• Главная
  • Наши услуги
  • Направления
  • Клиники
  • Заявка на лечение
  • Цены
  • Формальности
  • Отзывы
  • Комплексное исследование генетических маркеров тромбозов


    Генетический риск развития тромбофилии (расширенный)

    Генетический риск развития тромбофилии (расширенный)

    Подробнее об исследовании

    В результате различных патологических процессов в сосудах могут образоваться тромбы, которые блокируют кровоток. Это самое частое и неблагоприятное проявление наследственной тромбофилии – повышенной склонности к тромбообразованию, связанной с определенными генетическими дефектами. Она может приводить к развитию артериальных и венозных тромбозов, которые в свою очередь зачастую являются причиной инфаркта миокарда, ишемической болезни сердца, инсульта, тромбоэмболии легочной артерии и др.

    В систему гемостаза входят факторы свертывающей и противосвертывающей систем крови. В нормальном состоянии они находятся в равновесии и обеспечивают физиологические свойства крови, не допуская повышенного тромбообразования или, наоборот, кровоточивости. Но при воздействии внешних или внутренних факторов это равновесие может нарушаться.

    В развитии наследственной тромбофилии, как правило, принимают участие гены факторов свертывания крови и фибринолиза, а также гены ферментов, контролирующих обмен фолиевой кислоты. Нарушения в этом обмене могут привести к тромботическим и атеросклеротическим поражениям сосудов (через повышение уровня гомоцистеина в крови).

    Наиболее значимым нарушением, ведущим к тромбофилии, является мутация в гене фактора свертываемости 5 (F5), ее еще называют Лейденской. Она проявляется устойчивостью фактора 5 к активированному протеину С и увеличением скорости образования тромбина, в результате чего и происходит усиление процессов свертываемости крови. Также важную роль в развитии тромбофилии играет мутация в гене протромбина (F2), связанная с повышением уровня синтеза данного фактора свертываемости. При наличии этих мутаций риск тромбозов значительно возрастает, особенно за счет провоцирующих факторов: приема оральных контрацептивов, избыточного веса, гиподинамии и т. д.

    У носительниц таких мутаций высока вероятность неблагоприятного течения беременности, например невынашивания беременности, задержки внутриутробного развития плода.

    Предрасположенность к тромбозам может быть также обусловлена мутацией гена FGB, кодирующего бета-субъединицу фибриногена (генетический маркер FGB (-455GA). Результатом является повышение синтеза фибриногена, вследствие чего возрастает риск периферического и коронарного тромбоза, риск тромбоэмболических осложнений во время беременности, при родах и в послеродовом периоде.

    Среди факторов, повышающих риск развития тромбоза, очень важны гены тромбоцитарных рецепторов. В данном исследовании проводится анализ генетического маркера гена тромбоцитарного рецептора к коллагену (ITGA2 807 C>T) и фибриногену (ITGB3 1565T>C). При дефекте гена рецептора к коллагену усиливается прилипание тромбоцитов к эндотелию сосудов и к друг к другу, что ведет к повышенному тромбообразованию. При анализе генетического маркера ITGB3 1565T>C возможно выявить эффективность или неэффективность антиагрегантной терапии аспирином. При нарушениях, обусловленных мутациями в этих генах, повышается риск тромбозов, инфаркта миокарда, ишемического инсульта.

    С тромбофилией могут быть связаны не только нарушения свертывающей системы крови, но и мутации генов фибринолитической системы. Генетический маркер SERPINE1 (-675 5G>4G) – ингибитор активатора плазминогена – основного компонента антисвертывающей системы крови. Неблагоприятный вариант этого маркера приводит к ослаблению фибринолитической активности крови и, как следствие, повышает риск сосудистых осложнений, различных тромбоэмболий. Мутация гена SERPINE1 также отмечается при некоторых осложнениях беременности (невынашивание беременности, задержка развития плода).

    Кроме мутаций факторов свертывающей и противосвертывающей систем, как значимую причину тромбофилии рассматривают повышенный уровень гомоцистеина. При чрезмерном накоплении он оказывает токсическое действие на эндотелий сосудов, поражает сосудистую стенку. В месте повреждения образуются тромбы, там же может осесть избыточный холестерин. Эти процессы приводят к закупориванию сосудов. Избыточное содержание гомоцистеина (гипергомоцистеинемия) увеличивает вероятность развития тромбозов в кровеносных сосудах (как в артериях, так и в венах). Одной из причин повышения уровня гомоцистеина является снижение активности ферментов, обеспечивающих его обмен (в исследование включен ген MTHFR). Помимо генетического риска развития гипергомоцистеинемии и ассоциированных с ней заболеваний, наличие изменений в данном гене позволяет определить предрасположенность и к неблагоприятному течению беременности (фетоплацентарной недостаточности, незаращению нервной трубки и другим осложнениям для плода). При изменениях в фолатном цикле в качестве профилактики назначаются фолиевая кислота и витамины В6, В12. Продолжительность терапии и дозировка препаратов может определяться на основании генотипа, уровня гомоцистеина и особенностей сопутствующих факторов риска у пациента.

    Заподозрить наследственную предрасположенность к тромбофилии возможно при семейной и/или личной истории тромботических заболеваний (тромбоз глубоких вен, варикозная болезнь и др.) и также в акушерской практике – при тромбоэмболических осложнениях у женщин во время беременности, в послеродовом периоде.

    Комплексное молекулярно-генетическое исследование позволяет оценить генетический риск тробофилии. Зная о генетической предрасположенности можно предотвратить своевременными профилактическими мероприятиями развитие сердечно-сосудистых нарушений..

    Факторы риска развития тромбофилии:

    Когда назначается исследование?

    Проспективное исследование генетических маркеров восприимчивости к инфекции и воспалению, а также степени тяжести, прогрессирования и регресса коронарного атеросклероза и его реакции на терапию

     @article {Elghannam2000APS, title = {Проспективное исследование генетических маркеров восприимчивости к инфекции и воспалению, а также серьезности, прогрессирования и регресса коронарного атеросклероза и его реакции на терапию}, author = {H. Эльганнам и С. Таваколи, Л. Ферлик и Антонио М.Готто, К. Баллантайн и А. Мариан}, journal = {Журнал молекулярной медицины}, год = {2000}, объем = {78}, pages = {562-568} } 
    Воспаление играет ключевую роль в предрасположенности к коронарному атеросклерозу и ответу на терапию. Воспаление регулируется множеством разнообразных факторов, включая интерлейкин-6 (IL-6), фактор некроза опухоли-α (TNF-α) и рецепторы CD14 на поверхности макрофагов. Гены, кодирующие воспалительные маркеры, имеют варианты, которые регулируют их экспрессию и являются потенциальными факторами риска атеросклероза.Мы проспективно проанализировали возможную связь CD14 –260C / T, TNF-α –308G / A и IL-6… ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ

    Сохранить в библиотеке

    Создать оповещение

    Cite

    Launch Research Feed

    .

    Потенциальные генетические маркеры степени тяжести рассеянного склероза

    Питер Калабрези из Johns Hopkins Medicine Кредит: Johns Hopkins Medicine

    Пытаясь определить факторы, связанные с наиболее изнурительными формами рассеянного склероза (РС), исследователи Johns Hopkins Medicine заявили, что они идентифицировали три так называемых гена "системы комплемента", которые, по-видимому, играют роль в потере зрения, вызванной РС. Исследователи смогли выделить эти гены, которые, как известно, являются неотъемлемой частью развития мозга и иммунной системы, используя ДНК пациентов с РС вместе с высокотехнологичным сканированием сетчатки.

    Если дальнейшие исследования подтвердят выводы исследователя, опубликованные в сентябрьском выпуске Brain , исследователи говорят, что они могут служить маркерами для мониторинга и прогнозирования прогрессирования и тяжести рассеянного склероза, непредсказуемого расстройства, при котором иммунная система разъедает защитные средства. изоляция вокруг нервных клеток. По словам исследователей, этот подход представляет собой начало точной медицины для лечения рассеянного склероза и может в конечном итоге позволить разработать методы лечения, как это делается для конкретных видов рака.

    При РС со временем нарушается нервная связь между мозгом и остальным телом, вызывая хронические и / или периодические мышечные спазмы, тремор, дисбаланс, боль, онемение, депрессию, потерю контроля над мочевым пузырем или кишечником и проблемы со зрением. РС чаще встречается у женщин, и симптомы сильно различаются.

    «Несмотря на то, что у нас есть методы лечения того типа рассеянного склероза, при котором симптомы появляются всплесками, - так называемого рецидивирующе-ремиттирующего рассеянного склероза - у нас нет никакого способа остановить тот вид рассеянного склероза, при котором нервные клетки начинают умирать, известный как прогрессирующий рассеянный склероз. , - говорит Питер Калабрези, М.D., профессор неврологии и нейробиологии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса и содиректор Центра передового опыта в области прецизионной медицины рассеянного склероза имени Джонса Хопкинса. «Мы считаем, что наше исследование открывает новое направление исследований, нацеленных на гены комплемента, как потенциальный способ лечения прогрессирования заболевания и гибели нервных клеток».

    Для своего исследования исследователи использовали оптическую когерентную томографию - метод визуализации, который позволил исследователям взглянуть на заднюю часть глаз каждого пациента и оценить повреждение нервных клеток сетчатки у 374 пациентов со всеми типами РС.Средний возраст пациентов составил 43 года, в основном женщины (78%).

    Исследователи набирали этих пациентов и выполняли визуализацию каждые несколько лет с 2010 по 2017 год, в результате чего на одного участника в течение исследования было проведено в среднем 4,6 сканирования. Сканирование использовалось для измерения истончения слоя нервных клеток, известных как ганглиозные клетки, в сетчатке с течением времени. Средняя скорость ухудшения заключалась в потере 0,32 микрометра ткани в год у каждого пациента.

    Оптической когерентной томографии.Предоставлено: Johns Hopkins Medicine.

    Затем, используя образцы крови пациентов для сбора их ДНК, исследователи выискивали генетические мутации у людей с самыми быстрыми темпами ухудшения и идентифицировали 23 таких варианта ДНК, которые были сопоставлены с геном комплемента C3.

    Затем, чтобы найти гены, связанные с потерей зрения, они выполнили анализ существующей группы клинических испытаний еще 835 человек с РС, из которых 74% составляли женщины, средний возраст которых составлял 40 лет.Каждый участник проходил периодическое тестирование зрения примерно каждый год, чтобы определить свою способность обнаруживать контраст - более тонкие и более тонкие оттенки, которые отличают свет от темноты. Тест требует, чтобы человек прочитал пять букв подряд, как при обычном тесте на диаграмму зрения, а также отдельные диаграммы Vison со слабыми (малоконтрастными) буквами, которые имитируют зрение при слабом освещении (в сумерках или темноте). Однако в этом случае каждая нижняя строка становится все слабее и слабее, чем все меньше и меньше.

    Используя ДНК из образцов крови этих 835 участников, исследователи определили специфические генетические изменения в двух генах комплемента, C1QA и CR1, связанные с людьми с наиболее быстро снижающейся способностью различать буквы с меньшим контрастом.Пациенты с генетическими изменениями в гене C1QA на 71% чаще испытывали трудности с обнаружением визуального контраста, тогда как пациенты с генетическими изменениями в гене CR1 имели на 40% повышенный риск развития пониженной способности обнаруживать контраст.

    Эти гены комплемента, связанные с серьезностью потери зрения при РС, содержат генетические инструкции по созданию белков комплемента.

    «Белки комплемента традиционно считались частью иммунной системы, связывающейся с антителами и помогающей им убивать инфицированные клетки в организме», - говорит Калабрези.«Однако десять лет назад другие исследователи обнаружили, что белки комплемента связываются со связями между нейронами и помогают им расти в определенных направлениях. Но было обнаружено, что слишком много комплемента вызывает повреждение нервных клеток, в конечном итоге убивая их. Наши результаты хорошо согласуются в эту систему ".

    «Нашим следующим шагом будет повторение этих исследований на более крупных популяциях», - говорит Кэтрин Фицджеральд, доктор наук, доцент кафедры неврологии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса и первый автор опубликованного отчета.«Затем необходимо будет провести исследования на животных, изучающие функцию белков комплемента, чтобы мы могли выяснить механизм их роли в уничтожении нервных клеток у людей с рассеянным склерозом. Оттуда мы, возможно, сможем подумать о том, как разработать новые методы лечения. . "


    Слабые ответы против VEGF связаны с генетической изменчивостью иммунной регуляции
    Дополнительная информация: Мозг (2019).Acade.oup.com/brain/article/142/9/2722/5530228 Информация журнала: Мозг Предоставлено Медицинский факультет Университета Джона Хопкинса

    Ссылка : Возможные генетические маркеры степени тяжести рассеянного склероза (31 октября 2019 г.) получено 23 августа 2020 из https: // medicalxpress.ru / news / 2019-10-possible-генетические-маркеры-множественный-склероз.html

    Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

    .

    Полиморфизмы ДНК: молекулярные маркеры на основе ДНК и их применение в медицине

    1. Введение

    Генетический полиморфизм - это наличие, по крайней мере, двух вариантов в отношении последовательностей генов, структуры хромосом или фенотипа (последовательности генов и хромосомные варианты являются наблюдается с частотой 1% и выше), что типично для полиморфизма, а не для редких вариантов [1].

    Геном человека состоит из 6 миллиардов нуклеотидов ДНК, упакованных в два набора из 23 хромосом, по одному набору, унаследованному от каждого родителя.Вероятность полиморфной ДНК у человека велика из-за относительно большого размера генома человека. Геномная изменчивость включает широкий спектр вариаций от изменения одной пары оснований, множества пар оснований и повторяющихся последовательностей [2].

    Однонуклеотидные полиморфизмы являются наиболее распространенным типом генетических вариаций у людей [3] из-за их большого количества в геноме человека; однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) стали важными генетическими маркерами для картирования болезней человека, популяционной генетики и эволюционных исследований.SNP стали очень важными, поскольку технологии секвенирования ДНК стали возможными и широко доступными. Продвижение продолжается быстрыми темпами [4].

    Важным шагом вперед в идентификации генома является открытие примерно 30–90% генома, который состоит из участков повторяющейся ДНК, которые являются высокополиморфными по своей природе [5]. Полиморфные тандемные повторяющиеся последовательности стали важными генетическими маркерами, и первоначально для снятия отпечатков ДНК использовались тандемные повторы с переменным числом тандемных повторов (VNTR).В последние годы накопились доказательства участия повторов VNTR в широком спектре патологических состояний [6].

    На протяжении последних лет ученые полагали, что гены существуют строго в двух копиях в геноме. Однако с недавним прогрессом в молекулярной технологии открытия позволили выявить значительные сегменты ДНК, размером от тысяч до миллионов оснований ДНК, которые могут различаться по количеству копий. Такие вариации числа копий (или CNV) охватывают копии генов, недавно обнаруженные CNV являются важными источниками геномного разнообразия [7, 8].

    Разработка и использование молекулярных маркеров на основе ДНК - одно из наиболее значительных достижений в области молекулярной генетики, которое облегчает изучение генетических вариаций здоровья и болезней [5].

    В этой главе рассматриваются генетические маркеры на основе ДНК и их применение в медицине, с особым акцентом на общие генетические маркеры на основе ДНК, включая однонуклеотидные полиморфизмы и короткие тандемные повторы (STR).

    2. Полиморфизмы на уровне ДНК

    Геномная изменчивость на уровне ДНК может присутствовать во многих формах, включая: однонуклеотидные полиморфизмы, переменное количество тандемных повторов (например,g., мини- и микросателлиты), мобильные элементы (например, Alu-повторы), структурные изменения и вариации числа копий. Это может произойти в ядре или митохондриях. Два основных источника: (1) мутации, которые могут возникать в результате случайных процессов или были вызваны внешними факторами, такими как радиация и (2) рекомбинация. После формирования он может быть унаследован, что позволяет отслеживать его наследование от родителя к потомку [3].

    Геномы человека можно разделить на различные части на основе известных функциональных свойств; кодирующая и некодирующая области в большинстве случаев не кодируют белок [2, 9].Кодирующие области содержат последовательности ДНК, которые в первую очередь определяют аминокислотные последовательности белков, которые они кодируют. Некодирующая ДНК, обычно содержащая последовательности ДНК без функции, еще не обнаружена или, возможно, функции не существует [10]; такие последовательности могут быть как единственной копией, так и существовать в виде множественных копий, называемых повторяющейся ДНК [10]. Действительно, участки ДНК, которые не кодируют белки, имеют больше полиморфизмов. В последнее время был достигнут значительный прогресс в понимании содержания генома, которое сосредоточено на обнаруженных генах, кодирующих белки, которые рассматривали функциональную последовательность ДНК, отодвигающуюся к открытиям многих повторяющихся семейств, и различные вариации числа копий охватывают копии генов, приводящие к дисбалансу дозировки, который играет важную роль. роль в структуре, эволюции и разнообразии генома [11, 12].«Проект« Геном человека »выявил, что у человека есть только 20 000–30 000 структурных генов (генов, кодирующих белок) (Международный консорциум по секвенированию генома человека, 2004 г.)» [13].

    3. Тип полиморфизма

    3.1. Однонуклеотидные полиморфизмы

    Изменение одного основания - это «естественные вариации последовательности с высокой плотностью в геноме человека» [14]. SNP в основном формируются при возникновении ошибок (подстановка, вставка и удаление). SNP являются важным источником вариаций в геноме человека и служат отличными генетическими маркерами.Некоторые области генома богаче SNP, чем другие. SNP могут встречаться в последовательностях генов или в межгенных последовательностях. SNP в основном расположены в некодирующих областях генома и в большинстве случаев не имеют прямого известного влияния на фенотип человека, но их роль до сих пор остается неуловимой, и в зависимости от того, где встречаются SNP, это может иметь различные последствия на фенотипическом уровне [3] .

    3.2. Полиморфизм вставки / делеции

    Это тип вариации ДНК, в которой вставляется или удаляется конкретная нуклеотидная последовательность различной длины в диапазоне от одной до нескольких 100 пар оснований.Индели широко распространены по геному. Некоторые авторы рассматривают одну пару оснований как SNP или вставку / удаление повтора как инделы.

    3.3. Полиморфные повторяющиеся последовательности

    повторов ДНК можно классифицировать как вкрапленные повторы или тандемные повторы. Это может составлять более двух третей генома человека [15]. Перемежающиеся повторы рассредоточены по геному внутри генных последовательностей или являются межгенными и включают ретро (псевдо) гены и транспозоны. Тандемные повторы или тандемные повторы с переменным числом (длиной ≥2 п.н.), которые примыкают к каждому [16], могут включать всего две копии или многие тысячи копий.Центромеры и теломеры в основном состоят из тандемных повторов. Несмотря на растущее количество доказательств функциональности повторов ДНК, их биологическая роль все еще неуловима и часто обсуждается [11]. Тандемные повторы организованы в ориентации «голова к хвосту»; в зависимости от размера каждой повторяющейся единицы спутниковые повторы можно разделить на макросателлиты, миниспутники и микросателлиты [17]. Некоторые из этих повторов описываются следующим образом: макросателлиты с повторами последовательностей длиннее 100 п.н. - это самые большие из тандемных повторов ДНК, расположенные на одной или нескольких хромосомах [11], минисателлиты, участки ДНК, характеризуются узорами средней длины. , 10–100 п.н., обычно менее 50 п.н. [9, 18], и микросателлиты, также известные как короткие тандемные повторы (STR) повторяющиеся единицы размером менее 10 п.н. [3].

    3.4. Вариации структурного числа и числа копий

    Вариации структурного числа и числа копий (CNV) - еще один частый источник изменчивости генома [6, 19, 20]. Таким образом, термин CNV охватывает ранее введенные термины, такие как варианты большого числа копий (LCV) [19], полиморфизмы числа копий (CNP) [20] и варианты среднего размера (ISV) [21]. Некоторые используемые в настоящее время термины являются структурными вариациями; геномное изменение (например, инверсия), которое включает сегменты ДНК> 1 т.п.н., полиморфизмы числа копий; событие дупликации или делеции с участием> 1 т.п.н. ДНК [22], структурный вариант среднего размера; и структурный вариант размером ∼8-40 т.п.н., это может относиться к CNV или сбалансированной структурной перестройке (например,g., инверсия) [21].

    4. Общие молекулярные маркеры на основе ДНК

    Разработка и использование молекулярных методов для обнаружения молекулярных маркеров ДНК является одним из наиболее значительных достижений в области молекулярной генетики. Для картирования генома человека требуется набор генетических маркеров, с которыми мы можем соотнести положение генов. Некоторые из этих маркеров являются генами, другие - SNP и VNTR. Молекулярные маркеры можно использовать для маркировки в геномах для различных целей, таких как картирование болезней человека, фармакогенетика и идентификация человека.

    4.1. Однонуклеотидный полиморфизм

    Изменение одной пары оснований приводит к однонуклеотидному варианту, вероятно, объясняющему многие генетические состояния, вызванные одним геном или несколькими генами. SNP представляют собой основной источник геномной изменчивости человека. Из-за отсутствия информации о точном количестве SNP трудно дать прямую оценку количества SNP в геноме человека, но в различных государственных и частных базах данных зарегистрировано более 5 миллионов и около 4 миллионов подтверждено. [23].«Данные проекта Human Genome показали, что нуклеотидная последовательность человека отличается каждые 1000-1500 оснований от одного человека к другому» [24]. «Рабочая группа по карте SNP обнаружила, что два гаплоидных генома различаются на 1 нуклеотид на 1331 п.н.». Однако более 60 000 находятся в генах, и некоторые из них связаны с болезнями [2].

    Однонуклеотидные полиморфизмы в кодирующих белки областях либо синонимичные полиморфизмы; те, которые не оказывают какого-либо воздействия на организм и считаются селективно «молчаливыми», поскольку замена не вызывает аминокислотного изменения в продуцируемом белке (молчащая мутация) или несинонимичная замена приводит к изменению кодируемых аминокислот либо миссенс-мутации; изменение белка посредством изменения кодона или нонсенс-мутации приводит к образованию кодона терминации цепи [3].

    Однонуклеотидные полиморфизмы в кодирующей последовательности вызывают генетические заболевания, включая серповидно-клеточную анемию. SNP, ответственные за заболевание, также могут встречаться в любой генетической области, которая может в конечном итоге влиять на активность экспрессии генов, например, в промоторных областях. SNP в некодирующей области гена, хотя их влияние все еще остается спорным, большая часть генома в основном состоит из регуляторных элементов, которые контролируют экспрессию гена, но эти области остаются в значительной степени неизученными в клинической диагностике из-за высокой стоимости секвенирования всего генома и интерпретационные вызовы.Клиническое диагностическое секвенирование в настоящее время сосредоточено на выявлении причинных мутаций в экзоме, где, как известно, происходит большинство мутаций, вызывающих болезнь.

    Другая важная группа SNP - это группа, которая изменяет первичную структуру белка, участвующего в метаболизме лекарственного средства; эти SNP являются мишенями для фармакогенетических исследований.

    Однако некоторые SNP не являются причинными, некоторые SNP тесно связаны с вызывающей заболевание последовательностью и, следовательно, отделяются с ней, поэтому наличие SNP коррелирует с наличием или повышенным риском развития заболевания; эти SNP полезны для диагностики, прогнозирования заболеваний и других приложений [3].

    Однонуклеотидные полиморфизмы могут использоваться в качестве генетических маркеров для построения генетических карт высокого качества и для проведения ассоциативных исследований, связанных с заболеваниями, из-за их изобилия и доступности технологий высокопроизводительного анализа. SNP стали важным приложением в разработке и исследовании генетических маркеров [14].

    Существует множество стратегий, которые могут быть реализованы для открытия новых однонуклеотидных вариантов (SNV); наиболее распространенным и известным методом является прямое секвенирование и сравнение с копией или другой базой данных последовательности [25, 26] или локус-специфическая амплификация целевой геномной области с последующим сравнением последовательностей [27, 28]; предварительный скрининг перед определением последовательности необходим.Обнаружение SNV охватывает две широкие области: (1) сканирование последовательностей ДНК на предмет ранее неизвестных полиморфизмов и (2) скрининг (генотипирование) людей на предмет известных полиморфизмов. Поиск новых SNV можно разделить на два различных типа подходов, первый из которых является глобальным (или случайным), а другой - региональным (целевой подход) [14]. Существуют определенные методы, которые были разработаны для случайного использования SNV в геноме; «Такие как репрезентативное секвенирование дробовика [14, 29], опосредованная лигированием праймером ПЦР [14, 30] и ПЦР с вырожденными олигонуклеотидами» [14, 31].

    Гаплотипы - это группы SNP, которые обычно наследуются вместе. Гаплотипы могут иметь более сильную корреляцию с заболеваниями или другими фенотипическими эффектами по сравнению с отдельными SNP и, следовательно, могут обеспечивать повышенную диагностическую точность в некоторых случаях [32].

    4.2. Микросателлиты (короткие тандемные повторы)

    Микросателлиты представляют собой короткие тандемные повторы (STR), повторяющиеся единицы или мотивы длиной менее 10 п.н .; из-за высокой вариабельности микросателлитные локусы часто используются в криминалистике, популяционной генетике и генетической генеалогии.Значимые ассоциации были продемонстрированы между микросателлитными вариантами и многими заболеваниями [15].

    В зависимости от алгоритма поиска в референсном геноме человека имеется примерно 700 000–1 000 000 микросателлитных локусов длиной 2–6 п.н. [33, 34]. Ди- и тетра-нуклеотиды составляют около 75% микросателлитов, а остальные локусы содержат три-, пента- и гексануклеотид. Внутри генов STR неслучайно распределены по последовательностям, кодирующим белок, нетранслируемым областям (UTR) и интронам.STR, содержащие динуклеотидные повторяющиеся единицы, которых гораздо больше в регуляторных или UTR областях, чем в других геномных областях. В кодирующих областях генов повторы в основном содержат тримерную или гексамерную повторяющуюся единицу, вероятно, в результате отбора против мутаций сдвига рамки считывания [34, 35]. «Частота мутаций STR часто находится между 10 3 и 10 6 на поколение клеток, что в 10–10 5 раз выше, чем средняя частота мутаций, наблюдаемая в неповторяющихся участках генома» [36, 37 ].

    «Полиморфизм тандемных повторов в кодирующих белки областях показывает, что вариации тандемных повторов являются важным источником вариаций многих белков, многие из этих вариаций оказывают значительное влияние на функцию белков. Тандемные повторы были связаны с рядом заболеваний и фенотипических состояний, изменения белковых продуктов генов, приводящие к заболеваниям, известно, что другие полиморфизмы тандемных повторов в некодирующих областях изменяют функцию через свое влияние на регуляцию генов ».«Эти полиморфизмы могут возникать в результате таких событий, как неравный кроссовер, проскальзывание репликации или репарация двухцепочечного разрыва» [38].

    Вариации длины STR играют важную роль в модуляции экспрессии генов, и STR, вероятно, являются общими регуляторными элементами; регуляторные STR проявляют значительный полиморфизм из-за высокой скорости внутренних мутаций [15].

    Есть примеры отличительных фенотипических изменений и заболеваний, которые напрямую связаны с увеличением или уменьшением массивов микросателлитных повторов; например, с учетом гена болезни Хантингтона, триплетные нуклеотидные мутации, мутация, вызывающая заболевание, представляет собой расширение CAG-повторов от нормального диапазона 11–14 копий до аномального диапазона не менее 38 копий.Дополнительные повторы CAG, которые вызывают дополнительный глутамин, продуцируются [9], и существует более 40 неврологических заболеваний у людей, таких как спиноцеребеллярная атаксия с полиглутаминовыми трактами, которые вызваны изменениями длины микросателлитных мотивов в тринуклеотидных массивах [39].

    Тестирование генов-кандидатов на полиморфизмы в экзонах, промоторах, сайтах сплайсинга или других регуляторных областях необходимо будет проводить с использованием тестирования SNP, потому что это наиболее распространенный полиморфизм и, скорее всего, ответственный за фенотипические вариации.Для сложных фенотипических признаков и кандидатных локусов анализ SNP с одним локусом дает меньше информации из-за биаллельной природы маркеров по сравнению с мультиаллельными микросателлитами. Однако определение частоты гаплотипа может повысить точность [40]. В последнее время полиморфные тандемные повторяющиеся последовательности и вариации кой-числа стали важными источниками геномного разнообразия, которые облегчают изучение генетических вариаций здоровья и болезней.

    5. Основная методика обнаружения молекулярных маркеров на основе ДНК

    Различные формы молекулярных маркеров на основе ДНК можно отслеживать с помощью различных методов.Некоторые из этих методов включают ПДРФ с саузерн-блоттингом и полимеразную цепную реакцию (ПЦР). Недавние большие успехи в методологии обнаружения полиморфизмов ДНК с использованием ПЦР в реальном времени, методов гибридизации с использованием микрочипов ДНК, секвенирования генома. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки.

    5.1. Полиморфизм длины рестрикционного фрагмента с Саузерн-блоттингом

    Расщепление

    ДНК эндонуклеазой рестрикционного фермента разрезает ДНК по определенной последовательности, известной как сайт узнавания рестрикционной эндонуклеазой.Таким образом, аллели различаются по длине и могут быть различены с помощью гель-электрофореза, который может возникать в результате ряда генетических событий, включая точечную мутацию в сайтах рестрикции, мутацию, которая создает новый сайт рестрикции, вставку, делецию и повторяющиеся последовательности. Первый полиморфный ПДРФ был описан в 1980 году. ПДРФ были исходными ДНК-мишенями, используемыми для идентификации человека, тестирования отцовства и картирования генов.

    Метод гибридизации ДНК с зондами называется Саузерн-блоттингом по имени изобретателя Саузерна [41].ПДРФ требует относительно большого количества ДНК. Следовательно, это не может быть выполнено с образцами, деградировавшими из-за факторов окружающей среды, а также требует больше времени для получения результатов [42, 43]. ПЦР-ПДРФ теперь заменен, чтобы избежать использования Саузерн-блоттинга.

    5.2. Полимеразная цепная реакция

    Осуществляется амплификация определенных последовательностей ДНК in vitro с помощью специально подобранных праймеров и фермента ДНК-полимеразы. Амплифицированные фрагменты разделяются электрофоническим способом и обнаруживаются различными методами окрашивания.Полезная модификация ПЦР в реальном времени позволяет обнаруживать полиморфизмы с помощью различных методологий с использованием химии ПЦР в реальном времени, например, анализа TaqMan или молекулярных маяков.

    5.3. Технология геномных массивов

    Технология геномных массивов - это тип гибридизационного анализа, позволяющий одновременно исследовать большое количество мишеней или образцов. В 1987 году макроматрица превратилась в микроматрицу. Десятки тысяч целей могут просматриваться одновременно на очень небольшой площади. Автоматические системы депонирования (матрицы) могут размещать тысячи пятен на стеклянной подложке размером с предметное стекло (чип) микроскопа с нанесением репрезентативных последовательностей каждого гена в трех экземплярах, одновременный скрининг всего генома человека на одном чипе.Этот метод облегчает процесс идентификации конкретных гомозиготных и гетерозиготных аллелей путем сравнения несоответствия гибридизации целевой ДНК с каждым повторяющимся зондом. Микроматрица также используется для характеристики генетического разнообразия и реакции лекарств, для определения новых мишеней для лекарств и для оценки токсикологических свойств химических веществ и фармацевтических препаратов [44].

    5.4. Секвенирование

    С тех пор, как стали доступны технологии быстрого секвенирования ДНК, они теперь широко используются.Существует большой прогресс в обнаружении однонуклеотидных вариантов (SNV) путем прямого секвенирования, но структурные варианты (SV) среднего размера (от 50 до 50 т.п.н.) остаются проблемой. Такие варианты слишком малы, чтобы их можно было обнаружить цитогенетическими методами, но слишком велики, чтобы их можно было надежно обнаружить с помощью короткого секвенирования ДНК. Недавние высококачественные сборки генома с использованием долгого секвенирования показали, что каждый человеческий геном имеет приблизительно 20 000 структурных вариантов, охватывающих 10 миллионов пар оснований, что более чем в два раза превышает количество оснований, на которые влияют SNV.Для решения этой проблемы необходимы новые подходы к долгосрочному секвенированию, так как технологии короткого секвенирования обнаруживают только 20% SV, присутствующих в геноме человека [45, 46, 47, 48].

    6. Основное применение генетических маркеров на основе ДНК

    Молекулярные маркеры на основе ДНК являются мощным инструментом для картирования болезней человека и выявления многих многофакторных заболеваний и нарушений.

    6.1. Картирование болезней человека и прогнозирование риска

    Генетическое картирование и связь: Картирование генома человека позволило разработать карту гаплотипов, чтобы лучше определить изменчивость человеческого SNV.Карта гаплотипов или HapMap будет инструментом для обнаружения генетических вариаций человека, которые могут повлиять на здоровье и болезни [23]. Проект HapMap гораздо более полезен, потому что он сократит количество SNV, необходимых для исследования всего генома на предмет ассоциации с фенотипом или заболеваниями, с 10 миллионов SNP, которые, как ожидается, будут существовать, чтобы пометить примерно 500 000 SNP [38]. Первая крупномасштабная попытка создания генетической карты человека была проведена в основном с использованием ПДРФ; несколько других проектов находятся в стадии реализации, чтобы идентифицировать больше маркеров у людей и сделать эти данные общедоступными для ученых всего мира.Многие группы, которые участвуют в этих масштабных усилиях через ресурсы по обнаружению полиморфизмов ДНК, включают Консорциум SNP (TSC) http://snp.cshl.org [49, 50]. Причина нынешнего огромного интереса к SNP заключается в надежде, что они могут быть использованы в качестве маркеров для идентификации генов, предрасполагающих людей к распространенным многофакторным расстройствам, с помощью картирования неравновесия по сцеплению (LD).

    «Проект HapMap (http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/) и другие подходы, такие как полногеномные исследования ассоциации, широко сообщались для сложных полигенных заболеваний с некоторыми интересными новыми генами, влияющими на болезнь. восприимчивость теперь идентифицирована.Полногеномная ассоциация; GWAS теперь используется для большого количества признаков и заболеваний, например облысение и цвет глаз »[51, 52].

    6.2. Количественное картирование локусов признаков, гены-кандидаты и сложные признаки

    Идентификация генов, влияющих на сложный признак, является очень сложной задачей. Для многих сложных признаков наблюдаемая вариация является количественной, и локусы, влияющие на такие признаки, обычно называются локусами количественных признаков (QTL). (SNV) могут использоваться в качестве генетических маркеров для построения генетических карт высокой плотности и для проведения ассоциативных исследований, связанных со сложными признаками и заболеваниями [14].

    6.3. Фармакогенетика

    Индивидуальная реакция на лекарство определяется многими факторами, такими как генетика, возраст, пол, окружающая среда и болезнь. Влияние генетических факторов на реакцию на лекарство - известный факт. Полиморфные STR вместе с SNP и CNV могут объяснить вариабельность ответа на фармакотерапию из-за их преобладания в геноме человека и их функциональной роли как регуляторов экспрессии генов и их применения. Фармакогенетика - это изучение влияния генетических факторов на лекарственный ответ и метаболизм.Наука фармакогенетики, когда она применяется, может использоваться для избежания побочных реакций на лекарства, прогнозирования токсичности и терапевтической неудачи, а также повышения терапевтической эффективности и улучшения клинических результатов [53].

    7. Снятие отпечатков пальцев ДНК и идентификация человека

    Установление личности человека является одним из способов использования информации о последовательности ДНК, подчеркивающей уникальность конкретного образца [5], также известного как генетический отпечаток пальца; Типирование ДНК и профилирование ДНК - это молекулярно-генетические методы, позволяющие идентифицировать людей с использованием волос, крови, спермы или других биологических образцов на основе уникальных структур их ДНК.Эта уникальность каждого человека является основой идентификации человека на уровне ДНК, судебно-медицинской идентификации, определения генетической изменчивости, определения семейных отношений, и одним из важных примеров является выявление хороших генетических совпадений для донорства органов или костного мозга. Когда он впервые был описан в 1984 году британским ученым Алеком Джеффрисом, в качестве метода использовались мини-спутники; эти последовательности уникальны для каждого человека, за исключением однояйцевых близнецов. Существуют различные методы снятия отпечатков пальцев ДНК с использованием либо полиморфизма длины рестрикционного фрагмента (ПДРФ), либо ПЦР, либо того и другого.В ДНК человека описано более 200 локусов RFLP. Первоначально судебная медицина использовала миниспутниковые испытания; однако этот метод требует большого количества материала и дает низкокачественные результаты, особенно когда доступно лишь небольшое количество материалов. В настоящее время в большинстве криминалистических проб исследование ДНК обычно проводится с помощью микросателлитного анализа. Наиболее полезными микросателлитами для идентификации человека являются микросателлиты с большим числом аллелей, меньшим размером, более высокой частотой гетерозигот (более 90%) и низкой частотой мутаций [43].Среди прочего, микросателлитный ДНК-маркер получил наибольшее распространение благодаря простоте его использования с помощью простой ПЦР с последующим денатурирующим гель-электрофорезом [40]. У каждого человека есть несколько STR, которые были унаследованы от отца, а некоторые - от матери, которые можно использовать при проверке отцовства, но, однако, ни у одного человека нет STR, которые были бы идентичны тем или иным родителям. Уникальность СПО человека служит научным маркером личности и, следовательно, полезна при судебно-медицинской идентификации [54]. Геномная и митохондриальная ДНК - это два типа ДНК, которые используются в судебной медицине.Геномная ДНК находится в ядре каждой клетки человеческого тела и представляет собой источник ДНК для большинства судебно-медицинских исследований. Митохондриальная ДНК (mt-ДНК) - еще один источник материала, который можно использовать; различные биологические образцы, такие как волосы, кости и зубы, в которых отсутствуют ядерные клеточные материалы, могут быть проанализированы с помощью mt-ДНК [43, 55].

    7.1. STR-тестирование половой хромосомы

    «Большая часть длины Y-хромосомы человека передается по наследству как единый блок сцепления от отца к потомству мужского пола как гаплоидная сущность.Генетические маркеры ДНК на Y-хромосоме человека являются ценными инструментами для понимания эволюции, миграции человека и отслеживания взаимоотношений между мужчинами »[43, 56]. «STR-аллели, специфичные для хромосомы X, используются при идентификации и геномных исследованиях различных этнических групп во всем мире из-за небольшого размера STR-аллелей X-хромосомы; около 100–350 нуклеотидов, его относительно легко амплифицировать и детектировать с высокой чувствительностью »[43].

    7.2. Типирование ДНК и мониторинг приживления.

    Типирование ДНК становится методом выбора для мониторинга приживления, донорские клетки исследуются по полиморфизму доноров в крови и костном мозге реципиента.Хотя ПДРФ может эффективно дифференцировать клетки-доноры и клетки-реципиенты, обнаружение ПДРФ требует использования методов саузерн-блоттинга, которые слишком трудоемки и имеют ограниченную чувствительность для этого приложения по сравнению с небольшими мини-сателлитами или микросателлитами, которые легко обнаруживаются с помощью амплификации ПЦР. из-за повышенной скорости и чувствительности 0,5–1%, достигаемой с помощью ПЦР. Чувствительность может быть повышена до 0,01% с помощью Y-STR, но этот подход ограничивается трансплантацией от пар несоответствующих по полу донорских реципиентов, предпочтительно от донора-женщины реципиенту-мужчине [2].

    В настоящее время дактилоскопия ДНК используется в качестве инструмента для разработки «персонализированного» лечения больных раком.

    8. Заключение и перспективы на будущее

    Однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) стали важным приложением при разработке и исследовании генетических заболеваний или других фенотипических признаков. Гаплотипы - это группы SNP, которые обычно наследуются вместе. Гаплотипы могут иметь более сильную корреляцию с заболеваниями или другими фенотипическими эффектами по сравнению с отдельными SNP и поэтому в некоторых случаях могут обеспечивать повышенную диагностическую точность.

    Полиморфные тандемные повторяющиеся последовательности стали важными генетическими маркерами, и первоначально тандемные повторы с переменным числом (VNTR) использовались для снятия отпечатков пальцев ДНК; В последние годы накоплены доказательства участия повторов VNTR в широком спектре патологических состояний.

    Новая глобальная карта CNV трансформирует медицинские исследования в четырех основных областях: обнаружение генов, лежащих в основе общих заболеваний, изучение семейных генетических состояний, исключение вариаций, обнаруженных у здоровых людей, помощь исследователям в нацеливании на регион, который может быть вовлечен, и получение данных также будет способствовать созданию более точной и полной эталонной последовательности генома человека, используемой всеми учеными-биомедиками.В настоящее время описано около 2000 CNV; в человеческой популяции могло быть на тысячи больше CNV. В каждом протестированном геноме было обнаружено около 100 CNV со средним размером 250 000 оснований (средний ген - 60 000 оснований). Благодаря передовым молекулярным технологиям будет обнаружено больше CNV и будет исследовано больше образцов ДНК из разных популяций.

    В последнее время был достигнут значительный прогресс в понимании содержания генома, которое сосредоточено на генах, кодирующих белки, которые рассматривали функциональную последовательность ДНК, уходящую от многих открытий, множества повторяющихся семейств и различных вариаций числа копий, которые играют важную роль в структуре генома. эволюция и разнообразие.Дополнительные усилия прилагаются для разработки стратегий, которые позволили бы преодолеть препятствия в согласовании данных секвенирования следующего поколения. «Будущие усилия в области точной медицины будут направлены на то, чтобы связать генотипы с фенотипами и отличить общие, редкие или потенциально связанные с заболеванием варианты. Для решения этой проблемы необходимы новые подходы к долгосрочному секвенированию ».

    Другими важными приложениями знаний о генетическом полиморфизме являются улучшение здравоохранения с помощью генной терапии, открытия новых лекарств и лекарственных мишеней, а также совершенствование процессов открытия с помощью передовых технологий.

    Достижения в молекулярных технологиях, технологиях секвенирования ДНК и микрочипах в сочетании с новыми, эффективными инструментами вычислительного анализа сделали возможным анализ экспериментальных данных на основе последовательностей, новых открытий и разработок с большой скоростью.

    Конфликт интересов

    Автор заявляет, что конфликта интересов нет.

    .Консорциум

    Research определяет 13 новых генетических регионов, связанных с ХОБЛ и общими факторами риска легочного фиброза - ScienceDaily

    Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) является третьей по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах, однако эффективных лекарств, улучшающих ее состояние, нет. смертность от болезни. Хотя курение остается самым важным фактором риска ХОБЛ, генетика также играет важную роль. В новом исследовательском письме, опубликованном в журнале Nature Genetics от февраля.6 августа 2017 года исследователи описывают 13 новых генетических областей, связанных с ХОБЛ, в том числе четыре, которые ранее не были связаны с каким-либо типом функции легких. Исследователи также обнаружили совпадение генетического риска ХОБЛ с двумя другими заболеваниями легких, астмой и фиброзом легких. Эти результаты позволяют лучше понять генетическую основу этой смертельной болезни.

    «Мы очень рады этим открытиям, потому что мы не только обнаружили новые генетические факторы риска ХОБЛ, но также показали, что генетический риск ХОБЛ совпадает с риском астмы и легочного фиброза», - сказал ведущий автор Брайан Хоббс, доктор медицины, врач MMSc. - научный сотрудник отделения сетевой медицины Ченнинга и отделения легочной и интенсивной терапии BWH.«Это первый шаг в более длительном процессе, в ходе которого мы надеемся лучше понять генетическую основу ХОБЛ или то, что может быть несколькими различными заболеваниями, которые проявляются как ХОБЛ. Теперь, когда мы знаем, что существуют новые области генома, связанные с ХОБЛ, мы можем опираться на это исследование, исследуя новые биологические пути с конечной целью улучшения лечения наших пациентов с этим заболеванием ».

    Исследователи провели полногеномное ассоциативное исследование риска хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) в большой когорте с множеством предков (15 256 случаев и 47 936 контрольных).Этот тип исследования позволяет исследователям изучить полный набор генетических вариантов у разных людей, чтобы увидеть, связан ли какой-либо из вариантов с заболеванием. Лучшие результаты этого исследования были воспроизведены во второй когорте. Авторы также стремились больше узнать о своих выводах, изучая частичное совпадение с другими заболеваниями и изучая то, что было известно о функции генов в этих регионах. Помимо идентификации 13 новых генетических регионов, связанных с ХОБЛ, они также обнаружили четыре генетических региона, которые ранее не были связаны с какими-либо признаками функции легких.Было установлено, что девять из генетических областей играют важную роль в функции легких. Два ранее показали связь с легочным фиброзом; однако конкретные формы этих генетических вариантов, которые увеличивают риск ХОБЛ, снижают риск легочного фиброза. Все анализы учитывали влияние возраста, пола и курения сигарет на риск заболевания.

    «Хотя чрезвычайно важно, чтобы пациенты не курили по многим причинам, связанным со здоровьем - включая профилактику ХОБЛ, - мы знаем, что отказа от курения может быть недостаточно, чтобы предотвратить болезнь», - сказал Майкл Чо, доктор медицины, магистр здравоохранения, один из старшие авторы этой рукописи и врач-исследователь из отделения сетевой медицины Ченнинга и отделения легочной и интенсивной терапии.«Многие пациенты с ХОБЛ винят себя, но их может утешить то, что генетика действительно играет роль в том, кто в конечном итоге разовьет болезнь».

    Группа BWH также является соавтором сопутствующей статьи в том же выпуске Nature Genetics под руководством исследователей из Университета Лестера и Университета Ноттингема. В этом большом исследовании функции легких в популяции Великобритании они почти удвоили количество генетических вариантов, связанных с уровнями функции легких, и обнаружили сильную связь между этой комбинированной оценкой генетического риска и ХОБЛ.

    Это исследование было проведено Международным консорциумом по генетике ХОБЛ, совместным исследовательским проектом, учрежденным в 2010 году на конференции в BWH. Марике Бозен, доктор философии из Университета Гронингена, совместно с Чо руководила исследованием. Консорциум сейчас включает более 20 исследований по всему миру.

    «Эта работа свидетельствует о важности глобального сотрудничества и общей цели улучшения ухода за пациентами во всем мире», - сказал Чо. «Мы благодарны за усилия всем авторам, каждый из которых сыграл ценную роль в этом открытии.«

    «Эти результаты станут возможными только при тех больших совместных усилиях, которые поддержат это исследование. Результаты не только основываются на наших знаниях о ХОБЛ, но также показывают потенциальные связи с другими заболеваниями легких, такими как фиброз легких и астма, и могут образовывать основы стратегии точной медицины для лечения более чем одного заболевания легких ", - сказал д-р Джеймс Кили, директор отделения болезней легких Национального института сердца, легких и крови (NHLBI) Национальных институтов здравоохранения. (НАЦИОНАЛЬНЫЕ ИНСТИТУТЫ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ США).

    История Источник:

    Материалы предоставлены Brigham and Women's Hospital . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    .

    Смотрите также

    Комментарии
    Представляет собой крупнейший стационар урологической специализации в Европе. Среди основных направлений деятельности — раннее распознавание и лечение рака и других болезней почек, мочевого пузыря, предстательной железы; детская урология и многое дру...Читать дальше »
    Сложно найти человека, который не хотел бы иметь красивую и здоровую улыбку. За здоровьем зубов необходимо следить столь же тщательно, как и за другими жизненно важными органами. Прошли уже те времена, когда встречали по одежке – сейчас визитной карт...Читать дальше »
    Диагностические программы Check-up – это популярное направление современной профилактической медицины. Программы Check-up предназначены в первую очередь активно работающим людям, испытывающим постоянный дефицит времени. Check-up программы позволяют с...Читать дальше »