Генетические заболевания

1. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

ДНК:
Обусловлены изменениями в
ДНК
Нуклеотид
ы
Кодоны
Гены
Материнска
я цепь
Аденин
Тимин
Цитози
н
Дочерняя
цепь
Гуанин
Материнска
я цепь

3. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД:

ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА:
ДНК
РНК
Транскрипци
я
БЕЛОК
Трансляция
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД:
3 нуклеотида
1 кодон
1 аминокислота
DNKWorld.ru

4. КОМПАКТИЗАЦИЯ ДНК

Согласно новым
исследованиям не
существует

5. КАРИОТИП

У человека 23 пары хромосом: 22 пары аутосомы и 1 половая
Кариотип – совокупность признаков полного набора хромосом на
стадии метафазы
Кариотипирование позволяет определить наличие хромосомных
патологий
https://scienceland.info/biology10/karyoty

6. МЕЙОЗ

Как возникают хромосомные
патологии?
• Нарушение расхождения хромосом
➢Как правило это случайность, но риск растет
с возрастом
родителей
Нарушени
Нарушени
е
Мейоз 2
е
Мейоз 1

7. АНЕУПЛОИДИЯ: НАРУШЕНИЕ ЧИСЛА ХРОМОСОМ

Моносомия – только 1 из 2 гомологичных хромосом
Нуллисомия – ни одной из 2 гомологичных хромосом
Трисомия – дополнительная хромосома
➢Нарушение дозового баланса генов
➢В большинстве случаев вызывает спонтанные аборты
➢Однако с некоторыми вариантами анеуплоидии можно жить

8. АНЕУПЛОИДИЯ ПОЛОВЫХ ХРОМОСОМ

XXX – синдром трипло-X
• Женщины, нормальное физическое и психическое развитие, риск спонтанных выкидышей и
хромосомных патологий у потомства
OX - Синдром Тернера-Шерешевского:
• Женщины, нормальное интеллектуальное развитие, бесплодие, пороки развития внутренних
органов, недоразвитие вторичных половых признаков
XXY/XXXY - синдром Клайнфельтера
• Мужчины, некоторые женские вторичные половые признаки, бесплодие, низкий уровень
интеллектуального развития
https://dommedika.com/phisiology/1097.h
tml

9. АНЕУПЛОИДИЯ СОМАТИЧЕСКИХ ХРОМОСОМ

21 - синдром
Дауна
• Задержки
когнитивного развития
• Проблемы с речью
• Продолжительность
жизни (49 лет)
18 – синдром
Эдвардса
• Умственная отсталость
• Пороки органов
13 – синдром Патау
• Недоразвитость мозга
• Деформация черепа
• 95% умирают до года
• Менее 10% живут один
год
Больше
Моносомии соматических хромосом обычно нежизнеспособны - почему?
информации:

10. ХРОМОСОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ

Следствия нарушения процессов
кроссинговера, мейоза или митоза
Болезни:
Делеция короткого плеча 5-ой
хромосомы – синдром кошачего крика
Робертсоновская транслокация (между
двумя акроцентричными хромосомами)
– риск несбалансированного генотипа у
детей
Робертсоновская
транслокация
(меньшая хромосома
теряется)
https://studopedia.org/2-

11. МУТАЦИЯ

- это стойкое изменение генотипа
От чего происходят мутации?
• Внешние мутагены: УФ-излучение, ионизирующее излучение,
экстремальная температура, химические мутагены, биологические
мутагены (вирусы)
• Внутренние мутагены: продукты обмена веществ, транспозоны
• Спонтанные мутации в ходе репликации, рекомбинации, репарации
ДНК
В среднем 60 новых мутаций на поколение!
https://postnauka.ru/video/2276
4

12. КАКИЕ БЫВАЮТ МУТАЦИИ?

Вспомним про генетический код! К чему может привести замена

13. МУТАЦИЯ ЗАМЕНЫ

Замена
Не
синонимичная
Нонсенс –
ранний стоп
кодон
Синонимичная –
(сеймсенс)
значение
кодона не
изменилось
Миссенс –
замена
аминокислоты

14. КАКИЕ БЫВАЮТ МУТАЦИИ?

Вспомним про генетический код! К чему может привести делеция или

15. ФРЕЙМШИФТ

Изменение рамки считывания.
Часто приводит к укороченному нефункциональному белку

16. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ

Аморная мутация - нулевая мутация – полностью исчезает
активность продукта
Гипоморфная мутация – ослабление функции
Гиперморфная мутация – приобретение функции - усиление
синтеза белка или изменение его функции
Неоморфная мутация – приобретение новой функции

17. Моногенные заболевания

Наследуются согласно законам
Менделя
Кто помнит, что это?
Часто это нарушения метаболизма
https://licey.net/free/6-biologiya/73-genetika_i_selekciya_teoriya_zadaniya_otvety/stages/4393-tema_2_zakony_mendelya.html

18.

Почему это важно?

19. Некоторые моногенные заболевания

Муковисцидоз
Фенилкетонурия
Несиндромальная нейросенсорная тугоухость
И многие другие!
Мышечная дистрофия Дюшенна
Гемофилия А
Гемохроматоз
Дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы
Болезнь Тея-Сакса
Амилоидоз
Считаются редкими, но
суммарно затрагивают
больше людей, чем рак
и ВИЧ суммарно

20. УМЕЕМ ЛИ МЫ ЛЕЧИТЬ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ?

21. ДА! НАПРИМЕР, С ПОМОЩЬЮ БИОХИМИИ

Недостающий белок/продукт
можно восполнить искусственно
Ферменто-заместительная терапия
Гиперактивный белок можно ингибировать

22. ПРИМЕР БОЛЕЗНИ: ДЕФИЦИТ ГОРМОНА РОСТА

Симптомы: недостаток роста, задержка полового
развития, медленный рост волос и зубов, проблемы с
сердцем, быстрая утомляемость.
Может быть вызван мутациями генов HESX1 и LHX3,
контролирующими развития гипофиза - приводит к
недостатку гормона
Лечение: инъекции гормона роста
Однако! При мутации рецептора гормона роста такое
лечение будет неэффективно (нет лечения)
ГИПОФИЗ

23. … ИЛИ С ПОМОЩЬЮ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ

1. Доставка в клетку конструкции из
нуклеиновых кислот, содержащей
недостающий ген.
➔ С помощью вирусных векторов
Больше информации: https://www.popmech.ru/science/237204-gennaya-terapiya-kak-lechat-geneticheskie-zabolevaniya/

24.

25. ПРИМЕР БОЛЕЗНИ: ГЕМОФИЛИЯ

Недостаточность фактора свертывания крови IX
На данный момент лечение – постоянные инъекции фактора
свертывания
Генная терапия на второй стадии клинических испытаний
• аминокислотная замена аргинина на лейцин в позиции 388 приводит
у увеличению активности фермента в 8-12 раз
• ввели вектор ААВ непосредственно в кровь
• ген встроился в клетки печени и печень начала выделять фактор
свертывания
Спустя 18 месяцев из 10 пациентов 8 больше не нуждаются в
https://nplus1.ru/news/2017/12/08/F9-clinical-trials

26. ПРИМЕР БОЛЕЗНИ: СИНДРОМ ДРАВЕ

Симптомы: судороги, спровоцированные высокой температурой,
задержка умственного развития, психозы, аномалии поведения
Летальность до 18%
Вызвано аморфными мутациями в гене SCN1A
SCN1A кодирует α1 субъединицу нейронального
потенциалзависимого натриевого канала (OMIM:182389)
Приём традиционных противоэпилептических препаратов может
быть противопоказан, нет возможности излечиться
http://npcmed.ru/wp-content/uploads/2016/12/Geneticheskaya-diagnostika-Sindroma-Drave.pdf

27.

Задача: добиться специфичной экспрессии гена SCN1A в ингибиторных
нейронах

28. CRISPR/Cas9

Бактериальный иммунитет
Разрезает ДНК в
соответствующем sgRNA месте
Может выключать гены
Добавление донорской ДНК
вставит ген
https://postnauka.ru/faq/59807

29. Генная терапия против рака

Генетически
модифицированная
аутологичная Т-клеточная
иммунотерапия
Терапии против Bлимфоцитарных лимфом
https://www.niioncologii.ru/science/protivorak-news/kymriah
https://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm574058.htm

30. Генная терапия

+ Только один укол
+ Возможность лечить множество ранее неизлечимых болезней
- Иммунная реакция
- Отношение общества
- Сложность разработки
- Подбор дозы
- Интеграция в хромосому/потеря эпизомы
Больше информации:
https://youtu.be/Ez560GnkSrE
https://youtu.be/xOQFJJOBGM0

31. ПУТЬ К ЛЕЧЕНИЮ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

1.
2.
3.
4.
5.
Определить, что заболевание генетическое
Определить ген-причину
Определить белок-причину
Определить, что делает белок и в каких процессах участвует
Найти возможность нормализовать функции белка

32. Спасибо за внимание!