Дупликации и генетические заболевания
24 января 2023 г
Последствия возникновения изменений генетического материала могут быть разными: часть генетических вариантов, например, защищает человека от инфекционных заболеваний, другие же способны вызывать серьезные патологии развития.
Одним из таких изменений являются дупликации.
Содержание:
- Определение и причины возникновения
- Примеры генетических заболеваний
- Диагностика дупликаций
Определение и причины возникновения
Дупликация — это перестройка хромосомы, при которой возникает удвоение определенного участка ДНК. Таких копий может быть одна или же несколько, также дупликация способна затрагивать как небольшой участок из нескольких нуклеотидов, так и крупные фрагменты, содержащие целые гены. Дупликации встречаются у всех организмов, чаще у растений, реже у человека. Генные дупликации играют важную роль в эволюции геномов человека и других организмов[1].
Дупликации возникают в результате[2]:
• ошибок во время гомологичной рекомбинации;
• неравного кроссинговера;
• ретротранспозиции.
Копии исходного фрагмента могут следовать сразу за “оригиналом” в той же последовательности, или встроиться в другую часть генома, или развернуться на 180 градусов и встроиться в виде обратной последовательности нуклеотидов. В последнем случае такая копия называется инвертированной.
Появление дополнительных копий гена может привести к избытку кодируемого геном белка, то есть увеличению “дозы” гена, что в некоторых случаях негативно влияет на фенотип[2].
Примеры генетических заболеваний
Дупликации реже других типов генетических изменений вызывают серьезные патологии. Однако некоторые могут стать причиной гибели зародыша, особенно если затронут крупный участок хромосомы.
К известным заболеваниям, возникающим в результате дупликаций, относятся:
• Болезнь Шарко-Мари-Тута 1А типа вызвана дупликацией гена PMP22[1];
• Синдром дупликации MECP2[3];
• Микродупликация фрагмента 15q11–15q13;
• Микродупликация участка 22q11.21;
• Микродупликация Потоцкого-Лупского, затрагивающая участок 17p11.2[4].
Диагностика дупликаций
Дупликации можно выявить методами ХМА, ПГТ-А, MLPA, полноэкзомного, полногеномного секвенирования, в зависимости от размера участка ДНК. Для проверки на мелкие дупликации в несколько нуклеотидов можно использовать секвенирование фрагмента ДНК по Сэнгеру.
Подтверждающее секвенирование по Сэнгеру
В основе этого метода секвенирования, лежит ферментативное построение комплементарной цепи ДНК на одноцепочечной матрице.
Перейти к услуге
Список используемых источников:
- https://www.genome.gov/genetics-glossary/Duplication
- https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-deletion-and-duplication-and-the-associated-331/
- https://rarediseases.info.nih.gov/diseases/9781/mecp2-duplication-syndrome
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3681172/
Враг №2: активные формы кислорода Самый распространенный мутаген. Хитрость заключается в том, что эти активные формы генерируются в ходе самых обычных химических реакций, которые протекают в человеческом теле. Тут может возникнуть недоумение, ведь кислород — это газ, который содержится в атмосфере нашей планеты, с ним ассоциируется дыхание полной грудью, свежесть и еще какие-то приятные ощущения из рекламы стиральных порошков.
Разгадка кроется в названии. Кислород окисляет вещества, которые встречает на своем пути. Вспомните перекись водорода, которую выливают на разбитую коленку — примерно то же самое происходит в клеточных масштабах при выделении активных форм кислорода. Активные формы кислорода разрушают мембраны, из которых построены живые клетки, выдергивают отдельные основания из цепи ДНК и вносят разрывы. Страшно не только то, что они делают, но и то, как изощренно это происходит. Поскольку выделение АФК осуществляется постоянно, при поломке нейтрализующего их механизма клетки постоянно подвергаются бомбардировке мутагенами и гибнут в муках.
Доказано: от окисления и активных радикалов спасают антиоксиданты. Это вещества, которые содержатся в свежих ягодах и фруктах, зеленом чае, орехах и красном вине. Они переводят радикалы в неактивную форму. Иными словами, антиоксиданты — это такие альтруисты. Они выходят на улицу, видят, как хулиганы разрушают стены, и принимают удар на себя. Антиоксиданты обладают множеством чудесных свойств, одно из которых — защита от старения. Согласно некоторым гипотезам, старение ассоциировано с выделением АФК. Отдельно выделяется легион — витамин Е — собирательное название для нескольких жирорастворимых веществ, обладающих антиоксидантной активностью. При поступлении в пищеварительную систему ингредиенты витамина Е проходят отбор в печени, и уже в круг обмена веществ вступает в основном альфа-токоферол.
Важно учитывать собственную генетическую предрасположенность к усвоению витаминов, так как антиоксиданты при чрезмерном потреблении вредны: они могут препятствовать усвоению других микроэлементов.
Враг № 3: афлатоксины. Название принадлежит группе ядов-канцерогенов, вырабатываемых некоторыми видами плесени. Афлатоксины — это ответ на детский вопрос: «Почему нельзя есть землю и опавшие листья?», на взрослый вопрос: «Почему у чая есть срок годности?» и на старческий вопрос: «Почему нельзя есть заплесневевшую крупу?» Когда условия хранения не соблюдаются, на продукте, как на питательной среде, растут плесневые грибы рода Aspergillus. Опасность может подстерегать в крупах, специях, орехах, чае, молоке, яйцах, мясе, сухофруктах, хлебе и промышленных соках. Плесень может вырасти в результате неправильного или длительного хранения, а ароматизирующая добавка заглушит неприятный запах. Если доза афлатоксинов не смертельная, но регулярная, это может послужить причиной для развития цирроза и рака печени. Особую опасность продукты с афлатоксинами представляют для будущих матерей: помимо общего отравления, афлатоксины могут нарушить эмбриогенез.
Доказано: полезные пищевые привычки помогут избежать этого врага. Будьте аккуратны и не ешьте просроченные продукты. Старайтесь тщательно мыть продукты и готовить еду непосредственно перед употреблением. Впрочем, люди с непереносимостью глютена, лактозы или кофеина в отношении афлатоксина чувствуют себя немного спокойнее: больше половины продуктов из группы риска уже исключены из их меню. Такая особенность пищевого поведения, как привычка переедать, может быть вдвойне вредна в данной ситуации.
Враг №4: бензол. Бензол — химическое соединение, без которого невозможно представить современную жизнь. Это токсин и канцероген, который входит в состав нефти и бензина, а также широко применяется в производстве лекарств, пластмасс, резины и красителей. Если поместить человека в замкнутое пространство и постепенно закачивать туда бензол, то сначала он почувствует эйфорию. Затем появятся сонливость, тошнота, головная боль, мышечные подергивания. Если оставить испытуемого в этой камере на длительное время, то он умрет, если же его выпустить, то можно будет наблюдать целый комплекс расстройств, вызванных отравлением бензолом. Однако нам интересно не это. Бензол часто встречается в некачественной косметической продукции и пластмассовых изделиях, то есть не исключено систематическое отравление бензолом в небольших количествах, что может провоцировать возникновение различных видов гемато-онкологических заболеваний.
Доказано: витамины группы В — Ниацин, фолат и кобаламин — необходимы для репарации ДНК. Дефицит этих витаминов в первую очередь заметен при отравлении бензолом. Зачастую люди получают витамины этой группы с мясом животных. Подробнее узнать о том, на какие процессы влияют витамины группы В и как диагностировать их недостаток, можно по ссылке.
Берегите себя. Враги в лице мутагенов могут быть повсюду. Когда речь заходит о здоровом образе жизни, тем, кто пытается изменить все своими силами, приходится балансировать между массой советов и здравым смыслом. Граница зыбкая и устоять на ней больше шансов у того,, кто знает себя и не наносит себе вред.
Генетика довольно молодая наука. Однако ее доказательный потенциал огромен. С помощью генетического анализа расследуют преступления, устанавливают родство, диагностируют болезни. Факты эффективности генетики подвержены миллионами тестов. Наша ДНК неизменна на протяжении всей жизни и является уникальной.
Может ли ДНК-тест выдать ошибочный результат?
В зависимости от вида исследования анализу подвергаются разные участки генома, отдельные гены или целые хромосомы. Вероятность появления ошибки в большинстве случаев зависит от человеческого фактора.
При установлении отцовства горе-генетик может перепутать пробирки или неправильно интерпретировать данные от анализатора. Но если все сделать правильно, то тест будет абсолютно верным.
Существуют случаи, когда у ребенка возникают редкие мутации и появляется расхождение в локусах. Но опытный эксперт заметит это и просит предоставить образцы матери. Если предполагаемые отцы являются однояйцевыми близнецами, то экспертиза может показать неопределенные данные. Но и тут хороший генетик заметит подвох и разберется в ситуации. В ДНК лаборатории «ИнЛаб Генетикс» работают лучшие специалисты с многолетним опытом в области ДНК анализа. Ошибается ли тест ДНК на отцовство? Сама методика нет, но человеческий фактор может сыграть свою роль.
При выявлении хромосомных отклонений или моногенных заболеваний также многое зависит от человека. Как правило процессы автоматизированы и оплошностей быть не может.
Лаборатория, которая ценит свою репутацию и своих клиентов проводит параллельныетесты разными специалистами. Затем результаты сравниваются. Двойной контроль снижает риски человеческого фактора практически до нуля.
Не стоит забывать об условиях забор генетического материала. Если пациент сознательно идет на обман и приносит заведомо ложные образцы, то тест на родство будет выполнен именно по этим образцам. Конечно, если это биообразцов одного человека, грязные или не того пола, специалист сразу это заметит.
Возможные причины погрешности при генетическом исследовании.
Как уже упоминалось выше, самая главная причина погрешности любой экспертизы — это человека:
- Плохо собранный генетический материал.
- Контаминация.
- Сознательный обман.
- Нерадивость генетика.
При правильной загрузке оборудования экспертиза не может быть ошибочной. Данные будут точными согласно предоставленным образцам ДНК.
Надо учитывать рекомендации и ограничения для определённых видов тестов. НИПТ можно делать, начиная с 9-й недели беременности, когда концентрация ДНК плода достигает достаточных значений. Иначе можно получить ложный результат.
Результаты тестов могут быть проверены разными методами диагностики. Например, NGS можно проверить с помощью real-time ПЦР. ДНК лаборатория «InLab Genetics» обладает оборудованием для контроля результатов анализа и проверки данных.
Принцип ДНК теста.
Если говорить доступным языком, то суть любого анализа ДНК на установление родства, в том числе отцовства, является сравнение генетического материала участников теста.
Что сравнивают в процессе установления родства?
- Определенные участки генов, так называемые локусы. Количество исследуемых локусов (или генетических маркеров) может варьироваться от 25 до 40 STR маркеров.
- В исследуемом локусе сравнивают аллели. Ребенок наследует одну аллель от отца, другую от матери. Именно поэтому у предполагаемых родственников, например у отца и ребенка, эти аллели будут совпадать при проведении анализа.
Тест ДНК проводят с помощью анализа полимеразной цепной реакции — ПЦР.
При проведении ПЦР определенные участки генов — локусы, многократно копируются, тем самым картина становится яснее и можно провести точный анализ и сверить полученные участки биоматериалов.
ПЦР один из самых точных методов для установления биологического родства. Опытные лаборанты, используя качественные биоматериалы, проводят генетическое исследование с высокой точностью. Результаты генетических экспертиз, на сегодняшний момент, не могут подвергаться сомнениям.
Какие риски существуют при определении родства по ДНК.
- Самый распространенный случай — контаминация (смешение биологических образцов). Или неправильный самостоятельный сбор биологического материала.
Если вы проводите сбор биологического материала самостоятельно, то неукоснительно следуйте инструкции полученной от консультанта или вложенной в набор от генетической лаборатории. Ни в коем случае не трогайте рука ватную палочку с биообразцами участников теста. Не кладите палочки от разных участников теста в один конверт. Соблюдайте условия хранения биологических образцов. Т.к. при неправильном хранении структура ДНК разрушается.
Однако важно понимать, что при контаминации, или недостаточном количестве биологического материала в худшем случае в генетической лаборатории вас попросят произвести ПЕРЕЗАБОР. Неправильный результат в данном случае просто невозможен.
- Подмена биологических образцов.
Заведомо ложные образцы может прислать сам участник теста. Когда, например, предполагаемому отцу необходимо получить отрицательный результат. Однако такие махинации возможны только в случае анонимного теста и самостоятельного сбора биоматериала.
Как обезопасить себя в данном случае от недостоверных результатов?
- производите сбор самостоятельно и храните образцы в недоступном месте. А лучше сразу направляйте их в лабораторию. После сбора биоматериал, запечатывайте конверты. В специальных наборах, которая направляет генетическая лаборатория, есть конверты для биологических образцов со специальной клейкой лентой, она помогает защитить конверты от повторного вскрытия.
- проводите не анонимный тест, а досудебный или судебный тест. Такой формат ДНК тестов на установление родства предполагает полную идентификацию личностей участников, с фотографированием, с заполнением протокола, с опечатыванием конвертов и наличием 2 свидетелей. В данном случае подмена образцов исключена полностью.
- Подкуп должностного лица.
Выбирая лабораторию для проведения такого рода исследований, ознакомьтесь со штатом сотрудников данной компании. Просмотрите не только сертификаты и лицензии учреждения, а именно стаж и образование судебных экспертов-генетиков, которые будут проводить ваш генетический анализ. В серьезных генетических лабораториях, которые осуществляют свою деятельность на территории РФ и странах СНГ и работают не один год, навряд ли найдете экспертов, готовых преступить закон. Эксперты-генетики, которые подписывают заключение генетической экспертизы несут уголовную ответственность (статья 307 УК РФ). Они дают подписку об уголовной ответственности за дачу заведомо ложного заключения.
Если вы все-таки сомневаетесь в полученных результатах ДНК тест на установление родства, Вы всегда можете провести повторную экспертизу в другой лаборатории или обратиться в судебные инстанции.
Многие люди, столкнувшись с необходимостью провести ДНК-экспертизу, задаются вопросом: может ли экспертиза ДНК ошибаться? Учитывая, что нередко результат теста требуется не только по личным мотивам, но и для предоставления в суд — вопрос кажется резонным.
Эксперты центра генетических исследований Lab-DNK объясняют, что анализ не может подвергаться сомнению, если он был сделан в медицинском центре с солидной репутацией. При чем абсолютно не принципиально, является ли тест ДНК информационным (для себя), или это досудебная/судебная генетическая экспертиза по определению суда — оба анализа выполняются по совершенно одинаковой технологии, а современный профессиональный подход исключает возможность ошибки теста ДНК. В лабораториях Лаб-ДНК каждый генетический материал, принятый отделом регистрации, полностью обезличивается и только после этого передаются двум обособленным группам генетиков, после получения лабораторных результатов они сравниваются. Так как ежедневно проводятся сотни исследований, это помогает исключить человеческий фактор и предвзятое отношение.
Нередко судебные органы сами советуют надежную исследовательскую лабораторию, известную высокой квалификацией персонала и
соблюдением врачебной тайны. Стоит обратить внимание на то, заключает ли клиника договор, предоставляет ли гарантию результата
Важная информация
Суд может порекомендовать Вам экспертную организацию, но согласно федеральному закону «О защите конкуренции», Вы вправе сами выбирать исполнителя, предоставив в суд лицензии и квалификации выбранной Вами лаборатории. Зачем? Средняя стоимость установления отцовства в
государственной лаборатории — 30 000 ₽. Средняя стоимость аналогичного исследования в современных коммерческих лабораториях 13 800 ₽.
РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТА ИЛИ МОЖЕТ ЛИ ДНК ТЕСТ ОШИБАТЬСЯ
ДНК тест, проводимый в инновационной лаборатории Lab-DNK, подтверждает факт отцовства на 99,9999%. Но люди постоянно интересуются, можно ли подделать анализ ДНК? Часто результат выдается с длиннющим хвостом из цифр, что еще более подтверждает факт, что конкретный мужчина приходится биологическим отцом ребенка. Кстати, специалист, проводящий экспертизу, несет уголовную ответственность за результат. Насущная проблема, может ли ошибаться генетическая экспертиза, давно волновала ученые умы и простых обывателей.
Можно ли подделать тест ДНК — Что бы ответить на этот вопрос необходимо немного погрузиться в процесс и выделить места где можно «ошибиться».
Cбор материала для выделения ДНК
Уже на этом этапе недобросовестные компании могут подменить конверты с материалом или сами зонды — как этого избежать? Ответ прост — не гнаться за ценой, так как такие компании как правило делают тесты дешевле всех (и не факт что делают), поэтому доверяйте только профессионалам, данные полученные в центре генетических исследований Лаб-ДНК можно проверить в любой независимой лаборатории.
Важная информация
По поводу качества забора ДНК — можете не переживать, если процедура выполнена халатно, то материал просто не примут в работу. Так
как либо наши генетики получат смешанный профиль (более чем от 1 человека), либо не смогут выделить профиль полностью (в случае когда материала недостаточно, или он деградировал). В обоих случаях в проведении генетической экспертизы будет отказано, а пациенты будут направлены на перезабор.
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ИЛИ ОПРОВЕРЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕСТА ДНК НА ОТЦОВСТВО
Из нашей практики, результат анализа на отцовство в среднем варьируется от 99,95…. до 99,9999 (если исследование проходит по 25 локусам), или 100% если идет опровержение. Если скептики считают, что отсутствие 100%-ного результата допускает возможность ошибки, то заблуждаются как раз они. Индекс отцовства рассчитывается как суммарное произведение индексов по каждому локусу и, исходя из формулы, просто не может достичь 100 процентов.
Поэтому, тем, кто думает над вопросом, может ли экспертиза ДНК ошибаться, стоит просто более детально разобраться в тонкостях процесса
Интересный факт (может ли тест днк быть ошибочным?)
Да — может. Небольшая доля процента отведена на то, что у каждого предполагаемого отца есть теоретический однояйцевый брат близнец. Однояйцевые близнецы полностью идентичны с точки зрения генетики, поэтому результаты теста на отцовство у близнецов будут абсолютно идентичны.
МОЖЕТ ЛИ ЭКСПЕРТИЗА ДНК ОШИБАТЬСЯ?
Для начала нужно понять, чем все таки отличается ДНК экспертиза от теста ДНК. Технически — это два абсолютно одинаковых теста. Разница только в процедуре забора биологического материала для выделения ДНК и оформлении/виде отчета.
Когда мы говорим про обычное исследование ДНК, подразумевается, что материал может быть собран как сотрудниками центра, так и обычно человеком. Материал может быть как стандартный (буккальный эпителий) так и не стандартный. Такой тест ДНК можно сделать как официально, так и полностью анонимно. Результат исследования выдаётся на фирменном номерном бланке (гербовая бумага с водяными знаками, за личной подписью эксперта генетика).
Когда мы подразумеваем генетическую экспертизу с цель установления отцовства/материнства (или любого другого родства) — тут все строго! Все участники исследования обязаны иметь документы удостоверяющие личность, забор биологического материала для
Важно!
Если один из участников не совершеннолетний, его должны сопровождать родители (подтверждается свидетельством о рождении). Если таковой возможности нет, ребенок должен сопровождаться официальным опекуном, что подтверждается документом о опеке.
Выделения ДНК осуществляется в присутствии свидетелей с подписью под 307 ст. УК РФ. Все документы ксерокопируются и заверяются, а если в исследовании ДНК присутствуют несовершенно летние — они фотографируются для идентификации личности. Конверты с биообразцами запечатываются, проштамповываются. Вскрытие конвертов в лаборатории производится под фотофиксацию, а результат отчета предоставлен на 25-30 листах и опломбирован.
В принципе — обмануть ДНК тест практически невозможно, тем более, если это генетическая ДНК экспертиза! Образцы заключений выглядят следующим образом!
Образец информационного
теста ДНК отцовство
Образец заключения о проведении судебной (досудебной)
генетической экспертизы с целью установления отцовства