Все люди обладают одним и тем же набором хромосом, в которых расположены схожие гены, отвечающие за продукцию тех или иных белков. Однако, эта «одинаковость» в процессе изучения генома оказалась не полной. В ходе эволюции один и тот же ген у различных особей приобрел мутации. Это привело к тому, что появились полиморфизмы генов (разнообразие).
Полиморфными называют гены, которые представлены в популяции несколькими разновидностями (аллелями), а это, в свою очередь, обусловливает разнообразие признаков внутри вида.
Термин «генетический полиморфизм» обозначает разнообразие частот аллелей. Генетический полиморфизм, фактически происходит в результате замены одного нуклеотида на другой в различных участках генома человека: интронах, экзонах и других участках ДНК. Это определяет огромное число различий генов. В течение жизни человека эти различия могут реализоваться:
1. фенотипически (например, цвет кожи, волос);
2. в проявлении сложно-наследуемых (мультифакторных) заболеваний (ожирение, остеопороз, диабет и др.);
3. в виде моногенных заболеваний (например: муковисцидоз, синдром Жильбера).
Гены в каждом организме представлены двумя аллелями. Один наследуется от отца, а другой — от матери. В том случае, когда у ребёнка оба аллеля одинаковые, то особь является гомозиготной по этому гену, если аллели различные-то организм гетерозиготный.
Считается, что различные аллели произошли в результате мутаций от единого аллеля-предшественника в течение эволюции. В большинстве случаев они отличаются друг от друга заменой одного нуклеотида в молекуле ДНК. Такая замена (мутация) может не приводить к изменению функциональных свойств белка, закодированного в этих генах, и белки, кодируемые разными аллелями одного гена, сохраняют одинаковые свойства. Но в ряде случаев, такая замена является существенной, и продукт гена приобретает новые свойства, что может отразиться на всей цепочке биохимических реакций (например, снижение активности ферментов). Таким образом, наша генетическая система представляет собой комбинацию многочисленных генов, и в ряде случаев их комбинация может спровоцировать развитие заболеваний.
Роль генетики в диагностике заболеваний
В настоящее время благодаря развитию молекулярных методов исследования разработано уже около 200 тестов, позволяющих выявлять наследственные предрасположенности к различным заболеваниям. Следует отметить, что исследования, направленные для выявления предрасположенности к развитию заболеваний, не ставят целью поставить диагноз, они лишь указывают на наличие генов, которые ассоциированы с заболеваниями.
Развитие молекулярно-генетических методов в современной биологии позволяет детально раскрыть патобиохимические причины появления заболеваний (врожденных, приобретенных), использовать их в диагностике и способствуют продвижению в медицинскую практику новых способов коррекции.
«Генетические маркёры» диабета
Показано, что ряд заболеваний может передаваться по наследству, а у части популяции имеются предпосылки для возникновения того или иного заболевания. Были обнаружены гены и их белковые продукты, которые отвечают за развитие таких заболеваний. В лабораторной практике иногда их называют «генетическими маркерами». Изучение таких маркёров дает возможность выделить группы различного риска развития заболеваний, и в частности, диабета. Такой подход может упростить раннюю диагностику заболевания (риск развития заболевания), до проявления основных клинических признаков.
При помощи генетических маркёров можно выявить группы людей с наличием риска развития диабета. Это является важным этапом диагностики диабета, поскольку в сочетании с традиционными методами (определение глюкозы, гликированного гемоглобина, гормонов, выявление аутоантител) приводит к улучшению диагностики заболевания еще до проявления выраженных клинических симптомов заболевания и помогает разработке поведения человека и принятия профилактических мер.
Помимо моногенных наследственных заболеваний, обусловленных мутациями в определенном гене, ответственным за кодирование какого-либо белка, часть заболеваний является мультифакторными или сложно наследуемыми. Это означает, что заболевание может реализоваться в результате деятельности нескольких генов, а также в результате воздействия других причин, например, воздействия окружающей среды. К мультифакторным заболеваниям относят: сахарный диабет, остеопороз, атеросклероз, ишемическую болезнь сердца, злокачественные новообразования. К генетически детерминируемым состояниям можно отнести ожирение, склонность к алкоголизму.
Генетика диабета второго типа
Генетические факторы наиболее четко прослеживаются в случае диабета второго типа. Уже обнаружено около 20 генов, полиморфизмы в которых являются факторами риска возникновения диабета второго типа.
Генетическая предрасположенность к диабету носит семейный характер, и часто с сопутствующим ожирением. Ряд обнаруженных полиморфизмов в генах является предрасполагающим фактором риска развития сахарного диабета второго типа. Продукты этих генов (белки) являются регуляторами в обмене глюкозы. В генах закодирована структура белков, опосредовано ответственных за гомеостаз глюкозы. Часть полиморфизмов в этих генах может приводить к нарушению нормального обмена глюкозы. Например, полиморфизм в гене ADAMTS9 приводит к снижению чувствительности периферических тканей к инсулину, а повышенная экспрессия продукта гена TCF7L2 ведет к нарушению толерантности к глюкозе и опосредовано к снижению секреции инсулина. В генах KCNJ11 и KCNQ1 заключена информация о структуре белков, опосредовано участвующих в регуляции секреции инсулина. Нарушение структуры этих белков (вариант 23К гена KCNJ11) приводит к снижению выброса инсулина при повышении концентрации глюкозы.
В оценке возможности развития сахарного диабета определенную роль имеет место изучение полиморфизмов в системе HLA (human leucocyte antigens). Антигены гистосовместимости (HLA-комплекс) — система человека, состоящая из комплекса генов и их продуктов (белков), выполняющих различные биологические функции, и в первую очередь, обеспечивающих генетический контроль иммунного ответа и взаимодействие между собой клеток, которые реализуют этот ответ.
К генам HLA второго класса относятся несколько десятков генов, обнаруженных у человека. Гены HLA II класса расположены на B-лимфоцитах, активированных T-лимфоцитах, моноцитах. Эти клетки продуцируют белки с определенными свойствами, которые необходимы в регуляции распознавания чужеродных молекул.
При исследовании аллелей ряда генов HLA, особенно с частотой встречаемости генов HLA второго класса, обнаружилась взаимосвязь их наличия и повышенного риска возникновения таких заболеваний как сахарный диабет, аутоиммунные заболевания. Было обнаружено, что часть аллельных вариантов генов HLA II класса ассоциированы с повышенным риском развития сахарного диабета первого типа.
К генам HLA II класса, имеющим наибольшее клиническое значение относятся три гена — DQA1, DQB1 и DRB1.
DQA1, DQB1 и DRB1 — так называются гены, кодирующие белки тканевой совместимости II класса — DQ и DR. Многие больные сахарным диабетом являются носителями некоторых аллелей HLA-DR3 и HLA-DR4. Поскольку сахарный диабет является заболеванием с наследственной предрасположенностью, то изучение комбинаций этих генов является способом предварительной оценки возможности (рискв, а) развития этого заболевания.
Молекулярно-биологические приемы диагностики сахарного диабета постоянно совершенствуются и вводятся в клиническую практику. Все полученные данные нужно оценивать с врачом-генетиком, учитывая другие клинические и лабораторные данные.
Этические аспекты генетического тестирования
Современные методы анализа генетической информации открывают широкие возможности для понимания наследственных заболеваний и индивидуальных предрасположенностей. Однако, вместе с этим возникает множество вопросов, связанных с моралью и обществом. Важно рассмотреть эти невероятно значимые аспекты, чтобы использовать генетические достижения во благо всего человечества.
Одна из основных проблем, связанных с исследованием генома, заключается в праве на личную жизнь. Гены хранят в себе огромное количество информации, раскрывающую самые сокровенные аспекты нашей природы. Кто должен иметь доступ к этой информации? Как обеспечить защиту таких данных от несанкционированного использования? Баланс между необходимостью использования данных для научных исследований и защитой прав индивида крайне важен.
Не меньшую важность имеет вопрос информированного согласия. Люди, соглашающиеся на подобные исследования, должны полностью осознавать, что их ждет, какие риски существуют и какова цель проведения тестирования. Это подразумевает наличие детальной информации и возможностей задать вопросы, чтобы участники могли принять решение на основе полного понимания перспектив и последствий.
Дополнительно стоит рассмотреть дискриминацию на генетической основе. Знание о генетических предрасположенностях может привести к тому, что определенные группы или индивиды будут ущемлены. Работодатели, страховые компании и другие организации могут использовать генетическую информацию для принятия решений, что ставит перед обществом угрозу дискриминации по генетическому признаку.
Также важно упомянуть о социальной справедливости. Доступ к генетическому тестированию не всегда равномерен. Люди из разных социально-экономических слоев общества могут иметь неравные возможности воспользоваться плодами научных достижений. Общество должно стремиться к тому, чтобы каждый имел равный доступ к преимуществам современных технологий.
Нельзя обойти вопрос о возможных этических дилеммах в использовании полученных данных. Если генетическое тестирование выявляет предрасположенность к неизлечимым или тяжелым заболеваниям, как следует поступать с этой информацией? Как подготовить человека к возможным негативным результатам и поддержать его морально и психологически?
Несомненно, трудно недооценить значимость исследования этических аспектов генетического тестирования. Оно требует взвешенного подхода, общественной дискуссии и разработки правовых рамок, которые обеспечат защиту прав каждого человека, поддерживая при этом развитие науки и медицины.
Видео по теме:
Вопрос-ответ:
Как генетические факторы влияют на риск развития диабета?
Генетические факторы играют значительную роль в предрасположенности к диабету, особенно к его типу 2. Исследования выявили множество генов, ассоциированных с риском развития этого заболевания. Эти гены могут влиять на различные процессы в организме, такие как инсулиновая резистентность, секреция инсулина и функционирование клеток поджелудочной железы. Например, гены TCF7L2 и PPARG связаны с повышенным риском развития диабета 2 типа. Наследственность также важна: если у одного из ваших родителей диабет, ваши шансы на развитие этого заболевания выше. Однако генетическая предрасположенность не является приговором; образ жизни и окружающая среда играют решающую роль в развитии диабета.
Могу ли я предотвратить диабет, если у меня есть генетическая предрасположенность?
Хотя генетическая предрасположенность увеличивает риск развития диабета, существуют меры, которые могут помочь его предотвратить. Поддержание здорового образа жизни является ключевым аспектом профилактики. Регулярные физические нагрузки, здоровое питание и поддержание нормального веса помогают снизить риск развития диабета. Отказ от курения и контроль уровня стресса также могут снизить риски. Кроме того, регулярные медицинские осмотры и мониторинг уровня глюкозы в крови помогут обнаружить признаки заболевания на ранних стадиях, когда профилактические меры наибольшей эффективны. Важно помнить, что даже при генетической предрасположенности влияние образа жизни значительно.
