можно ли по праху определить днк человека
Что рассказывает о человеке ДНК-тест? Специалисты объясняют, кому и зачем его делать
Как выяснить, чем вероятнее всего вы заболеете, сможет ли женщина выносить ребенка, стоит ли отдавать сына на карате и почему, несмотря на изнурительные диеты, никак не удается похудеть? Ответы зашифрованы в нашем генетическом коде. Мы заглянули в лабораторию генетики человека и узнали от специалистов несколько любопытных фактов об анализах ДНК.
Тесты помогают рассчитать правильную дозировку лекарств
Сдать генетический анализ люди решают по самым разным причинам. Но главная из них — это настигшая болезнь и перенесенные операции. В таких ситуациях данные, полученные от исследований, конечно, очень помогают, но проблема могла бы и не возникнуть, если бы мужчины и женщины обращались своевременно, рассказывает врач лабораторной диагностики Лариса Шлома:
— Возможности генетиков сегодня поразительны. С помощью анализа ДНК можно выявить предрасположенность ко многим тяжелым заболеваниям, например: к сахарному диабету, сердечно-сосудистым проблемам, повышенному давлению, атеросклерозу, остеопорозу и так далее.
Кроме того, специальный тест помогает определить переносимость тех или иных лекарственных препаратов. Например, очень важно знать, как организм воспринимает антикоагулянты — химические вещества и лекарственные средства, угнетающие активность свертывающей системы крови, препятствующие образованию тромбов. Они назначаются людям, которые перенесли тромбоз, тромбоэмболию, инсульт, инфаркт, сложные операции на сердце, при язве желудка и других серьезных заболеваниях.
На основании генетических исследований врач решает, можно ли пациенту выписывать те или иные лекарства и в какой дозировке. Именно это часто играет решающую роль в процессе выздоровления.
Сегодня реально определить даже риск невынашивания беременности. Для женщины нет ничего страшнее, чем потерять ребенка. Если знать об опасности заранее, врач может назначить корректирующие процедуры и вероятность положительного исхода станет намного более вероятна.
Погрешности в результатах не бывает
По словам специалиста по работе с клиентами Валентины Лычковской, процедура получения материала для исследования одинакова и для мужчин, и для женщин, и для детей. Она занимает всего несколько секунд.
Данные теста не меняются с течением времени, поэтому пересдавать его не нужно, а результат максимально точен. Вероятность погрешности ничтожно мала, утверждает специалист:
— Конкретность исследований помогает назначить верное лечение. У специалистов на расшифровку есть 35 рабочих дней, но, как правило, результат человек получает в течение двух-трех недель. А бывают и вовсе экстренные случаи, когда анализ необходим в самые сжатые сроки.
В прошлом году к нам обратились родственники молодого человека, который находился в реанимации областной больницы. Юноша был в коме после кровоизлияния в мозг. Требовались точные генетические данные. Его родственники привезли на анализ кровь (для исследований подходит любой генетический материал), мы провели серьезную работу очень быстро, ведь каждая минута была на счету. Полученные результаты помогли врачам подобрать верные препараты для лечения и исключить возможные риски.
Позже к нам приехала тетя этого человека и поделилась своей радостью. Парень вышел из комы, постепенно начал разговаривать и быстро поправлялся. Большое счастье получать такие хорошие новости.
Генетика определяет, спринтер вы или стайер
Специалисты рассказывают, что особые генетические тесты позволяют выбрать максимально полезные физические нагрузки. Не поверите, но существуют гены спортивной одаренности. Можно определить, человек — спринтер (лучше справляется с короткими дистанциями) или стайер (с дальними), стоит ли ходить в тренажерный зал или лучше выбрать йогу, в какую спортивную секцию отдавать ребенка.
— Приходят к нам и женщины, которые никак не могут понять, почему, несмотря на все усилия, им никак не удается сбросить вес, — продолжает Валентина. — Это выясняется с помощью ДНК-диагностики углеводно-жирового обмена. Исследования становятся бесценной информацией для диетолога, к которому впоследствии обращается человек. С их помощью специалист определяет максимально подходящую персональную программу питания и эффективный план по сбросу веса в принципе.
Некоторым людям, наоборот, необходимо набрать несколько кило. Тут генетика также способна помочь. Главный козырь в том, что человек получает не общие рекомендации, а точную информацию конкретно по своему организму.
Кому стоит сделать генетический анализ в первую очередь?
Генетики считают, что сделать это нужно:
Генетические нарушения у человека и методы их выявления
Генами называются участки ДНК, в которых закодирована структура всех белков в теле человека или любого другого живого организма. В биологии действует правило: «один ген – один белок», то есть в каждом гене содержится информация только об одном определенном белке.
В 1990 году большая группа ученых из разных стран начала проект под названием «Геном человека». Он завершился в 2003 году и помог установить, что человеческий геном содержит 20–25 тысяч генов. Каждый ген представлен двумя копиями, которые кодируют один и тот же белок, но могут немного различаться. Большинство генов одинаковые у всех людей – различается всего 1%.
ДНК находится в клетке внутри ядра. Она особым образом организована в виде хромосом – эти нитеподобные структуры можно рассмотреть в микроскоп с достаточно большим увеличением. Внутри хромосомы ДНК намотана на белки – гистоны. Когда гены неактивны, они расположены очень компактно, а во время считывания генетического материала молекула ДНК расплетается.
В клетках человека есть структуры, которые называются митохондриями. Они выполняют роль «электростанций» и отвечают за дыхание. Это единственные клеточные органеллы, у которых есть собственная ДНК. И в ней тоже могут возникать нарушения. 
Весь набор хромосом в клетке называется кариотипом. В норме у человека он представлен 23 парами хромосом, всего их 46. Выделяют два вида хромосом:
Методы исследования хромосом
Для исследования кариотипа применяют специальный метод – световую микроскопию дифференциально окрашенных метафазных хромосом культивированных лимфоцитов периферической крови.
Этот анализ применяется для диагностики различных хромосомных заболеваний. Он позволяет выявлять такие нарушения, как:
Однако с помощью исследования кариотипа можно выявить не все генетические нарушения. Оно не способно обнаружить такие изменения, как:
Для получения дополнительной информации, не видимой в световой микроскоп, используют хромосомный микроматричный анализ (ХМА). С его помощью можно изучить все клинически значимые участки генома и выявить изменения в количестве и структуре хромосом, а именно микрополомки (микроделеции и микродупликации).
Во время хромосомного микроматричного анализа применяют технологию полногеномной амплификации и гибридизации фрагментов опытной ДНК с олигонуклеотидами, нанесенными на микроматрицу. Если объяснять простыми словами, то сначала ДНК, которую необходимо изучить, копируют, чтобы увеличить ее количество, а затем смешивают ее со специальными ДНК-микрочипами, которые помогают выявлять различные нарушения.
Эта методика позволяет в одном исследовании выявлять делеции и дупликации участков ДНК по всему геному. Разрешающая способность стандартного ХМА от 100 000 пар нуклеотидов – «букв» генетического кода (в отдельных регионах от 10 000 п. н.).
С помощью ХМА можно выявлять:
Однако, как и предыдущий метод, хромосомный микроматричный анализ имеет некоторые ограничения. Он не позволяет выявлять или ограничен в выявлении таких аномалий, как:
Мутации в генах и заболевания, к которым они способны приводить
Мутации – это изменения, которые происходят в ДНК как случайным образом, так и под действием разных факторов, например химических веществ, ионизирующих излучений. Они могут затрагивать как отдельные «буквы» генетического кода, так и большие участки генома. Мутации происходят постоянно, и это основной двигатель эволюции. Чаще всего они бывают нейтральными, то есть ни на что не влияют, не приносят ни вреда, ни пользы. В редких случаях встречаются полезные мутации – они дают организму некоторые преимущества. Также встречаются вредные мутации – из-за них нарушается работа важных белков, наоборот, происходят достаточно часто. Генетические изменения, которые происходят более чем у 1% людей, называются полиморфизмами – это нормальная, естественная изменчивость ДНК Полиморфизмы ответственны за множество нормальных отличий между людьми, таких как цвет глаз, волос и группа крови.
Все внешние признаки и особенности работы организма, которые человек получает от родителей, передаются с помощью генов. Это важнейшее свойство всех живых организмов называется наследственностью. В зависимости от того, как проявляются гены в тех или иных признаках, их делят на две большие группы.
Например, карий цвет глаз у человека является доминантным. Поэтому у кареглазых родителей с высокой вероятностью родится кареглазый ребенок. Если у одного из родителей глаза карие, а у другого голубые, то вероятность рождения кареглазых детей в такой семье тоже высока. У двух голубоглазых родителей, скорее всего, все дети тоже будут голубоглазыми. А вот у кареглазых родителей может родиться ребенок с голубыми глазами, если у обоих есть рецессивные «гены голубоглазости», и они достанутся ребенку. Конечно, это упрощенная схема, потому что за цвет глаз отвечает не один, а несколько генов, но на практике эти законы наследования зачастую работают. Аналогичным образом потомству могут передаваться и наследственные заболевания. 
Как выявляют рецессивные мутации?
Для выявления мутаций, которые передаются рецессивно, используют целый ряд исследований.
Секвенирование по Сэнгеру – метод секвенирования (определения последовательности нуклеотидов, буквально – «прочтение» генетического кода) ДНК, также известен как метод обрыва цепи. Анализ используется для подтверждения выявленных мутаций. Это лучший метод для идентификации коротких тандемных повторов и секвенирования отдельных генов. Метод может обрабатывать только относительно короткие последовательности ДНК (до 300–1000 пар оснований) одновременно. Однако самым большим недостатком этого метода является большое количество времени, которое требуется для его проведения.
Если неизвестно, какую нужно выявить мутацию, то используют специальные панели.
Панель исследования — тестирование на наличие определенных мутаций, входящих в перечень конкретной панели исследования. Анализ позволяет выявить одномоментно разные мутации, которые могут приводить к генетическим заболеваниям. Анализ позволяет компоновать мутации в панели по частоте встречаемости (скрининговые панели, направленные на выявление носительства патологической мутации, часто встречаемой в данном регионе или в определенной замкнутой популяции) и по поражаемому органу или системе органов (панель «Патология соединительной ткани»). Но и у этого анализа есть ограничения. Анализ не позволяет выявить хромосомные аберрации, мозаицизм и мутации, не включенные в панель, митохондриальные заболевания, а также эпигенетические нарушения.
Не в каждой семье можно отследить все возможные рецессивные заболевания. Тогда на помощь приходит секвенирование экзома – тест для определения генетических повреждений (мутаций) в ДНК путем исследования в одном тесте практически всех областей генома, кодирующих белки, изменения которых являются причиной наследственных болезней.
Секвенирование следующего поколения-NGS – определение последовательности нуклеотидов в геномной ДНК или в совокупности информационных РНК (транскриптоме) путем амплификации (копирования) множества коротких участков генов. Это разнообразие генных фрагментов в итоге покрывает всю совокупность целевых генов или, при необходимости, весь геном.
Анализ позволяет выявить точечные мутации, вставки, делеции, инверсии и перестановки в экзоме. Анализ не позволяет выявить большие перестройки; мутации с изменением числа копий (CNV); мутации, вовлеченные в трехаллельное наследование; мутации митохондриального генома; эпигенетические эффекты; большие тринуклеотидные повторы; рецессивные мутации, связанные с Х-хромосомой, у женщин при заболеваниях, связанных с неравномерной Х-деактивацией, фенокопии и однородительские дисомии, и гены, имеющие близкие по структуре псевдогены, могут не распознаваться. 
Что делать, если в семье есть наследственное заболевание?
Существуют два способа выявить наследственные генетические мутации у эмбриона:
Предимплантационное генетическое тестирование (ПГТ) в цикле ЭКО. Это диагностика генетических заболеваний у эмбриона человека перед имплантацией в слизистую оболочку матки, то есть до начала беременности. Обычно для анализа проводится биопсия одного бластомера (клетки зародыша) у эмбриона на стадии дробления (4–10 бластомеров). Существует несколько видов ПГТ: на хромосомные отклонения, на моногенные заболевания и на структурные хромосомные перестройки. Данные Simon с соавторами (2018) говорят о том, что в случае проведения ЭКО с ПГТ у пациентки 38–40 лет результативность ЭКО составляет 60%. Но при исследовании эмбриона есть ряд ограничений. Так, из-за ограниченного числа клеток можно не определить мозаицизм.
Если нет возможности провести ЭКО с ПГТ, то используют второй вариант – исследование плодного материала во время беременности.
Для забора плодного материала используют инвазивные методы:
Далее эти клетки исследуют при помощи одного или нескольких генетических тестов (которые имеют свои ограничения). Проведение инвазивных методов может быть связано с риском для беременности порядка 1%.
Таким образом, проведя дополнительные исследования, можно значительно снизить риск рождения ребенка с генетическим заболеванием в конкретной семье. Но привести этот риск к нулю на сегодняшний день, к сожалению, невозможно, так как любой генетический тест имеет ряд ограничений, что делает невозможным исключить абсолютно все генетические болезни.
Автор статьи
Пелина Ангелина Георгиевна
Ведёт генетическое обследование доноров Репробанка, осуществляет подбор доноров для пар, имеющих ранее рождённых детей с установленной генетической патологией.
Оценка результатов ДНК-анализа для решения вопросов идентификации личности
(124 Центральная лаборатория МО РФ)
Оценка результатов ДНК-анализа для решения вопросов идентификации личности / Ракитин В.А., Корниенко И.В. // Мат. VI Всеросс. съезда судебных медиков. — М.-Тюмень, 2005. — С. 239-241.
библиографическое описание:
Оценка результатов ДНК-анализа для решения вопросов идентификации личности / Ракитин В.А., Корниенко И.В. // Мат. VI Всеросс. съезда судебных медиков. — М.-Тюмень, 2005. — С. 239-241.
код для вставки на форум:
1. ВВЕДЕНИЕ
С середины 80-х годов ведется разработка методов выявления гипервариабельных последовательностей ДНК человека, так называемая геномная «дактилоскопия». В отличие от традиционных средств, используемых для установления родства (определение группы крови, анализ белковых изоформ и др.), которые не могут обеспечить высокую степень индивидуальности набора признаков, профили ДНК практически полностью специфичны для каждого человека, в силу чего представляют собой хороший инструмент для идентификации личности. Молекулярно-генетический идентификационный анализ на сегодняшний день является одним из наиболее доказательных методов исследования биологического материала в судебной медицине.
Ведущие специалисты в области молекулярно-генетических исследований – M. M. Holland and T. J. Parsons (The Armed Forces DNA Identification Laboratory Office of the Armed Forces Medical Examiner the Armed Forces Institute of Pathology Rockville, Maryland United States of America, [1]) на основе анализа мировой практики судебной молекулярно-генетичекой экспертизы констатируют: «Профилирование ДНК является наиболее мощным и достоверным методом идентификации после дактилоскопии, поскольку большинство профилей мультилокусов ДНК-RFLP или AmpFLP позволяют надежно идентифицировать происхождение объекта, делая маркеры яДНК золотым стандартом или наилучшим методом в судебной экспертизе.
ДНК-типирующие системы на основе ПЦР и RFLP выдержали испытание научного и юридического сообщества. Хотя надежность и приемлемость этих процедур все еще критикуется в судах по рутинным причинам – (курсив наш) теперь уже есть концептуальное принятие этих двух методологий, использующих исследование профилей яДНК, а также их статистические веса. Используя эти методы, криминалистические лаборатории в настоящее время имеют способность идентифицировать биологические вещественные доказательства с большой точностью и надежностью. Анализ митохондриальной ДНК играет ключевую роль в дополнении этой способности».
ДНК-идентификация человека основана на выявлении молекулярно-генетических индивидуализирующих признаков и их анализе в исследуемых и сравниваемых объектах напрямую или опосредованно – через установление кровного родства 6. При этом следует отметить, что дискриминирующая способность непрямой ДНК-идентификации существенно ниже, чем прямой. Поэтому считаем необходимым более подробно рассмотреть вопрос идентификации личности через установление кровного родства.
2. ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА
Посредством непрямой ДНК-идентификации решаются вопросы принадлежности исследуемого субъекта к определенному семейному кругу. Субъектами исследования могут быть:
ДНК-анализом, теоретически (исходя из теории вероятностей), не обеспечивается 100% доказательства кровного родства или идентичности аллельных профилей исследуемого объекта и сравниваемого субъекта. Однако, в практике, на современном уровне молекулярно-генетических исследований, возможно установление количественных и качественных характеристик совокупности генетических признаков, отличающих конкретного человека от других людей в определенной группе населения, что позволяет категорически судить об идентификации личности или о происхождении биологического следа от конкретного лица.
3. Вычисление вероятности кровного родства
Для оценки результатов молекулярно-генетической экспертизы используют вероятностные расчеты, базирующиеся на аллельных частотах в различных популяциях, получаемых эмпирически. Если кровное родство не исключается, проводится вероятностная оценка принадлежности субъекта к данной родственной группе. Процедура вероятностной оценки кровного родства, в основе которой лежит бэйсовский метод оценки условных вероятностей, состоит в следующем [3, 4, 8].
то есть коэффициент правдоподобия гипотезы, что наблюдается событие С. Коэффициент LR вычисляется по всем типированным локусам я-ДНК. Принимая положение о независимости наследования ядерных локусов [4], для n локусов имеем выражение:
Описанная выше методика статистической оценки результатов молекулярно-генетического анализа кровного родства реализована в компьютерной программе «DNAdacto» для операционной системы Microsoft Windows [5].Коэффициент правдоподобия оценки гипотез LR – вещественное число. Оно показывает отношение вероятности доказательства события, что данная группа является действительно родственной группой, к вероятности доказательства события, что исследуемый субъект не имеет родства с этой группой, но случайно подходит к ней по своему генотипу. Исходя из значений LR, можно вычислить процент вероятности кровного родства по формуле
4. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Историческая справка
Шкала оценки значений коэффициента правдоподобия и процента вероятности кровного родства согласно Evett I.W., Weir B.S. (в русском переводе) [6, 8, 9,].
| Значение коэффициента правдоподобия | Словесная формулировка | Вероятностная оценка (%) |
|---|---|---|
Наша практика производства молекулярно-генетических экспертиз показывает, что предложенные ранее вербальные характеристики кровного родства не удовлетворяют не только правоохранительные органы, которые требуют дополнительных экспертных разъяснений для понимания результатов исследований неспециалистами в области генетики, но и судебно-медицинских экспертов-танатологов. Это обусловлено, во-первых, тем, что формулировки оценки результатов без каких-либо пояснений переносятся в выводы заключения эксперта; во-вторых – буквальный перевод шкалы оценки значений коэффициента правдоподобия и процента вероятности кровного родства согласно Evett I.W., Weir B.S., не соответствует традиции применения понятий в русской экспертной практике. В связи с изложенным, мы предлагаем свою шкалу значений коэффициента правдоподобия и вербальных интерпретаций результатов молекулярно-генетических исследований (таблицы 3, 4), на основании которой формируются выводы эксперта.
4.2. Алгоритм оценки результатов
Порядок оценки результатов по предлагаемой шкале складывается из двух этапов. На первом этапе по четырем категориям производится первичная оценка данных по всему диапазону возможных отношений исследуемого субъекта к сравниваемой семейной группе или субъекту сравнения. То есть, производится определение соотношения гипотез: «родство есть» – «родства нет» (раздел 1 шкалы оценки результатов молекулярно-генетических исследований – табл. 3). На втором этапе, после принятия решения по крайним значениям доказательства гипотез, производится оценка степени доказательства гипотезы «родство есть» по четырехуровневой схеме в пределах значений ниже уровня «кровное родство практически доказано» (раздел 2 шкалы оценки результатов молекулярно-генетических исследований – табл. 4).
Раздел 1 шкалы оценки результатов молекулярно-генетических исследований
Значение коэффициента правдоподобия
Вероятностная объективная оценка (%)
Кровное родство исключается
Отсутствие совпадающих аллелей по 2-м и более локусам ДНК
Кровное родство не исключается
Нет возможности доказательства преимущества одной из гипотез.
Кровное родство вероятно
от 90,9 до 99,9999995
Для оценки принимается гипотеза – «родство есть».
Используются расчеты вероятности случайного совпадения генотипов в пределах свободного перемещения граждан по территории бывшего СССР, обусловленного необходимостью или возможностью поддержания исторически сложившихся родственных и других связей.
Кровное родство практически доказано
Гипотеза – «родство есть», практически доказана. Вероятность случайного совпадения генотипов настолько мала, что можно говорить об уникальной комбинации генетических признаков.
Раздел 2 шкалы оценки результатов молекулярно-генетических исследований
| Значение коэффициента правдоподобия | Вербальная оценка степени доказательства вероятности кровного родства | Вероятностная объективная оценка (%) |
|---|---|---|
В тех случаях, когда результат соответствует категориям оценки 1, 2, 4 раздела 1 шкалы …, то на этом этапе анализ заканчивается и результат оценивается в соответствии с предложенной в таблице формулировкой с изложением доказательства. Например:
Данная оценка результатов молекулярно-генетического исследования применима при условиях отсутствия каких-либо объективных данных или обстоятельств дела, ограничивающих круг субъектов, в котором может повториться профиль исследуемой ДНК. В других случаях, например:
Следует пояснить, что, исходя из конечной цели молекулярно-генетического исследования – доказательства одной из двух гипотез о кровном родстве исследуемых и сравниваемых субъектов, понятием «кровное родство вероятно» определяется интервал переменных значений степени доказательства гипотезы «родство есть». То есть, оно отражает не количественную сторону кровного родства, а качественную оценку исследования в виде установки на доказательство гипотезы – «родство есть». Другими словами это можно представить так, что при любых значениях коэффициента правдоподобия само по себе «кровное родство» не увеличивается и не уменьшается, а меняется лишь значение степени доказательства вывода о наличии кровного родства. Степень этого доказательства в основном зависит от частоты встречаемости аллелей и количества исследуемых локусов, то есть от методики исследования. Поэтому, используя современные тест-системы, определяя генотипы двух родителей, исследование дополнительных полиморфных генетических маркеров ядерной и митохондриальной ДНК, а также исходя из конкретных обстоятельств исследуемого события и анализа других доказательств (пол, возраст и др.), можно достигать крайних уровней доказательства гипотез, практически, во всех случаях.
При этом словесные формулировки оценки результатов не могут служить выводами, так как они являются концентрированным отражением результатов исследования на специальном научном языке генетиков, поэтому исследовательская часть заключения эксперта должна заканчиваться разделом «Оценка результатов». Аналогом такой оценки в судебно-медицинской экспертизе является диагноз, который пишется медицинскими понятиями и служит морфологической базой для построения выводов в заключениях экспертиз живых лиц и трупов. В судебной медицине медицинские данные трансформируются в выводы языком предельной ясности понятиями, суждениями, умозаключениями общеобразовательного уровня. Такое правило должно распространяться и на судебно-медицинскую молекулярно-генетическую экспертизу.
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
похожие статьи
Особенности анализа генотипа лица мужского генетического пола без детекции «Y» при исследовании гена амелогенина / Потеряйкин Е.С., Якубович В.С., Игнатова С.В. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — Хабаровск, 2019. — №18. — С. 172-174.