Хромосомы — это структуры внутри клеток, которые содержат гены человека.
Гены представляют собой сегменты дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и содержат код для определенного белка, который функционирует в одном или нескольких типах клеток в организме (обсуждение генетических вопросов приведено в разделе Гены и хромосомы).
Каждая нормальная клетка человека, кроме сперматозоидов и яйцеклеток, имеет 23 пары хромосом, в общей сложности 46 хромосом. Сперматозоиды и яйцеклетки имеют только одну из каждой пары хромосом, в общей сложности 23. Каждая хромосома содержит от сотен до тысяч генов.
Половые хромосомы — это одна из 23 пар хромосом. Существует 2 половых хромосомы, называемых X и Y. Обычно у женщин две X-хромосомы (XX), а у мужчин обычно присутствует одна X-хромосома и одна Y-хромосома (XY).
Структура ДНК
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) - это генетический материал клетки, который содержится в хромосомах в ядре клетки и митохондриях. За исключением определенных клеток (например, сперматозоидов, яйцеклеток и эритроцитов), ядро клетки содержит 23 пары хромосом. Хромосома содержит много генов. Ген - это участок ДНК, содержащий код для построения молекулы белка или РНК. Молекула ДНК представляет собой длинную закрученную двойную спираль, напоминающую спиральную лестницу. В ней две нити, состоящие из молекул углевода (дезоксирибозы) и фосфата, соединены парами из четырех молекул, называемых основаниями, которые образуют ступеньки лестницы. На этих ступеньках аденин соединяется с тимином, а гуанин – с цитозином. Каждая пара оснований удерживается вместе водородной связью. Ген состоит из последовательности оснований. Последовательность трех оснований кодирует определенную аминокислоту (аминокислоты являются строительными кирпичиками белков) или другую информацию. |
Хромосомные аномалии
(См. также Хромосомные аномалии в разделе Факторы риска генетических заболеваний или врожденных пороков).
Хромосомные аномалии могут поражать любую хромосому, включая половые хромосомы. Хромосомные аномалии влияют на:
Количество хромосом
Структуру хромосом
Более крупные аномалии могут быть видны под микроскопом в исследовании, которое называется хромосомным анализом или кариотипированием. Более мелкие аномалии можно выявить с помощью специализированных генетических анализов, в котором хромосомы человека сканируют на предмет дополнительных или отсутствующих частей. Эти исследования включают хромосомный микроматричный анализ (ХМА) и флуоресцентную гибридизацию in situ (fluorescent in situ hybridization, FISH). (См. также Технологии секвенирования следующего поколения).
Количественные аномалии возникают, когда у человека имеется одна или более дополнительных копий хромосомы (например, одна дополнительная — это трисомия, а две — тетрасомия) или отсутствует целая хромосома (моносомия) либо ее часть. Трисомия может затронуть любую из 23 парных хромосом, но наиболее распространена трисомия 21 (синдром Дауна), трисомия 13 и трисомия 18, которые поражают и мальчиков, и девочек. Эти аномалии видны под микроскопом при кариотипировании.
Чем старше беременная женщина, тем выше вероятность, что у ее плода будет целая лишняя или отсутствующая хромосома (см. таблицу Каков риск рождения ребенка с хромосомной аномалией*?). Но это не относится к мужчинам. С возрастом у мужчины вероятность зачатия ребенка с хромосомной аномалией повышается лишь в незначительной мере.
Структурные аномалии возникают, когда часть хромосомы является аномальной. Иногда часть или вся хромосома неправильно соединяется с другой хромосомой (так называемая транслокация). Иногда части хромосомы отсутствуют (так называемая делеция — см. Общие сведения о синдромах хромосомной делеции) или дублируются.
Некоторые хромосомные аномалии приводят к гибели эмбриона или плода до рождения. Другие аномалии вызывают такие нарушения, как умственная отсталость, небольшая длина тела, судорожные припадки, проблемы с сердцем или расщелина нёба.
Генные аномалии
Изменения в одной или нескольких парах оснований ДНК в гене (см. рисунок Структура ДНК) создает вариант этого гена, который может влиять на то, как ген функционирует. Эти изменения не влияют на структуру хромосомы и таким образом не видны при анализе кариотипа или при других хромосомных исследованиях. Требуется более специфический генетический анализ. Некоторые варианты в гене не вызывают никаких проблем, а некоторые вызывают немногочисленные или лишь незначительные проблемы. Другие варианты вызывают серьезные заболевания, среди которых серповидноклеточная анемия, муковисцидоз и мышечная дистрофия. Все чаще медицинские научные сотрудники находят конкретные генетические причины детских болезней.
Остается неясным, как возникает большинство вариантов, но считается, что большинство из них появляются спонтанно. Некоторые вещества или агенты в окружающей среде могут вызвать повреждения и вариации в генах. Эти вещества называются мутагенами. Мутагены, к которым, в частности, относятся радиация, ультрафиолетовый свет, некоторые лекарственные препараты и химические вещества, могут вызывать некоторые виды рака и врожденные пороки.
Вариант в генах сперматозоида или яйцеклетки может передаваться от родителя к ребенку. Варианты в генах других клеток могут вызывать заболевание, которое не передается детям (потому что сперматозоиды или яйцеклетки не поражаются). Наличие двух копий аномального гена может привести к серьезным болезням или состояниям, например, к развитию кистозного фиброза или болезни Тея-Сакса. Иногда заболевания могут возникать даже тогда, когда у человека есть только одна копия патологического гена.
Анализ на хромосомные и генные аномалии
Оценка хромосом и генов человека может быть проведена путем анализа образца крови, а также клеток из других частей тела, например, из мазка с внутренней стороны щеки.
Во время беременности для выявления некоторых генетических или хромосомных аномалий у плода врачи могут использовать клетки, полученные при амниоцентезе или взятии образца ворсинок хориона. Если плод имеет аномалии, то для выявления определенных врожденных пороков могут проводиться дополнительные анализы.
Недавно был разработан скрининговый тест, в котором образец крови беременной женщины анализируют, чтобы определить, присутствует ли у ее плода повышенный риск развития определенных генетических нарушений. Этот тест основывается на том, что кровь матери содержит небольшое количество ДНК плода. Этот тест называется неинвазивным пренатальным скринингом (НИПС) или анализом внеклеточной ДНК плода. НИПС может использоваться для выявления повышенного риска трисомии 21 (синдрома Дауна), трисомии 13 или трисомии 18, а также некоторых других хромосомных и генных аномалий, но не для постановки диагноза. Когда обнаруживается любая хромосомная аномалия, врачи обычно рекомендуют провести дополнительное обследование.
Профилактика хромосомных и генных аномалий
Хотя хромосомные и генные аномалии не могут быть исправлены, некоторые врожденные пороки иногда можно предотвратить. Например, матери могут принимать фолиевую кислоту (фолат) для профилактики пороков развития нервной трубки, а родители могут пройти скрининг на предмет статуса носителя определенных генетических аномалий. Эмбрион, зачатый путем экстракорпорального оплодотворения (в пробирке) (ЭКО), также может быть проверен на наличие генетической аномалии, прежде чем будет перенесен в матку женщины (см. Преимплантационная генетическая диагностика).
