym genotypem C/T miały podwójne ryzyko onkologiczne, au pacjentów z homozygotycznym genotypem T/T ryzyko było trzykrotnie wyższe w porównaniu z grupą kontrolną. Jednocześnie zmniejszone spożycie kwasu foliowego w diecie zwiększało ryzyko genetyczne nawet pięciokrotnie w porównaniu z grupą kontrolną. Autorzy potwierdzili również, że zakażenie wirusem HPV (wirus brodawczaka) u pacjentek jest najważniejszym czynnikiem ryzyka rozwoju dysplazji szyjki macicy. Jednocześnie podkreśla się szczególne znaczenie połączenia zakażenia HPV z wariantem T/T MTHFR.

Polimorfizm Arg353Gln (10976 G->A) czynnika krzepnięcia VII (F7)

Fizjologia i genetyka. W stanie aktywnym czynnik VII oddziałuje z czynnikiem III, co prowadzi do aktywacji czynników IX i X układu krzepnięcia krwi, to znaczy czynnik krzepnięcia VII bierze udział w tworzeniu skrzepu krwi. Wariant 353Gln (10976A) prowadzi do zmniejszenia produktywności (ekspresji) genu czynnika VII i jest czynnikiem ochronnym w rozwoju zakrzepicy i zawału mięśnia sercowego. Częstość występowania tego wariantu w populacjach europejskich wynosi 10-20%.

Wskazania do analizy. Ryzyko zawału mięśnia sercowego i zgonu w zawale mięśnia sercowego, poziom czynnika krzepnięcia VII we krwi, historia chorób zakrzepowo-zatorowych.

dane kliniczne. Wysoki poziom czynnika krzepnięcia VII we krwi wiąże się ze zwiększonym ryzykiem zgonu z powodu zawału mięśnia sercowego. Te dane dotyczące znaczenia klinicznego mutacji potwierdzają badania w innych populacjach europejskich. W szczególności obecność wariantu 10976A odpowiadała zmniejszeniu ryzyka zgonu w zawale mięśnia sercowego.

W badaniu pacjentów ze zwężeniem tętnicy wieńcowej i zawałem mięśnia sercowego stwierdzono, że obecność mutacji 10976A prowadzi do obniżenia poziomu czynnika VII we krwi o 30% oraz do 2-krotnego zmniejszenia ryzyka wystąpienia zawału serca. zawał, nawet w obecności zauważalnej miażdżycy naczyń wieńcowych.

W grupie pacjentów bez zawału serca stwierdzono zwiększoną częstość występowania hetero- i homozygotycznych genotypów 10976A, odpowiednio G/A i G/G.

Polimorfizm -455 G->A fibrynogen

Fizjologia i genetyka. Kiedy naczynia krwionośne są uszkodzone, fibrynogen przechodzi do fibryny, głównego składnika skrzepów krwi (skrzepliny). Mutacji -455A fibrynogen beta (FGB) towarzyszy zwiększona produkcja (ekspresja) genu, co prowadzi do zwiększonego poziomu fibrynogenu we krwi i zwiększa prawdopodobieństwo powstawania zakrzepów krwi. Częstość występowania tego wariantu w populacjach europejskich wynosi 5-10%.

Wskazania do analizy. Podwyższony poziom fibrynogenu w osoczu, wysokie ciśnienie krwi, choroba zakrzepowo-zatorowa w wywiadzie, udar.

Dane kliniczne. Zwiększona skłonność do zakrzepicy może prowadzić do zakrzepicy i chorób układu krążenia. Poziom fibrynogenu we krwi zależy od wielu czynników, w tym leków, palenia tytoniu, spożycia alkoholu i masy ciała. Jednak genotypy G i A odpowiadają również zauważalnej różnicy poziomów fibrynogenu we krwi (10-30% według różnych badań).

W badaniu na grupie zdrowych dawców stwierdzono, że mutacja -455A prowadzi do zwiększonej zawartości fibrynogenu we krwi. W badaniu EUROSTROKE na dużą skalę stwierdzono, że ryzyko udaru (niedokrwiennego lub krwotocznego) wzrasta 2-3 razy wraz ze wzrostem zawartości fibrynogenu we krwi. Ryzyko dodatkowo wzrasta wraz z podwyższonym ciśnieniem skurczowym (>160 mmHg). Dane te są poparte badaniami populacji pozaeuropejskich.

Przy podwyższonym ciśnieniu krwi obecność genotypu -455A zwiększa ryzyko udaru niedokrwiennego.

Pacjenci po udarze z genotypem -455A charakteryzują się zmianami wieloogniskowymi: mogą mieć trzy lub więcej zawałów lakunarnych naczyń mózgowych, średnio ryzyko udaru wzrasta 2,6 razy.

Przy podwyższonym ciśnieniu krwi u pacjentów z mutacją ryzyko udaru wieloogniskowego wzrasta ponad 4-krotnie (Finlandia).

Polimorfizm - IIeMet (66 a-g) Mutacja reduktazy syntetazy metioninowej

Fizjologia i genetyka. Gen MTRR koduje enzym reduktazę syntazy metioniny (MCP), który bierze udział w wielu reakcjach biochemicznych związanych z przeniesieniem grupy metylowej. Jedną z funkcji MCP jest odwrotna konwersja homocysteiny do metioniny. Witamina B12 (kobalamina) jest zaangażowana jako kofaktor w tej reakcji.

Polimorfizm I22M A->G jest związany z podstawieniem aminokwasu w cząsteczce enzymu MCP. W wyniku tej wymiany dochodzi do zmniejszenia czynnościowej aktywności enzymu, co prowadzi do zwiększonego ryzyka zaburzeń rozwojowych płodu – wad cewy nerwowej. Efekt polimorfizmu nasila niedobór witaminy B12. Gdy polimorfizm I22M A->G genu MTRR połączy się z polimorfizmem 677C->T genu MTHFR, ryzyko wzrasta.

Polimorfizm I22M A->G genu MTRR zaostrza również hiperhomocysteinemię spowodowaną polimorfizmem 677C->T w genie MTHFR. Polimorfizm A66G (Ile22Met) w genie MTRR zarówno w wariantach heterozygotycznych (AG) jak i homozygotycznych (GG) istotnie zwiększa stężenie homocysteiny tylko w połączeniu z genotypem MTHFR 677TT.

Polimorfizm A-G MTRR 66 zwiększa ryzyko urodzenia dziecka z zespołem Downa 2,57 razy. Połączenie polimorfizmów w genach MTHFR i MTRR zwiększa to ryzyko do 4,08%.

Polimorfizm - 675 5G/4G mutacja inhibitora aktywatora plazminogenu (PAI) 1

Fizjologia i genetyka. Białko to (znane również jako SERPINE1 i PAI-1) jest jednym z głównych składników trombolitycznego układu plazminogen-plazmina. PAI-1 hamuje tkankowe i urokinazy aktywatory plazminogenu. W związku z tym PAI-1 odgrywa ważną rolę we wstępnym określaniu podatności na choroby sercowo-naczyniowe. Homozygotyczny wariant polimorfizmu 4G -675 4G/5G jest czynnikiem ryzyka rozwoju zakrzepicy i zawału mięśnia sercowego. Częstość homozygotycznej postaci tego wariantu w populacjach rasy kaukaskiej wynosi 5-8%. Gen PAI-1 różni się od wszystkich znanych ludzkich genów maksymalną reakcją na stresujące wpływy. Związek zmutowanego allelu 4G ze zwiększonym ryzykiem ZŻG był analizowany w wielu badaniach, ale ich wyniki są sprzeczne.

Według rosyjskich badaczy (St. Petersburg) ryzyko rozwoju zakrzepicy mózgu u osób z rodzinną historią chorób sercowo-naczyniowych w obecności allelu 4G wzrosło 6-krotnie. Wykazano związek nosicielstwa polimorfizmu 4G z nawracającymi poronieniem.

Aspekty kliniczne. Wariant 4G powoduje zwiększoną ekspresję genu, a tym samym podwyższony poziom PAI-1 we krwi. W konsekwencji układ trombolityczny zostaje zahamowany i wzrasta ryzyko zakrzepicy.

W badaniu dużych próbek populacji (357 pacjentów i 281 zdrowych dawców) stwierdzono, że wariant 4G/4G zwiększa ryzyko rozwoju zakrzepicy średnio 1,7 razy. Zwiększone ryzyko było znacznie wyższe w podgrupach pacjentów z zakrzepicą żyły wrotnej i zakrzepicą trzewnej. Nie stwierdzono jednak istotnych statystycznie korelacji dla podgrup pacjentów z zakrzepicą żył głębokich, zakrzepicą mózgu lub siatkówki. Wariant 4G wiązał się ze zwiększonym ryzykiem zawału mięśnia sercowego. W obecności wariantu 4G w PAI-1 i L33P w genie ITGB3 średnie statystyczne ryzyko rozwoju zawału serca wzrosło 4,5-krotnie, u mężczyzn ryzyko wzrosło 6-krotnie w obecności tych dwóch wariantów.

Badanie 1179 zdrowych dawców i ich bliskich krewnych wykazało, że wariant 4G jest związany z rodzinną historią choroby wieńcowej i/lub serca. W tym dużym badaniu populacyjnym średnie zwiększone ryzyko w obecności homozygot było 1,6-krotne. Warianty polimorfizmu 4G/5G korelują szczególnie wyraźnie ze średnimi poziomami PAI-1 we krwi w obecności otyłości. Sugerowano, że efekt wariantu 4G jest związany z otyłością centralną, a nie obwodową. Ponieważ pacjenci z otyłością centralną są szczególnie narażeni na choroby sercowo-naczyniowe, wpływ polimorfizmu na poziom PAI-1 we krwi może prowadzić do dodatkowego wzrostu ryzyka.

Wskazania do analizy wielopostaciowość. Zakrzepica żyły wrotnej, zakrzepica trzewna, zawał mięśnia sercowego, wywiad rodzinny w kierunku zawału mięśnia sercowego, choroba wieńcowa/choroba serca, poziom PAI-1 we krwi, otyłość.

Różnorodność genetyczna lub polimorfizm genetyczny to zróżnicowanie populacji według cech lub markerów natury genetycznej. Jeden z rodzajów bioróżnorodności. Różnorodność genetyczna jest ważnym składnikiem cech genetycznych populacji, grupy populacji lub gatunku. Różnorodność genetyczna, w zależności od wyboru rozważanych markerów genetycznych, charakteryzuje się kilkoma mierzalnymi parametrami:

1. Średnia heterozygotyczność.

2. Liczba alleli na locus.

3. Dystans genetyczny (do oceny międzypopulacyjnego zróżnicowania genetycznego).

Polimorfizm występuje:

chromosomalny;

Przemiana;

Zrównoważony.

Polimorfizm genetyczny występuje, gdy gen jest reprezentowany przez więcej niż jeden allel. Przykładem są systemy grup krwi.

Polimorfizm chromosomowy - między osobnikami występują różnice w poszczególnych chromosomach. To wynik aberracji chromosomowych. Istnieją różnice w regionach heterochromatycznych. Jeśli zmiany nie mają patologicznych konsekwencji - polimorfizmu chromosomów, charakter mutacji jest neutralny.

Polimorfizm przejściowy to zastąpienie w populacji jednego starego allelu nowym, bardziej użytecznym w danych warunkach. Osoba ma gen haptoglobiny - Hp1f, Hp 2fs. Stary allel to Hp1f, nowy to Hp2fs. Hp tworzy kompleks z hemoglobiną i powoduje agregację erytrocytów w ostrej fazie choroby.

Zrównoważony polimorfizm – występuje, gdy żaden z genotypów nie przynosi korzyści, a dobór naturalny sprzyja różnorodności.

Wszystkie formy polimorfizmu są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie w populacjach wszystkich organizmów. W populacjach organizmów rozmnażających się płciowo zawsze występuje polimorfizm.

Bezkręgowce są bardziej polimorficzne niż kręgowce. Im bardziej polimorficzna jest populacja, tym bardziej jest ewolucyjnie plastyczna. W populacji duże zasoby alleli nie mają maksymalnego dopasowania w danym miejscu w danym czasie. Te stada występują w niewielkich ilościach i są heterozygotyczne. Po zmianach warunków egzystencji mogą stać się przydatne i zacząć się kumulować - polimorfizm przejściowy. Duże zasoby genetyczne pomagają populacjom reagować na ich środowisko. Jednym z mechanizmów podtrzymujących różnorodność jest wyższość heterozygot. Przy całkowitej dominacji nie ma manifestacji, przy niepełnej dominacji obserwuje się heterozę. W populacji selekcja utrzymuje niestabilną genetycznie strukturę heterozygotyczną, a taka populacja zawiera 3 typy osobników (AA, Aa, aa). W wyniku doboru naturalnego dochodzi do śmierci genetycznej, co zmniejsza potencjał reprodukcyjny populacji. Populacja spada. Dlatego śmierć genetyczna jest obciążeniem dla populacji. Nazywany jest również ładunkiem genetycznym.

Obciążenie genetyczne - część dziedzicznej zmienności populacji, która determinuje pojawienie się mniej przystosowanych osobników, które przechodzą selektywną śmierć w wyniku doboru naturalnego.

Istnieją 3 rodzaje ładunku genetycznego.

1. Mutacja.

2. Segregacja.

3. Zastępczy.

Każdy rodzaj ładunku genetycznego koreluje z pewnym rodzajem doboru naturalnego.

Mutacyjne obciążenie genetyczne jest efektem ubocznym procesu mutacji. Stabilizacja doboru naturalnego usuwa szkodliwe mutacje z populacji.

Segregacja obciążenia genetycznego - charakterystyka populacji wykorzystujących przewagę heterozygot. Słabsze przystosowane osobniki homozygotyczne są usuwane. Jeśli obie homozygoty są śmiertelne, połowa potomstwa umiera.

Substytucyjny ładunek genetyczny - stary allel zostaje zastąpiony nowym. Odpowiada formie kierującej doborem naturalnym i polimorfizmem przejściowym.

polimorfizm genetyczny stwarza wszystkie warunki dla trwającej ewolucji. Gdy w środowisku pojawi się nowy czynnik, populacja jest w stanie przystosować się do nowych warunków. Na przykład odporność owadów na różne rodzaje insektycydów.

Zmienność genetyczną ograniczoną do jednego gatunku (w naszym przypadku Homo sapiens) nazywamy polimorfizmem genetycznym (GP).

Genomy wszystkich ludzi, z wyjątkiem bliźniąt jednojajowych, są różne.

Wyraźne różnice populacyjne, etniczne i, co najważniejsze, indywidualne w genomach, zarówno w ich części semantycznej (egzony), jak i w sekwencjach niekodujących (przerwy międzygenowe, introny itp.) są spowodowane różnymi mutacjami prowadzącymi do HP. Ta ostatnia jest zwykle definiowana jako cecha mendlowska, która występuje w populacji w co najmniej 2 wariantach z częstotliwością co najmniej 1% dla każdego. Badanie HP jest głównym celem szybko rozwijającego się programu „Różnorodność genetyczna człowieka” (patrz Tabela 1.1).

HP może być jakościowy, gdy występują podstawienia nukleotydów, lub ilościowy, gdy liczba powtórzeń nukleotydowych o różnej długości w DNA jest różna. Oba typy HP można znaleźć zarówno w sekwencjach sensownych (kodujących białka), jak iw sekwencjach pozagenowych cząsteczki DNA.

Jakościowe HP jest reprezentowane głównie przez podstawienia pojedynczych nukleotydów, tak zwany polimorfizm pojedynczego nukleotydu (SNP). To jest najczęstszy lekarz ogólny. Już pierwsze badanie porównawcze genomów przedstawicieli różnych ras i grup etnicznych wykazało nie tylko głębokie pokrewieństwo genetyczne wszystkich ludzi (podobieństwo genomów wynosi 99,9%), ale także umożliwiło uzyskanie cennych informacji o pochodzeniu człowieka , drogi jego osadnictwa na planecie i drogi etnogenezy. Rozwiązanie wielu problemów genogeografii, pochodzenie człowieka, ewolucja genomu w filogenezie i etnogenezie - oto krąg podstawowych problemów stojących przed tym szybko rozwijającym się kierunkiem.

Ilościowe GP - reprezentowane przez zmienność liczby powtórzeń tandemowych (STR - Short Tandem Repeats) w postaci 1-2 nukleotydów (mikrosatelitarny DNA) lub 3-4 lub więcej nukleotydów na jednostkę rdzeniową (powtarzającą się). To jest tak zwane minisatelitarne DNA. Wreszcie powtórzenia DNA mogą mieć dużą długość i strukturę wewnętrzną zmienną w składzie nukleotydów – tak zwane VNTR (Variable Number Tandem Repeats).

Z reguły ilościowe GP odnosi się do niekodujących (kodujących) regionów genomu pozbawionych sensu. Jedynym wyjątkiem są powtórzenia trinukleotydowe. Częściej jest to CAG (citosine-adenine-guanina) - triplet kodujący kwas glutaminowy. Można je również znaleźć w sekwencjach kodujących wielu genów strukturalnych. W szczególności tacy lekarze pierwszego kontaktu są charakterystyczni dla genów „choroby rozrostowej” (patrz rozdział 3). W takich przypadkach, po osiągnięciu określonej liczby kopii powtórzeń trinukleotydowych (polinukleotydowych), GP przestają być funkcjonalnie obojętne i manifestują się jako specjalny rodzaj tak zwanych „mutacji dynamicznych”. Te ostatnie są szczególnie charakterystyczne dla dużej grupy chorób neurodegeneracyjnych (pląsawica Huntingtona, choroba Kennedy'ego, ataksja rdzeniowo-móżdżkowa itp.). Charakterystycznymi cechami klinicznymi takich chorób są: późna manifestacja, efekt przewidywania (zwiększenie ciężkości choroby w kolejnych pokoleniach), brak skutecznych metod leczenia (patrz rozdział 3).

Wszyscy ludzie, którzy dzisiaj zamieszkują naszą planetę, są rzeczywiście genetycznie braćmi i siostrami. Ponadto zmienność międzyosobnicza, nawet przy sekwencjonowaniu genów przedstawicieli rasy białej, żółtej i czarnej, nie przekraczała 0,1% i wynikała głównie z podstawień pojedynczych nukleotydów, SNP (ang. Single Nucleotide Polymorphisms). Takie substytucje są bardzo liczne i występują co 250-400 pz. Ich całkowitą liczbę w genomie szacuje się na 10-13 milionów (tab. 1.2). Zakłada się, że około połowa wszystkich SNP (5 milionów) stanowi sensowną (wyrażoną) część genomu. Te podstawienia, jak się okazało, są szczególnie ważne w diagnostyce molekularnej chorób dziedzicznych. Odgrywają główną rolę w ludzkim HP.

Dziś powszechnie wiadomo, że polimorfizm jest charakterystyczny dla prawie wszystkich genów człowieka. Ponadto ustalono, że ma wyraźną specyfikę etniczną i populacyjną. Ta cecha umożliwia szerokie zastosowanie polimorficznych markerów genów w badaniach etnicznych i populacyjnych. Polimorfizm oddziałujący na semantyczne części genów często prowadzi do zastąpienia aminokwasów i pojawienia się białek o nowych właściwościach funkcjonalnych. Substytucje lub powtórzenia nukleotydów w regionach regulatorowych (promotorowych) genów mogą mieć istotny wpływ na aktywność ekspresyjną genów. Odziedziczone zmiany polimorficzne w genach odgrywają decydującą rolę w określaniu unikalnego profilu biochemicznego każdej osoby, w ocenie jej dziedzicznej predyspozycji do różnych częstych chorób wieloczynnikowych (wieloczynnikowych). Badanie medycznych aspektów HP stanowi koncepcyjną i metodologiczną podstawę medycyny predykcyjnej (predykcyjnej) (patrz 1.2.5).

Ostatnie badania wykazały, że podstawienia pojedynczych nukleotydów (SNP) i krótkie tandemowe powtórzenia mono-, di- i trinukleotydowe są dominujące, ale bynajmniej nie są jedynymi wariantami polimorfizmu w ludzkim genomie. Niedawno doniesiono, że około 12% wszystkich ludzkich genów występuje w więcej niż dwóch kopiach. Dlatego rzeczywiste różnice między genomami różnych ludzi prawdopodobnie znacznie przekroczą postulowane wcześniej 0,1%. Na tej podstawie uważa się obecnie, że bliskość niespokrewnionych genomów nie wynosi 99,9%, jak wcześniej sądzono, ale około 990%. Szczególnie zaskakujący był fakt, że nie tylko liczba kopii poszczególnych genów, ale nawet całe fragmenty chromosomów o wielkości 0,65-1,3 megazasad (1 Mgb = 106 pz) mogą się różnić w genomie. W ostatnich latach, stosując metodę porównawczej hybrydyzacji genomowej na chipach zawierających sondy DNA odpowiadające całemu genomowi człowieka, uzyskano zdumiewające dane świadczące o polimorfizmie poszczególnych genomów w dużych (5–20 Mgb) fragmentach DNA. Ten polimorfizm nazywa się zmiennością liczby kopii, a jego wkład w patologię człowieka jest obecnie aktywnie badany.

Według współczesnych danych polimorfizm ilościowy w ludzkim genomie jest znacznie szerszy niż wcześniej sądzono; głównym jakościowym wariantem polimorfizmu są substytucje pojedynczych nukleotydów – SNP.

1.2.З.1. Międzynarodowy projekt „Genom haploidalny” (NarMar)

Decydującą rolę w badaniu polimorfizmu genomowego odgrywa międzynarodowy projekt badania haploidalnego genomu człowieka - "Haploid map" - HapMap.

Projekt został zainicjowany przez Instytut Badań Genomu Człowieka (USA) w 2002 roku. Projekt realizowany był przez 200 naukowców z 6 krajów (USA, Wielka Brytania, Kanada, Japonia, Chiny, Nigeria), którzy utworzyli Konsorcjum Naukowe . Celem projektu jest uzyskanie mapy genetycznej następnej generacji, której podstawą powinien być rozkład pojedynczych podstawień nukleotydowych (SNP) w zestawie haploidalnym wszystkich 23 ludzkich chromosomów.

Istotą projektu jest to, że analizując rozmieszczenie znanych już SNP (ONZ) u osobników kilku pokoleń, sąsiednie lub blisko położone SNP w DNA jednego chromosomu są dziedziczone blokowo. Taki blok SNP to haplotyp - alleliczny zestaw kilku loci zlokalizowanych na tym samym chromosomie (stąd nazwa projektu NarMar). Każdy z mapowanych SNP działa jako niezależny marker molekularny. Aby stworzyć mapę SNP obejmującą cały genom, ważne jest jednak, aby powiązanie genetyczne między dwoma sąsiadującymi SNP było wysoce niezawodne. Łącząc takie markery SNP z badaną cechą (choroba, objaw), określa się najbardziej prawdopodobne miejsca lokalizacji genów kandydujących, których mutacje (polimorfizm) są związane z tą lub inną chorobą wieloczynnikową. Zazwyczaj do mapowania wybiera się kilka SNP, które są ściśle powiązane z już znaną cechą Mendla. Tak dobrze scharakteryzowane ONZ z częstością rzadkich alleli co najmniej 5% nazywane są markerowymi SNPs (tagSNPs). Przewiduje się, że tylko około 500 000 tagSNP zostanie ostatecznie wybranych z około 10 milionów DHC obecnych w genomie każdego osobnika podczas projektu.

Ale nawet ta liczba wystarczy, by pokryć mapą ONZ cały ludzki genom. Oczywiście stopniowe nasycanie genomu takimi punktowymi markerami molekularnymi, wygodnymi do analizy całego genomu, otwiera wielkie perspektywy mapowania wielu jeszcze nieznanych genów, których warianty alleliczne są powiązane (powiązane) z różnymi ciężkimi chorobami.

Pierwsza faza wartego 138 milionów dolarów projektu NarMar została ukończona w październiku 2005 roku. Genotypowanie ponad miliona DHC (1,007,329) przeprowadzono u 270 przedstawicieli 4 populacji (90 Europejczyków, 90 Nigeryjczyków, 45 Chińczyków i 45 Japończyków). Efektem pracy była mapa haploidalnych SNP zawierająca informacje o rozmieszczeniu i częstości występowania markerowych SNP w badanych populacjach.

W wyniku drugiego etapu projektu HapMap, który zakończył się w grudniu 2006 roku, przeprowadzono genotypowanie tej samej próby osobników (269 osób) dla kolejnych 4 600 000 SNP. Do tej pory mapa genetyczna nowej generacji (NarMar) zawiera już informacje o ponad 5,5 milionach NHC. W jego ostatecznej wersji, która, biorąc pod uwagę coraz większą szybkość mapowania SNP, będzie dostępna w niedalekiej przyszłości, znajdą się informacje o 9 000 000 SNP z zestawu haploidów. Dzięki NarMar, w skład którego wchodzą nie tylko SNP już zmapowanych genów o znanych fenotypach, ale także SNP genów, które nie zostały jeszcze zidentyfikowane, naukowcy dostają w swoje ręce potężnego uniwersalnego nawigatora, który jest niezbędny do dogłębnej analizy genomu każdego osobnika, do szybkiego i wydajnego mapowania genów, których warianty alleliczne predysponują do różnych chorób wieloczynnikowych, do prowadzenia szeroko zakrojonych badań genetyki populacji ludzkiej, farmakogenetyki i medycyny indywidualnej.

Według Francisa Collinsa, dyrektora National Institute for the Study of the Human Genome (USA): „Nawet omawiając Program Genomu Ludzkiego 20 lat temu, marzyłem o czasach, gdy podejście genomiczne stanie się narzędziem diagnozowania, leczenia i zapobieganie ciężkim powszechnym chorobom, na które cierpią chorzy ludzie, wypełniamy nasze szpitale, przychodnie i gabinety lekarskie. sukcesy

Projekt NarMar pozwala nam dziś zrobić poważny krok w kierunku tego marzenia” (http://www.the-scientist.com/2006/2/1/46/1/).

Rzeczywiście, za pomocą techniki NarMar można było szybko zmapować gen odpowiedzialny za zwyrodnienie plamki żółtej, zidentyfikować główny gen i kilka markerów genowych chorób serca, określić regiony chromosomów i znaleźć geny związane z osteoporozą, astmą oskrzelową typu 1 i cukrzyca typu 2. a także z rakiem prostaty. Wykorzystując technologię NarMar możliwe jest nie tylko przeprowadzenie badań przesiewowych całego genomu, ale także badanie poszczególnych części genomu (fragmentów chromosomów), a nawet genów kandydujących. Połączenie technologii Nar-Mar z możliwościami wysokorozdzielczych chipów hybrydyzacyjnych DNA i specjalnego programu komputerowego umożliwiło przeprowadzenie badań asocjacyjnych całego genomu i dokonało prawdziwej rewolucji w medycynie predykcyjnej pod względem skutecznej identyfikacji genów predysponujących do różnych MD ( patrz rozdziały 8 i 9).

Biorąc pod uwagę, że polimorfizm genetyczny bynajmniej nie ogranicza się do ONZ, a zmienność molekularna genomu jest znacznie bardziej zróżnicowana, naukowcy i wydawcy czasopisma naukowego Human Mutation Richard Cotton (Australia) i Haig Kazazian (USA) zainicjowali Human Variom Project, celem którego jest stworzenie uniwersalnego banku danych, który zawiera informacje nie tylko o mutacjach prowadzących do różnych chorób monogenowych, ale także o polimorfizmach predysponujących do chorób wieloczynnikowych - http://www.humanvariomeproject.org/index.php?p=News . Biorąc pod uwagę dość arbitralne granice między „polimorfizmem” a „mutacjami”, stworzenie takiej uniwersalnej biblioteki odmian genomu może być tylko mile widziane.

Niestety trzeba stwierdzić, że o ile w przypadku projektu Human Genome w Rosji nadal podejmowano próby uczestniczenia we wspólnych badaniach, o tyle w realizację międzynarodowego projektu NarMar nie angażowano krajowych naukowców. W związku z tym bardzo problematyczne jest stosowanie technologii badań przesiewowych SNP całego genomu w Rosji przy braku niezbędnego sprzętu i oprogramowania.Tymczasem, biorąc pod uwagę charakterystykę populacyjną polimorfizmu genetycznego, wprowadzenie technologii GWAS w Rosji jest absolutnie konieczne (patrz rozdział 9).

Z głębokim żalem musimy stwierdzić, że już istniejąca kolosalna przepaść między nauką krajową a zaawansowaną światową w dziedzinie badania genomu ludzkiego po zakończeniu programu NarMar będzie się tylko gwałtownie powiększać.

1.2.З.2. Nowe projekty do badania ludzkiego genomu

Projekt NarMar nie jest bynajmniej jedynym, choć jest najbardziej zaawansowany w badaniach nad strukturą i funkcjonalną organizacją genomu człowieka w naszych czasach. Kolejny międzynarodowy projekt - ENCODE "Encyklopedia elementów DNA", zainicjowany przez National Institute of Human Genome Research, USA (NIHGR) (National Institute of Human Genome Research - NIHGR). Jego celem jest dokładna identyfikacja i mapowanie wszystkich genów syntetyzujących białka oraz funkcjonalnie istotnych elementów ludzkiego genomu. Jako badanie pilotażowe projekt obejmuje wielokrotne sekwencjonowanie i szczegółowe badanie fragmentu genomu do 1% całkowitej długości DNA. Najbardziej prawdopodobnym kandydatem jest region genomu o wielkości około 30 megazasad (milion pz) w krótkim ramieniu chromosomu 6. To tam locus HLA, który jest bardzo złożony pod względem strukturalnym i funkcjonalnym, jest odpowiedzialny za syntezę antygenów zgodności tkankowej . Planuje się sekwencjonowanie regionu HLA u 100 pacjentów z chorobami autoimmunologicznymi (toczeń rumieniowaty układowy, cukrzyca typu 1, stwardnienie rozsiane, astma oskrzelowa itp.) oraz u 100 zdrowych somatycznie dawców w celu zrozumienia molekularnego charakteru cech genów w tych patologie. Podobnie proponuje się identyfikację genów kandydujących w loci, które wykazują nielosowy związek z częstymi ciężkimi chorobami o wieloczynnikowym charakterze. Wyniki projektu ENCODE zostały już częściowo opublikowane, jednak nie uwzględniono w nim locus HLA.

Kolejny projekt – NIHGR „Chemical Genomics” – ma na celu stworzenie publicznej biblioteki chemikaliów, głównie związków organicznych, wygodnej do badania głównych szlaków metabolicznych organizmu, bezpośrednio oddziałujących z genomem i obiecujących do tworzenia nowych leków.

Projekt Genome to Life "Genome for Life" koncentruje się na osobliwościach metabolizmu i organizacji genomów organizmów jednokomórkowych patogennych dla ludzi. Zakłada się, że efektem jego wdrożenia będą komputerowe modele reakcji drobnoustrojów na wpływy zewnętrzne. Badania skoncentrują się na czterech głównych obszarach: białka bakteryjne, mechanizmy regulacyjne genów, asocjacje drobnoustrojów (symbioza), interakcje z organizmem ludzkim (www.genomestolife.org).

Wreszcie Wellcome Trust, główna organizacja finansująca projekty naukowe w Wielkiej Brytanii, utworzyła Konsorcjum Strukturalne Genomu. Jego celem jest zwiększenie efektywności poszukiwania i syntezy nowych leków celowanych w oparciu o dane z badań genomu ludzkiego.

Bezpośrednio z medycyną predykcyjną i farmakogenetyką związany jest projekt Environmental Genome Project rozwijany w USA i Europie Zachodniej. Niektóre szczegóły tego projektu zostaną omówione w następnym rozdziale.