Медицинские перспективы расшифровки генома. Проблемы расшифровки генома

Содержание
Введение 3
Глава 1 Расшифровка генома человека 5
1.1 Геном человека 7
1.2 Генетический скрининг 9
Глава 2 Вклад зарубежных и отечественных ученых в расшифровку генома 15
2.1 Возникающие проблемы при расшифровке генома человека 18
2.2 Перспективы расшифровки генома человека 23
2.3 Первые результаты 25
Заключение 29
Список использованной литературы 31

Геномная программа, созданная на идее "индустриализации" биологии, что постепенно приводит науку к утрате ее творческого потенциала, исчезновению "малой" биологии - небольших исследовательских групп, возглавляемых талантливыми, оригинально мыслящими исследователями, которые не захотят работать на "фабрике секвенирования ДНК".Такого взгляда придерживается Б. Олбертс нынешний президент Национальной академии наук США. Разумеется, справедливо, что основным звеном геномной программы было секвенирование, которое в столь гигантском масштабе достижимо только индустриальными методами, однако само решение этой задачи потребовало развития новой приборной базы, новых методов, новых инструментов исследования, что, в свою очередь, потребовало именно творческих усилии отдельных ученых, а не массовых действий. Вот это творческое начало как необходимый компонент индустриализации был недооценен скептиками.Несмотря на неодобрительные оценки со стороны скептиков разработанные методы и идеи универсальны и могут быть применены для решения огромного круга биологических задач, далеко отстоящих от проблемы генома человека [1].На сегодняшний день результаты проведенных исследований широко используются микробиологией, поскольку уже расшифрованы полные геномы возбудителей многих опасных болезней -туберкулеза, сыпного тифа, язвы желудка и др. Можно с уверенностью утверждать, что без геномного проекта эти данные были бы получены гораздо позже и, вероятно, в гораздо меньшем объеме. Знание геномной структуры патогенных бактерий очень важно для создания рационально сконструированных вакцин, для диагностики и других медицинских целей. Столь же велико влияние геномики на медицинскую генетику, которая занимается генодиагностикой наследственных болезней, а также генетическими основами предрасположенности ко многим распространенным болезням. Результат, который имеет общебиологическое и практическое значение, - вариабельность генома. Известно, что структура ДНК практически не допускает мутаций, так как они способны повредить его , что непременно приведет к дефекту или гибели организма, или пустыми с точки зрения практического значения, то есть эффект будет нейтральным по значению. В отсутствии фенотипического проявления нейтральные мутации не подвергаются генетическому отбору, но могут распространяться в популяции, при условии их превышения одного процента говорят о полиморфизме, иначе говоря,многообразии генома.Геном человека отличается большим ранообразием участков, отличающихся между собой парой или всего одним нуклеотидов, которые при этом передаются из поколения в поколение. Данный феномен как мешает исследователю, поскольку необходимо тратить время на дополнительные исследования, истинный ли это полиморфизм или ошибка секвенирования, так и является уникальной возможностью для молекулярной идентификации отдельного организма. С теоретической точки зрения, вариабельность генома создает основу генетики популяций, которая ранее основывалась на чисто генетических и статистических данных [25]. Эксперименты по трансгенозу, созданию организмов с пересаженными от других видов генами, и распространению таких «химер» в окружающей среде представляют собой опасность, так как существует риск необратимости процесса. Для сравнения, атомную станцию можно закрыть, использование ДДТ и аэрозолей прекратить, то изъять из биологической системы новый организм невозможно. Мобильные гены, открытые МакКлинток у растений, и сходные с ними плазмиды микроорганизмов передаются в природе от вида к виду. Ген, вредный или полезный (с точки зрения человека) для одного вида, может со временем перейти к другому виду и непредсказуемым образом изменить характер своего действия. В Америке мощная биотехнологическая компания «Монсанто» создала сорт картофеля, в клетки которого включен бактериальный ген, кодирующий токсин, который убивает личинок колорадского жука. Утверждается, что этот белок безвреден для человека и животных, однако страны Европы не дали разрешения на выращивание у себя этого сорта. Картофель испытывается в России. Опыты с трансгенными растениями предусматривают строжайшую изоляцию делянок с подопытными растениями, однако на охраняемых полях с трансгенными растениями Института фитопатологии в Голицыне под Москвой ремонтные рабочие выкопали картошку и тут же ее съели. На юге Франции ген устойчивости к насекомым «перескочил» от культурных растений к сорнякам. Другой пример опасного трансгеноза – выпуск в озера Шотландии лосося, который набирает вес в 10 раз быстрее, чем обычный лосось. Существует опасность, что этот лосось попадет в океан и нарушит сложившееся популяционное равновесие у других видов рыб.В успехе мировой геномной программы огромную роль сыграло развитие информатики. Доступность через Internet информации, полученной в разных странах мира, и быстрота ее поступления в мировые банки данных имели неоценимое значение, причем не только сугубо научное, но и социальное, так как стало ясно, что достижения геномики служат не только национальным интересам, а превратились в общечеловеческий символ прогресса науки [3, 5, 10-15].Социальные последствия возникновения новой биологии явственно проявятся в ближайшем десятилетии. Прежде всего, будут созданы лекарства, гораздо более избирательные и эффективные, чем ныне существующие. Это связано с множеством новых мишеней, которые стали известны благодаря открытию огромного числа новых генов и их белковых продуктов. Кроме того, сравнительнаягеномика и биоинформатика предложили фармакологам новое обширное поле деятельности.Наступающий фармакологический взрыв означает для цивилизованных стран значительное удлинение средней продолжительности жизни, здоровую старость. Никогда раньше в истории человечества биология не влияла так сильно на здравоохранение и медицину, как в наступающую эру биомедицины - неразделимого гибрида новой биологии и новой медицины.Выводы к главе 2:Программа изучения генома человека была принята во многих страна как руководство к действию. Благодаря масштабу, с которым развивается данное исследование, накоплен огромный пласт информации. Разумеется, чем больше накапливается информации, появляется больше вопросов, которые научный мир старательно пытается решить. Однако на данном этапе, ряд вопросов остается без объяснения.Тем не менее, исследования продолжаются, а различные страны вносят свой вклад. Несмотря на сложность поставленных научных задач, основным страхом для научного мира остается вопрос финансирования. Так, российские ученые какое-то время принимали участие в геномной программе, но отсутствие должного финансирования заставило поменять направление исследований.ЗаключениеИзучение и полноценное исследование генома человека стало началом для секветирования геномов и других более простых в генетическом аспекте организмов. Значение проведенного исследования в рамках проекта внесло весомый вклад в изучение генома, причем исследования продолжаются и только набирают обороты.Первым крупным успехом стало полное картирование в 1995генома бактерии Haemophilusinfluenzae, позже были полностью расшифрованы геномы более 20 бактерий, среди которых – возбудители туберкулеза, сыпного тифа, сифилиса и др. В 1996 картировали геном первой эукариотической клетки (клетки, содержащей оформленное ядро) – дрожжевой, а в 1998 впервые секвенировали геном многоклеточного организма – круглого червя Caenorhabolitselegans (нематоды). Завершена расшифровка генома первого насекомого – плодовой мушки дрозофилы и первого растения – арабидопсиса. У человека уже установлено строение двух самых маленьких хромосом – 21-й и 22-й. Все это создало основы для создания нового направления в биологии – сравнительной геномики. Знание геномов бактерий, дрожжей и нематоды дает биологам-эволюционистам уникальную возможность сравнения не отдельных генов или их ансамблей, а целиком геномов. Объем полученной информации значительный и требуется время на его осмысление и проработку анализа. Результаты могут быть самыми разнообразными, так ожидается появление новых концепций в биологической эволюции [24].Например,  многие «личные» гены нематоды, в отличие от генов дрожжей, скорее всего, связаны с межклеточными взаимодействиями, характерными именно для многоклеточных организмов. У человека генов только в 4–5 раз больше, чем у нематоды, следовательно, часть его генов должна иметь «родственников» среди известных теперь генов дрожжей и червя, что облегчает поиск новых генов человека. Функции неизвестных генов нематоды изучать гораздо проще, чем у аналогичных генов человека: в них легко вносить изменения (мутации) или выводить их из строя, одновременно прослеживая изменения свойств организма. Выявив биологическую роль генных продуктов у червя, можно экстраполировать эти данные на человека. Другой подход – подавление активности генов с помощью особых ингибиторов и отслеживание изменений в поведении организма. В работе представлен литературный обзор части исследований, посвященных теме расшифровки генома человека, в частности опыт и результаты работ зарубежных и отечественных ученых. В ходе изучения научных работ выяснено, что расшифровка генома человека находится на пике изучения, однако несмотря на возросшую популярность у исследований существует ряд проблем, с которыми ученые как зарубежные, так и отечественные сталкиваются неизбежно – вопрос финансирования. Список использованной литературы:Баранов, В.С. Геном человека и гены "предрасположенности"[Текст] / Баранов В.С., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. // Введение в предиктивную медицину. СПб, 2000. – С. 14-21.Боринская, С.А. Структура генома прокариот [Текст] / Боринская С.А., Янковский Н.К. // Молекулярная биология. Т. 33, № 6, 1999. – С. 35-41.Бочков, Н.П. Генетика человека и клиническая медицина[Текст] / Бочков Н.П. // Вестник РАМН. №10, 2001. – С. 32-34.Генная терапия - медицина будущего[Текст]/ Под ред. А.В.Зеленина. М., 2000. – 302 с.Горбунова, В.Н. Введение в молекулярную диагностику и генотерапию наследственных заболеваний [Текст] / Горбунова В.Н., Баранов В.С.// Вестник РАМН.СПБ, 1997. – С. 52-58.Пузырев, В.П. Патологическая анатомия генома человека [Текст] / Пузырев В.П., Степанов В.А. // Новосибирск, 1997. – 208 с.Тяжелова, Т.В. Новые гены человека в области 13q14.3, обнаруженные insilico[Текст]/ Тяжелова Т.В., Иванов Д.В., Баранова А.В., Янковский Н.К. // Генетика. Т. 39, №6, 2003. – С. 45-52.Янковский, Н.К. Геном человека: научные и практические достижения и перспективы: Аналитический обзор [Текст] / Янковский Н.К., Боринская С.А. // Вестник РФФИ. № 2, 2003. – С. 15-19.Collins, F.S. A vision for the future of genomics research[Текст] / Collins F.S., Green E.D., Guttmacher A.E., Guyer M.S. // Nature. № 422, 2003. – С. 22-28.Orekhov ,V. MitochondrialDNAsequencediversityinRussians[Текст] / OrekhovV., PoltorausA., ZhivotovskyL.A., SpitsynV., IvanovP., YankovskyN. // FEBSLett. Feb. V. 19, № 445, 1999. – С. 56-62.Таварткиладзе, Г.А. Генетический скрининг нарушений слуха у новорожденных, сочетаемый с аудиологическим скринингом [Текст]/ Г.А. Таварткиладзе, А.В. Поляков, Т.Г. Маркова, М.Р. Лалаянц, Е.А. Близнец // Вестник оториноларингологии. №3, 2010. – С. 15-18.Зинченко, С.П. Генетико-эпидемиологические исследования наследственных (изолированных и синдромальных) нарушений слуха в Республике Чувашии [Текст] / Зинченко С.П., Кириллов А.Г., Абрукова А.В. // Мед генетика 2007; 6: 5: 59: 19—29. Журавский, С.Г. Молекулярно-генетические аспекты прелингвальнойсенсоневральной тугоухости [Текст] / Журавский С.Г., Тараскина А.Е., Сетхияасиилиани Т.К. // Рос оторинолар. 2004. – С.42—44.Шокарев, Р.А. Генетико-эпидемиологическое и молекулярно-генетическое исследование наследственной тугоухости в Ростовской области [Текст]/ Шокарев Р.А., Амелина С.С., Кривенцова Н.В. // Мед генетика. №4, 2005. – С. 556—567.Posukh, O. First molecular screening of deafness in the Altai Republic population [Текст] / Posukh O., Pallares-Ruiz N., Tadinova V. // BMC Med Genet. №6, 2005. – С. 1—7.Хидиятова, И.М. Наследственная нейросенсорная тугоухость/глухота. В кн.: ДНК-диагностика и профилактика наследственной патологии в Республике Башкортостан [Текст]/ Хидиятова И.М. Джемилева Л.У., Хуснутдинова Э.К. // Уфа: Китап, 2005. – 204 с.Маркова, Т.Г. Успехи генетического тестирования и вопросы профилактики наследственных нарушений слуха [Текст] / Маркова Т.Г., Поляков А.В. //Вестноторинолар.№4, 2007. – С. 7—10.Маркова, Т.Г. Организация медико-генетического консультирования в отношении наследственных нарушений слуха [Текст] / Маркова Т.Г. //Вестноторинолар№1, 2009. – С. 34—36.Баранов, В.С. Экологическая генетика и предиктивная медицина[Текст] / Баранов В.С. // Экологическая генетика человека. Т. 1, №0, 2003. – С. 22-28.Гайфулина, Р.Ф. Роль генетического полиморфизма в патогенезе цереброваскулярных заболеваний [Текст] / Гайфулина Р.Ф., Катина М.Н., Ризванова Ф.Ф., Кравцова О.А., Ризванов А.А. // Обзоры. Казанский медицинский журнал. Т. 93, №4, 2012. – С. 663-667.Спицын, В.А. Полиморфизм в генах человека, ассоциирующихся с биотрансформациейксенобиотиков[Текст] / Спицын В.А., Макаров С.В., Пай Г.В., Бычковская Л.С. // Вавиловский журнал генетики и селекции. Т. 10, №1, 2006. – С. 97-105.Голубовский, М.Д. Геном человека и соблазны детерминизма [Текст] / Голубовский М.Д. // Вавиловский журнал генетики и селекции. №17, 2001. – С.5.Рисованная, В.И. Молекулярно-генетические маркеры в селекции винограда [Текст] / Рисованная В.И., Гориславец С.М. // Научные труды государственного научного учреждения Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук. Т.1, 2013. – С. 174-180.Графодатский, А.С. О восьмой отчетной конференции «геном человека - 98» [Текст] / Графодатский А.С. // Вавиловский журнал генетики и селекции. №2, 1998. – С. 5.Громова, А.Ю. Полиморфизм генов семейства IL-1 человека [Текст] / Громова А.Ю., Симбирцев А.С. // Цитокины и воспитание. Т.4, №2, 2005. – С. 1-12.