Genetický polymorfizmus: čo to je? Polymorfizmus - čo to je? Genetický polymorfizmus.
) dve alebo viac rôznych dedičných foriem, ktoré sú v dynamickej rovnováhe počas niekoľkých a dokonca mnohých generácií. G. p. je najčastejšie spôsobený buď meniacimi sa tlakmi a vektormi (orientáciou) selekcie v rôznych podmienkach (napríklad v rôznych ročných obdobiach), alebo zvýšenou relatívnou životaschopnosťou heterozygotov (pozri Heterozygot). Jeden z typov polymorfizmu, vyvážený polymorfizmus, sa vyznačuje konštantným optimálnym pomerom polymorfných foriem, od ktorého odchýlka je pre druh nepriaznivá a je automaticky regulovaná (ustanovuje sa optimálny pomer foriem). Väčšina génov je u ľudí a zvierat v stave vyváženého G. p. Existuje niekoľko foriem G. p., ktorých analýza umožňuje určiť účinok selekcie v prirodzených populáciách.
Lit.: Timofeev-Resovsky N. V., Svirezhev Yu. M., O genetickom polymorfizme v populáciách, "Genetika", 1967, č. 10.
Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .
Pozrite sa, čo je „Genetický polymorfizmus“ v iných slovníkoch:
genetický polymorfizmus- Dlhodobá existencia v populácii dvoch alebo viacerých genotypov, ktorých frekvencie výrazne prevyšujú pravdepodobnosť výskytu zodpovedajúcich opakovaných mutácií. [Arefiev V.A., Lisovenko L.A. Anglický ruský vysvetľujúci slovník genetických termínov ... ... Technická príručka prekladateľa
Genetický polymorfizmus genetický polymorfizmus. Dlhodobá existencia v populácii dvoch alebo viacerých genotypov, ktorých frekvencie výrazne prevyšujú pravdepodobnosť výskytu zodpovedajúcich opakovaných mutácií. (Zdroj: "Anglicky rusky rozumne ... ...
genetický polymorfizmus- genetinis polimorfizmas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Genetiškai skirtingų dviejų ar daugiau vienos rūšies formų egzistavimas populiacijoje, kurio negalima laikyti pasikartojančimis mutacijojančimis mutaci. atitikmenys: angl. genetické... Ekologijos terminų aiskinamasis žodynas
genetický polymorfizmus- genetinis polimorfizmas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Ilgalaikis buvimas populiacijoje dviejų ar daugiau genotipų, kurių dažnumas labai viršija pasikartojančių mutacijų radimosi tikimybę. atitikmenys: angl. genetický polymorfizmus... Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas
Genetický polymorfizmus- dlhodobá existencia v populácii dvoch alebo viacerých genotypov, ktorých frekvencie výrazne prevyšujú pravdepodobnosť výskytu zodpovedajúcich opakovaných mutácií ... Slovník psychogenetiky
Polymorfizmus v biológii, prítomnosť v rámci jedného druhu jedincov, ktorí sa výrazne líšia vzhľadom a nemajú prechodné formy. Ak existujú dve takéto formy, jav sa nazýva dimorfizmus (špeciálnym prípadom je sexuálny dimorfizmus). P. zahŕňa rozdiel vo vzhľade ... ...
I Polymorfizmus (z gr. polymorphos rôznorodý) vo fyzike, mineralógii, chémii, schopnosť určitých látok existovať v stavoch s rôznou štruktúrou atómových kryštálov. Každý z týchto stavov (termodynamické fázy), ... ... Veľká sovietska encyklopédia
Jedinečný polymorfizmus udalostí jedinečný polymorfizmus/UEP v genealógii DNA znamená genetický marker zodpovedajúci jednej extrémne zriedkavej mutácii. Predpokladá sa, že všetci nositelia takejto mutácie ju zdedia z ... ... Wikipédie
Nespojitá variabilita pre homológne alely rovnakého génového lokusu, na ktorom je založená stabilita populácie. Citlivosť organizmov na rôzne faktory prostredia je diferencovaná, genotypovo určená, ... ... Ekologický slovník
polymorfizmus polymorfizmus. Existencia v krížiacej sa skupine (v populácii) geneticky odlišných jedincov; P. môže mať negenetický (modifikačný) charakter, napríklad v závislosti od hustoty populácie (viď.
Polymorfné gény, ktoré sú v populácii zastúpené niekoľkými varietami, je zvykom nazývať alelami, čo určuje diverzitu znakov v rámci druhu.
Genetický polymorfizmus (gr. genetikos- súvisiaci s narodením, pôvodom; grécky polys- veľa a morfe- vzhľad, forma, obraz) - rôzne frekvencie alel homozygotov. Rozdiely medzi alelami toho istého génu spravidla spočívajú v malých variáciách v jeho "genetickom" kóde. Veľký podiel na genetickom polymorfizme majú substitúcie jedného nukleotidu za druhý a zmeny v počte opakujúcich sa fragmentov DNA, ktoré sa vyskytujú vo všetkých štruktúrnych prvkoch genómu: exóny, intróny, regulačné oblasti atď. Škála genetického polymorfizmu u ľudí je taká, že medzi sekvenciami DNA dvoch ľudí, pokiaľ nejde o identické dvojčatá, existujú milióny rozdielov. Tieto rozdiely spadajú do štyroch hlavných kategórií:
a) fenotypicky neexprimované (napríklad oblasti polymorfnej DNA používané na identifikáciu osoby molekulárno-genetickými metódami);
b) spôsobiť fenotypové rozdiely (napr. vo farbe alebo výške vlasov), ale nie predispozíciu k ochoreniu;
c) hranie určitej úlohy v patogenéze choroby (napr. pri polygénnych chorobách);
d) hrá hlavnú úlohu pri vzniku ochorenia (napr. pri monogénnych ochoreniach).
Hoci väčšina známych polymorfizmov je exprimovaná buď v jednonukleotidových substitúciách alebo v zmene počtu opakovaných fragmentov DNA, napriek tomu sú variácie ovplyvňujúce kódujúce fragmenty génov a ovplyvňujúce sekvenciu aminokyselín ich produktov relatívne zriedkavé a nesúvisia k špecifickému analyzovanému problému, pre ktorý sú dôležité predovšetkým možné dôsledky polymorfizmu nitrónov a 5'-koncových nekódujúcich sekvencií Analýza tohto javu do značnej miery závisí od toho, ako variabilné sú vnútorné funkcie proteínu kódované rôznymi alelami sú, čo platí aj pre enzýmy tvorby a metabolizmu steroidných hormónov, o ktorých sa bude diskutovať ďalej.
Lokus sa považuje za polymorfný, ak v populácii existujú dve alebo viac alel tohto lokusu. Ak však jedna z alel má veľmi vysokú frekvenciu, povedzme 0,99 alebo viac, potom je vysoká pravdepodobnosť, že vo vzorke odobratej z populácie nebude prítomná žiadna iná alela, pokiaľ táto vzorka nie je veľmi veľká. Lokus je teda zvyčajne definovaný ako polymorfný, ak je frekvencia najbežnejšej alely menšia ako 0,99. Takéto rozdelenie je veľmi podmienené a ďalšie kritériá polymorfizmu možno nájsť v literatúre.
Jedným z najjednoduchších spôsobov merania stupňa polymorfizmu v populácii je vypočítať priemerný pomer polymorfných lokusov a vydeliť ich celkový počet celkovým počtom lokusov vo vzorke. Samozrejme, takéto opatrenie do značnej miery závisí od počtu skúmaných jedincov. Presnejším indikátorom genetickej variability v rámci populácie je MEAN OČEKÁVANÁ HETEROSYGOZITA alebo GÉNOVÁ DIVERZITA. Túto hodnotu je možné získať priamo z génových frekvencií a je oveľa menej ovplyvnená účinkami chyby výberu. Génová diverzita na danom lokuse je definovaná takto:
M h = 1 - SUM x i * i=1 kde SUM je súčet, x i je frekvencia alely i a m je celkový počet alel daného lokusu.
Pre akýkoľvek lokus je h pravdepodobnosť, že dve alely náhodne vybrané v populácii sa budú navzájom líšiť. Priemer počas všetkých h pre každý študovaný lokus, H, sa môže použiť ako odhad stupňa genetickej variability v rámci populácie.
Stupne genetickej diverzity h a H sa široko používajú pre elektroforetické údaje a údaje o reštrikčných enzýmoch. Avšak nemusia byť vždy vhodné pre dáta získané štúdiom DNA sekvencií, keďže stupeň diverzity na úrovni DNA je extrémne vysoký. Najmä keď sa berú do úvahy dlhé sekvencie, je pravdepodobné, že každá sa bude líšiť od iných sekvencií v jednom alebo viacerých nukleotidoch. Potom h aj H budú blízko 1, a preto sa nebudú líšiť medzi lokusmi alebo populáciami, takže nebudú informatívne.
Pri práci s DNA je prijateľnejším meradlom polymorfizmu v populácii priemerný počet nukleotidových substitúcií na pozíciu medzi dvoma náhodne vybranými sekvenciami. Toto hodnotenie sa nazýva nukleotidová diverzita (Nei M., Li W.-H., 1979) a označuje sa p:
P = SUM (x * x * p) i,j i j ij kde x i a x j sú frekvencie sekvencií i-tého a j-tého typu a p ij je podiel nukleotidových rozdielov medzi i-tým a j -tý typ sekvencií.
V súčasnosti existuje viacero prác o štúdiu nukleotidovej diverzity na úrovni sekvencií DNA. Jedna taká práca bola vykonaná pre lokus kódujúci alkoholdehydrogenázu D. melanogaster (Adh) (Nei M., 1987).
Študovalo sa 11 sekvencií s dĺžkou 2,379 nukleotidov. Ignorovaním delécií a inzercií bolo identifikovaných deväť rôznych alel, z ktorých jedna bola reprezentovaná tromi a ďalších osem jednou sekvenciou. Frekvencie x 1 - x 8 sa teda rovnali 1/11 a x 9 = 3/11. Štyridsaťtri pozícií bolo polymorfných. Najprv sa vypočítali pomery nukleotidových rozdielov pre každý pár sekvencií, ako je uvedené v tabuľke:
Napríklad alely 1-S a 2-S sa líšili v troch polohách z 2,379, teda n12 = 0,13 %. Hodnota n získaná pomocou vzorca 3.20 sa ukázala ako 0,007.
Genetický polymorfizmus a dedičné choroby.
V roku 1902 Garrod navrhol, že metabolické poruchy, ako je alkaptonúria, sú extrémnym vyjadrením chemickej individuality organizmu. Skutočná šírka genetickej diverzity sa prvýkrát ukázala, keď elektroforéza bunkového extraktu (bez predchádzajúceho čistenia enzýmov) ukázala existenciu niekoľkých štruktúrnych izoforiem pre mnohé proteíny. Prítomnosť izoforiem je spôsobená existenciou viacerých génových variantov (alel) tohto proteínu v populácii. Alely majú identickú lokalizáciu v homológnych chromozómoch.
Väčšinu génov v každom organizme predstavujú dve alely, jedna zdedená od otca a druhá od matky. Ak sú obe alely identické, potom sa organizmus považuje za homozygotný, ak je odlišný - za heterozygotný.
V priebehu evolúcie vznikli rôzne alely v dôsledku mutácií z jednej prekurzorovej alely, najčastejšie sa navzájom líšia nahradením jedného nukleotidu (missense mutácie). Typicky majú proteíny kódované rôznymi alelami toho istého génu rovnaké funkčné vlastnosti, to znamená, že substitúcia aminokyselín je neutrálna alebo takmer neutrálna z hľadiska prirodzeného výberu.
Prítomnosť určitých alel sa často posudzuje na základe analýzy sekvencie aminokyselín zodpovedajúcich proteínov. Pre mnohé gény (napríklad gén pre beta reťazec globínu) je možné izolovať normálnu alelu – najbežnejšiu v populácii, ktorá sa vyskytuje oveľa častejšie ako ostatné. Niekedy medzi alelami nie je taká, ktorá by sa dala považovať za normálnu. Mimoriadne vysoký polymorfizmus je charakteristický napríklad pre gén pre apoproteín (a) a gén pre reťazec alfa haptoglobínu. Gén sa považuje za polymorfný, ak sa jeho najbežnejšia alela vyskytuje u menej ako 99 % ľudí. Táto definícia odráža len prevalenciu rôznych alel, nie ich funkčné rozdiely.
Koncept polymorfizmu sa rozšíril s objavom mimoriadnej variability sekvencií DNA. V genómoch rôznych ľudí sa 1 zo 100-200 párov báz líši; toto je v súlade s heterozygotnosťou pri 1 z 250-500 párov báz. Moderné metódy umožňujú identifikovať substitúcie jednotlivých nukleotidov v kódujúcich oblastiach, ktoré môžu byť nezmyselné alebo spôsobiť zmenu v sekvencii aminokyselín. Polymorfizmus DNA je ešte výraznejší v nekódujúcich oblastiach genómu, ktorých vplyv na génovú expresiu je malý alebo žiadny.
Okrem nahradenia jednotlivých nukleotidov je polymorfizmus DNA založený na inzerciách, deléciách a zmenách v počte tandemových opakovaní. Existujú (dlhé) tandemové opakovania s rôznym počtom (minisatelitná DNA) a krátke (tetra-, tri-, di- alebo mononukleotidové) tandemové opakovania (mikrosatelitná DNA).
Rozsah polymorfizmu DNA je taký, že medzi sekvenciami DNA dvoch ľudí sú milióny rozdielov, pokiaľ nejde o identické dvojčatá. Tieto rozdiely spadajú do štyroch širokých kategórií:
Fenotypicky neexprimované (napríklad polymorfné úseky DNA používané na identifikáciu osoby molekulárno-genetickými metódami);
Spôsobujúce fenotypové rozdiely (napríklad vo farbe alebo výške vlasov), ale nie predispozíciu k ochoreniu;
Hranie určitej úlohy v patogenéze choroby (napríklad pri polygénnych chorobách);
Zohráva významnú úlohu pri rozvoji ochorenia (napr
Polymorfizmy nie sú priamou a povinnou príčinou rozvoja ochorenia, ale môžu spôsobiť väčšie alebo menšie riziko jeho rozvoja pod vplyvom rôznych vonkajších faktorov.
Preto pri výskyte polymorfizmov informujú o zvýšenom riziku vzniku ochorenia pri heterozygotnom alebo homozygotnom nosičstve polymorfizmu. Riziko vzniku ochorenia sa meria pomerom šancí OR (odds ratio).
V Európe sa oficiálne vykonáva klinické genetické testovanie mutácií v génoch: FV (Leiden), F2 (protrombín), PAI-1, MTHFR.
Mutácia Leiden 1691 G->A koagulačný faktor V (F5)
Fyziológia a genetika. Koagulačný faktor V alebo koagulačný faktor V je proteínový kofaktor pri tvorbe trombínu z protrombínu. G1691A Leidenský polymorfizmus (substitúcia aminokyseliny Arg (R) -> Gln (Q) na pozícii 506, známa aj ako „Leidenská mutácia“ alebo „Leiden“) je indikátorom rizika vzniku venóznej trombózy. Táto bodová (jednonukleotidová) mutácia génu kódujúceho faktor V zrážania krvi prepožičiava aktívnej forme faktora V rezistenciu voči degradačnému pôsobeniu špecializovaného regulačného enzýmu, C-proteínu, čo vedie k hyperkoagulabilite. V súlade s tým sa zvyšuje riziko krvných zrazenín. Prevalencia mutácie v populáciách európskeho typu je 2 – 6 %.
Riziko hlbokej žilovej trombózy(DVT): 7-krát vyššia u heterozygotných nosičov Leidenskej mutácie génu F5 Arg506Gln a 80-krát vyššia u homozygotov. Ďalšie faktory ovplyvňujúce rozvoj DVT možno rozdeliť do 3 skupín.
TO najprv Skupina faktorov zahŕňa zmenu hormonálneho stavu:
Používanie perorálnych kontraceptív navyše zvyšuje riziko rozvoja DVT 30-krát u heterozygotov a 100-krát u homozygotných nosičov.
Tehotenstvo – 16-krát vyššie riziko HVT.
Hormonálna substitučná liečba - 2-4 krát zvyšuje riziká.
Co. druhý skupina faktorov zahŕňa poškodenie ciev:
Centrálna venózna katetrizácia zvyšuje riziko DVT 2-3 krát
Chirurgické zákroky - 13-krát.
TO tretí skupina faktorov zahŕňa nehybnosť: odpočinok na lôžku a dlhé lety vzduchom. Tu je zaznamenané len zvýšenie rizika, ale štatistiky by mali byť úplnejšie:
Riziko vzniku DVT zvyšujú aj infekčné a onkologické ochorenia. Riziko ischemickej cievnej mozgovej príhody u žien vo veku 18-49 rokov s Leidenskou mutáciou sa zvyšuje 2,6-krát a pri užívaní perorálnych kontraceptív sa zvyšuje 11,2-krát.
klinické údaje. Prítomnosť Leidenskej mutácie zvyšuje pravdepodobnosť vzniku mnohých tehotenských komplikácií:
Potrat v počiatočných štádiách (riziko sa zvyšuje 3-krát),
Oneskorenie vo vývoji plodu
Neskorá toxikóza (gestóza),
Fetoplacentárna nedostatočnosť.
Zvýšený sklon k tvorbe trombov môže viesť k arteriálnej tromboembólii, infarktu myokardu a mozgovej príhode. Prítomnosť Leidenskej mutácie zvyšuje riziko primárnej a rekurentnej žilovej trombózy najmenej 3-6 krát.
Nasledujúce príklady ilustrujú súvislosť mutácie s rôznymi typmi trombózy a inými kardiovaskulárnymi ochoreniami.
Štúdia s viac ako 300 pacientmi s venóznym tromboembolizmom (VTE) bola vykonaná počas 8 rokov vo viacerých centrách, počas ktorých sa zistilo 3,7-násobne zvýšené riziko VTE v prítomnosti Leidenskej mutácie. V inej štúdii boli pacienti s venóznou tromboembóliou sledovaní počas 68 mesiacov. Počas tejto doby trpelo 14 % pacientov rekurentným VTE. Mutácia faktora V Leiden vedie k štvornásobnému zvýšeniu rizika rekurentnej VTE. U pacientov s VTE s Leidenskou mutáciou sa odporúča dlhšia antikoagulačná liečba v porovnaní s pacientmi s normálnym faktorom V.
Treba si uvedomiť, že riziko vzniku venóznej trombózy sa výrazne zvyšuje (8-násobné zvýšenie), ak má pacient okrem mutácie faktora V Leiden aj T mutáciu polymorfizmu C677T génu metyltetrahydrofolát reduktázy.
Jeden z najnebezpečnejšie komplikácie hormonálna antikoncepcia je trombóza a tromboembolizmus. Mnohé ženy s týmito komplikáciami sú heterozygotnými prenášačkami Leidenskej mutácie (genotyp G/A). Na pozadí užívania hormonálnej antikoncepcie sa riziko trombózy zvyšuje 6-9 krát. Ženy, ktoré užívajú hormonálnu antikoncepciu a majú homozygotnú Leidenskú mutáciu (genotyp A/A), majú viac ako 30-krát vyššiu pravdepodobnosť vzniku trombózy mozgových dutín (TCS) ako ženy, ktoré túto mutáciu nemajú.
Boli zhrnuté konečné údaje štúdie Women's Health Initiative Estrogen Plus Progestin o výskyte venóznej trombózy počas hormonálnej substitučnej terapie (HRT). Štúdie sa zúčastnilo 16 608 žien po menopauze vo veku 50 až 79 rokov, ktoré boli sledované v rokoch 1993 až 1998. do 5 rokov. Prítomnosť Leidenskej mutácie zvýšila riziko trombózy pri hormonálnej substitučnej terapii estrogén-gestagén takmer 7-krát v porovnaní so ženami bez tejto mutácie. Prítomnosť iných genetických mutácií (protrombín 20210A, metyléntetrahydrofolát reduktáza C677T, faktor XIII Val34Leu, PAI-1 4G/5G, faktor V HR2) neovplyvnila vzťah medzi HSL a rizikom venóznej trombózy. Analýza viac ako desiatich nezávislých štúdií ukázala, že medzi pacientmi, ktorí mali infarkt myokardu pred dosiahnutím veku 55 rokov, bola prevalencia Leidenskej mutácie výrazne vyššia. Priemerné riziko vzniku infarktu myokardu sa zvyšuje 1,5-krát. Navyše Leidenská mutácia vedie k 2,8-násobnému zvýšeniu počtu pacientov bez závažnej koronárnej stenózy, u ktorých sa rozvinie infarkt myokardu.
Polymorfizmus 20210 G->A protrombínu
Fyziológia a genetika. Protrombín (koagulačný faktor II alebo F2) je jednou z hlavných zložiek systému zrážania krvi. Pri enzymatickom štiepení protrombínu vzniká trombín. Táto reakcia je prvým krokom pri tvorbe krvných zrazenín. Mutácia génu protrombínu G20210A je charakterizovaná nahradením nukleotidu guanínu (G) nukleotidom adenínu (A) na pozícii 20210. V dôsledku zvýšenej expresie mutantného génu môže byť hladina protrombínu jeden a pol až dva krát vyššia ako normálne. Mutácia sa dedí autozomálne dominantným spôsobom. To znamená, že trombofília sa vyskytuje aj u heterozygotného nosiča zmeneného génu (G/A).
Tromboembolické ochorenia(TE) sú spôsobené poruchami v systéme zrážania krvi. Tieto poruchy vedú aj ku kardiovaskulárnym ochoreniam. Genotyp G/A je indikátorom rizika trombózy a infarktu myokardu. Keď dôjde k trombóze, mutácia 20210A sa často vyskytuje v kombinácii s mutáciou Leiden. Genotyp G/A pozícia 20210 protrombínového génu je rizikovým faktorom pre rovnaké komplikácie spojené s Leidenskou mutáciou.
Heterozygotnými nosičmi génu sú 2-3% zástupcov európskej rasy.
Riziko vzniku DVT u nosičov mutantnej alely (A) génu F2 sa zvyšuje 2,8-krát. Kombinácia protrombínovej mutácie s leidenskou mutáciou ďalej zvyšuje riziká.
Podľa odporúčaní pre pôrodníkov a gynekológov (UK, 2000) je klinická genetická analýza FV a protrombínu 20210 vhodná vzhľadom na rozdielne riziká homozygotov a heterozygotov.
Rozlišujte medzi veľmi vysokým, vysokým a stredným stupeň rizika venózna trombóza u tehotných žien:
- vysoká stupeň rizika u žien s individuálnou a rodinnou anamnézou trombózy a homozygotných pre Leidenskú mutáciu, mutáciu protrombínu G20210A alebo kombináciu týchto mutácií. Takýmto pacientom sa od začiatku do polovice druhého trimestra podáva antikoagulačná liečba heparínmi s nízkou molekulovou hmotnosťou.
- Stredná stupeň rizika u žien s rodinnou anamnézou trombózy a heterozygotných pre Leidenskú mutáciu alebo mutáciu G20210A.V tomto prípade nie je antikoagulačná liečba indikovaná.
Indikácie pre analýzu. infarkt myokardu, zvýšené hladiny protrombínu v krvi, tromboembolická choroba v anamnéze, pokročilý vek pacientky, potrat, fetoplacentárna insuficiencia, vnútromaternicové odumretie plodu, toxikóza, retardácia rastu plodu, abrupcia placenty, pacienti pripravujúci sa na veľké brušné operácie (myómy maternice, cisársky rez, cysty na vaječníkoch atď.), fajčenie.
Klinické údaje. Štúdia s 500 pacientmi s infarktom myokardu a 500 zdravými darcami preukázala viac ako päťnásobné zvýšenie rizika infarktu myokardu u pacientov s genotypom 20210A mladších ako 51 rokov. Genetická analýza skupiny pacientov s prvým infarktom myokardu (vek 18-44 rokov) ukázala, že variant 20210A sa vyskytuje štyrikrát častejšie ako u zdravých skupín, čo zodpovedá 4-násobnému zvýšeniu rizika infarktu myokardu. Pravdepodobnosť srdcového infarktu bola obzvlášť vysoká v prítomnosti iných rizikových faktorov kardiovaskulárnych ochorení. Napríklad fajčenie v prítomnosti genotypu 20210A zvyšuje riziko infarktu myokardu viac ako 40-krát. Mutácia 20210A je významným rizikovým faktorom pre skorý infarkt myokardu.
V štúdii pacientov s rodinnou anamnézou venóznej trombózy a kontrolnej skupiny zdravých darcov sa zistilo, že mutácia 20210A vedie k trojnásobnému zvýšeniu rizika žilovej trombózy. Riziko trombózy sa zvyšuje pre všetky vekové kategórie a pre obe pohlavia. Táto štúdia tiež potvrdila priamy vzťah medzi prítomnosťou mutácie 20210A a zvýšenými hladinami protrombínu v krvi.
V terapeutických nemocniciach, kde prevažujú pacienti s kardiovaskulárnymi ochoreniami, sa TE vo forme pľúcnej embólie vyskytuje v 15 – 30 % prípadov. V mnohých prípadoch sú TE priamou príčinou smrti, najmä u pooperačných a onkologických pacientov. Zistilo sa, že medzi pacientmi s rakovinou v prítomnosti TE sa úmrtnosť niekoľkokrát zvyšuje, zatiaľ čo počet TE prekračuje priemerné hodnoty. Príčiny rastu TE u onkologických pacientov možno treba hľadať v prebiehajúcej terapii, ktorá je v rozpore s genetickou predispozíciou pacienta. Netýka sa to len pacientov s rakovinou. Podľa posmrtných správ má 60 % pacientov, ktorí zomrú vo všeobecných nemocniciach, príznaky tromboembolickej choroby.
Znalosť genotypových charakteristík pacienta umožní nielen posúdiť riziko vzniku život ohrozujúcich stavov, ale aj správne určiť metódy ich prevencie a liečby, ako aj možnosti užívania niektorých liekov.
Termolabilný variant A222V (677 C->T) metyléntetrahydrofolátreduktázy
Fyziológia a genetika. Metyléntetrahydrofolát reduktáza (MTHFR) hrá kľúčovú úlohu v metabolizme kyseliny listovej. Enzým katalyzuje redukciu 5,10-metyléntetrahydrofolátu na 5-metyltetrahydrofolát. Ten je aktívnou formou kyseliny listovej potrebnej na tvorbu metionínu z homocysteínu a ďalej - S-adenosylmetionínu, ktorý hrá kľúčovú úlohu v procese metylácie DNA. Nedostatok MTHFR podporuje nielen teratogénne (poškodzujúce plod), ale aj mutagénne (poškodzujúce DNA) účinky. V tomto prípade dochádza k inaktivácii mnohých bunkových génov, vrátane onkogénov. To je jeden z dôvodov, prečo sa onkológovia zaujímajú o genetické varianty MTHFR. Aminokyselina homocysteín je medziproduktom pri syntéze metionínu. Porušenie enzýmu MTHFR vedie k nadmernej akumulácii homocysteínu v krvnej plazme - hyperhomocysteinémii.
Gén MTHFR sa nachádza na chromozóme 1p36.3. Je známe, že asi dve desiatky mutácií tohto génu narúšajú funkciu enzýmu. Najviac študovanou mutáciou je variant, v ktorom je nukleotidový cytozín (C) v pozícii 677 nahradený tymidínom (T), čo vedie k nahradeniu alanínového aminokyselinového zvyšku valínovým zvyškom (pozícia 222) na väzbovom mieste folátov. . Takýto polymorfizmus MTHR sa označuje ako mutácia C677T. U jedincov homozygotných pre túto mutáciu (T/T genotyp) je zaznamenaná termolabilita MTHFR a pokles aktivity enzýmu na približne 35 % strednej hodnoty. Celkovo je vo svetovej populácii mutácia 677T génu MTHFR pomerne rozšírená medzi zástupcami európskej (kaukazskej) rasy. V populácii USA boli študované frekvencie dvoch hlavných mutácií (C677T a A1298C). Prítomnosť homozygotného T/T bola preukázaná u 10-16 % Európanov a 10 % osôb španielskeho pôvodu a heterozygotnými nosičmi tohto génu bolo 56, respektíve 52 % vyšetrených osôb, t.j. prítomnosť variantu 677T (genotypy C/T alebo T/T) bola pozorovaná v 62 – 72 % prípadov. Podobné výsledky sa získali pre vzorky európskej populácie. Polymorfizmus C677T je spojený s najmenej štyrmi skupinami multifaktoriálnych ochorení: kardiovaskulárne ochorenie, defekty plodu, kolorektálny adenóm a rakovina prsníka a vaječníkov.
Indikácie pre analýzu. Zvýšené hladiny homocysteínu v krvi (hyperhomocysteinémia), kardiovaskulárne ochorenia (najmä ischemická choroba srdca (ICHS) a infarkt myokardu), ateroskleróza, aterotrombóza. antifosfolipidový syndróm. Chemoterapia rakoviny pred alebo počas tehotenstva. Rodinná predispozícia k tehotenským komplikáciám vedúcim k vrodeným vývojovým chybám: defekty nervového systému plodu, anencefália, deformity tvárového skeletu (rázštep podnebia, rázštep pery), prenatálna smrť plodu. Črevná polypóza, kolorektálny adenóm s konzumáciou alkoholu, rakovina konečníka. Rodinná predispozícia k rakovine, prítomnosť mutácií v génoch BRCA. Cervikálna dysplázia, najmä v kombinácii s papilomavírusovými infekciami.
Klinické údaje. Poruchy tohto génu často vedú k rôznym ochoreniam so širokým spektrom klinických príznakov: mentálna a fyzická retardácia, prenatálna smrť alebo defekt plodu, kardiovaskulárne a neurodegeneratívne ochorenia, cukrovka, rakovina a iné. Nositelia C/T heterozygotov majú počas tehotenstva nedostatok kyseliny listovej, čo môže viesť k defektom neurálnej trubice u plodu. Fajčenie zvyšuje účinok mutácie. Nosiči dvoch alel T/T (homozygotný stav) majú obzvlášť vysoké riziko vzniku vedľajších účinkov pri užívaní liekov používaných pri chemoterapii rakoviny.
Hyperhomocysteinémia (HH) je nezávislý rizikový faktor aterosklerózy a aterotrombózy (nezávislý od hyperlipidémie, hypertenzie, diabetes mellitus atď.). Zistilo sa, že 10% rizika rozvoja koronárnej aterosklerózy je spôsobených zvýšením hladiny homocysteínu v krvnej plazme. V štúdii skupiny pacientov s HH a skupiny zdravých darcov bola homozygotná forma 677T zistená u 73 % pacientov s HH a len u 10 % zdravých darcov. Prítomnosť homozygotnej formy 677T vedie k takmer 10-násobnému zvýšeniu rizika HH. Pacienti s HH mali tiež nižšie hladiny kyseliny listovej a vitamínu B12, konzumovali viac kávy a fajčili častejšie ako zdraví darcovia. Normálne je hladina homocysteínu 5-15 µmol/l, mierne zvýšená hladina je 15-30 µmol/l. Pri ťažkej HH je možné 40-násobné zvýšenie hladín homocysteínu. Vedci pripisujú príčinu ťažkých foriem HH iným mutáciám a faktorom – homozygotná mutácia génu Cb S, I278T a G307S sa považuje za najbežnejšiu, aj keď frekvencia ich prejavov sa v rôznych krajinách značne líši, oveľa menej často príčiny ťažkých HH sú genotyp MTHFR T/T, deficit metionínsyntetázy a narušená aktivita metionínsyntetázy v dôsledku genetických porúch metabolizmu vitamínu B12. Korekciu HH možno uskutočniť príjmom kofaktorov nevyhnutných pre metabolizmus homocysteínu (kyselina listová, vitamíny B12, B1 a B6 (vlastnosti HH terapie vitamínmi). U nosičov genotypu T/T MTHFR s optimálny príjem folátu, hladina homocysteínu je mierne zvýšená (až o 50 %). Hoci je známe, že kombinácia 2,5 mg kyseliny listovej, 25 mg vitamínu B6 a 250 mcg vitamínu B12 denne znižuje progresiu aterosklerózy pri ťažkej HH ( merané karotickým plakom), zostáva potvrdiť, či terapia znižujúca hladinu homocysteínu zabraňuje významným vaskulárnym komplikáciám u jedincov so stredne ťažkou HH.
O dôležitosti problému HH svedčí skutočnosť, že Ministerstvo zdravotníctva USA v roku 1992 odporučilo ženám, ktoré môžu otehotnieť, užívať 400 mikrogramov kyseliny listovej denne. Americký úrad pre potraviny a liečivá požaduje obohatenie o kyselinu listovú v obilninách na úrovne, ktoré môžu poskytnúť ďalších 100 mikrogramov denne. Denná dávka kyseliny listovej potrebná na maximalizáciu zníženia hladín homocysteínu je však 400 mcg, takže vyššie dávky suplementácie kyseliny listovej môžu byť opodstatnené.
K patogenéze vrodených defektov neurálnej trubice patria najmä genetické a dietetické faktory. V štúdii 40 detí z južného Talianska s vrodeným defektom neurálnej trubice a zdravých darcov sa ukázalo, že genotyp 677C v homozygotnom stave (C/C) vedie k dvojnásobnému zvýšeniu rizika vzniku defektov, pričom homozygotný T/T mutant zodpovedá takmer desaťnásobnému zníženiu rizika. V štúdii na vzorke populácie Írska (395 pacientov a 848 zdravých kontrol) sa zistilo, že výskyt T variantu je zvýšený u pacientov s vrodeným defektom neurálnej trubice. Ťažko povedať, či sú tieto protichodné výsledky výskumu spôsobené zmenami populácie alebo sa neberú do úvahy iné rizikové faktory. Preto zatiaľ nie je možné určiť, či je T variant protektívny alebo naopak patogénny faktor pre toto ochorenie. Zvýšenie frekvencie genotypu 677T bolo zaznamenané nielen pri neskorej toxikóze (preeklampsia), ale aj pri iných tehotenských komplikáciách (abrupcia placenty, retardácia rastu plodu, prenatálna smrť plodu). Kombinácia mutácie 677T s inými rizikovými faktormi vedie k zvýšenej pravdepodobnosti skorého potratu. Pri štúdiu vzťahu medzi mutáciou 677T a kardiovaskulárnym ochorením sa zistilo, že homozygotná mutácia 677T sa vyskytuje oveľa častejšie u pacientov s kardiovaskulárnym ochorením ako u zdravých darcov. U mladých pacientov s arteriálnou ischémiou sa homozygotný T/T vyskytuje 1,2-krát častejšie.
Štatistická analýza 40 nezávislých štúdií (metaanalýza) pacientov s ischemickou chorobou srdca, sumarizujúca údaje o 11 162 pacientoch a 12 758 zdravých darcoch, ukázala 1,16-násobné zvýšenie rizika vzniku ischemickej choroby srdca v prítomnosti homozygotného T/ T. Nízky stupeň rizika súvisí s heterogenitou analyzovaných vzoriek populácie. Pri štúdiu vzoriek homogénnej populácie (individuálne štúdie, nie metaanalýza) sú odhady rizika oveľa vyššie. Rozdiel vo frekvenciách T/T homozygotov u pacientov a zdravých darcov teda zodpovedal 3-násobnému zvýšeniu rizika kardiovaskulárnych ochorení v ranom veku. Prítomnosť mutácie 677T v géne MTHFR u pacientov s antifosfolipidovým syndrómom koreluje s recidivujúcim priebehom trombózy.
Medzi variantmi MTHFR a rozvojom prekanceróznych a rakovinových stavov v kolorektálnej oblasti bol nájdený jednoznačný, aj keď zložitý vzťah. Bola študovaná významná skupina pacientov s polypózou hrubého čreva. Boli stanovené hladiny erytrocytového folátu spolu s hodnotením genotypu C/T MTHFR. Predchádzajúce výsledky ukázali súvislosť medzi nízkymi hladinami folátu a rizikom rozvoja adenomatózy. Multivariačná analýza ukázala, že fajčenie, stav folátu a genotyp MTHFR sú významnými zložkami vysokého rizika adenomatózy. Toto riziko sa ukázalo ako veľmi vysoké u jedincov s nízkou hladinou folátu a nosičom alely 677T v homo- alebo heterozygotnej forme. Tieto údaje ukázali silnú interakciu dietetických a genetických faktorov pri vzniku prekanceróznych stavov.
Podobné predpoklady predložili vedci, ktorí skúmali veľkú skupinu pacientov s rakovinou hrubého čreva a preukázali významný vzťah medzi rizikom vzniku rakoviny, vekom pacientov, vekom súvisiacim deficitom folátu a genotypom T/T MTHFR. Štúdia s 379 pacientmi s kolorektálnym adenómom a 726 zdravými darcami ukázala, že mužskí nositelia genotypu T/T, ktorí konzumovali veľa alkoholu, mali 3,5-krát vyššie riziko vzniku adenómu. Niektorí vedci sa však domnievajú, že bez konzumácie alkoholu ako jedného z rizikových faktorov je mutácia 677T ochranným faktorom.
Štúdia pacientov s proximálnym kolorektálnym karcinómom teda ukázala, že prítomnosť T/T homozygota u pacienta vedie k 2,8-násobnému zníženiu rizika vzniku kolorektálneho karcinómu. Tieto zistenia vyžadujú overenie pre iné populácie. S najväčšou pravdepodobnosťou možno význam neaktívneho mutantu MTHFR považovať za zhoršujúci na pozadí iných uvedených rizikových faktorov, pretože tento génový defekt môže znížiť stabilitu genómu v dôsledku hypometylácie DNA. Polymorfizmus C677T ovplyvňuje účinnosť chemoterapie rakoviny. Fluoruracil sa široko používa na chemoterapiu pri kolorektálnom karcinóme. Pravdepodobnosť pozitívnej dynamiky odpovede na chemoterapiu kolorektálneho adenokarcinómu u pacienta s genotypom 677T sa zvýšila takmer trojnásobne. Výsledky naznačujú, že genotypizácia pre polymorfizmus C677T umožní vývoj efektívnejších kurzov chemoterapie. Štúdia na malých vzorkách (do 50) pacientok s rakovinou prsníka však ukázala, že v prítomnosti T/T homozygota existuje riziko vedľajších účinkov pri použití metotrexátu (antimetabolit, ktorého účinok je spojený s inhibíciou aktivity enzýmu MTHFR) zvyšuje desaťnásobne.
Existuje len málo štúdií genotypu MTHFR pri gynekologických rakovinách. Polymorfizmus C677T génu MTHFR bol študovaný na veľkej skupine židovských žien s rakovinou prsníka a vaječníkov, vrátane dedičných foriem spojených s mutáciami v génoch BRCA. Pri takomto nepriaznivom genetickom pozadí sa prítomnosť genotypu T/T u pacientov ukázala ako významný faktor zhoršenia ochorenia. Frekvencia genotypu T/T bola 2-krát vyššia (33 % oproti 17 %, P=0,0026) u žien s bilaterálnym karcinómom prsníka a karcinómom vaječníkov v porovnaní s hlavnou skupinou pacientok. Ženy s heterozygotným genotypom C/T mali dvojnásobné onkologické riziko a u pacientok s homozygotným genotypom T/T bolo riziko trojnásobne vyššie v porovnaní s kontrolnou skupinou. Znížený príjem folátu v potrave zároveň zvýšil genetické riziko až päťnásobne oproti kontrolám. Autori tiež potvrdili skutočnosť, že infekcia HPV (papilloma vírus) u pacientok je najvýznamnejším rizikovým faktorom pre rozvoj cervikálnej dysplázie. Zároveň sa zdôrazňuje osobitný význam kombinácie HPV infekcie s T/T variantom MTHFR.
Polymorfizmus Arg353Gln (10976 G->A) koagulačného faktora VII (F7)
Fyziológia a genetika. V aktívnom stave faktor VII interaguje s faktorom III, čo vedie k aktivácii faktorov IX a X systému zrážania krvi, to znamená, že koagulačný faktor VII sa podieľa na tvorbe krvnej zrazeniny. Variant 353Gln (10976A) vedie k zníženiu produktivity (expresie) génu pre faktor VII a je ochranným faktorom pri rozvoji trombózy a infarktu myokardu. Prevalencia tohto variantu v európskych populáciách je 10-20%.
Indikácie pre analýzu. Riziko infarktu myokardu a smrteľné následky pri infarkte myokardu, hladina koagulačného faktora VII v krvi, tromboembolické ochorenia v anamnéze.
klinické údaje. Vysoké hladiny koagulačného faktora VII v krvi sú spojené so zvýšeným rizikom úmrtia na infarkt myokardu. Tieto údaje o klinickom význame mutácie potvrdzujú štúdie v iných európskych populáciách. Najmä prítomnosť variantu 10976A zodpovedala zníženému riziku smrteľného výsledku pri infarkte myokardu.
V štúdii pacientov so stenózou koronárnej artérie a infarktom myokardu sa zistilo, že prítomnosť mutácie 10976A vedie k zníženiu hladiny faktora VII v krvi o 30 % a k 2-násobnému zníženiu rizika infarktu myokardu. infarkt, a to aj v prítomnosti nápadnej koronárnej aterosklerózy.
V skupine pacientov, ktorí nemali infarkt myokardu, bol zvýšený výskyt hetero- a homozygotných genotypov 10976A, respektíve G/A a G/G.
Polymorfizmus -455 G->A fibrinogén
Fyziológia a genetika. Keď sú krvné cievy poškodené, fibrinogén prechádza na fibrín, hlavnú zložku krvných zrazenín (trombov). Mutácia fibrinogénu beta -455A (FGB) je sprevádzaná zvýšenou produkciou (expresiou) génu, čo vedie k zvýšenej hladine fibrinogénu v krvi a zvyšuje pravdepodobnosť vzniku krvných zrazenín. Prevalencia tohto variantu v európskych populáciách je 5-10%.
Indikácie pre analýzu. Zvýšené hladiny fibrinogénu v plazme, vysoký krvný tlak, tromboembolická choroba v anamnéze, mŕtvica.
Klinické údaje. Zvýšený sklon k trombóze môže viesť k trombóze a kardiovaskulárnym ochoreniam. Hladinu fibrinogénu v krvi určuje množstvo faktorov, vrátane liekov, fajčenia, príjmu alkoholu a telesnej hmotnosti. Genotypom G a A však zodpovedá aj badateľný rozdiel v hladinách fibrinogénu v krvi (10 – 30 % podľa rôznych štúdií).
V štúdii na skupine zdravých darcov sa zistilo, že mutácia -455A vedie k zvýšenému obsahu fibrinogénu v krvi. V rozsiahlej štúdii EUROSTROKE sa zistilo, že riziko mŕtvice (ischemickej alebo hemoragickej) sa zvyšuje 2-3 krát so zvýšením obsahu fibrinogénu v krvi. Riziko sa ďalej zvyšuje so zvýšeným systolickým tlakom (>160 mmHg). Tieto údaje sú podporené štúdiami neeurópskych populácií.
Pri zvýšenom krvnom tlaku zvyšuje prítomnosť genotypu -455A riziko ischemickej cievnej mozgovej príhody.
Pacienti s mŕtvicou s genotypom -455A sa vyznačujú multifokálnymi léziami: môžu mať tri alebo viac lakunárnych infarktov mozgových ciev, v priemere sa riziko mŕtvice zvyšuje 2,6-krát.
So zvýšeným krvným tlakom u pacientov s mutáciou sa riziko multifokálnej mozgovej príhody zvyšuje viac ako 4-krát (Fínsko).
Polymorfizmus - IIeMet (66 a-g) Mutácia metionínsyntetázy reduktázy
Fyziológia a genetika. Gén MTRR kóduje enzým metionínsyntázu reduktázu (MCP), ktorý sa podieľa na veľkom množstve biochemických reakcií spojených s prenosom metylovej skupiny. Jednou z funkcií MCP je reverzná konverzia homocysteínu na metionín. V tejto reakcii sa ako kofaktor podieľa vitamín B12 (kobalamín).
Polymorfizmus I22M A->G je spojený so substitúciou aminokyselín v molekule enzýmu MCP. V dôsledku tejto náhrady sa znižuje funkčná aktivita enzýmu, čo vedie k zvýšenému riziku porúch vývoja plodu – defektov neurálnej trubice. Účinok polymorfizmu sa zhoršuje nedostatkom vitamínu B12. Keď sa I22M A->G polymorfizmus génu MTRR skombinuje s polymorfizmom 677C-> T v géne MTHFR, riziko sa zvyšuje.
Polymorfizmus I22M A->G génu MTRR tiež zhoršuje hyperhomocysteinémiu spôsobenú polymorfizmom 677C->T v géne MTHFR. Polymorfizmus A66G (Ile22Met) v géne MTRR v heterozygotných (AG) aj homozygotných (GG) variantoch významne zvyšuje koncentráciu homocysteínu iba v kombinácii s genotypom MTHFR 677TT.
Polymorfizmus MTRR 66 A-G zvyšuje riziko narodenia dieťaťa s Downovým syndrómom 2,57-krát. Kombinácia polymorfizmov v génoch MTHFR a MTRR zvyšuje toto riziko na 4,08 %.
Polymorfizmus - 675 mutácia inhibítora aktivátora plazminogénu (PAI) 5G/4G 1
Fyziológia a genetika. Tento proteín (tiež známy ako SERPINE1 a PAI-1) je jednou z hlavných zložiek trombolytického systému plazminogén-plazmín. PAI-1 inhibuje tkanivové a urokinázové aktivátory plazminogénu. V súlade s tým hrá PAI-1 dôležitú úlohu pri predurčovaní náchylnosti ku kardiovaskulárnym ochoreniam. Homozygotný variant 4G polymorfizmu -675 4G/5G je rizikovým faktorom pre rozvoj trombózy a infarktu myokardu. Prevalencia homozygotnej formy tohto variantu v kaukazských populáciách je 5-8%. Gén PAI-1 sa od všetkých známych ľudských génov líši maximálnou odpoveďou na stresové vplyvy. Spojenie mutantnej alely 4G so zvýšeným rizikom DVT bolo analyzované v mnohých štúdiách, ale ich výsledky sú protichodné.
Podľa ruských výskumníkov (Petrohrad) sa riziko vzniku mozgovej trombózy zvýšilo u osôb s rodinnou anamnézou kardiovaskulárnych ochorení v prítomnosti alely 4G 6-krát. Ukázalo sa spojenie nosičstva 4G polymorfizmu s opakujúcim sa potratom.
Klinické aspekty. 4G variant má za následok zvýšenú expresiu génu a tým aj zvýšenú hladinu PAI-1 v krvi. V dôsledku toho je trombolytický systém inhibovaný a zvyšuje sa riziko trombózy.
V štúdii s veľkými vzorkami populácie (357 pacientov a 281 zdravých darcov) sa zistilo, že variant 4G/4G zvyšuje riziko vzniku trombózy v priemere 1,7-krát. Zvýšené riziko bolo oveľa vyššie pre podskupiny pacientov s trombózou portálnej žily a splanchnickou trombózou. Pre podskupiny pacientov s hlbokou žilovou trombózou, cerebrálnou alebo retinálnou trombózou sa však nenašli žiadne štatisticky významné korelácie. Variant 4G bol spojený so zvýšeným rizikom infarktu myokardu. V prítomnosti variantu 4G v PAI-1 a L33P v géne ITGB3 sa priemerné štatistické riziko vzniku infarktu myokardu zvýšilo 4,5-krát, u mužov sa riziko v prítomnosti týchto dvoch variantov zvýšilo 6-krát.
Štúdia 1179 zdravých darcov a ich blízkych príbuzných ukázala, že variant 4G súvisí s rodinnou anamnézou ischemickej choroby srdca a/alebo srdcových chorôb. V tejto veľkej populačnej štúdii bolo priemerné zvýšené riziko v prítomnosti homozygotov 1,6-násobne. Varianty polymorfizmu 4G/5G zvlášť výrazne korelujú s priemernými hladinami PAI-1 v krvi v prítomnosti obezity. Bolo navrhnuté, že účinok 4G variantu súvisí skôr s centrálnou než periférnou obezitou. Keďže pacienti s centrálnou obezitou sú obzvlášť ohrození kardiovaskulárnym ochorením, vplyv polymorfizmu na hladiny PAI-1 v krvi môže viesť k ďalšiemu zvýšeniu rizika.
Indikácie pre analýzu polymorfizmus. Trombóza portálnej žily, viscerálna trombóza, infarkt myokardu, rodinná anamnéza infarktu myokardu, ochorenie koronárnych artérií/srdce, hladina PAI-1 v krvi, obezita.
Genetická diverzita alebo genetický polymorfizmus je diverzita populácií podľa znakov alebo markerov genetickej povahy. Jeden z typov biodiverzity. Genetická diverzita je dôležitou zložkou genetických charakteristík populácie, skupiny populácií alebo druhov. Genetická diverzita, v závislosti od výberu uvažovaných genetických markerov, je charakterizovaná niekoľkými merateľnými parametrami:
1. Priemerná heterozygotnosť.
2. Počet alel na lokus.
3. Genetická vzdialenosť (na posúdenie medzipopulačnej genetickej diverzity).
Polymorfizmus sa vyskytuje:
chromozomálne;
Prechod;
Vyvážený.
Genetický polymorfizmus nastáva, keď je gén reprezentovaný viac ako jednou alelou. Príkladom sú systémy krvných skupín.
Chromozomálny polymorfizmus – medzi jednotlivcami existujú rozdiely v jednotlivých chromozómoch. Je to výsledok chromozomálnych aberácií. Existujú rozdiely v heterochromatických oblastiach. Ak zmeny nemajú patologické následky – chromozomálny polymorfizmus, charakter mutácií je neutrálny.
Prechodný polymorfizmus je nahradenie jednej starej alely v populácii novou, ktorá je za daných podmienok užitočnejšia. Osoba má gén haptoglobínu - Hp1f, Hp 2fs. Stará alela je Hp1f, nová je Hp2fs. Hp tvorí komplex s hemoglobínom a spôsobuje agregáciu erytrocytov v akútnej fáze ochorení.
Vyvážený polymorfizmus – nastáva, keď žiaden z genotypov neprospieva a prirodzený výber uprednostňuje diverzitu.
Všetky formy polymorfizmu sú v prírode veľmi rozšírené v populáciách všetkých organizmov. V populáciách pohlavne sa rozmnožujúcich organizmov vždy existuje polymorfizmus.
Bezstavovce sú polymorfnejšie ako stavovce. Čím je populácia polymorfnejšia, tým je evolučne plastickejšia. V populácii veľké zásoby alel nemajú maximálnu zdatnosť na danom mieste v danom čase. Tieto zásoby sa vyskytujú v malom počte a sú heterozygotné. Po zmenách podmienok existencie sa môžu stať užitočnými a začať sa hromadiť - prechodný polymorfizmus. Veľké genetické zásoby pomáhajú populáciám reagovať na ich prostredie. Jedným z mechanizmov, ktoré zachovávajú diverzitu, je nadradenosť heterozygotov. Pri úplnej dominancii sa neprejavuje, pri neúplnej dominancii sa pozoruje heteróza. V populácii si selekcia zachováva geneticky nestabilnú heterozygotnú štruktúru a takáto populácia obsahuje 3 typy jedincov (AA, Aa, aa). V dôsledku prirodzeného výberu nastáva genetická smrť, ktorá znižuje reprodukčný potenciál populácie. Počet obyvateľov klesá. Preto je genetická smrť pre populáciu záťažou. Nazýva sa aj genetický náklad.
Genetická záťaž - časť dedičnej variability populácie, ktorá určuje vzhľad menej prispôsobených jedincov, ktorí podstupujú selektívnu smrť v dôsledku prirodzeného výberu.
Existujú 3 typy genetického nákladu.
1. Mutačný.
2. Segregácia.
3. Substitučný.
Každý typ genetického nákladu koreluje s určitým typom prirodzeného výberu.
Mutačná genetická záťaž je vedľajším účinkom mutačného procesu. Stabilizácia prirodzeného výberu odstraňuje škodlivé mutácie z populácie.
Segregačná genetická záťaž – charakteristická pre populácie, ktoré využívajú výhodu heterozygotov. Slabšie adaptované homozygotné jedince sú odstránené. Ak sú obaja homozygoti smrteľní, polovica potomstva zomrie.
Substitučná genetická záťaž – stará alela je nahradená novou. Zodpovedá hnacej forme prirodzeného výberu a prechodnému polymorfizmu.
genetický polymorfizmus vytvára všetky podmienky pre pokračujúcu evolúciu. Keď sa v prostredí objaví nový faktor, obyvateľstvo sa dokáže prispôsobiť novým podmienkam. Napríklad odolnosť hmyzu voči rôznym druhom insekticídov.
Genetická variabilita obmedzená na jeden druh (v našom prípade Homo sapiens) sa nazýva genetický polymorfizmus (GP).
Genómy všetkých ľudí, s výnimkou jednovaječných dvojčiat, sú odlišné.
Výrazné populačné, etnické a hlavne individuálne rozdiely v genómoch tak v ich sémantickej časti (exóny), ako aj v nekódujúcich sekvenciách (medzigénové medzery, intróny atď.) sú spôsobené rôznymi mutáciami vedúcimi k HP. Ten je zvyčajne definovaný ako mendelovský znak, ktorý sa vyskytuje v populácii aspoň v 2 variantoch s frekvenciou aspoň 1 % pre každý. Štúdium HP je hlavným cieľom rýchlo rastúceho programu „Human Genetic Diversity“ (pozri tabuľku 1.1).
HP môže byť kvalitatívna, keď dochádza k nukleotidovým substitúciám, alebo kvantitatívna, keď sa počet opakovaní nukleotidov rôznych dĺžok v DNA mení. Oba typy HP sa nachádzajú v zmysle (kódovanie proteínu) aj v extragénových sekvenciách molekuly DNA.
Kvalitatívna HP je reprezentovaná najmä jednonukleotidovými substitúciami, takzvaným jednonukleotidovým polymorfizmom (SNP). Toto je najbežnejší praktický lekár. Už prvá porovnávacia štúdia genómov predstaviteľov rôznych rás a etnických skupín ukázala nielen hlbokú genetickú príbuznosť všetkých ľudí (podobnosť genómov je 99,9 %), ale umožnila získať aj cenné informácie o pôvode človeka. , cesty jeho osídlenia okolo planéty a spôsoby etnogenézy. Riešenie mnohých problémov genogeografie, pôvod človeka, evolúcia genómu vo fylogenéze a etnogenéze - to je okruh základných problémov, ktorým čelí tento rýchlo sa rozvíjajúci smer.
Kvantitatívna GP - reprezentovaná variáciami v počte tandemových opakovaní (STR - Short Tandem Repeats) vo forme 1-2 nukleotidov (mikrosatelitná DNA) alebo 3-4 a viac nukleotidov na jadrovú (opakujúcu sa) jednotku. Ide o takzvanú minisatelitnú DNA. Napokon, DNA repetície môžu mať veľkú dĺžku a vnútornú štruktúru variabilnú v zložení nukleotidov – takzvané VNTR (Variable Number Tandem Repeats).
Kvantitatívny GP sa spravidla vzťahuje na nekódujúce (kódujúce) oblasti genómu v mimozmyslovom zmysle. Jedinou výnimkou sú trinukleotidové opakovania. Častejšie ide o CAG (citozín-adenín-guanín) – triplet kódujúci kyselinu glutámovú. Môžu sa tiež nachádzať v kódujúcich sekvenciách mnohých štruktúrnych génov. Takíto praktickí lekári sú charakteristické najmä pre gény pre „expanzné choroby“ (pozri kapitolu 3). V týchto prípadoch po dosiahnutí určitého počtu kópií trinukleotidového (polynukleotidového) opakovania GP prestávajú byť funkčne neutrálne a prejavujú sa ako špeciálny typ takzvaných „dynamických mutácií“. Posledne menované sú charakteristické najmä pre veľkú skupinu neurodegeneratívnych ochorení (Huntingtonova chorea, Kennedyho choroba, spinocerebelárna ataxia atď.). Charakteristickými klinickými znakmi takýchto ochorení sú: neskorá manifestácia, efekt anticipácie (zvýšenie závažnosti ochorenia v nasledujúcich generáciách), nedostatok účinných metód liečby (pozri kapitolu 3).
Všetci ľudia, ktorí dnes obývajú našu planétu, sú skutočne geneticky bratia a sestry. Okrem toho interindividuálna variabilita, dokonca aj pri sekvenovaní génov zástupcov bielej, žltej a čiernej rasy, nepresiahla 0,1 % a bola spôsobená najmä substitúciami jedného nukleotidu, SNP (Single Nucleotide Polymorphisms). Takéto substitúcie sú veľmi početné a vyskytujú sa každých 250-400 bp. Ich celkový počet v genóme sa odhaduje na 10-13 miliónov (tabuľka 1.2). Predpokladá sa, že asi polovica všetkých SNP (5 miliónov) je v zmysle (vyjadrená) časť genómu. Tieto substitúcie, ako sa ukázalo, sú obzvlášť dôležité pre molekulárnu diagnostiku dedičných chorôb. Hrajú hlavnú úlohu v ľudskej HP.
Dnes je dobre známe, že polymorfizmus je charakteristický pre takmer všetky ľudské gény. Okrem toho sa zistilo, že má výraznú etnickú a populačnú špecifickosť. Táto vlastnosť umožňuje široké využitie polymorfných génových markerov v etnických a populačných štúdiách. Polymorfizmus ovplyvňujúci sémantické časti génov často vedie k nahradeniu aminokyselín a objaveniu sa proteínov s novými funkčnými vlastnosťami. Substitúcie alebo opakovania nukleotidov v regulačných (promótorových) oblastiach génov môžu mať významný vplyv na expresnú aktivitu génov. Dedičné polymorfné zmeny v génoch zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri určovaní jedinečného biochemického profilu každého človeka, pri posudzovaní jeho dedičnej predispozície na rôzne časté multifaktoriálne (multifaktoriálne) ochorenia. Štúdium medicínskych aspektov HP je koncepčným a metodologickým základom prediktívnej (prediktívnej) medicíny (pozri 1.2.5).
Nedávne štúdie ukázali, že jednonukleotidové substitúcie (SNP) a krátke tandemové mono-, di- a trinukleotidové opakovania sú dominantné, ale v žiadnom prípade nie jediné varianty polymorfizmu v ľudskom genóme. Nedávno bolo oznámené, že asi 12 % všetkých ľudských génov je prítomných vo viac ako dvoch kópiách. Preto skutočné rozdiely medzi genómami rôznych ľudí pravdepodobne výrazne prekročia predtým predpokladaných 0,1%. Na základe toho sa v súčasnosti predpokladá, že blízkosť nepríbuzných genómov nie je 99,9 %, ako sa pôvodne predpokladalo, ale približne rovná 990 %. Prekvapivý bol najmä fakt, že nielen počet kópií jednotlivých génov, ale dokonca celých fragmentov chromozómov s veľkosťou 0,65-1,3 megabáz (1 Mgb = 10 6 bp) sa môže v genóme meniť. V posledných rokoch sa pomocou metódy komparatívnej genómovej hybridizácie na čipoch obsahujúcich DNA sondy zodpovedajúce celému ľudskému genómu získali úžasné údaje dokazujúce polymorfizmus jednotlivých genómov vo veľkých (5–20 Mgb) fragmentoch DNA. Tento polymorfizmus sa nazýva variácia počtu kópií a jeho prínos k ľudskej patológii sa v súčasnosti aktívne skúma.
Podľa moderných údajov je kvantitatívny polymorfizmus v ľudskom genóme oveľa širší, ako sa doteraz predpokladalo; hlavným kvalitatívnym variantom polymorfizmu sú jednonukleotidové substitúcie - SNP.
1.2.З.1. Medzinárodný projekt "Haploidný genóm" (NarMar)
Rozhodujúcu úlohu pri štúdiu genómového polymorfizmu má medzinárodný projekt na štúdium haploidného ľudského genómu - "Haploidná mapa" - HapMap.
Projekt inicioval Inštitút pre štúdium ľudského genómu (USA) v roku 2002. Projekt realizovalo 200 výskumníkov zo 6 krajín (USA, Veľká Británia, Kanada, Japonsko, Čína, Nigéria), ktorí vytvorili vedecké konzorcium . Cieľom projektu je získať genetickú mapu ďalšej generácie, ktorej základom by mala byť distribúcia jednonukleotidových substitúcií (SNP) v haploidnom súbore všetkých 23 ľudských chromozómov.
Podstatou projektu je, že pri analýze distribúcie už známych SNP (ONZ) u jedincov viacerých generácií sa susedné alebo blízko umiestnené SNP v DNA jedného chromozómu dedia v blokoch. Takýmto SNP blokom je haplotyp – alelický súbor niekoľkých lokusov umiestnených na rovnakom chromozóme (odtiaľ názov projektu NarMar). Každý z mapovaných SNP pôsobí ako nezávislý molekulárny marker. Na vytvorenie celogenómovej mapy SNP je však dôležité, aby genetické spojenie medzi dvoma susednými SNP bolo vysoko spoľahlivé. Spojením takýchto SNP markerov so študovaným znakom (ochorením, symptómom) sa určia najpravdepodobnejšie miesta lokalizácie kandidátskych génov, ktorých mutácie (polymorfizmus) sú spojené s jedným alebo druhým multifaktoriálnym ochorením. Zvyčajne sa na mapovanie vyberie niekoľko SNP, ktoré sú úzko spojené s už známou mendelovskou črtou. Takéto dobre charakterizované ONZ s frekvenciou zriedkavých alel najmenej 5% sa nazývajú markerové SNP (tagSNP). Očakáva sa, že z približne 10 miliónov DHC prítomných v genóme každého jednotlivca sa počas projektu nakoniec vyberie len asi 500 000 tagSNP.
Ale aj toto číslo úplne stačí na to, aby pokryl celý ľudský genóm ONZ mapou. Prirodzene, postupná saturácia genómu takýmito bodovými molekulárnymi markermi, vhodnými pre analýzu celého genómu, otvára veľké vyhliadky na mapovanie mnohých zatiaľ neznámych génov, ktorých alelické varianty sú spojené (spojené) s rôznymi závažnými ochoreniami.
Prvá fáza projektu NarMar v hodnote 138 miliónov dolárov bola dokončená v októbri 2005. Genotypizácia viac ako milióna DHC (1 007 329) sa uskutočnila u 270 zástupcov 4 populácií (90 Európanov, 90 Nigérijčanov, 45 Číňanov a 45 Japoncov). Výsledkom práce bola haploidná mapa SNP obsahujúca informácie o distribúcii a frekvenciách markerových SNP v skúmaných populáciách.
Výsledkom druhej etapy projektu HapMap, ktorá sa skončila v decembri 2006, bola rovnaká vzorka jedincov (269 ľudí) genotypizovaná pre ďalších 4 600 000 SNP. K dnešnému dňu už genetická mapa novej generácie (NarMar) obsahuje informácie o viac ako 5,5 miliónoch NHC. V jej finálnej verzii, ktorá bude vzhľadom na stále sa zvyšujúcu rýchlosť mapovania SNP dostupná v blízkej budúcnosti, budú informácie o 9 000 000 SNP haploidnej množiny. Vďaka NarMar, ktorý zahŕňa nielen SNP už zmapovaných génov so známymi fenotypmi, ale aj SNP génov, ktoré ešte neboli identifikované, dostávajú vedci do rúk výkonný univerzálny navigátor, ktorý je potrebný na hĺbkovú analýzu genómu. každého jednotlivca, na rýchle a efektívne mapovanie génov, ktorých alelické varianty predisponujú k rôznym multifaktoriálnym ochoreniam, vykonávať rozsiahle štúdie genetiky ľudskej populácie, farmakogenetiky a individuálnej medicíny.
Podľa Francisa Collinsa, riaditeľa Národného inštitútu pre štúdium ľudského genómu (USA): „Už pri diskusii o programe ľudského genómu pred 20 rokmi som sníval o čase, keď sa genomický prístup stane nástrojom na diagnostiku, liečbu a prevencia závažných bežných chorôb, ktorými trpia chorí ľudia, zapĺňajú naše nemocnice, kliniky a ordinácie lekárov. úspechov
Projekt NarMar nám dnes umožňuje urobiť vážny krok k tomuto snu“ (http://www.the-scientist.com/2006/2/1/46/1/).
Pomocou techniky NarMar bolo skutočne možné rýchlo zmapovať gén zodpovedný za makulárnu degeneráciu, identifikovať hlavný gén a niekoľko génových markerov srdcových chorôb, určiť oblasti chromozómov a nájsť gény spojené s osteoporózou, bronchiálnou astmou, typom 1. a diabetes typu 2. a tiež s rakovinou prostaty. Pomocou technológie NarMar je možné vykonávať nielen celogenómový skríning, ale aj študovať jednotlivé časti genómu (fragmenty chromozómov) a dokonca aj kandidátske gény. Kombinácia technológie Nar-Mar so schopnosťami hybridizačných DNA čipov s vysokým rozlíšením a špeciálnym počítačovým programom sprístupnila celogenómový asociačný skríning a urobila skutočnú revolúciu v prediktívnej medicíne z hľadiska efektívnej identifikácie génov predisponujúcich k rôznym MD ( pozri kapitoly 8 a 9).
Vzhľadom na to, že genetický polymorfizmus nie je v žiadnom prípade obmedzený na ONZ a molekulárne variácie genómu sú oveľa rozmanitejšie, vedci a vydavatelia vedeckého časopisu Human Mutation Richard Cotton (Austrália) a Haig Kazazian (USA) iniciovali projekt Human Variom Project, ktorého účelom je vytvorenie univerzálnych bankových údajov, ktoré obsahujú informácie nielen o mutáciách vedúcich k rôznym monogénnym ochoreniam, ale aj o polymorfizmoch predisponujúcich k multifaktoriálnym ochoreniam - http://www.humanvariomeproject.org/index.php?p = News . Vzhľadom na dosť svojvoľné hranice medzi „polymorfizmom“ a „mutáciami“ možno vytvorenie takejto univerzálnej knižnice variácií genómu len privítať.
Žiaľ, musíme konštatovať, že kým v prípade projektu Human Genome v Rusku ešte prebiehali nejaké pokusy o účasť na spoločnom výskume, pri realizácii medzinárodného projektu NarMar sa domáci vedci prakticky nezapájali. V súlade s tým je veľmi problematické používať technológiu celogenómového skríningu SNP v Rusku bez potrebného hardvéru a softvéru. Medzitým, berúc do úvahy populačné charakteristiky genetického polymorfizmu, je zavedenie technológie GWAS v Rusku absolútne nevyhnutné. (pozri kapitolu 9).
S hlbokým poľutovaním musíme konštatovať, že už existujúca kolosálna priepasť medzi domácou a vyspelou svetovou vedou v oblasti štúdia ľudského genómu po ukončení programu NarMar bude len rapídne narastať.
1.2.З.2. Nové projekty pre štúdium ľudského genómu
Projekt NarMar nie je ani zďaleka jediný, hoci je v súčasnosti najpokročilejší v štúdiu štrukturálnej a funkčnej organizácie ľudského genómu. Ďalší medzinárodný projekt - ENCODE "Encyclopedia of DNA elements", iniciovaný National Institute of Human Genome Research, USA (NIHGR) (National Institute of Human Genome Research - NIHGR). Jeho cieľom je presná identifikácia a mapovanie všetkých génov syntetizujúcich proteíny a funkčne významných prvkov ľudského genómu. Ako pilotná štúdia projekt zahŕňa opakované sekvenovanie a podrobné štúdium fragmentu genómu až do 1 % celkovej dĺžky DNA. Najpravdepodobnejším kandidátom je oblasť genómu s veľkosťou približne 30 megabáz (milión bp) v krátkom ramene chromozómu 6. Práve tam je lokus HLA, ktorý je štrukturálne a funkčne veľmi zložitý, zodpovedný za syntézu histokompatibilných antigénov. . Plánuje sa sekvenovať oblasť HLA u 100 pacientov s autoimunitnými ochoreniami (systémový lupus erythematosus, diabetes 1. typu, roztrúsená skleróza, bronchiálna astma atď.) a u 100 somaticky zdravých darcov, aby sme pochopili molekulárnu povahu génových znakov u týchto patológie. Podobne sa navrhuje identifikovať kandidátske gény v lokusoch, ktoré vykazujú nenáhodné spojenie s častými závažnými ochoreniami multifaktoriálnej povahy. Výsledky projektu ENCODE sú už čiastočne publikované, avšak lokus HLA v ňom nie je zahrnutý.
Ďalší projekt - NIHGR "Chemical Genomics" - si kladie za cieľ vytvoriť verejnú knižnicu chemikálií, najmä organických zlúčenín, vhodných na štúdium hlavných metabolických dráh tela, priamo interagujúcich s genómom a sľubných pre tvorbu nových liekov.
Projekt Genome to Life „Genome for Life“ sa zameriava na zvláštnosti metabolizmu a organizácie genómov jednobunkových organizmov patogénnych pre človeka. Predpokladá sa, že výsledkom jeho realizácie budú počítačové modely reakcie mikróbov na vonkajšie vplyvy. Výskum sa zameria na štyri hlavné oblasti: bakteriálne proteíny, regulačné mechanizmy génov, mikrobiálne asociácie (symbióza), interakcia s ľudským telom (www.genomestolife.org).
Napokon, Wellcome Trust, hlavná organizácia na financovanie vedeckých projektov v Spojenom kráľovstve, vytvorila Štrukturálne genomické konzorcium. Jeho cieľom je zvýšiť efektivitu hľadania a syntézy nových cielených liekov na základe údajov zo štúdia ľudského genómu.
S prediktívnou medicínou a farmakogenetikou priamo súvisí projekt Environmental Genome Project, ktorý sa vyvíja v USA a západnej Európe. Niektoré detaily tohto projektu budú diskutované v nasledujúcej kapitole.
