8 июля – День семьи, любви и верности

Врач-генетик Консультативного отделения Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова Анаит Эдуардовна Восканян ответила на самые популярные вопросы о генетике, типах наследования, митохондриальной ДНК и эпигенетике.

Что такое родословная с точки зрения генетики?

Родословная – это не просто генеалогическое древо. С точки зрения генетики, это специальная схема, которая позволяет визуализировать характер наследования конкретных признаков или заболеваний в семье. Она может дать информацию еще до проведения дорогостоящих тестов. Схема включает минимум три поколения, чтобы проследить различные типы наследования. Анализируя фенотипы ближайших родственников, в том числе, не живущих ныне, мы можем предположить конкретный диагноз, тип его наследования и повторные риски для семьи. Это главный неинвазивный инструмент для первичной диагностики и установления прогноза в семье, который применяется в работе врача-генетика. Он был основным методом до наступления эры молекулярной диагностики.

Что мы наследуем от отца и от матери?

Если упростить, то ДНК любого человека примерно на 50% состоит из ДНК мамы, и на 50% – из ДНК отца. Но если быть точнее, то у каждого из нас есть еще генетическая информация, которая содержится в митохондриях – клеточных органеллах, отвечающих за энергообмен. Эта часть генома передается только по женской линии. Кроме того, из уроков биологии нам хорошо известно, что среди 46 хромосом, имеющихся у человека, две отвечают за половую принадлежность. Наличие XY хромосом обусловливает мужской пол, а двух Х хромосом (ХХ) – женский пол. Таким образом, Y-хромосому мужчины наследуют только от своих отцов. За большинство наших признаков, таких как рост, цвет волос и глаз, телосложение, форма носа, отвечает значительное количество генов и конечный результат, то есть внешность каждого ребенка. – это следствие персональной комбинации сотен и тысяч отцовских и материнских участков ДНК. Вот почему все мы такие разные.

Какие черты мы можем получить от бабушек и дедушек?

Наша ДНК содержит информацию не только наших родителей, но и бабушек, дедушек, других пращуров. Но от них мы получаем не отдельные хромосомы, а целую мозаику из фрагментов хромосом – выходит настоящий генетический коллаж. Дело в том, что при образовании половых клеток в половых железах человека каждый раз происходит «перемешивание» отцовской и материнской ДНК. В итоге все мы получаем случайные фрагменты хромосом, которые могут принадлежать различным нашим предкам. Например, у вас могут быть голубые глаза, как у вашей бабушки по папиной линии, даже если у родителей цвет глаз темный. Это классическое проявление рецессивного признака, который был подавлен доминантными генами в поколении родителей. Также и группа крови вполне может отличаться от родительской, вопреки расхожему мифу, поскольку у этого признака есть определенные принципы наследования. От бабушек и дедушек мы можем унаследовать предрасположенность к полигенным и мультифакториальным заболеваниям, таким как подагра, атеросклероз или сахарный диабет. Но важно помнить, что за вероятность развития этих заболеваний ответственны не только множество мелких вариаций генов наших предков, но и факторы внешней среды, таких как образ жизни, питание, стресс и так далее. Потому они и называются мультифакториальными.

Какие существуют типы наследования?

В медицинской генетике мы выделяем пять основных типов наследования.

Аутосомно-доминантный: заболевание передается из поколения в поколение с вероятностью 50%. Заболевания с таким типом наследования чаще всего имеют семейный характер, их можно проследить в двух, трех, а то и в большем количестве поколений. Классические примеры – это хорея Гентингтона или нейрофиброматоз.
Аутосомно-рецессивный: болезнь проявляется обычно только в одном поколении у одного или нескольких детей в семье, а родители – здоровые носители заболевания. Риск в этом случае для каждого последующего ребенка – 25%. Существуют аутосомно-рецессивные заболевания, носительство которых в нашей популяции достаточно высокое. К ним относятся муковисцидоз, фенилкетонурия, тугоухость, спинальная мышечная атрофия. Для выявления этих и некоторых других заболеваний в настоящее время разработан и расширяется неонатальный скрининг. Также существуют генетические тесты, позволяющие определить носительство вариантов этих заболеваний. Тесты рекомендуется проходить при планировании беременности.
Х-сцепленный рецессивный: при таком типе болеют почти исключительно мальчики, поскольку они получают «мутантный» ген от матери-носительницы. У девочек есть вторая «здоровая» Х-хромосома, которая компенсирует мутацию, что приводит к отсутствию симптомов у женщин или, в некоторых случаях, легкому течению заболевания. Самый известный пример – гемофилия. Это заболевание было у сына императора Николая II цесаревича Алексея, который унаследовал заболевание от своей матери, внучки британской королевы Виктории. Сестры Алексея с 50%-вероятностью могли быть носительницами этой болезни и передавать ее своим сыновьям.
Х-сцепленный доминантный: при таком типе наследования могут болеть представители обоих полов, вот только мужчины, порой, имеют более тяжелый или даже летальный фенотип. Женщины такие заболевания могут унаследовать от больного папы с вероятностью 100%, поскольку от отцов они всегда получают их единственную Х-хромосому. Частыми примерами являются гипофосфатемический рахит, синдром Альпорта и синдром Ретта. При этом синдром Альпорта может протекать у женщин в легкой форме либо бессимптомно, приводя к заболеванию лишь у мужчин в виде сочетания поражения почек, тугоухости и снижения зрения. Синдром Ретта, напротив, встречается обычно только у женщин, поскольку мальчики с данным заболеванием, как правило, погибают еще внутриутробно.
Митохондриальный: тот самый тип наследования, при котором заболевание передаётся всем детям только по материнской линии, поскольку митохондриальную ДНК мы получаем от яйцеклетки. Пример митохондриального заболевания – оптическая нейропатия Лебера. Интересно то, что мужчины не передают мутации в митохондриальной ДНК своим детям.

Есть ли другие способы передачи черт родителей детям, не только через гены и воспитание? Например, ученые из Китая недавно заявили: если отец занимался спортом до зачатия, то у сыновей повышается выносливость. Так ли это?

Данное исследование – яркий пример эпигенетического наследования, показанного на животных. ДНК в течение жизни не меняется, но существует еще эпигенетика («эпи» от греч. «над»), которая регулирует активность наших генов под влиянием образа жизни и прочих внешних факторов, без изменений непосредственно последовательности ДНК. Эти изменения можно представить как замазывание части ДНК корректором («замалчивание» гена) или, напротив, подчеркивание ее текстовыделителем (усиление функции гена). Такие корректировки и исправления нашей генетики действительно способны передаваться нашим детям, но это возможно не для всех признаков. Например, в исследованиях на животных также было показано влияние питания, стресса и токсинов на эпигенетику потомства, но мы должны быть всегда аккуратны в экстраполяции подобных результатов на человека. Эпигенетика – относительно молодое ответвление генетики, и ее механизмы, в особенности у человека, до сих пор до конца не изучены. Думаю, самые невероятные открытия в этой области нас ждут впереди. Если подвести итог, генетический коллаж – это действительно мозаика из 46 хромосом, где каждый «фрагмент» имеет своего «автора». Каждое такое уникальное сочетание генов приводит к появлению нас, индивидуальностей. Если добавить сюда эпигенетические «штрихи» – метки, нанесенные определенным образом жизни наших предков, то можно представить, насколько сложно порой предугадать конечное изображение.