Наша генетика: что мы получаем "по наследству"?

Вероника Аркадьевна, расскажите, что именно и как мы наследуем от родителей?

Все! Информация о том, как будет выглядеть организм, записана, закодирована в ДНК. Это длинная-длинная молекула, как нитка. ДНК в клетках хранится в виде хромосом, это форма упаковки.

В каждой обычной клетке у человека 23 пары хромосом. Две первые хромосомы, две вторые, две третьи и так далее. У девочек еще и две Х хромосомы. У мальчиков одна Х хромосома, одна У хромосома. Поэтому можно сказать, что наследуем пол. Причем только сперматозоид определяет, родится девочка или мальчик.

Когда обычные клетки делятся, хромосомный набор удваивается. Деление же в половых клетках идет иначе. Если упростить, то хромосомы не удваиваются, и в результате на момент оплодотворения в яйцеклетке у женщины остается только 23 хромосомы, сперматозоид приносит еще 23 хромосомы. Когда они объединяются, получается 46 хромосом нового организма.

Каждая половая клетка абсолютно уникальна. В них случайным образом попадает одна хромосома из каждой пары. Кроме того, в процессе расхождения парные хромосомы могут еще и обмениваться участками.

То есть в клетках абсолютный генетический хаос?

У этого, на первый взгляд, хаоса есть свои законы.

Что «записано» в нашем ДНК, какая наследственная информация? Внешность? Привычки?

Внешний облик, воспроизводимый для вида. У человека две руки, две ноги, голова. Нет хвоста и копыт. Это прописано в ДНК.
Особенности внешности кодируются: разрез глаз, форма носа, цвет глаз, цвет кожи.

ДНК – это длинная молекула. Она состоит из кодирующих и некодирующих отрезков. Кодирующие отрезки – то, что называется генами. Одни гены «сильные» (доминантные), они всегда проявляются. Например ген, отвечающий за карий цвет глаз. Другие гены «слабые» (рецессивные), они работают только когда их две копии (от матери и от отца). Комбинация таких слабых и сильных генов будет определять внешность и не только.
Привычки, конечно же, не наследуем, а приобретаем.

А характер наследуется генетически? Я почему-то склонна считать, что черты характера формируются под влиянием внешних факторов и примеров людей рядом.

Отдельные проявления характера — это физиология и биохимия мозга. К примеру, генетически может быть обусловлена склонность к депрессии. Гены кодируют рецепторы к нейромедиаторам, серотонину и другому — много их или мало, хорошо они работают или не очень. А уже на этот генетический фон могут накладываться условия внешней среды и опыт после рождения, и становиться катализаторами. Так же, как с некоторыми физическими данными. Африканские бегуны имеют длинные ноги, сильные мышцы, а европейцы физиологически устроены иначе. Но выиграет тот, кто будет тренироваться.

Есть истории, когда в семье все кареглазые, и вдруг рождается малыш с голубыми глазами. Откуда этот ген мог появиться?

Он не появился, он был у мамы и у папы, но не проявлялся, ген голубых глаз рецессивный, то есть «слабый».
Допустим у меня глаза карие, потому что у меня есть доминантный ген, карий. Но у меня есть и рецессивный ген голубых глаз. Он не проявился в моей внешности, но он есть. С точки зрения генетики я гетерозигота по этому признаку, то есть имею два разных гена. Если два одинаковых гена, 2 рецессивных или 2 доминантных — это называется гомозигота. И у моего мужа глаза карие, но у него тоже есть рецессивный ген голубых глаз. Если попадется мой рецессивный голубой и его рецессивный голубой, то глаза будут у ребенка голубые.

По такому же принципу у родителей с положительным резус-фактором крови, может родиться ребенок с отрицательным с вероятностью в 25%.
По тому же принципу проявляются и генетические заболевания. Есть аутосомно-доминантные заболевания, когда даже один «поломанный» ген становится причиной болезни. Есть аутосомно-рецессивные заболевания, которые проявятся только в том случае, если от обоих родителей достанется «дефектный» ген. Из ярких примеров — такое заболевание, как спинально мышечная атрофия. У ребенка может быть абсолютно здоровые папа и мама. Но они носители «ломаного» гена. И если ребенку от обоих родителей достался тот самый ген, болезнь, конечно же проявится.

Гены же не меняются у человека с течением времени. Тогда почему с возрастом родителей увеличиваются риски заболеваний у детей?

Мы говорили про то, что называется моногенные заболевания. А здесь уже речь про хромосомные отклонения. То есть проблема не в одном гене (не в отрезках ДНК), а в количестве хромосом (количестве «катушек»).

Вернемся к началу, к созреванию половых клеток. Оно проходит в несколько стадий. Сначала яйцеклетка незрелая, она, как и любая другая, содержит 46 хромосом. Ей нужно избавиться от «лишних» 23 хромосом, и она их «выбрасывает» в виде комочка, который называется полярное тельце. Для нас это признак зрелости, готовности ооцита к оплодотворению. А еще 23 хромосомы остаются в ядре и ждут, когда сперматозоид принесет ей свои 23. Но биология человека так устроена, что с возрастом женщины нарушается механизм расхождения хромосом в яйцеклетке. Она может в полярное тельце выбросить не 23, а 24 или 22 хромосомы, например, рассмотрим такой случай. Значит в ядре останется 24, и тогда у ребенка будет лишняя хромосома. Из таких ооцитов чаще всего не развиваются эмбрионы, деление останавливается на ранних стадиях. Но есть и жизнеспособные патологии, синдром Дауна, например. Это не что иное, как лишняя 21-ая хромосома у ребенка. Меньше известны синдром Эдвардса (лишняя 18-ая), синдром Патау (лишняя 13-ая).

При этом со сперматозоидами практически нет такой проблемы. Они, конечно, тоже могут иметь хромосомные нарушения в процессе своего созревания. Но чаще всего это проблема ооцита.
Бывает, что проблемы с зачатием или невынашиванием беременности связаны с тем, что у мамы или папы есть хромосомные перестройки — транслокация или инверсия. Это случай, когда отрезки ДНК сидят не на своем месте или не в своем положении. Тоже упоминала, что в процессе созревания половых клеток парные хромосомы могут обмениваться участками между собой, формируя хромосому с новым набором генов.

Например, папина и мамина хромосомы номер 1 поменялись фрагментом, мамину хромосому яйцеклетка удалила с полярным тельцем, а папину оставила, но она уже не совсем папина, а «генномодифицированная» папина хромосома 1. И так может быть с каждой! А если что-то пойдет не так, то могут обмениваться фрагментами и непарные хромосомы, любые. Например, кусочками могут поменяться хромосомы не 1 и 1, а 1 и 7. Это и называется транслокация. С точки зрения организма с такой перестройкой, у него все в порядке, весь генетический материал присутствует, хоть и не на своих местах. Это как инструкция по сборке, в которой часть страниц не по порядку. Но вот с потомством есть риск передать «не всю инструкцию», либо каких-то страниц будет не хватать, либо будут лишние.

Для распознавания этого тоже же существуют специальные исследования?

Да, это исследование кариотипа. Берется кровь, из нее получают окрашенные препаратом хромосомы. У каждой хромосомы должен быть свой правильный рисунок. Если рисунок смещен или какой-то сегмент не на своем месте, это все будет видно микроскопически и описано.

Можно ли «ломаные» гены обнаружить перед зачатием ребенка?

Генетические лаборатории предлагают тесты, чтобы обследовать обоих родителей на носительство самых распространенных мутаций и установить, есть ли у них риск рождения больного ребенка с аутосомно-рецессивными заболеваниями.
Вы уже поняли, что тут главное не встретить такой же ген у партнера. Если у мамы один перечень мутаций, дефектов, а у папы другой — им ничего не грозит.

Вернемся к генетическим тестам. Допустим, пара провела тест и увидела, что есть по одному «ломаному» гену у каждого из родителей. И что делать?

Здесь нужно медико-генетическое консультирование. Далее в помощь родителям пренатальная диагностика.

Но если девушка беременна, то эта диагностика — немного с опозданием. Выбор, что делать, не велик, не так ли? Какие же тогда есть варианты зачатия здорового ребенка, если родители обнаружили генные мутации у себя?

Если высокий риск рождения детей с наследственными генными заболеваниями, то лучше выбрать метод ЭКО с обязательным предимплантационным генетическим тестированием (ПГТ-А и ПГТ-М).

Надо вырастить эмбрион, взять у него часть клеток и отправить их на анализ генетической лаборатории?

Именно так. Такой тест выявит эмбрионы с «поломанным» геном. Если у эмбриона два мутантных гена, значит ребенок будет больной. Такие эмбрионы переносить нельзя. Это мы с вами говорили про ПГТ-М — определение генетического статуса эмбриона по моногенному заболеванию, то есть, когда за его развитие отвечает только один ген.
ПГТ-А это преидмплантационное генетическое тестирование анеуплоидий, нарушений числа хромосом.

Метод ЭКО может обезопасить от генетических болезней?

Мы, безусловно, не на все можем повлиять, но можем избежать переноса заведомо нездоровых эмбрионов. К тому же имея достаточное количество обследованных эмбрионов, мы получаем больше возможности найти того, который и будет генетически здоров, и приживется с более высокой вероятностью после переноса.