35 лет назад, 10 сентября 1984 года британский ученый А. Джеффриз совершил важнейшее открытие в генетике. Он обнаружил, что ДНК каждого человека отличается от всех других, она уникальна. Это открытие позволило разработать новые методы идентификации людей.
Дальнейшие работы ученых открыли и иные перспективы, но уже в сфере диагностики. Об этом и предлагает поговорить MedAboutMe.
ДНК, неповторимая и уникальная
Чтобы приблизиться к пониманию важности открытия Джеффриза, попробуйте представить себе следующее.
Если взять образцы ДНК у каждого из более чем 7,5 миллиарда землян, окажется, что они совпадают на 99,9%. Оставшиеся 0,1% позволяют каждому из людей быть абсолютно уникальным. Джеффриз нашел именно те участки длинной цепочки, которые никогда не повторяются.
Неудивительно, что одними из первых, кто заинтересовался открытием Алека Джеффриза, были специалисты из Министерства внутренних дел Великобритании. Метод безошибочной идентификации личности нашел применение не только в криминалистике: ДНК-тесты стали применяться и миграционной службой. Появилась возможность проверять правдивость заявлений иммигрантов о наличии близких родственных связей с гражданами Соединенного Королевства.
Криминалисты начали активно применять ДНК-анализы для подтверждения виновности или невиновности подозреваемых в совершении преступлений.
Пригодилось открытие Джеффриза и в трансплантологии для выяснения степени совместимости тканей донора и реципиента. Сегодня ДНК-типирование помогает установить отцовство, идентифицировать останки жертв катастроф и погибших в результате военных конфликтов. Диагностика опасных заболеваний также использует ДНК-типирование для получения результатов высокой точности.
В 1828 году в окрестностях Нюрнберга был найден юноша, выглядевший очень странно. Он неуверенно ходил и очень плохо разговаривал. Но, получив перо и бумагу, вполне уверенно вывел на листе имя Каспар Хаузер. Так его и стали называть. Когда Каспар смог изъясняться более внятно, он рассказал, что долгие годы провел в подземной камере, никого не видя. Звуки немецкого и венгерского языка казались ему знакомыми, хотя он не мог связать с ними никаких четких воспоминаний. В народе поползли слухи о том, что юноша этот — похищенный из колыбели наследник престола Баден-Бадена, сын великого герцога Баденского Карла и Стефании Богарнэ. По официальной версии сын герцога умер во младенчестве. Версия о королевском происхождении юноши рассматривалась, но доказать ничего не удалось. Но когда Каспар был убит неизвестным, многие решили, что именно из-за наследования престола с мальчиком и обошлись так жестоко.
Открытие Джеффриза позволило вновь вернуться к загадке Каспара Хаузера. ДНК юноши была выделена из образцов, полученных из одежды, хранящейся в музеях. Для первой попытки анализа взяли засохшую кровь с панталон, в которых якобы и был убит Каспар. Результат был отрицательный. Но потом оказалось, что панталоны принадлежали совсем другому человеку, и анализы было решено повторить.
Была выделена ДНК из пряди волос Каспара, для сравнения свою кровь предоставила Астрид фон Медингер, потомок Стефании Богарнэ. Ученые Института судебной медицины (г. Мюнстер) выбрали для исследования анализ митохондриальной ДНК, которая передается потомкам только по материнской линии. ДНК совпали на 95%, что делает версию о королевском происхождении таинственного Каспара Хаузера более чем вероятной.
ДНК плода в крови матери
В конце ХХ века ученые обнаружили, что, несмотря на плацентарный барьер, отдельные клетки и молекулы внеклеточной ДНК плода попадают в кровь матери и циркулируют в ее кровеносной системе. Это дает дополнительные возможности в раннем выявлении генетических нарушений у плода или летальных пороков развития.
Внеклеточная ДНК плода попадает в кровь матери из клеток трофобласта: группы клеток, из которой развивается плацента. Клетки трофобласта обновляются, из разрушающихся клеток высвобождается ДНК эмбриона и попадает в материнскую кровь. По мере развития плода уровень содержания фетально-плацентарной ДНК повышается. Различные патологии влияют на уровень фетальной ДНК, а ее исследование помогает на раннем этапе выявить хромосомные нарушения. При этом женщина и плод не подвергаются рискам, которые присутствуют при проведении инвазивных методов исследования (амниоцентеза и взятия проб ворсин хориона).
Пренатальный скрининг: что можно узнать?
Скрининг проводят, чтобы определить состояние здоровья плода, развивающегося в матке, наличие или отсутствие у него хромосомных аномалий, а также, чтобы уточнить срок беременности.
К хромосомным аномалиям относят изменение их количества: дополнительные хромосомы в 13, 18 и 21 парах, дополнительные Х или Y хромосомы, триплоидию, при которой вместо 46 хромосом образуется 69. В некоторых случаях возможно обнаружение наличие некоторых повреждений (микроделеций).
В России принято проводить три скрининга, то есть по одному в каждом триместре беременности, первый — на 11-13 неделе. Исследование крови беременной женщины и УЗИ плода позволяют выявить отклонения от нормы. Для уточняющих исследований можно провести неинвазивное или инвазивное тестирование. Последнее несет в себе определенный риск для матери и плода, и он не всегда бывает оправдан.
Исследование фетоплацентарной ДНК, полученной из крови матери, позволяет определить с точностью до 99% риск появления синдрома Дауна, Патау, Эдвардса, Шерешевского-Тернера. В качестве дополнения со 100% точностью определяется пол плода, а также врачи получают возможность оценить степень вероятности развития осложнений при беременности: родов раньше срока, преэклампсии и т. д.
Основываясь на результатах неинвазивного тестирования, врачи могут направить женщину на проведение инвазивных исследований, но это будет оправданное направление.
В некоторых клиниках Европы и США исследование фетоплацентарной ДНК предлагают пройти всем беременным, вне зависимости от того, как протекает их беременность.
Не принимаются на исследование анализы крови:
- если беременность многоплодная;
- если женщина во время беременности проходила через процедуру переливания крови;
- в случае наличия онкологических заболеваний.
После выявления в крови матери фетальной ДНК мы разработали количественный ПЦР-анализ для измерения концентрации эмбриональной ДНК в материнской плазме и сыворотке. Наши результаты показывают, что эмбриональная ДНК может быть обнаружена в материнской сыворотке уже на 7-й неделе беременности, и что ее концентрация увеличивается по мере развития плода. Это означает, что эмбриональная ДНК может быть ценным источником материала для неинвазивной пренатальной диагностики. В частности, нами разработан тест на выявление синдрома Дауна, которым воспользовались более 2 миллионов беременных женщин.
Полный диагностический потенциал циркулирующей эмбриональной ДНК в материнской плазме еще предстоит реализовать. Ожидается, что в будущем усовершенствование методов извлечения эмбриональной ДНК из плазмы и упрощение методов обнаружения могут расширить доступность этого типа тестирования.
