Методы исследования днк сообщение
Обновлено: 02.07.2024
Генетические исследования проводятся уже давно. Но только недавно они стали популярны. Это случилось благодаря усовершенствованию методик и как следствие удешевление самого процесса исследования. Образцы ДНК. Ранее для ДНК анализа нужно было большое количество биологического материала. Это было необходимо из-за того, что не было методик увеличения микро-количеств ДНК. Метод полимеразной цепной реакции решил эту проблему. Благодаря копированию участка ДНК, можно из незначительных количеств получить нужный объём ДНК для исследования. Не все образцы биологического материала можно были протестировать в принципе. В основном использовалась кровь или ротовой мазок. Сейчас же практически из любого образца можно выделить ДНК и запустить на анализ. Оборудование и реактивы. Скорость – это один из важных факторов, отличающих ДНК анализы прошлого и настоящего. В современном ритме жизни ДНК лаборатории необходимо обрабатывать сотни анализов в день. Делать это на древнем оборудовании невозможно. Новейшие генетические анализаторы частично автоматизированы, многие процессы уже не зависят от человека. Это помогает быстрее и точнее обрабатывать информацию. В реактивах тоже произошла революция. Появилось много комплексных смесей, намного уменьшающих число операций. Это увеличивает скорость ДНК анализа и уменьшает вероятность ошибки. Методики исследования. В методологии ДНК анализов тоже произошли значительные изменения. Выше уже был описан метод ПЦР, использующийся для увеличения количества ДНК. В пренатальной диагностике тоже недавно произошел прорыв. Опасный инвазивный метод диагностики плода, который мог привести к выкидышу ушел в задний план. Сейчас не требуется прокалывать брюшную полость матери и делать биопсию. Дело в том, что в крови матери к определенной неделе беременности, а именно к 7-8й, достигается необходимая концентрация фетальной ДНК плода. Генетики могут выделить эту ДНК из крови матери и исследовать. Таким способом можно определить трисомии, аномалии половых хромосом, микроделеции. Также можно узнать пол малыша и приготовится к его рождению. Наука-генетика не стоит на месте и постоянно развивается. Можно еще много описывать все достижения и успехи генетики, её метаморфозы и изменения. Современный анализ ДНК дает огромные преимущества человеку в побеге над тяжелыми заболеваниями, постижении возможностей организма и многом другом. Нам лишь остается ждать новый невероятных и удивительных открытий.
Получить бесплатную консультацию специалиста
Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями ст. 437 ГК РФ. Все права защищены — копирование и использование в коммерческих целях информации на сайте допускается только с письменного одобрения Компании.
Вся информация, касающаяся здоровья и медицины, представлена исключительно в ознакомительных целях и не является поводом для самодиагностики или самолечения.
Белоногова Нарцисса Николаевна Ответственный редактор
Приоткрывая завесу тайны генетического кода человека, мы узнаем много нового, фантастического, удивительного. Задумайтесь: ДНК человека содержит около трех миллиардов пар нуклеотидов. При этом у произвольно выбранных двух людей отличаться будут лишь три миллиона пар. Получается, что ДНК разных людей совпадают на 99,9%. При этом каждый из нас — уникален!
Для чего проводят ДНК-тесты
Анализ ДНК используется для решения большого числа задач, которые связаны не только с идентификацией личности. Ниже приведены наиболее распространенные виды генетического тестирования, которые основываются на анализе ДНК.
1) Скрининг новорожденных . В роддоме на 4-е сутки проводится первое в жизни генетическое тестирование. Тест на ДНК нужен для выявления генетических расстройств, которые могут проявиться на первых порах жизни и которые можно скорректировать при своевременном выявлении. Пяточную кровь малыша проверяют на 5 распространенных состояний: муковисцидоз, адреногенитальный синдром, гипотиреоз, фенилкетонурия, галактоземия.
2) Диагностическое тестирование. Исследования этого рода позволяют идентифицировать болезнь с 100% точностью. Тестирование ДНК проводится в том случае, когда выставлен предварительный диагноз на основании признаков и симптомов. Анализ ДНК лишь подтверждает генетическую природу заболевания.
5) Прегравидарная подготовка или планирование беременности. Прегравидарную подготовку могут пройти все пары, планирующие беременность. Порой такой тип анализа ДНК помогает выявить носительство мутаций, которые могут быть переданы будущему поколению. Родителям, которые оба являются носителями мутантных генов, необходимо проходить медико-генетическое консультирование на предмет здоровья будущих детей и выполнять преимплантационное тестирование.
6) Преимплантационное тестирование. Это метод ПГД (преимплантационная генетическая диагностика). Используется для обнаружения генетических изменений эмбрионов, которые были созданы с использованием методов вспомогательных репродуктивных технологий.
7) Пренатальное тестирование. Демонстрирует изменения в генах или хромосомах плода до рождения. Этот тип тестов ДНК выполняется во время беременности, если существует повышенный риск генетического или хромосомного расстройства. Анализ ДНК выполняется либо по крови матери, что является более безопасным вариантом для матери и плода, другие ДНК тесты требуют забора пуповинной крови, околоплодных вод или ткани плаценты. Результат пренатального тестирования помогает уменьшить волнение пары и позволяет принять решение о текущей беременности. Данный анализ на ДНК не способен идентифицировать все возможные наследственные нарушения и врожденные дефекты, только лишь наиболее часто встречающиеся.
8) Судебно-медицинское тестирование. Анализ ДНК проводится для идентификации человека в юридических целях. Этот тип тестирования может устанавливать биологическое родство между людьми (например, отцовство , материнство и прочее), идентифицировать жертв преступлений и катастроф, исключать или предположить подозреваемого в совершении преступления.
Отдельную нишу занимают методы диагностики, где анализ ДНК применяется с целью идентификации возбудителей заболеваний. Это молекулярно-биологические методы и, в частности, пцр-анализ . ДНК микроорганизмов отличаются друг от друга. Анализ позволяет определить присутствие генетического материала сразу нескольких возбудителей в образце. Такое исследование проводится с целью этиологической диагностики бактериальных или вирусных инфекций с широким спектром симптомов, в том числе неспецифических, при подозрении на определенное заболевание.
Существует несколько смежных с медициной областей, где анализ ДНК нашел свое применение:
Физические способности человека заложены на уровне ДНК. На основании анализа можно выявить предрасположенность к определенным видам спорта и определить оптимальную нагрузку без вреда для здоровья. Анализ, в частности, позволяет родителям сделать выбор в пользу той или иной секции для ребенка.
Медицинский документ представляет полную базу данных генома. Проводится анализ с целью создания индивидуальной базы ДНК, которые отражают уникальные особенности организма, предрасположенности к заболеваниям и прочее. Генетический паспорт достаточно пройти один раз в жизни.
Как выполняют тест на ДНК
Процесс анализа ДНК начинается с выделения и очистки ДНК из биологического образца. ДНК может быть идентифицирована в нескольких типах образцов и извлечена с использованием ряда методов. Выбранный метод часто зависит от матрицы образца, количества ДНК, и целей тестирования.
Общий алгоритм тестирования ДНК:
1) Сбор генетического материала
В качестве образца для генетических тестов чаще всего используется образец крови. Пренатальные тесты ДНК подразумевают исследование и забор более сложного биологического материала, который осуществляет врач. При проведении тестов по определению биологического родства используются клетки буккального эпителия, которые получают путем соскоба со слизистой оболочки щеки. Процедура довольно проста, безопасна и не занимает много времени. Материалом для анализа ДНК также могут служить образцы слюны, волос, ногтей, эякулята и т.д.
2) Выделение ДНК
Непосредственно в лаборатории регистратор вносит в базу данных информацию об образце и типе заказанного теста. После чего генетический материал отправляется в отдел лаборатории, где будет проводиться подготовка ДНК и далее анализ. Затем начинается сам процесс выделения ДНК, который сопровождается обработкой реактивами, температурным и механическим воздействиям. В ходе выделения ДНК очищается от примесей и теперь готова для непосредственного анализа.
Подготовленный образец ДНК помещают в генетический анализатор для выявления уникальных участков ДНК-маркеров. "Прочитать" результаты такого анализа и в дальнейшем сделать выводы могут только врачи-генетики.
4) Выдача результата
Данные анализа ДНК представляются в удобной для восприятия форме – графики, диаграммы и таблицы. Заключение, оформленное печатью лаборатории и подписью генетика, может быть выдано на руки или направлено в электронном виде.
Для выделения ДНК из тканей из гомогената удаляют фрагменты клеточных органелл и мембран с помощью центрифугирования. В процессе выделения ДНК из тканей она фрагментируется. Получаются молекулы ДНК значительно меньше исходных, но все равно очень крупные. Такие молекулы не удобны для исследований, и их приходится еще раз фрагментировать. Для фрагментирования используютрестриктазы- ферменты, выделяемые из бактерий.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР).Для проведения некоторых исследований необходимо большое количество хорошо очищенной высокомолекулярной ДНК. Метод ПЦР дает возможность избирательно синтезировать in vitro небольшие участки ДНК и получить за 3-4 ч несколько миллионов копий исследуемого фрагмента. Объектами для выделения ДНК могут быть кровь, биоптат ткани, слюна, моча, околоплодные воды и т.д.
Гибридизация.Для изучения видовой специфичности нуклеиновых кислот применяют метод гибридизации. Он основан на способности ДНК к денатурации при нагревании (80-90°С) и ренативации при последующем охлаждении. Методом гибридизации можно установить сходства и различия первичной структуры нуклеиновых кислот.
Биосинтез ДНК (репликация).Репликация - матричный процесс. Во время репликации каждая из 2 цепей ДНК служит матрицей для образования новой цепи. Молекула ДНК человека имеет очень большие размеры, репликация такой большой молекулы (скорость 50 нук-леотидов в минуту) шла бы в течение примерно 800 ч. Ввиду этого начало синтеза ДНК происходит в нескольких точках хромосомы, которые называются точками инициации репликации, или ориджи-нами (origin) репликации. По завершении репликации образуются 2 молекулы двухспиральной ДНК, каждая из которых содержит одну материнскую и одну вновь синтезированную нить. В результате митоза они поступают в дочерние клетки. Таким образом, репликация обеспечивает воспроизведение генотипа в новых поколениях.
Биосинтез РНК (транскрипция).Синтез РНК на ДНК-матрице называется транскрипцией. Образованные первичные транскрипты мРНК (матричная), тРНК (транспортная) и рРНК (рибосомная) комплементарны матричной цепи ДНК.
Трансляция как механизм перевода генотипической информации в фенотипические признаки.Синтез белка отличается от других матричных синтезов тем, что между матрицей и продуктом нет комплементарного соответствия. Поскольку матрица построена из четырех нуклеотидов, а продукт - полипептидная цепь, состоящая из 20 аминокислот, существует определенный закон шифрования аминокислот в нуклеотидной последовательности матрицы, т.е. биологический код.
Биологический код- это способ записи информации об аминокислотной последовательности белков с помощью последовательности нуклеотидов в ДНК или РНК. Он характеризуется следующими свойствами: триплетностью, специфичностью, наличием терминирующих кодонов, вырожденностью (см. таблицу 1).
Основная цель большинства исследований в области генетики человека заключается в выявлении изменений последовательности ДНК, которые являются причиной нарушений в жизнедеятельности организма. Далее исследователи, как правило, пытаются установить причинно-следственную связь между мутациями и их вероятными фенотипическими последствиями с помощью определения биохимических процессов, связанных с изменением функциональной активности генома. Наиболее общая классификация методов изучения генома человека может быть сделана на базе двух основных типов мутаций: генных и хромосомных (геномных). Таким образом, выделяют два основных направления исследования генетических нарушений: молекулярно-генетическое и цитогенетическое (молекулярно-цитогенетическое). В последнее десятилетие молекулярно-цитогенетические исследования с помощью методов флюоресцентной и сравнительной геномной гибридизации in situ (FISH, MCB, HR CGH), а также серийной сравнительной геномной гибридизации (arrayCGH или молекулярное кариотипирование) можно выделить отдельным направлением, поскольку оно занимает значительное место в изучении и диагностике геномных нарушений ввиду разрешающих способностей применяемых методов (от 1 тысячи пн и более). Разрешающая способность методов представлена в таблице 8.
Разрешающая способность цитогенетических и молекулярно-цитогенетических методов
Разрешающая способность (пары нуклеотидов – пн)
Культивирование клеток и последующее дифференциальное окрашивание метафазных хромосом по длине
Флюоресцентная гибридизация in situ с использованием ДНК зондов на определенные участки генома, высокоповторяющиеся последовательности и пробы, маркирующие полностью хромосому
от 500–5000 до 3 млн
Классическая метафазная CGH – HR CGH
CGH с использованием смеси меченых геномной ДНК пациента и ДНК донора
Серийная CGH (arrayCGH)
CGH на чипах с использованием смеси меченых геномной ДНК пациента и ДНК контроля
от 1 тысячи до 1 млн
Олигонуклеотидная серийная CGH
CGH с использованием смеси меченых геномной ДНК пациента и небольших последовательностей ДНК (олигонуклеотидов)
Читайте также: