3.2.6. Метод серийного анализа генетической экспрессии (днк-микрочиповая технология, sage)

Существует метод серийного анализа генетической экспрессии, который позволяет оценивать активность сразу большого количества генов и выявлять мутации и полиморфизмы. ДНК-микрочипы (или биочипы) представляют собой небольшие стеклянные, нейлоновые или силиконовые пластинки, на которые нанесены десятки полусферических гидрогелевых ячеек диаметром менее 100 мкм каждая. Современные ДНК-микрочипы могут одновременно измерить экспрессию десятков тысяч генов у человека и выявить около миллиона мутаций. Экспрессия любого гена в исследуемой ткани выражается в накоплении его транскрипта - матричной РНК (мРНК), которая экстрагируется из образца ткани. Затем с помощью фермента обратной транскриптазы на мРНК синтезируется комплементарная ДНК (кДНК), которая значительно устойчивей и удобней в работе, чем РНК. Полученный набор кДНК метят с помощью флуоресцентных или радиоизотопных меток и наносят в ячейки микрочипа, в каждой точке которого пришиты олигонуклеотидные ДНК-зонды, соответствующие уникальной кодирующей последовательности определенных генов. кДНК находят «свои» точки микрочипа и гибридизуются с ДНК-зондами по принципу комплементарности. Специальное сканирующее устройство определяет затем количественное содержание кДНК в каждой точке микрочипа, а компьютерная программа соотносит его с конкретным геном, представленным в данной точке. Результатом ДНК-микрочипового исследования является матрица из точек, интенсивность флуоресценции которых прямо пропорциональна активности соответствующих генов.

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский

университет имени академика И.П.Павлова

Часть IV.

Генетика и медицина.

Пособие для студентов медицинских ВУЗов.

Санкт-Петербург 2015

Часть IV. Генетика и медицина.

ОГЛАВЛЕНИЕ

4. Молекулярная и предиктивная медицина.

4.1. Молекулярная медицина.

4.2. Предиктивная медицина – задачи и проблемы

4.3.Профилактика наследственной патологии в России.

4.4.Методы пренатальной диагностики.

4.5.Уровни лечения наследственных болезней.

4.6. Практические подходы к лечению хореи Гентингтона.

5.Животные (анимальные) модели.

5.1.Изучение механизмов старения и канцерогенеза.

5.2.Изучение психических болезней человека.

6.Причины старения.

6.1.Прогерии.

6.2.Кандидаты на гены долголетия у человека.

6.3.Молекулярные механизмы старения.

6.4.Клеточное старение.

7.Тестирование лекарственных препаратов.

7.1.Традиционный цитогенетический анализ.

7.2.Современный подход к тестированию препаратов.

8.Список литературы.

4. Молекулярная и предиктивная медицина.

4.1 Молекулярная медицина.

Молекулярная медицина занята разработкой инновационных методов диагностики, профилактики и лечения наследственных заболеваний с помощью современных достижений молекулярной биологии и медицины на уровне ДНК, РНК и белков.

Важным инструментом молекулярной медицины стал метод полногеномного скрининга, или GWAS (Genome Wide Association Studies). Он основан на использовании микрочипов высокой плотности, которые позволяют идентифицировать одновременно до 6 000 000 однонуклеотидных повторов (SNP). Анализ с помощью чипов показывает, какие ключевые SNP

или аллели гена присутствуют в генотипе конкретного пациента. Пока этот метод дешевле полного секвенирования генома и дает достаточно информации. При помощи GWAS к 2010 году были просканированы более 300 мультифакториальных заболеваний, идентифицированы десятки новых генов-маркеров.

В настоящее время успешно внедряется в клинику фармакогенетическое тестирование для оптимизации дозировки лекарств, например, противосвертывающих препаратов. Существуют пациенты, в организме которых из-за особенностей метаболизма накапливаются слишком большие концентрации таких лекарств, что приводит к множественным кровоизлияниям. Подобных неприятностей можно было бы избежать, если перед назначениями проводить генетическое тестирование.

Современные достижения молекулярной медицины позволяют составлять генетические паспорта для всех жителей Земли и идентифицировать мутантные аллели генов, предрасполагающих к возникновению мультифакториальных заболеваний, таких как: гипертония, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, бронхиальная астма, некоторые формы сахарного диабета и рака. Эти болезни называют социально значимыми или болезнями среднего возраста, поскольку они снижают качество жизни человека и могут приводить к тому, что человек становится инвалидом. Значимость таких заболеваний связана с их проявлением в среднем возрасте, после 40-45 лет, когда люди уже успели оставить потомство, передав ему свои «плохие» гены. В «генетическом паспорте» должны быть проанализированы ключевые гены, мутации которых ведут к той или иной болезни, что позволит предсказать возможность развития заболевания в среднем возрасте и принять соответствующие рекомендации по правильному образу жизни, особенностям питания, переносимости физических нагрузок, выбору профессии и т.п. Подобные меры профилактики способны снизить риск развития мультифакториальных болезней или смягчить тяжесть их течения.