Молекулярно-генетические исследования

HLA – типирование

HLA (Human Leukocyte Antigen – человеческий антиген лейкоцитов)

Система HLA является одной из наиболее изученных среди сложных генетических систем человека. Всем клеткам организма присуще наличие антигенов системы HLA. Наиболее полно они представлены на поверхности лейкоцитов. Каждому человеку свойственен индивидуальный набор HLA-антигенов. Основной функцией HLA системы является идентификация чужеродных клеток и формирование иммунного ответа.

Существует 2 класса HLA-антигенов: антигены локусов A, B и C и антигены локусов DR, DP и DQ. HLA-антигены первого класса встречаются на поверхности любых клеток, HLA-антигены второго класса присутствуют только на поверхности тех клеток, которые принимают участие в иммунологических реакциях. К ним относятся активированные Т-лимфоциты, В-лимфоциты, моноциты, дендритные клетки и макрофаги. Гены, контролирующие синтез этих антигенов, локализованы в 6 хромосоме.

HLA - фенотип обязательно учитывается при подборе донора для процедуры трансплантации. Благоприятный прогноз пересадки органа выше при наибольшем сходстве донора и реципиента по антигенам тканевой совместимости.

Данное исследование рекомендовано также проводить супружеским парам для исключения идентичности HLA-антигенов при планировании беременности. Дело в том, что половина генов плода наследуется от отца, а половина от матери, из-за чего ребенок, которого вынашивает женщина, является наполовину чужеродным. При нормальном стечении обстоятельств, подобный фактор относится к разряду обычных физиологических явлений. Запуск иммунологических реакций, обусловленный этим процессом, обеспечивает сохранение беременности. Формирование клона иммунных клеток способствует выработке особых блокирующих антител. Во время беременности иммунная система матери не различает клеточные структуры плода. В этот период В-лимфоциты эндометрия способствуют выработке защитных антител, которые направлены против HLA-антигенов, полученных ребёнком в наследство от отца. Данные антитела обеспечивают блокировку HLA-антигенов отца, защищая их от материнских иммунных клеток, которые выступают в роли разведчиков, благодаря чему последние не в состоянии осуществить передачу информации клеткам-киллерам. По этой причине иммунная реакция организма матери не активируется в ответ на появление изначально «чужих» клеток, и эмбрион благополучно приживается. Все это происходит благодаря отсутствию идентичности между HLA-антигенами супругов. Сходство HLA-антигенов супружеской пары приводит к «похожести» зародыша на организм матери, что становится причиной недостаточной антигенной стимуляции иммунной системы женщины, и необходимые для сохранения беременности реакции не запускаются. Большое число совпадающих антигенов главного комплекса гистосовместимости (HLA) у супругов приводит к тому, что зародыш не распознается организмом матери как плод, а воспринимается как измененная клетка собственного организма, против которой начинает работать система уничтожения.

Поскольку выявлена связь между антигенами HLA и некоторыми заболеваниям, то данный тест проводится для их диагностики. Ярким примером является связь гена HLA-B27 с анкилозирующим спондилитом. Ниже приведена таблица соответствия гена с определенным заболеванием:

Анализ мутаций при адреногенитальном синдроме

Адреногенитальный синдром является наследственным врождённым заболеванием, обусловленным неполноценностью ферментных систем, участвующих в синтезе стероидных гормонов коры надпочечников и приводящих в различной степени к снижению выработки кортизола. Наследственный дефект в ферментативных системах (в большинстве случаев дефицит или недостаточность 21-гидроксилазы (21-ОН) и дефицит 11-гидроксилазы; реже встречаются недостаточность 3-бета-ол-дегидрогеназы.

При адреногенитальном синдроме увеличивается секреция гипофизом адрено-кортикотропного гормона (АКТГ), обуславливающая двустороннюю гиперплазию коры надпочечников и активизацию синтеза гормонов, главным образом андрогенов. Следствием является надпочечниковая недостаточность, ранее развитие вторичных половых признаков, артериальная гипертензия. Исследование на определение мутаций проводится обычно в комплексе с определением 17-КС в моче, а также тестостерона общего, ДЭА-сульфат, андростендион.

Нарушения детерминации пола (SRY)

Группа заболеваний, характерными признаками которых являются аберрации половых хромосом. Наиболее встречающимися заболеваниями являются Синдром Шерешевского-Тернера (кариотип ХО), ХХ инверсия пола и XY “чистая» форма дисгенезии гонад. Ведущим звеном в детерминации мужского пола является ген SRY (Sex determining Region Y gene). Исследование проводят на идентификацию или наличие мутаций данного гена.

Анализ микроделеций Y-хромосомы при азооспермии

Обусловлено делецией в локусе AZF на трех участках a, b, c, локализованной на длинном плече Y-хромосомы, которые приводят к различной степени нарушения сперматогенеза, от сниженной его активности до синдрома клеток Сертоли. Микроделеции локуса AZF являются одной из наиболее частых генетических причин бесплодия у мужчин при таких формах нарушения как азооспермия и олигозооспермия тяжелой степени. Обнаружение микроделеций Y-хромосомы позволяет установить генетическую причину нарушения сперматогенеза, избежать необоснованного лечения бесплодия у мужчин с микроделециями локуса AZF, а также прогнозировать вероятность получения сперматозоидов для проведени ЭКО/ИКСИ.

Исследование полиморфизма андрогенового рецептора

Диагностика основана на исследовании СПКЯ (синдром поликистозных яичников), который сопровождается хронической ановуляцией, бесплодием, нередко нарушением обменных процессов, снижением толерантности к глюкозе, а также гиперандрогенией и, следовательно, вирилизацией.

Ген рецептора андрогенов (AR) располагается на длинном плече X хромосомы. В регуляторном участке рецептора (участке транскрипции и активации), который получил название домена трансактивации находится высокополиморфная зона, состоящая из разного количества повторов аминокислоты гуанина, который кодируется разным числом повторов CAG в гене рецептора (цитозин-аденин-гуанин). В исследованиях in vitro было четко показано, что чем меньшее количество повторов в этой области присутствует в гене AR, тем большую активность проявляют андрогены на уровне клетки. Было показано, что мужчины-носители так называемых «коротких» форм рецептора (число повторов меньше 22) подвержены повышенному риску развития аденомы и рака предстательной железы.

Исследование мутаций гена CFTR

Ген CFTR (трансмембранный регуляторный белок; cystic fibrosis transmembrane conductase regulator) является геном муковисцидоза, который расположен на 7-ой хромосоме. Диагностика мутаций проводится с целью диагностики муковисцидоза - наследственное заболевание, при котором поражаются экзокринные железы организма. К экзокринным железам относятся железы бронхолегочной системы, поджелудочная железа, печень, потовые, слюнные железы, железы кишечника, половые железы. Изменения связаны с тем, что секреты этих желез становятся вязкие, густые, из-за чего их выделение затруднено, а также мужского бесплодия (обструктивная азооспермия как следствие одностороннего или двустороннего врожденного отсутствия семявыносящих протоков)- генитальная форма муковисцидоза. По статистике у 10% мужчин, страдающих бесплодием, выявляют мутации в CFTR гене.

Мутации в генах MTHFR, MTRR

Ген MTHFR локализован на хромосоме 1р36.3. Дефекты в данном гене часто приводят к различным заболеваниям с широким спектром клинических симптомов: умственное и физическое отставание в развитии, пренатальная смерть или дефект плода, кардиоваскулярные и нейродегенеративные заболевания, диабет, рак и другие. У носителей гетерозигот С/Т во время беременности наблюдается дефицит фолиевой кислоты, что может приводить к дефектам развития нервной трубки у плода.

Ген MTRR кодирует фермент метионин-синтазу редуктазу (МСР). В результате мутаций этого гена функциональная активность фермента снижается, что приводит к повышению риска нарушений развития плода – дефектов нервной трубки.

Гены GSTP, GSTM, GSTT

Гены суперсемейства глутатион-S-трансфераз (GSTT1, GSTM1, GSTP1) кодируют ферменты системы детоксикации ксенобиотиков. Изменения функций ферментов системы детоксикации ксенобиотиков повышают восприимчивость организма к вредным воздействиям и, как следствие, к увеличению риска некоторых заболеваний.

Исследование полиморфных аллелей генов GSTT1, GSTP, GSTM и NAT2 целесообразно осуществлять с профилактической целью для выявления повышенного риска развития рака легких, пищевода и гортани у регулярно курящих лиц, а также предрасположенность к эндометриозу, бронхиальной астме, привычное невынашивание.

Ген PAH

Ген PAH находится на 12 хромосоме Нарушение деятельности данного гена является причиной развития феникетонурии - генетическое заболевание, связанное с нарушением Высокая распространённость носительства мутаций в гене фенилкетонурии, а также тяжёлые проявления этого заболевания требуют обследования доноров сперматозоидов и яйцеклеток. Исследование рекомендовано супругам, планирующим беременность. Кроме того, проведение исследования необходимо в семейных случаях фенилкетонурии. метаболизма аминокислот, что в дальнейшем приводит к развитию умственной отсталости. Ранняя диагностика и своевременное лечение позволяет предотвратить тяжелые последствия.

Ген SMN1

Ген фактора выживания мотонейронов. Мутация данного гена приводит к дефициту одноименного белка, в связи, с чем повреждаются моторные нейроны спинного мозга и, как следствие, развитие спинальной мышечной атрофии - прогрессирующая мышечной слабость, атрофия мышц, развитие деформаций позвоночника и суставов. Пренатальная диагностика мутации данного гена дает возможность улучшить планирование семьи, а также начать раннее корректирующее лечение при выявлении СМА.

Ген GJB2

Мутации гена коннексина 26 (GJB2) обусловливают нейросенсорную тугоухость. На сегодняшний день известно более 100 мутаций в гене коннексина 26 (GJB2) и около 10 мутаций в гене коннексина 30 (GJB6), являющихся основной наследственной причиной повреждения процесса звуковосприятия у человека. Трансмембранные белки, кодируемые генами GJB2 и GJB6, участвуют в образовании межклеточных контактов - коннексонов - в тканях внутреннего уха, которые ответственны за перенос малых молекул, и обеспечивают, в основном, циркуляцию К+ в улитке. При дефектах синтеза этих белков происходит нарушение гомеостаза эндолимфы, что приводит к отмиранию волосковых рецепторных клеток и развитию потери слуха по сенсоневральному типу.

Мутация в генах свертывающей системы

Наиболее частыми из известных генетических факторов, предрасполагающих к тромбозам, являются полиморфизмы в генах факторов свертывания F2 и F5. Исследование полиморфизма гена протромбина (F2) и гена F5 («мутация Лейден») имеет прогностическое значение, позволяющее определить риск развития заболеваний сердечно-сосудистой системы из-за нарушений в свертывающей системе крови, оценить вероятность сердечно-сосудистой патологии у потомства.

Ген F2 кодирует аминокислотную последовательность белка протромбина. Протромбин или коагуляционный фактор II является одним из главных компонентов свертывающей системы крови. В результате его ферментативного расщепления образуется тромбин. Данная реакция является первой стадией образования кровяного сгустка.

Ген F5 кодирует аминокислотную последовательность белка - коагуляционного фактора V (фактор Лейдена). Функция коагуляционного фактора V заключается в активизации реакции образования тромбина из протромбина. Показания к назначению анализа: наличие у консультирующегося венозных тромбозов или тромбоэмболий; наличие венозных тромбозов или тромбоэмболий у родственников I и II степени родства; инфаркт или инсульт в анамнезе у консультирующегося; плановая подготовка к оперативному вмешательству; наличие в анамнезе у консультирующейся женщины гестозов; необъяснимой внутриутробной гибели плода во время 2 или 3 триместра беременности; оценка риска развития венозных тромбозов; определение риска сердечно-сосудистых заболеваний, осложнений беременности; оценка вероятности заболеваний у потомства.