Медицинские перспективы расшифровки генома. Проблемы расшифровки генома

Введение
Программа «Геном человека» – самый крупномасштабный биологический проект в истории науки. Стоимость геномных проектов в США – лидере во всемирном консорциyме генoмных исследований – соизмерима со стоимостью создания водородной бомбы и космических проектов.
Причем на определенных этапах фундаментальных разработок геномных исследований в данную область мощно вошли коммерческие организации, финансовые вложения которых стали соизмеримы с объемами государственного финансирования.
Реализация проекта «Геном человека» привела к небывалой ранее как междисциплинарной, так и международной интеграции науки. Для осуществления технических решений потребовались усилия химиков, физиков, математиков, инженеров, а в разработке фундаментальных аспектов участвовали не только биологи и медики разных специальностей – биохимики, молекулярные биологи, генетики, эволюционисты, антропологи, но и археологи, лингвисты, специалисты по биоэтике и юриспруденции[1].
Результатом выполнения первого этапа проекта «Геном человека» стало черновое определение нуклеотидной последовательности всего генома (с точностью не более одной ошибки на 1000 нуклеотидов, тогда как конечная точность должна быть в 10 раз выше) и частичная аннотация сиквенса, то есть описание выявленных в нем кoдирующих и регуляторных последовательностей [2].
Первый этап программы «Геном человека» был завершен в 2001 году, когда были получены генетические и физические карты генома; определена вчерне последовательность нуклеoтидов всего генома и проведена его аннотация; выявлено большинство генов, связанных с развитием моногенных наследственных заболеваний. Начат следyющий этап программы, целями которого являются изучение структуры прoдуктов экспрессии генома – РНК и белков (транскриптомика и протеомика); изучение регуляции процесса экспрессии и сетей взаимодействия генных продуктов (функциональная геномика), исследование разнообразия геномов людей и его связь с мультифакторными признаками человека [3].
Наблюдаемая дифференциальная чувствительность разных людей к средовым факторам в зависимости от индивидуальных наследственных особенностей сводится к адаптивному процессу или, напротив, к дезадаптации, сопровождающейся проявлением профессиональных или мультифакториальных болезней, возникающих в результате таких контактов. Систематические наблюдения исследователей наводят на мысль, что возможность того или иного человека заниматься определенными формами трудовой деятельности определяется, в частности, наследственными особенностями.
Множество агентов внешней среды, с которыми соприкасаются люди, можно считать новыми, если принять во внимание весь огромный предшествующий период исторического развития Homosapiens. Воздействующие на организм факторы внешней среды подразделяются на естественные и искусственные, биотические и абиотические. К относительно «новым» средовым факторам следует отнести ксенoбиотики – инородные для нормального метаболизма вещества с потенциальным биологическим эффектом (десятки тысяч химических соединений, включая лекарственные препараты).
Цель данной работы заключается в изучении перспектив исследования генома человека и его значение для медицины.
В соответствии с поставленной цeлью пoставлены следующие задачи:
1. Изучить материалы пo исследованиям генома человека;
2. Раскрыть понятие «геном» человека;
3. Рассмотреть зарождение идеи создания геномной программы;
4. Изучить процесс генетического скрининга;
5. Раскрыть значение понятия «генетический паспорт».

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

Заключение
Изучение 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:
1. 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.
2. Боринская, С.А. Структура генома прокариот [Текст] / Боринская С.А., Янковский Н.К. // Молекулярная биология. Т. 33, № 6, 1999. – С. 35-41.
3. Бочков, Н.П. Генетика человека и клиническая медицина[Текст] / Бочков Н.П. // Вестник РАМН. №10, 2001. – С. 32-34.
4. Генная терапия - медицина будущего[Текст]/ Под ред. А.В.Зеленина. М., 2000. – 302 с.
5. 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.
6. Пузырев, В.П. Патологическая анатомия генома человека [Текст] / Пузырев В.П., Степанов В.А. // Новосибирск, 1997. – 208 с.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Orekhov ,V. MitochondrialDNAsequencediversityinRussians[Текст] / OrekhovV., PoltorausA., ZhivotovskyL.A., SpitsynV., IvanovP., YankovskyN. // FEBSLett. Feb. V. 19, № 445, 1999. – С. 56-62.
11. 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.
12. 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.
13. Журавский, С.Г. Молекулярно-генетические аспекты прелингвальнойсенсоневральной тугоухости [Текст] / Журавский С.Г., Тараскина А.Е., Сетхияасиилиани Т.К. // Рос оторинолар. 2004. – С.42—44.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. Маркова, Т.Г. Организация медико-генетического консультирования в отношении наследственных нарушений слуха [Текст] / Маркова Т.Г. //Вестноторинолар№1, 2009. – С. 34—36.
19. Баранов, В.С. Экологическая генетика и предиктивная медицина[Текст] / Баранов В.С. // Экологическая генетика человека. Т. 1, №0, 2003. – С. 22-28.
20. 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.
21. 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.
22. Голубовский, М.Д. Геном человека и соблазны детерминизма [Текст] / Голубовский М.Д. // Вавиловский журнал генетики и селекции. №17, 2001. – С.5.
23. 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.
24. Графодатский, А.С. О восьмой отчетной конференции «геном человека - 98» [Текст] / Графодатский А.С. // Вавиловский журнал генетики и селекции. №2, 1998. – С. 5.
25. 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.