ВПЧ — КВД №2

Что такое ВПЧ?

Генитальная папилломавирусная инфекция – это инфекция, передаваемая половым путем (ИППП). Возбудитель папилломавирусной инфекции — вирусы папилломы человека (ВПЧ). Вирусы папилломы человека – это группа вирусов, которая включает около 100 различных типов. Более 30 типов ВПЧ передаются половым путем, инфицируют половые органы и область ануса женщин и мужчин.

Большинство инфицированных не знают о своем заболевании, не имеют клинических проявлений и, более того, могут самопроизвольно выздороветь.

Часть этих вирусов называют вирусами «высокого канцерогенного риска», они могут вызвать предраковые поражения гениталий. Исследования последних лет подтвердили главную роль ВПЧ в развитии рака шейки матки. ВПЧ высокого риска также играют роль в возникновении рака вульвы, влагалища у женщин и рака полового члена у мужчин. К вирусам высокого риска относят 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 52, 53, 56, 58, 59, 68, 69 типы – эти типы ВПЧ ответственны за 95-98% случаев развития рака шейки матки. Они вызывают рост ненормальных клеток, который является обычно плоским и почти невидим при обычном осмотре по сравнению с доброкачественными бородавками, которые вызываются вирусами низкого риска – 6, 11 типами. Доброкачественные аногенитальные бородавки появляются через 2 – 6 месяцев после заражения. На развитие предраковых или раковых изменений, связанных с носительством ВПЧ высокого риска уходят годы и часто происходит самопроизвольное излечение от ВПЧ.

Инфекция наиболее распространена в возрасте от 15 до 40 и затрагивает одинаково и женщин и мужчин. К 50 годам жизни, около 80 процентов женщин приобретут ВПЧ — инфекцию.

Около 50-75% сексуально активных людей инфицируются ВПЧ в течение их жизни, и в большинстве случаев инфекция не вызывает заболевания и самопроизвольно излечивается.

Приблизительно 90% ВИЧ-инфицированных также имеют ВПЧ-инфекцию.

Как передается ВПЧ

Вирусы папилломы человека, инфицирующие половую область, передаются, через половые контакты. Большинство заразившихся не имеют видимых проявлений заболевания и поэтому носители ВПЧ не знают о своем инфицировании и могут заразить своих половых партнеров. Иногда инфицированная мать может заразить новорожденного во время родов. Это может привести к так называемому папилломатозу гортани новорожденных.

Проявления инфекции

Большинство заразившихся людей не знают об этом. ВПЧ часто не вызывает никаких проявлений на коже и слизистых оболочках. У части людей развиваются половые бородавки или происходят предраковые изменения на шейке матки, вульве, анальной области или половом члене. Очень редко эти изменения переходят непосредственно в рак. От инфицирования до развития тяжелой дисплазии в среднем проходит 20 лет. Большинство женщин спонтанно излечиваются в течение 9 – 15 месяцев от момента заражения. Основное проявление папилломавирусной инфекции – половые бородавки или остроконечные кондиломы (вызываются ВПЧ 6 и 11 типа) — мягкие бородавчатые образования на короткой тонкой ножке, напоминающие цветную капусту или петушиный гребень с различным расположением (головка полового члена, половой член, малые и большие половые губы, влагалище, шейка матки, область ануса). Остроконечные кондиломы появляются через 2 – 6 месяцев после заражения. Видимые кондиломы обнаруживаются при осмотре.

Диагностика инфекции

Диагностика кондилом проводится на основании осмотра. Диагностика ВПЧ высокого канцерогенного риска и связанных с ними изменений, более сложная задача. В основе диагностики предраковых заболеваний шейки матки в течении многих стоял цитологический анализ мазка (исследование мазка под микроскопом). Однако он имеет ряд существенных недостатков – сложность, низкая чувствительность и высокая частота неопределенных результатов. Американский комитет FDA (комитет по медикаментам и продовольствию) одобрил исследование ВПЧ методом полимеразной цепной реакции — ПЦР, который может определить 13 типов ВПЧ высокого риска. ПЦР на ВПЧобладает высокой чувствительностью, прост в исполнении. Совместное использование цитологических исследований и ПЦР тестов позволяет значительно повысить эффективность диагностики, чувствительность увеличивается до 99 – 100%. Применяемые в РКВД ПЦР тест-системы не уступают, а чаще, даже превосходят зарубежные аналоги. Важно, что выявление ВПЧ высокого риска происходит задолго до появления предраковых изменений слизистых.

ПЦР исследование на ВПЧ высокого риска рекомендовано:

— Как первичный метод в дополнение к цитологии для женщин старше 30 лет.

— Для разрешения сомнительных результатов цитологического исследования.

— Пациенткам, проходящим лечение по поводу дисплазии или рака.

— На первом этапе диагностики для стран, где плохо организованы программы обследования на папилломавирусную инфекцию.

— Для обследования мужчин.

Можно ли излечить это заболевание?

Диагностика и лечение ИППП, должна проводиться в условиях специализированной клиники – КВД, имеющей все необходимые средства для быстрой и точной диагностики.

Специфического лекарства против ВПЧ на сегодняшний день нет. Существует множество методов удаления кондилом, но болезнь может вернуться вновь, поскольку вирус остается в организме человека. Рецидивы возможны в 25% случаев в течение 3 месяцев после лечения. При лечении кондилом необходим осмотр половых партнеров. Однако подавляющее большинство половых партнеров заражены ВПЧ и просто не имеют видимых проявлений заболевания.

Лечение предраковых заболеваний заключается в использовании химических, физических и других методов, с целью изменить структуру пораженных участков слизистых оболочек, а также в применении препаратов стимулирующих иммунитет. В дальнейшем необходимо ежегодное цитологическое исследование и определение ВПЧ методом ПЦР.

Какая связь между ВПЧ и раком шейки матки?

Только факты:

• Вирусы папилломы человека высокого риска являются основной причиной рака шейки матки.
• В случаях тяжелой дисплазии (предрака) и рака шейки матки ВПЧ выявляется почти в 100% случаев.
• Выявление ВПЧ связано с 250-кратным увеличением риска развития тяжелой дисплазии.
• Рак шейки матки занимает 1-е место среди причин женской смертности в развивающихся странах.
• Рак шейки матки занимает 2-е место после рака молочной железы среди женщин в мире – 250 тысяч смертей ежегодно.
• В России ежегодно 12 300 женщин заболевает раком шейки матки и более 6 тысяч пациенток ежегодно умирает.
• За последние 10 лет средний возраст заболевших снизился с 58 до 55 лет.
• У женщин до 29 лет заболеваемость выросла в 2 раза.
• ВПЧ высокого риска вызывают рак шейки матки в 100% случаев, рак заднего прохода – 90%, рак влагалища и вульвы – 40%, рак полового члена – 40% и рак ротоглотки в 12% случаев.
• Американское Общество Раковых Заболеваний прогнозировали на 2004 год, что приблизительно у 10 520 женщин разовьется агрессивный рак шейки матки и приблизительно 3 900 женщины умрут от этой болезни. Большинство женщин с агрессивным раком шейки матки, не проходили правильного обследования на ВПЧ инфекцию.

Профилактика инфекции

Вернейший способ предотвращения половой ВПЧ-инфекции состоит в том, чтобы воздержаться от любого полового контакта с другим индивидуумом.

Долговременные сексуальные отношения с постоянным половым партнером не дает 100% гарантии от инфицирования ВПЧ. Трудно определить, без специальных тестов, инфицирован ли в настоящее время половой партнер.

Мужские презервативы из латекса, при правильном применении снижают риск передачи инфекции.

Любые проявления, такие как боль или неприятные ощущения при мочеиспускании, необычная сыпь, выделения являются сигналом для прекращения половых контактов и немедленного обследования в условиях специализированной клиники – РКВД. Если у больного обнаружены ИППП, он должен сообщить об этом своим половым партнерам, для того чтобы они также прошли полное обследование и соответствующее лечение. Это снизит риск развития серьезных осложнений и предотвратит возможность повторного заражения.

 

Что делать, если у вас обнаружен Вирус папилломы человека (ВПЧ)? Диагностика, лечение, профилактика.

Сейчас часто начали диагностировать у пациентов вирус папилломы человека (ВПЧ) и после этого стал возникать извечный вопрос, что делать?

Для начала, хотелось бы немного рассказать о нем: определение вируса папилломы человека.

Если обобщить, то ВПЧ – инфекция может находиться в следующих формах:

1. Латентное течение определяется как персистенция папилломавируса в базальном слое эпителия. При этом вирус находится в эписомальной форме (молекула ДНК вируса не внедрена в молекулу ДНК клетки) и не приводит к патологическим изменениям в клетках. Латентное течение инфекции характеризуется отсутствием клинических проявлений, кольпоскопической, цитологической и гистологической нормой. Наличие ВПЧ-инфекции определяется ДНК-методами (ПЦР).
2. Продуктивная инфекция предусматривает клинические проявления инфекции (папилломы, бородавки, кондиломы). При этом вирус, существующий в эписомальной форме, копируется в инфицированных клетках. Одновременно происходит усиленное размножение клеток базального слоя эпителия, что ведет к прогрессированию инфекции и появлению вегетаций (разрастаний). Клинически продуктивная инфекция определяется как бородавки или папилломы. Вирус выявляется методом ПЦР. При гистологическом исследовании определяются явления гиперкератоза (повышенного ороговения, т.е. старения клеток).
3. Дисплазия (неоплазия) развивается при интеграции (внедрение) ДНК вируса в геном клетки. При неоплазии происходят изменения в структуре эпителиальных клеток. Наиболее часто поражения локализуются в переходной зоне шейки матки. На стыке многослойного плоского и цилиндрического эпителия базальные клетки, чувствительные к вирусной инфекции, находятся в непосредственной близости к поверхностным слоям, что облегчает контакт с вирусом при инфицировании. ВПЧ-инфекция подтверждается при гистологическом обследовании и кольпоскопии.
4. В случае карциномы инвазивной опухоли вирус в клетке существует в интегрированной форме. При этом выявляются измененные, «атипичные» клетки, свидетельствующие о злокачественности процесса. Наиболее частая локализация – переходная зона шейки матки. Выявляется при кольпоскопическом и гистологическом исследовании.

Как проявляется ВПЧ – инфекция?

Основным симптомом инфекции вызванной вирусом папилломы человека является образование так называемых остроконечных кондилом.

Внешне остроконечные кондиломы похожи на обычные бородавки. Они могут иметь небольшие размеры (от нескольких миллиметров до сантиметра), розоватую или телесного цвета окраску, гладкую или слегка бугристую поверхность.

Чаще всего остроконечные кондиломы образуются в области наружных половых органов.

У женщин остроконечные кондиломы могут возникать вблизи клитора, на малых и больших половых губах, во влагалище и на шейке матки. В случае раздражения кондилом, располагающихся близко к входу во влагалище, возможно появление зуда и незначительного кровотечения во время полового акта.

У мужчин остроконечные кондиломы образуются на половом члене и мошонке.

Также кондиломы могут образоваться в области анального отверстия, в мочеиспускательном канале или в любом другом месте на коже (кожа шеи, подмышечные впадины). Несколько расположенных рядом кондилом могут сливаться в одну большую «бородавку».

Как правило, остроконечные кондиломы безболезненны. В некоторых случаях в области кондилом ощущается легкий зуд и дискомфорт.

Когда нужно обратиться к врачу?

Обязательно обратитесь к врачу, если вы заметили у себя на коже образования (бородавки, выросты) похожие на остроконечные кондиломы. Врач назначит вам необходимые обследования, которые помогут установить точную причину болезни и исключить другие заболевания, передающиеся половым путем.

Диагностика ВПЧ?

Для подтверждения диагноза папилломавирусной инфекции используется метод ПЦР (полимеразной цепной реакции), который позволяет определить ДНК вируса и точно установить, каким типом вируса заражен человек.

В современных диагностических лабораториях определяется тип вируса, его количество (вирусная нагрузка) и интеграция вируса в геном. В начале статьи приведена информация, которая показывает, что наиболее опасны ВПЧ высокого онкогенного риска (ВОР). Имеет значение кроме типа вируса, определение и его количества. От этого зависит тактика лечения. Интеграция вируса в геном клетки, к сожалению, в наших лабораториях не определяется. Этот анализ важен в ранней диагностике дисплазии эпителия шейки матки и неинвазивной карциномы.

Очень важно, чтобы все поняли, даже если ПЦР анализ выявит у вас онкогенные формы ВПЧ, это не означает, что у вас уже есть рак шейки матки или что вы неминуемо заболеете им в ближайшее время, так как, далеко не во всех случаях ВПЧ приводит к развитию рака. От момента заражения до появления предрака могут пройти годы.

Для того чтобы определить вызвал ли ВПЧ изменение клеток шейки матки и есть ли риск развития рака нужно обязательно пройти тщательное гинекологическое обследование, которое включает в себя обязательно :

• Кольпоскопию (осмотр шейки матки аппаратом, напоминающим микроскоп и позволяющий осматривать под увеличением от 8 до 20 крат).
• Цитологический мазок (ПАП тест), который используется для определения диспластических изменений в клетках шейки матки.
• Бактериоскопическое исследование выделений из влагалища. Часто ВПЧ-инфекция сочетается с другими инфекциями передающимися половым путем (примерно в 20% случаев), поэтому может быть необходимо дополнительное дообследование для определения хламидиоза, микоплазмоза, уреаплазмоза и трихомониаза.
• Прицельная биопсия – взятие кусочка ткани шейки матки в случаи наличия дисплазии или подозрения на злокачественную опухоль шейки матки.

Лечение ВПЧ

Поскольку полного излечения от папилломавирусной инфекции в настоящее время достичь невозможно (наряду с этим часто наблюдается спонтанное, самопроизвольное излечение), лечат проявления ВПЧ, а не присутствие вируса в организме.  При этом эффективность различных методов лечения составляет 50-70 %, а в четверти случаев заболевание вновь проявляет себя уже спустя несколько месяцев после окончания лечения. Вопрос о целесообразности лечения каждой пациентки решается врачом индивидуально. При этом необходимо избегать факторов, снижающих иммунитет (переохлаждение, сильные эмоциональные стрессы, хроническое переутомление, авитаминоз). Существуют исследования, которые говорят о профилактическом эффекте ретиноидов (бета-каротин и витамин А), витамина С и микроэлементов, таких как фолаты, в отношении заболеваний, вызванных ВПЧ.

Среди методов лечения проявлений ВПЧ инфекции (остроконечных кондилом и папиллом) чаще всего используются:

1. Деструктивные методы — это местное лечение, направленное на удаление кондилом. Различают физические (криодеструкция, лазеротерапия, диатермокоагуляция, электрохирургическое иссечение) и химические (трихлоруксусная кислота, ферезол, солкодерм) деструктивные методы, а также хирургическое удаление кондилом. Цитотоксические препараты — подофиллин, подофиллотоксин (кондилин), 5-фторурацил. Женщинам детородного возраста на время лечения рекомендуют надежную контрацепцию или отказ от половой жизни.
2. Имунологические методы Наиболее часто для лечения ВПЧ-инфекции используются интерфероны (лаферон, лаферобион, альфарекин, реаферон, виферон). Они представляют собой семейство белков, которые вырабатываются клетками иммунной системы в ответ на стимуляцию вирусами.  Отдельно стоит препарат Алокин-альфа, который стимулирует выработку собственного интерферона и активирует клеточный иммунитет.
3. Специфические противовирусные препараты (цидофовир, панавир, алпиразин). Известный противовирусный препарат ацикловир (зовиракс) не оказывает действие на ВПЧ. Из местных (влагалищных) препаратов противовирусным действием обладает Эпиген интим спрей и Бетадин.

Профилактика ВПЧ

Может быть неспецифическая и специфическая.

Неспецифическая включает предотвращение заражения ВПЧ половым путем, здоровый образ жизни с целью укрепления работы иммунной системы и сбалансированное питание включающее в себя бета-каротин, витамин А, витамина С и фолиевую кислоту.

Специфическая профилактика – вакцинация.

Вакцины для профилактики ВПЧ содержат органические вещества, структура которых похожа на структуру живых вирусов ВПЧ. Эти вещества ни в коем случае не могут вызвать болезнь.

После введения вакцины в организме человека начинают вырабатываться клетки иммунной системы, которые  препятствуют внедрению ВПЧ в организм.

В настоящее время существует два типа вакцин против ВПЧ: квадривалентная Гардасил (Gardasil) и бивалентная Церварикс (Cervarix).

Церварикс предотвращает заражения ВПЧ 16 и 18, которые вызывают 70% всех случаев рака шейки матки и рака заднего прохода.

Гардасил, кроме защиты от ВПЧ 16 и 18 типов, предоставляет защиту ещё и от ВПЧ 6 и 11 типов, вызывающих 90% случаев бородавок на половых органах.

Гардасил и Церварикс защищают от заражения людей, которые еще не заражены ВПЧ соответствующего типа. Они не могут устранить вирус из организма человека, если он уже проник в него и не могут вылечить болезни (например, остроконечные кондиломы или дисплазию шейки матки) которые вирус уже успел спровоцировать. Именно по этой причине, прививки против ВПЧ рекомендуется делать в детском и подростковом возрасте, до начала половой жизни. 

Таким образом, вакцина Гардасил защищает от заражения ВПЧ 6, 11, 16 и 18 типов и рекомендуется для профилактики рака и дисплазии шейки матки, рака влагалища и наружных половых органов у женщин, а также для профилактики рака заднего прохода и остроконечных кондилом у мужчин и женщин. Вакцина Церварикс защищает от заражения ВПЧ 16 и 18 типов и рекомендуется для профилактики рака и дисплазии шейки матки у женщин и рака заднего прохода у мужчин и женщин.

В 2014 году была выпущена девятивалентная вакцина у которой устранены недостатки предшествующих. Девятивалентная вакцина «Гардасил 9» охватывает дополнительные пять типов вируса высокого онкогенного риска: 31, 33, 45, 52 и 58. В декабре 2014 года «Гардасил 9» был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) Минздрава США.

По состоянию на 2013 год вакцины зарегистрирована более, чем в 125 странах мира, почти в 20 странах входят в национальные календари прививок, в мире распространено 111 миллионов доз препарата.
Автор:  Сумцов Дмитрий Георгиевич

Вирус папилломы человека Digene-тест (ВПЧ Digene-тест, метод «гибридного захвата»; Digene HPV Test, Hybrid Capture Technology) — определение ДНК-типов высокого онкогенного риска (16/18/31/33/35/39/45/51/52/56/58/59/68 типы)

 Скрининговый тест, использующийся в целях диагностики предраковых состояний и рака шейки матки.

Существует более 100 генотипов вируса папилломы человека. Инфицирование этим вирусом — достаточно распространённое явление. Передаётся инфекция обычно половым путём, в редких случаях возможна вертикальная передача вируса от матери к ребёнку во время родов.

Инфицирование вирусом папилломы может не иметь клинических проявлений, часто наблюдается естественное очищение организма от вируса, особенно в молодом возрасте. Но персистенция вируса в эпителии шейки матки в течение длительного времени может вызывать его патологические изменения.

Рак шейки матки – один из немногих видов злокачественных новообразований, для которых установлена основная причина возникновения заболевания. Многочисленными исследованиями показано, что ДНК вируса папилломы человека обнаруживается практически при всех случаях предраковых состояний и при раке шейки матки. Инфицирование вирусом папилломы предшествует последующей сквамозной (чешуйчатой) интраэпителиальной дисплазии шейки матки. Третья стадия интраэпителиального новообразования шейки матки возникает только при наличии персистирующей инфекции генотипами папилломавируса высокого онкогенного риска. Доказано, что длительная персистенция (5 — 10 лет) папилломавируса генотипов высокого онкогенного риска у женщин старше 30 лет связана со значительным ростом риска развития злокачественных изменений шейки матки. Инфицирование вирусом папилломы генотипов низкого онкогенного риска может клинически проявляться в виде появления остроконечных кондилом.

Digene HPV тест – защищённая международным патентным законодательством молекулярная технология фирмы Digene, направленная на выявление специфических фрагментов ДНК вируса папилломы человека (метод «гибридного захвата»).

Digene HPV тест дает возможность дифференцировать между 2 группами генотипов вируса — высокого и низкого онкориска. В тесте № 394 выявляется наличие ДНК HPV группы генотипов высокого риска (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68). В тесте № 395 выявляется наличие ДНК HPV группы генотипов низкого риска (6/11/42/43/44).

Digene HPV тест получил широкое распространение благодаря своей надежности и простоте применения. Чувствительность теста в комбинации с цитологическим исследованием (PAP-тест, в лаборатории ИНВИТРО тест № 517) в обнаружении предраковых изменений шейки матки и рака шейки матки намного выше, чем проведение только цитологического исследования. Считается целесообразным проведение Digene HPV теста при неопределённых результатах PAP-теста. В настоящее время комбинация Digene HPV теста и цитологического PAP-теста становится «золотым стандартом» в этой области диагностики и предлагается для скринингового обследования женщин старше 30 лет. Метод стандартизован. Это единственный тест выявления HPV высокого онкогенного риска, одобренный FDA (Федеральное Управление США по контролю за пищевыми продуктами и лекарствами). Тест получил одобрение ФСНСЗСР (Федеральная служба РФ по надзору в сфере здравоохранения и социального развития).

Digene-тест выявляет клинически значимый уровень инфицирования вирусом папилломы человека, приводящий к развитию неоплазии шейки матки (в отличие от обычных ПЦР-методов, направленных на максимальную чувствительность выявления вирусной ДНК, что не всегда имеет прямые клинические корреляции). Положительный Digene HPV тест у женщин моложе 30 лет служит показанием к повторному тестированию через 9 месяцев, поскольку у молодых женщин инфекция ВПЧ может носить транзиторный характер.

Положительный Digene HPV тест у женщин старше 30 лет может свидетельствовать о персистенции вируса. При соответствующем результате цитологического исследования это означает, что женщина имеет высокий риск развития онкопатологии шейки матки и ей требуется специальная профилактика или лечение. Современные методы лечения позволяют в случае раннего выявления резко снизить заболеваемость раком шейки матки и особенно его инкурабельных случаев. Тестирование на присутствие вируса после проведённого лечения позволяет убедиться в его эффективности.

Вирус папилломы человека: вопросы и ответы

Что такое папилломавирусная инфекция?

Папилломавирусная инфекция — группа вирусных инфекционных заболеваний, характеризующихся развитием папилломатозных (бородавчатых) образований на коже и слизистых оболочках, хроническим рецидивирующим течением, широким распространением, высокой контагиозностью, т.е. способностью легко передаваться от человека к человеку.

Проявления папилломавирусной инфекции (ПВИ, ВПЧ) медикам известны давно. Они описаны еще врачами Древней Греции под названием «кондиломы». Гиппократ называл их также «половыми бородавками».

Вирус папилломы человека (ВПЧ) – это достаточно распространенный вирус, который может вызвать серьезные заболевания вплоть до возникновения онкологических заболеваний.

По эпидемиологическим оценкам в мире инфицировано 10-13% населения или приблизительно 630 млн. человек. При проведении массовых скрининговых исследований ВПЧ обнаруживается у 40-50% сексуально активных мужчин и женщин, но у большинства из них, особенно в молодом возрасте, может исчезнуть без какого- либо лечения.

Как можно заразиться вирусом папилломы человека?

ВПЧ поражает всех – мужчин и женщин — и передается при половых контактах, а также при любых прямых контактах с кожей заражённого человека, однако очень редко метастазирует в отдельные органы и ткани человека.

Не случайно вирус папилломы человека — наиболее сексуально трансмиссивная инфекция. По данным некоторых исследователей, вероятность заражения ВПЧ при половом контакте составляет до 60-70%, частота инфицирования вирусом прямо пропорциональна числу половых партнёров: при наличии одного партнера ВПЧ выявляется у 17-20% женщин, при наличии 5 и более партнёров — у 70-80%.

Клинические формы папилломавирусной инфекции обнаруживают у 40-60% мужчин, являющихся половыми партнёрами инфицированных женщин. Поражения у них вызываются теми же типами ВПЧ, что и у женщин, а примерно в 2/3 случаев возникают характерные высыпания на коже и слизистых оболочках половых органов.

Несмотря на то, что вирус папилломы человека обнаружен в амниотической жидкости, риск заражения плода от матери оценивается как низкий и составляет – до 3%.

К каким заболеваниям может привести наличие у человека вируса папилломы?

На сегодняшний день известно более 300 различных типов вируса папилломы человека. Среди них различают типы ВПЧ высокого, среднего и низкого онкогенного риска. При этом человек может быть инфицирован как одним, так и несколькими типами вируса одновременно.

Различные типы ВПЧ вызывают или принимают участие в развитии:

• цервикальной, вульвальной, влагалищной дисплазии шейки матки;

• преинвазивного и инвазивного рака шейки матки, рака влагалища и перианальной области;

• остроконечных кондилом половых органов, мочевых путей;

• генитальных кондилом.

Согласно данным эпидемиологических исследований, частота ПВИ гениталий значительно варьирует в различных этнических и географических регионах. Распространённость вируса папилломы обусловлена многочисленными факторами, а также во многом определяется социально-экономическими, поведенческими и медико-гигиеническими условиями. Так, например, минимальная частота инфицирования ВПЧ (5%) наблюдается в Испании. Эта страна принадлежит к странам с «низким» риском заболевания раком шейки матки. Традиционно «высоким» риском инфицирования ВПЧ считаются страны – Аргентина, Мексика, Бразилия, Марокко. С другой стороны, в США и Канаде, несмотря на высокий социально- экономический уровень, частота выявления ВПЧ составляет от 22 до 26%.

Несмотря на очевидную медико-социальную значимость проблемы, системные исследования по оценке распространенности ПВИ в Российской Федерации практически не проводились. В настоящее время выполняются отдельные, нескоординированные исследования, согласно которым невозможно объективно оценить состояние проблемы в целом и осуществить даже приближённое прогнозирование эпидемиологической ситуации распространенности ВПЧ среди населения.

Как развивается и проявляется папилломавирусная инфекция?

Вирус папилломы человека обитает в коже и слизистых оболочках половых органов. Как показывают медицинские и лабораторные исследования, количество вируса зависит от состояния иммунитета кожи и слизистых — чем выше активность иммунной системы, тем меньшее количество вируса содержится в них. Для того, чтобы вирус мог проявить себя какими-либо симптомами, должно накопиться определенное его количество. А это возможно только при условии снижения иммунитета: после перенесённых инфекций, во время (после) приёма антибиотиков, при беременности, во время сильных стрессов и т. д. Накопившись в достаточной мере на участке кожи или слизистой, вирус папилломы изменяет функцию эпителиальных клеток. В результате они начинают бесконтрольно делиться, что приводит к разрастанию участка кожи и появлению разного рода образований — папиллом и кондилом.

В зависимости от проявлений ПВИ на гениталиях выделяют клиническую, субклиническую и латентную формы.

Клиническая форма инфекции – это в основном генитальные бородавки в виде остроконечных (экзофитных) образований. В редких случаях кондиломы наружных половых органов быстро разрастаются, превращаясь в полузлокачественное гигантское образование – опухоль Бушке — Левеншштейна, с экзо- и эндофитным ростом и способностью к проникновению в соседние ткани.

Субклиническая форма ПВИ проявляется в виде плоских кондилом. Они чаще локализуются на шейке матки, реже во влагалище, и в большинстве случаев не заметны при осмотре.

Латентная форма ПВИ не сопровождается морфологическими изменениями в инфицированной ткани, а ДНК вируса часто определяют, где нет заметных клинических признаков инфекции.

Как диагностировать наличие вируса папилломы человека?

Доказательством наличия вируса папилломы служат:

• проявления инфекции ВПЧ;

• результаты цитологического исследования (изучения характера клеток под микроскопом), свидетельствующего о дисплазии шейки матки;

• выявление ВПЧ методом ПЦР;

• выявление в крови антител к ВПЧ (используется только в научных целях).

В лабораторной практике для диагностики ВПЧ используются две методики: ПЦР и гибридизационный анализ (Дайджин — тест). В Независимой лаборатории ИНВИТРО для диагностики вируса папилломы человека используют оба метода.

Наиболее распространенным, доступным и достаточно чувствительным является метод ПЦР. Он позволяет диагностировать субклиническую и латентную формы инфекции и обнаружить от 10 до 100 копий генома ВПЧ и идентифицировать, по крайней мере, 43 различных типа.

Несмотря на высокую чувствительность ПЦР, при бессимптомной инфекции ВПЧ выявить вирус удается далеко не всегда. Это связано с особенностями этой инфекции:

• инфекция ВПЧ может неопределенное время находиться в латентном (спящем) состоянии. При этом вирус находится в глубине кожи и слизистых, но на поверхность не выделяется. В таком состоянии его сложно выявить методом ПЦР.

• инфекция ВПЧ в большинстве случаев поражает обширные участки кожи. При отсутствии симптомов не совсем ясно, исследование какого участка кожи будет более достоверным.

Дайджин — тест — позволяет выявлять не только 13 типов вируса высокоонкогенного риска и 5 типов низкого онкогенного риска ВПЧ, но и определять клинически значимую концентрацию вируса в ткани. Это помогает выработать дальнейшую тактику врача при ведении пациента. Чувствительность теста в сочетании с цитологическим исследованием в обнаружении дисплазий и рака шейки матки намного выше, чем проведение только цитологического анализа.

При цитологическом исследовании, которое также можно провести в Независимой лаборатории ИНВИТРО, часто используется окрашивание мазков по Папаниколау (PAP – тест).

В настоящее время комбинация Дайджин – теста и PAP –теста является «золотым стандартом» в области диагностики патологии шейки матки и предлагается для скринингового обследования женщин старше 30 лет. Положительный тест у женщин моложе 30 лет служит показанием к повторному тестированию через 9 месяцев, поскольку у молодых инфекция может носить транзиторный характер.

Положительный Дайджин — тест у женщин, старше 30 лет может свидетельствовать о персистенции вируса. При соответствующем результате цитологического исследования это означает, что имеется высокий риск развития онкопатологии шейки матки и это требует специальной профилактики и лечения.

Следует помнить, что диагностика ВПЧ инфекции – является одним из важных методов профилактики рака шейки матки и играет значительную роль в успешном лечении данного заболевания.

Однако выявление папилломавирусных инфекций требует современной технологической базы и высококачественных исследований. Именно это может предложить своим клиентам Независимая лаборатория ИНВИТРО.

Комплексный ПЦР тест нового поколения для определения вируса папилломы человека (ВПЧ)

Лаборатория «Овум» проводит комплексный ПЦР тест нового поколения для определения

Вируса папилломы человека (ВПЧ)

1. ВПЧ СКРИН-ТИТР – тест суммарного определения количества ДНК 14-высокоонкогенных типов ВПЧ с дифференцированным определением индивидуальных концентраций наиболее онкогенных 16,18 и 45 генотипов и определением возможной интеграции вируса

Исследование позволяет методом ПЦР в режиме «реального времени» в количественном формате определять:

— суммарное  количество ДНК  14-ти высокоонкогенных генотипов ВПЧ  (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 66, 68),

— количество  ДНК ВПЧ  16  типа,

— количество  ДНК ВПЧ  18  типа,

— количество  ДНК ВПЧ  45  типа,

— оценить возможность интеграции ДНК ВПЧ  16,18,45 типов в геном клеток человека.

В настоящее время доказана и не подвергается сомнению роль ВПЧ как основной причины в возникновении и развитии рака шейки матки (РШМ) у женщин.

К генотипам ВПЧ высокого онкогенного риска на сегодняшний день относят 14 типов вируса: 16,18,31,33,35,39,45,51,52,56,58,59,66,68; они способны оказывать трансформирующее воздействие на клетки эпителия и приводить к развитию предраковых изменений – тяжелых дисплазий и рака шейки матки.

ВПЧ обнаруживается в 95% случаев РШМ, из них 16, 18, 45 генотипы в совокупности являются причиной 75% плоскоклеточных раков и 94% аденокарцином шейки матки.

Средний возраст возникновения раков при ВПЧ 16, 18, 45 типов – 47 лет, при всех остальных высокоонкогенных типах  – 56 лет.

Тест ВПЧ СКРИН-ТИТР определяет только значимые для риска развития рака шейки матки генотипы ВПЧ (тест не определяет генотипы ВПЧ низкого и неопределенного риска).

Количественное исследование ВПЧ отражает  степень активности процесса  и позволяет оценить клиническую значимость. Тест ВПЧ-СКРИН-ТИТР позволяет определять точное количество вирусной ДНК в единицах измерения — lg  ДНК ВПЧ на 100 тыс. клеток эпителия.

Интерпретация результатов для исследуемых образцов:

Концентрация ВПЧ	Клиническая значимость
менее 3  lg  ДНК ВПЧ	Малозначимая
от 3 до 5 lg  ДНК ВПЧ	Значимая
более 5  lg   ДНК ВПЧ	Повышенная

Развитие РШМ часто ассоциировано с длительным присутствием (персистенцией) в организме и  встраиванием ДНК вируса (интеграцией) в геном клеток эпителия человека, наиболее часто интегрируют ВПЧ  16, 18 и 45 генотипы.  Определяя различные участки онкогенов вируса методом ПЦР можно косвенно судить о возможности интеграции вируса в геном человека. Интеграция вируса в геном человека — наиболее опасный и прогностически неблагоприятный фактор.

 

Носительство вируса может возникнуть практически у каждой женщины. Длительная персистенция ВПЧ с большей вероятностью приведет к злокачественной трансформации клетки. В случае получения неудовлетворительных результатов обследования необходима консультация у врача-гинеколога, который выберет оптимальную тактику дальнейшего обследования, наблюдения и лечения.

Тактика регулярного обследования снижает риск развития рака шейки матки в 1000 раз, а раннее начало терапии предотвращает до 80% наблюдений цервикального рака.

Выявление ВПЧ – не приговор, а повод для регулярного наблюдения. Доказано, что при проведении адекватного противовоспалительного лечения, дисплазия шейки матки любой степени способна регрессировать и исчезать совсем.

Исследуемый материал для ПЦР анализа на ВПЧ СКРИН-ТИТР:

• мазки со слизистой оболочки влагалища;
• соскобы эпителия со слизистой оболочки цервикального канала.

Показания к исследованию:

• Скрининг заболеваний шейки матки (цервикальный скрининг) совместно с цитологическим исследованием
• Подозрение на инфицирование ВПЧ
• Неопределенные результаты цитологического исследования
• Различия в результатах цитологического исследования и кольпоскопии
• Контроль эффективности проведенного лечения

Стоимость исследования: 800р.

 

Анализы на ВПЧ цена — сдать анализ на папилломавирус человека в СПб

Вирус папилломы человека (ВПЧ) — одна из самых распространённых инфекций, передающихся половым путём и при контакте «кожа-к-коже». Нет точной статистики, сколько людей в мире заражены ВПЧ, потому что у большинства заражённых вирус никак себя не проявляет. Биологи считают, что около 80 % населения земли — носители ВПЧ.

Опасность вируса в том, что некоторые его типы могут привести к онкологии. 98 % рака шейки матки (по данным учёных США — 100 %) связаны с ВПЧ. Вирус провоцирует рак влагалища, вульвы, анального канала, мужских половых органов, горла, рта. Причём смертельно опасное заболевание может развиться спустя годы, десятилетия после заражения, если возникнут благоприятные для этого условия.

Всего в группу ВПЧ входит более 170 вирусов и штаммов, из них примерно 40 передаются половым путём, а 13 способны вызвать рак.

Заражение отдельными типами ВПЧ — при наличии высокого иммунитета — проходит незаметно, бесследно для организма. Другие штаммы заставляют клетки кожи усиленно делиться, в итоге появляются бородавки, папилломы, кондиломы («венерические бородавки»). Третьи типы, интегрируя в ДНК человека, действуют как онкогены и способствуют злокачественной трансформации клеток, росту опухолей.

Это важно! ВПЧ не является достаточным фактором для развития онкологического заболевания. Но он — один из важнейших онкофаторов, «провокатор» озлокачествления клеток.

Чтобы началось перерождение здоровой ткани в раковую, необходимо сочетание нескольких условий, в их числе — сбои в работе иммунной системы. Именно иммунитет — главный защитник в том числе и от увеличения вирусной нагрузки ВПЧ.

Очень важно периодически сдавать анализа на ВПЧ, чтобы предотвратить опасность, вызванную вирусом. Так, можно вылечить предраковое состояние шейки матки. Другие онкологии, связанные с ВПЧ, лучше поддаются лечению, если оно начинается на ранней стадии заболевания и контролируется периодическими исследованиями на снижение/повышение вирусной нагрузки.

ВПЧ: способы заражения, симптомы, онкогенные типы вируса

Основные способы заражения:

• вагинальный, оральный, анальный секс с человеком, заражённым ВПЧ;

• при контактах «кожа-к-коже» с человеком, заражённым папилломавирусом, или контакте с поверхностями, которых касался заражённый человек — бытовое заражение возможно, если на коже имеются порезы, ссадины, другие повреждения;

• при родах — от матери к ребёнку.

Последние исследования американских и европейских учёных показали, что велика вероятность заражения ВПЧ в медицинских учреждениях — при переливании крови, использовании медицинского оборудования, вдыхании вирусных частиц, например — при лазерной абляции или электрокоагуляции кондилом.

Сложность борьбы с неполовыми формами заражениями в том, что вирус чрезвычайно устойчив к большинству дезинфицирующих средств. ВПЧ — первый вирус, оказавшийся нечувствительным к инактивации (обработке) глутаровым альдегидом (средством для стерилизации хирургических инструментов, требующих абсолютной чистоты). Перед врачами и технологами встала проблема обеззараживания приборов, которые нельзя автоклавировать и подвергать воздействию агрессивных химических соединений.

Симптомы и типы вируса папилломы человека 

Симптомы заражения различаются в зависимости от типа ВПЧ. Некоторые типы, например — ВПЧ5, сохраняются в организме человека без клинических симптомов и могут быть обнаружены только специальными исследованиями. Штаммы ВПЧ1, 2, 4, 7, 22, 63 вызывают образование бородавок на руках, ногах, подошвах.

Типы 6, 11, 42, 44 способны вызвать развитие генитальных бородавок, папилломатоза гортани; 6, 16, 18, 31 и другие — анальной дисплазии; 60 — вирусной кисты.

К раку половых органов способны привести штаммы 26, 53, 66. Штаммы с высоким онкориском — 33, 35, 39, 51, 52, 56, 58, 59. Самым высоким риском трансформации клеток в злокачественные обладают типы 16, 18, 31, 45.

Анализы на ВПЧ у женщин и мужчин

Когда назначаются

Анализы на ВПЧ нужно пройти каждому взрослому человеку самостоятельно, без назначения, т. к. вероятность, что вы заражены — 8 из 10.

Направление на анализ обычно выдаётся дерматологом, урологом, гинекологом при наличии характерных внешних признаков или заболеваний, причиной которых может стать вирус.

Анализы на ВПЧ сдают при планировании беременности, при выявлении причин и лечении бесплодия, патологий беременности и вынашивания. В этом случае анализы сдают оба партнёра.

Факторами риска и поводом для сдачи анализа у женщин также являются:

• ранняя половая жизнь;

• отношения с разными, иногда сразу несколькими половыми партнёрами;

• общие хронические, гинекологические заболевания, патологии;

• слабый иммунитет.

Факторами риска и поводом для сдачи анализа у мужчин также являются:

• множественные половые контакты;

• половые контакты с женщинами, заражёнными ВПЧ;

• плохая гигиена;

• сужение крайней плоти;

• слабый иммунитет.

Методы диагностики ВПЧ

Кольпоскопическое исследование

Кольпоскопия — осмотр с помощью кольпоскопа влагалищной части шейки матки, входа и стенок влагалища. Это простой, недорогой, но высокоинформативный метод диагностирования заболеваний шейки матки.

Клиническое значение имеет расширенная кольпоскопия с применением нескольких тестов — с 3-процентной уксусной кислотой, йодным раствором Люголя. Тесты выявляют различные типы эпителия, позволяют оценить размеры и качество патологических образований (при их наличии), сосудистый рисунок, качество шеечных желёз.

Во время кольпоскопии проводят прицельную биопсию с наиболее атипично изменённых участков.

Цитологическое исследование

Задача цитологического исследования шеечных мазков (тест Папаниколау, пап-тест) — выявление специфических для ВПЧ-инфекции клеток — койлоцитов и дискератоцитов.

Подтверждением папилломовирусной инфекции считается обнаружение койлоцитов, трансэпителиальной лимфоцитарной инфильтрации, базально-клеточной гиперплазии в биоптате (биоматериале, взятом на исследование).

Пап-тест обязателен для:

• женщин после 30 лет;

• женщин, у кого был ранее диагностирован ВПЧ;

• женщин, у кого во время кольпоскопии обнаружили зоны с изменённым эпителием.

По результатам пап-теста определяют класс опасности для здоровья женщины: 1—2 класс — без подозрения на рак, 3 класс — подозрение на онкологию, 4—5 класс — наличие раковых клеток в малом или большом количестве.

К недостаткам цитологического исследования относят сложность исполнения, высокие квалификационные требования к врачу-цитологу. Потому проходить исследование нужно в диагностических центрах и лабораториях, персонал которых постоянно подтверждает свой профессионализм.

Гистологическое исследование

Гистологический метод обнаружения ВПЧ можно было бы считать золотым стандартом диагностики вируса, однако мешает его высокая стоимость, невозможность частого проведения и не всегда точный прицельный забор биоптата из шейки матки. Для проведения гистологической диагностики также требуются специалисты очень высокой квалификации.

Поэтому гистологическое исследование биоптата часто служит дополнением к пап-анализу. Оно позволяет оценить состояние клеток, степень поражения, определить, чем является новообразование — опухолью или кондиломой.

ПЦР диагностика папилломавируса 

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) относится к высокоразрешающим технологиям детекции нуклеиновых кислот. Современные ПЦР тест-системы обладают высокой чувствительностью, используются не только для выявления ВПЧ, но и вирусной нагрузки на организм (количественный показатель заражённости) главных клинически значимых генотипов (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59), которые ответственны за почти 94 % случаев тяжёлых цервикальных дисплазий и рака шейки матки. ПЦР тест-системы используют также для обнаружения штаммов ВПЧ 6 и 11.

Такие возможности тест-системы позволяют прогнозировать течение ВПЧ-инфекции, оценивать эффективность терапии. Установлено, что папилломавирусная инфекция имеет дозозависимый эффект: чем выше концентрация ДНК вируса в исследуемом материале, тем выше риск развития неоплазии и раковой опухоли.

В результатах теста указывают концентрацию ВПЧ:

• Lg < 3 — папилломавирус обнаружен в клинически незначимом количестве;

• Lg 3–5 — папилломавирус обнаружен в клинически значимом количестве;

• Lg > 5 — папилломавирус обнаружен в высокой концентрации, вирусная нагрузка на организм высокая.

Виды исследуемого материала, правила забора:

• для пап-теста — шеечный мазок;

• для цитологического исследования — биоптат, взятый прицельно с атипично изменённых участков слизистой.

• для ПЦР-теста — соскоб клеток слизистых оболочек генитального тракта.

Мазок у женщин берут из цервикального канала, у мужчин — из уретры. Для мазка используют мягкую щётку или ватный тампон. Их бережно вводят в канал, затем осторожно вынимают, вращая. На поверхности щётки/тампона остаются эпителиальные клетки, нужные для исследования.

Как подготовиться к анализу на ВПЧ

Взятие биоматериала не проводится во время менструации, за 5 дней до её начала и в течение 5 дней по окончании. Нельзя проходить исследование, если есть воспалительные процессы.

За 2 суток до забора биоматериала женщинам и мужчинам нужно воздержаться от сексуальных контактов. Женщинам нельзя в течение 48 часов использовать вагинальные кремы, лекарства, суппозитории, спринцевания, тампоны, вместо ванны нужно принимать душ. Мазок берут до проведения любых гинекологических манипуляций или через 2 суток после них.

Если биоматериал берут из уретры, то от последнего мочеиспускания до забора биоматериала должно пройти не менее 90 минут.

При заборе биоптата для гистологического исследования соблюдаются те же правила, что и при подготовке к забору мазка. После биопсии в течение 2—3 недель нельзя:

вступать в половые контакты,

• испытывать значительные физические нагрузки,

• перегреваться (баня, сауна, жаркая погода),

• купаться в открытом водоёме или бассейне,

• принимать препараты, разжижающие кровь;

• использовать вагинальные средства.

Если возникнет кровотечение, следует пользоваться только прокладками (не тампонами!)

На точность результата могут влиять антибиотики, пробиотики, местные антисептики, которые вы принимали/применяли даже 2 месяца назад. Перед сбором материала нужно рассказать врачу обо всех лекарственных средствах, которыми вы пользовались или пользуетесь.

Стоимость исследования на наличие папилломавирусной инфекции в АО «СЗДЦМ»

Стоимость исследования на заражение ВПЧ зависит от вида исследования, охвата штаммов вируса, определения типа/без определения, расчёта вирусной нагрузки.

Цены на виды исследований в медицинских подразделениях АО «СЗДЦМ» представляют собой разнообразные комбинации по охватности, подробности, прогностической ценности.

Какой способ исследования выбрать, вам подскажет врач — гинеколог, дерматолог, венеролог. Если вы сдаёте анализы по собственной инициативе, выберите исследование на наличие онкогенных штаммов ВПЧ.

Где сдать анализы на ВПЧ

Анализы на ВПЧ вы можете сдать в медицинских подразделениях АО «СЗДЦМ», расположенных в Санкт-Петербурге, Ленинградской области, в Великом Новгороде, Старой Руссе и других городах.

Чтобы найти ближайший к вам пункт, воспользуйтесь интерактивной картой или перечнем медицинских учреждений АО «СЗДЦМ».

Во всех наших отделениях — терминалах и центрах — вас встретят внимательные, опытные специалисты с высокой квалификацией. Медицинские учреждения АО «СЗДЦМ» оснащены современным оборудованием, лабораторными материалами, одноразовыми инструментами и расходными материалами.

Мы гарантируем вам точность исследований, заботливое отношение, полную конфиденциальность ваших личных данных и результатов обследования.

Будьте здоровы! А для этого вовремя и регулярно проходите важные обследования в АО «СЗДЦМ».

Мы поможем вам сохранить и вернуть здоровье! 

ВПЧ, сдать анализ на ВПЧ (21 тип)

Метод определения ПЦР с детекцией в режиме «реального времени».

Исследуемый материал Соскоб эпителиальных клеток урогенитального тракта

Доступен выезд на дом

Краткое описание исследования «Дифференцированное определение ДНК ВПЧ (Вирус папилломы человека, Human papillomavirus, HPV) 21 типа (6, 11, 16, 18, 26, 31, 33, 35, 39, 44, 45, 51, 52, 53, 56, 58, 59, 66, 68, 73, 82) + КВМ»  

Вирус папилломы человека (ВПЧ, Human papillomavirus, HPV) относится к малым ДНК-содержащим вирусам, которые инфицируют эпителиальные клетки и индуцируют пролиферативные поражения кожи и слизистых оболочек. В настоящее время известно около ста типов ВПЧ с различным онкогенным потенциалом, которые условно объединяют в группы высокого и низкого онкогенного риска. Более 90% всех цервикальных карцином позитивны к присутствию ВПЧ. Наиболее часто в биоматериале из опухолей шейки матки обнаруживают 16-й и 18-й типы. Выявление ДНК ВПЧ не подтверждает наличие злокачественного процесса, в большинстве (до 90%) случаев в течение 12-36 месяцев происходит элиминация вируса и самоизлечение. При длительной хронической персистенции вируса и в зависимости от его типа повышается риск развития онкологического процесса. Диагностика заболевания требует дополнительного цитологического, гистологического исследования и динамического наблюдения. 

Инфицирование ВПЧ 6, 11, 44 типов может привести к развитию остроконечных кондилом (аногенитальных бородавок). Возбудитель передается при половых контактах, а также может переходить от матери к плоду, вызывая папилломатоз гортани у ребенка. Инкубационный период составляет от нескольких недель до нескольких месяцев. Характер разрастаний и объем пораженных участков варьирует от практически незаметных до обширных. Возможна злокачественная трансформация инфицированных клеток. 

С какой целью проводят Дифференцированное определение ДНК ВПЧ (Вирус папилломы человека) 21 типа

Количественное выявление ДНК ВПЧ в урогенитальном соскобе используется для подтверждения инфицированности и персистирования 21 типа ВПЧ низкого и высокого онкогенного риска, для оценки канцерогенного риска при дисплазии эпителия шейки матки, для контроля эффективности противовирусной терапии.  

Количественное определение ДНК ВПЧ позволяет врачу-клиницисту подобрать оптимальную схему лечения для каждого пациента и при необходимости контролировать эффективность терапии. 

Особенности проведения теста «Дифференцированное определение ДНК ВПЧ (Вирус папилломы человека, Human papillomavirus, HPV) 21 типа (6, 11, 16, 18, 26, 31, 33, 35, 39, 44, 45, 51, 52, 53, 56, 58, 59, 66, 68, 73, 82) + КВМ» 

Поскольку ВПЧ инфицирует эпителиальные клетки, необходимым условием получения достоверного результата является соблюдение техники взятия соскоба. В состав тестов по диагностике и мониторингу ВПЧ введен специальный параметр – контроль взятия материала (КВМ). КВМ – это тест по определению количества геномной ДНК человека в биоматериале, источником которой служат эпителиальные клетки, попавшие в пробу. 

Аналитические показатели:  

определяемый фрагмент – уникальная последовательность ДНК ВПЧ 6, 11, 16, 18, 26, 31, 33, 35, 39, 44, 45, 51, 52, 53, 56, 58, 59, 66, 68, 73, 82 типов; специфичность определения – 100 %; 

чувствительность определения – 100 копий ДНК ВПЧ в образце.

Литература

Основная литература 

1. Профилактика рака шейки матки: Руководство для врачей. — М.: Изд. «МЕДпресс-информ». 2008:41. 
2. Заболевания шейки матки и генитальные инфекции. Под ред. проф. В.Н. Прилепской. — М.: Изд. «ГЭОТАР-Медиа». 2016:384.  
3. Папилломавирусная инфекция. Пособие для врачей. Под ред. проф. д.б.н. В.М. Говоруна. 2009:55.  
4. Bekkers R., Meijer C., et al. Effects of HPV detection in population-based screening programmers for cervical cancer: a Dutch moment. Gynecologic oncology. 2006;100(3):451-454. 
5. Khan M. et al. The elevated 10-year risk of cervical precancer and cancer in women with human papillomavirus (HPV) type 16 or 18 and the possible utility of type specific HPV testing in clinical practice. Journal of the National Cancer Institute. 2005; 97:1072-1079. 
6. Snijders J., Meijer C. The value of viral load in HPV detection in screening. HPV today. 2006;8:8-9.

К чему приведет редактирование генома человека внутри тела

Врачи впервые отредактировали геном человека внутри тела. Как им это удалось и какие опасности подстерегают пациента, рассказывает «Газета.Ru».

Врачи из калифорнийской детской больницы UCSF Benioff Children’s Hospital впервые отредактировали геном человека непосредственно в его организме, сообщает Science. Эксперимент стал частью исследования компании Sangamo Therapeutics, занимающейся разработками в области редактирования генома, и, возможно, позволит пациенту если не избавиться от синдрома Хантера, то, по крайней мере, предотвратить его дальнейшее развитие.

Синдром Хантера — генетическое заболевание, связанное с нарушением обмена веществ. При заболевании у пациента нарушена выработка фермента идуронат-2-сульфатазы, что приводит к накоплению мукополисахаридов, высокомолекулярных сахаров, в норме используемых организмом как строительный материал для костей, хрящей, кожи и других тканей.

В зависимости от степени тяжести заболевания это приводит к деформации скелета, задержке роста, патологиям сердечно-сосудистой системы, поражениям кожи и внутренних органов, нарушению слуха, умственной отсталости.

Больным назначается пожизненная ферментозаместительная терапия и симптоматическое лечение. Большинство больных умирает в возрасте до 20 лет, поэтому взрослые люди с синдромом Хантера — довольно редкое явление.

44-летний Брайан Мадо согласился на эксперимент, так как, по его словам, «страдал от боли каждый день». За свою жизнь ему пришлось перенести 26 операций, чтобы справиться с симптомами болезни — грыжами, деформацией первых пальцев стоп, прорастанием кости в спинной мозг, проблемами с глазами, ушами и желчным пузырем.

«Я готов рискнуть, — рассказал Мадо. — Надеюсь, это поможет другим людям».

«Мы разрезаем ДНК, вставляем ген, сшиваем ДНК обратно, — объяснил суть метода доктор Сэнди Макра, президент компании Sangamo Therapeutics. — Ген становится частью ДНК и остается в ней навсегда». Компания уже использовала этот метод для редактирования иммунных клеток людей с ВИЧ, но процедура проводилась вне их тела.

Поиск добровольцев для исследования Sangamo Therapeutics начала в мае 2017 года. Также планировалось провести испытания на пациентах с гемофилией B и синдромом Гурлер, который, как и синдром Хантера, вызывается нехваткой ферментов.

Терапия Мадо стала первым случаем редактирования генома прямо внутри пациента.

Врачи использовали нуклеазы цинковых пальцев — сложные синтетические белки, позволяющие расщепить ДНК и заменить поврежденный участок на необходимый исследователям фрагмент, введя в клетку в качестве матрицы для рекомбинации нужную последовательность ДНК.

Нуклеазы цинковых пальцев были открыты еще в 1996 году и впервые использованы для редактирования генома человека в 2005 году.

«Редактирование генома при помощи ZFN (нуклеаз цинковых пальцев) требует создания двух ДНК-связывающих доменов, для этого есть надежная и отработанная технология, — рассказывал в 2016 году в интервью журналу «Гены и клетки» вице-президент компании Sangamo Федор Урнов. — Но для лабораторий, не занимающихся именно ДНК-связывающими белками, строить такие белки — работа нелегкая… В клинике на данный момент применяются исключительно ZFN; через клинические исследования первой и второй фаз прошли более 80 человек. Кроме того, FDA рассмотрены три заявки на начало клинических исследований по коррекции в гемопоэтических стволовых клетках (ГСК) — все с применением ZFN. Протоколы одобрены, и по ним работа начнется уже в этом году. Говорить о клиническом будущем других технологий (TALEN, Cas9, megaTAL, meganuclease, Cpf1 и др.) на данный момент объективно невозможно».

В данном случае врачи нацелились на клетки печени, отвечающие за выработку идуронат-2-сульфатазы.

С помощью обезвреженных вирусных частиц врачи внутривенно ввели Мадо нуклеазы цинковых пальцев и миллиарды копий нового гена.

Добравшись до печени, «пальцы» должны разрезать ДНК и позволить новому гену встроиться в нее — тогда клетки смогут вырабатывать необходимый фермент.

Для успешного лечения будет достаточно изменить лишь 1% клеток, отмечает руководитель исследования доктор Пол Харматц.

«Насколько надежна эта технология? Мы пока просто учимся», — признается доктор Карл Джун из Пенсильванского университета.

Предварительные тесты показали, что такой способ редактирования генома достаточно безопасен. Тем не менее существуют и определенные риски. Во-первых, вирус может вызвать непредвиденную реакцию со стороны иммунной системы — из-за этого в 1999 году уже погиб один из проходивших генную терапию пациентов. Поэтому в случае Мадо был использован другой, более безопасный вирус.

Во-вторых, вставка нового гена может повлиять на работу других генов. Известны случаи, когда при использовании генной терапии для лечения тяжелого комбинированного иммунодефицита (синдрома «мальчика в пузыре») это приводило к активации генов, вызывающих раковые заболевания.

Наконец, вирус может затронуть репродуктивную систему, создав проблемы для потомков пациента. Однако врачи уверяют, что принятые меры предосторожности не позволят ему попасть куда-либо кроме печени.

Одно из преимуществ нуклеазы цинковых пальцев в ее размерах — она меньше, чем белок Cas9, используемый в системе CRISPR/Cas9, отмечает специалист по генной терапии Паула Кэннон из Университета Южной Калифорнии. «Если редактировать клетки вне тела, это не имеет значения, — рассказывает она. —

Но если речь заходит о воздействии на ткани in vivo, то необходимо использовать векторы (молекулы, необходимые для передачи генетического материала другой клетке), роль которых выполняют, например, аденоассоциированные вирусы. И «упаковать» в них Cas9 проблематично, он для этого слишком большой».

Как бы то ни было, о результатах эксперимента говорить пока рано. Эффект терапии начнет проявляться лишь через месяц, а достоверные данные можно будет получить через три месяца. Генная терапия вряд ли избавит Мадо от всех симптомов заболевания, но, по крайней мере, оно больше не будет прогрессировать.

Всего в Sangamo Therapeutics намерены вылечить девять взрослых пациентов. Если эксперименты пройдут успешно, то появится возможность использовать генную терапию и для лечения детей. Раннее вмешательство позволит избежать многих проблем со здоровьем, обусловленных генетическими патологиями.

Проект «Генетика человека и геном человека» — научные рубежи в токсикологии развития и оценке рисков

Гены — это фундаментальные единицы наследственности, а геном — это совокупность генов организма. Генотип — это уникальный набор всех генов отдельного организма. Генотип сложным образом управляет фенотипом, который представляет собой совокупность всех черт внешнего вида, функций и поведения организма. В настоящее время известно, что гены представляют собой последовательности дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), из которых транскрибируется рибонуклеиновая кислота (РНК).Транскрипты большинства, но не всех генов затем транслируются в белки, которые состоят из аминокислотных последовательностей и которые выполняют большинство функций клетки благодаря своей каталитической активности и взаимодействиям, происходящим в их специфических сайтах связывания. Следовательно, ген необходим для фенотипического признака, потому что он кодирует белок, участвующий в формировании признака.

Точно неизвестно, сколько генов содержит геном человека, но оценки варьируются от 61 000 до 140 000 (Dickson 1999; Dunham et al.1999). Для сравнения, нематода Caenorhabditis elegans имеет 19 000 генов. У человека только 5% ДНК генома действительно кодирует белки. Остальные служат либо в качестве регуляторных последовательностей, которые определяют условия, при которых ген будет транскрибироваться, либо в качестве интронов (последовательности, которые транскрибируются, но не транслируются), либо в качестве спейсерной ДНК еще неизвестной функции. Каждый ген расположен в определенном участке хромосомы, и в диплоидной фазе жизненного цикла человека и других метазоа есть две хромосомы с этим участком гена в каждом ядре.Эти две копии гена называются аллелями. Особенно актуально для этого отчета то, что многие вариантные аллели каждого гена возникли в ходе эволюции человека, и разные аллели часто дают небольшие или большие различия в некоторых конкретных признаках организма при сравнении членов популяции.

В этой главе комитет описывает области генетики и геномики человека. Обсуждается роль молекулярной эпидемиологии в обнаружении токсических веществ, вызывающих развитие, а также трудности в обнаружении сложных взаимодействий генотип-среда.

ГЕНОТИП, ФЕНОТИП И МНОГОФАКТОРИАЛЬНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ

В своих классических экспериментах середины девятнадцатого века Грегор Мендель (1865) выбрал растение гороха ( Pisum sativum ) для изучения сегрегации и набора детерминант фенотипа. черты. Ему посчастливилось выбрать несколько признаков, каждая из которых контролировалась одним генетическим локусом. Аллели в каждом локусе при наследовании действовали либо доминантным, либо рецессивным образом, и в условиях его тестирования на их действие не оказывали значительного влияния другие гены или факторы окружающей среды.Следовательно, он наблюдал точные и интерпретируемые математические соотношения фенотипов потомства в каждом эксперименте по разведению. Признаки фенотипа, которые демонстрируют такие легко интерпретируемые образцы наследования, называются простыми, или менделевскими, признаками, и они обычно регулируются одним генетическим локусом.

Однако связь между генотипом и фенотипом почти всегда очень сложна. Даже когда ученые рассматривают один конкретный ген и знают его конкретную аллельную форму, его влияние на фенотип часто зависит от одной или обеих из двух переменных: (1) различных аллелей различных других основных генов и генов-модификаторов в геноме организма и (2) ) различные условия окружающей среды.Такие признаки демонстрируют многофакторный паттерн наследования (также называемый сложным или неменделевским наследованием) и называются сложными признаками или мультиплексными фенотипами (недавний обзор см. Lander and Schork 1994). Многофакторное наследование встречается гораздо чаще, чем простое наследование. Такие признаки влекут за собой взаимодействие двух или более генов (полигенный признак). Гены могут вносить вклад в фенотипический признак количественным и аддитивным образом (например, гены A , B и C могут вносить 20%, 30% и 50%, соответственно, в такой признак, как рождение ребенка). масса).Эти гены называются «локусами количественных признаков», и генетические методы анализа их вклада очень эффективны. Например, аллели гена BRCA1 , по-видимому, вносят около 5% в общий риск рака груди (для обзора см. Brody and Biesecker 1998), но несколько других участников, которые, как считается аналитически, существуют, не пока не выявлено. Еще более сложные закономерности наследования можно проследить до нескольких генов, действующих неаддитивным образом. Сегрегированные аллели могут быть ни доминантными, ни рецессивными.Наконец, ген может проявлять неполную пенетрантность (только некоторые члены популяции проявляют признак) или переменную экспрессивность (члены популяции различаются по степени признака) или и то, и другое.

Другие черты могут быть изменены окружением. Такие признаки вовсе не необычны и могут пересекаться с полигенными признаками. Исследования на модельных организмах, таких как плодовая муха Drosophila melanogaster , давно показали, что влияние гена на признак может быть изменено такими внешними факторами, как температура, химические вещества, питание и теснота.Генетики, особенно интересующиеся эволюцией, утверждали, что взаимодействия генов с окружающей средой настолько распространены и важны, что следует говорить не о «фенотипическом признаке» организма, а о его «норме реакции», которая представляет собой набор фенотипов, производимых индивидуальный генотип, когда он подвергается воздействию различных условий окружающей среды (Stearnes, 1989). Связь между генотипом, окружающей средой и фенотипом, которую иногда называют взаимодействием ген-среда, можно выразить как

Генотип + Среда → Фенотип.

Хотя многофакторная наследственность доставляет неудобства генетикам, она описывает большинство наследственных заболеваний человека и практически все уязвимости. Как упоминалось в главе 2, примерно 25% дефектов развития человека, возможно, являются следствием многофакторного наследования. Общеизвестно, что люди и экспериментальные животные неоднородны в своей реакции на лекарства или загрязнители окружающей среды. В настоящее время предпочтительным объяснением является то, что неоднородность отражает комбинацию гетерогенных обстоятельств воздействия (внешние условия) и гетерогенных генотипов восприимчивости (внутренние условия).Примерами воздействия плюс восприимчивости могут быть возраст начала рака легких у курильщиков сигарет или вероятность астмы, вызванной загрязнением в городах. Взаимосвязь между геном и окружающей средой дополнительно усложняется в токсикологии развития из-за необходимости учитывать генотип как матери, так и эмбриона или плода, как и где метаболизируется токсикант, а также стадию развития, на которой токсикант проникает через плаценту. Взаимодействие генов с окружающей средой, очевидно, имеет отношение к областям молекулярной эпидемиологии и токсикологии развития.

ПОЛИМОРФИЗМЫ

Полиморфизм означает наличие двух или более аллелей определенного гена в популяции организмов; аллель меньшинства присутствует с частотой гена не менее 1% (Hartl and Taubes, 1998). Эта частота является несколько произвольным порогом, установленным популяционными генетиками, а аллели меньшинств с еще более низкой частотой называются «редкими аллелями». В соответствии с распределением Харди-Вайнберга (p ² + 2pq + q ² ) для двух аллелей в одном локусе, если меньшинство аллелей присутствует с частотой гена 1%, тогда он присутствует в гетерозиготной форме в около 2% представителей этой популяции и в гомозиготной форме у 0.01% населения.

Какой бы ни была частота, аллели теперь определяются самым общим образом, а именно, как разные нуклеотидные последовательности одного и того же гена, то есть как изменения одного или нескольких оснований (аденина, тимина, цитозина и гуанина) относительно эталонная последовательность оснований ДНК. Однако обнаружение такой разницы само по себе мало что говорит о влиянии на фенотип. Если разница в последовательности возникает в кодирующей области гена, это может повлиять на активность или стабильность белка.Если изменение является синонимичным (т. Е. Аминокислота не изменена), консервативным или локализованным в области белка, где допустима любая из нескольких аминокислот, активность или стабильность белка не могут быть затронуты. Если изменение последовательности ДНК происходит в транскрибируемой области гена, но не в кодирующей области, это может повлиять на рамку считывания, сплайсинг, стабильность мРНК, эффективность трансляции или регуляцию транскрипции. Если находится вне области транскрипции гена, изменение все же может повлиять на время, место и уровень экспрессии гена, но не на последовательность белка.Необходимо провести дополнительную работу, чтобы определить влияние конкретного изменения ДНК на функцию или уровень белка.

Обычно ожидается, что полиморфизмы, достигающие уровня аллельной частоты 1%, будут иметь селективно благоприятные фенотипические последствия изменения активности или количества белка. Однако вариант может быть представлен ниже уровня 1% или близкого к 1%, потому что он возник в небольшой группе организмов-основателей, которые из-за местных случайных обстоятельств распространились на большую популяцию по сравнению с другими представителями этого вида.Такой полиморфизм может не влиять на активность или количество белка. Это было бы просто маркером этой линии организмов. Это может даже иметь отрицательный селективный эффект.

Современные методы секвенирования значительно расширили возможности исследователей по обнаружению аллелей. Для конкретной генной последовательности любые два неродственных человека в популяции, вероятно, будут иметь различия в последовательностях. Предполагается, что последовательность гена включает все регуляторные и транскрибируемые области ДНК. Когда сначала возникает изменение основания из-за окислительных ударов, ошибок репликации, индуцированных ультрафиолетом димеров тимина или других форм повреждения ДНК, обычно требуется один цикл синтеза новой ДНК, чтобы стать «закрепленным» в двухцепочечной форме, которая невосприимчива к ремонт и считаться мутацией.Перед этим синтезом изменение основания часто приводит к несоответствию двойной спирали ДНК, и ряд ферментов репарации несоответствия устраняют такие ошибки (Snow 1997). Однако из каждого миллиона или более участков ДНК, которые были повреждены, ошибка иногда остается неисправленной. Считается, что невосстановленные мутации возникают естественным образом с частотой один раз на 10 ⁶ -10 ⁸ оснований на поколение. Поскольку у людей такой большой геном, у каждого человека за всю жизнь накапливается примерно 75 новых мутаций.Большинство из них, вероятно, не вредны. Многие из них не встречаются в областях, кодирующих белок (5% последовательности ДНК человека), или, если они встречаются, не изменяют конкретную аминокислоту (синонимичные замены). Некоторые из них, однако, вредны, а частота вредных мутаций у людей (несинонимичные изменения аминокислот, влияющие на активность), по недавним оценкам, составляет не менее 1,6 новых вредных мутаций на диплоидный геном на поколение. Авторы приходят к выводу, что этот показатель «близок к максимальному допустимому уровню для таких видов, как люди, с низким уровнем воспроизводства» (Eyre-Walker and Keightley, 1999).Вероятно, что человеческая популяция полна генетических вариаций, и эти вариации необходимо учитывать и оценивать при любой оценке индивидуальной восприимчивости к токсическим веществам, связанным с развитием.

ПРОЕКТ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ГЕНОМА

Геном организма — это общее генетическое содержимое организма, или, в более широком смысле, это полное содержание ДНК организма, включая нетранскрибируемые, не- цис- -регулирующие области ДНК, такие как центромеры и теломеры. Изучение геномов организмов, которое называется геномикой, включает области исследований, определяющих генетические и физические карты геномов, последовательности ДНК геномов, функции генов и белков, регулирующие элементы генов cis и время, место и условия экспрессии генов.Важной частью геномики стало управление огромным объемом собранной информации (область, называемая биоинформатикой) и анализ данных, касающихся, например, аспектов организации генома, сравнения геномов различных организмов и глобальные паттерны экспрессии генов.

Проект генома человека (HGP) был запущен в октябре 1990 года Национальными институтами здравоохранения (NIH) в качестве инициативы, финансируемой из федерального бюджета. Непосредственной целью тогда, как и сейчас, было завершение точного определения последовательности приблизительно 3.5 миллиардов пар оснований ДНК человека (количество гаплоидов) к концу 2003 г. (F.S. Collins et al. 1998). «Предварительный набросок последовательности», составляющий примерно 90% генома человека, был завершен в середине 2000 г. (www.ornl.gov/hgmis/project/progress.html). В более долгосрочной перспективе цель состоит в том, чтобы идентифицировать все гены человека. Идентификация затруднена. В таком организме, как дрожжи, который благоприятен для идентификации генов с помощью мутационного генетического анализа, более половины генов оставались необнаруженными до тех пор, пока не стала доступна последовательность генома (Brown and Botstein 1999).Отсутствие обнаружения было частично из-за больших повторяющихся областей генома дрожжей. У позвоночных мутационный генетический анализ намного сложнее, и избыточность может быть более широко распространенной. Таким образом, предпочтительным подходом является первоначальная идентификация гена путем секвенирования. Ген первоначально идентифицируется как открытая рамка считывания (ORF), которую можно определить непосредственно, глядя на последовательность, или он первоначально идентифицируется как сайт экспрессируемой метки последовательности (EST), последовательность, комплементарная известному фрагменту транскрибируемой РНК. (увидеть ниже).После этого цель состоит в том, чтобы идентифицировать каждый ген как последовательность, кодирующую полноразмерную РНК и белок с известной функцией. Также необходимо будет выяснить функции нетранскрибируемых регионов, таких как многочисленные большие цис- -регуляторные регионы, устанавливающие условия для экспрессии генов. Эта задача еще более сложна и в настоящее время включает ряд подходов, включая создание линий трансгенных животных, несущих части регуляторной области в сочетании с репортерным геном (например,g., зеленый флуоресцентный белок, GFP).

Функциональный анализ генома с точки зрения времени и места экспрессии генов и функций генных продуктов иногда называют «функциональной геномикой» или даже «постгеномикой». Анализ функции белка может быть простым, если последовательность белка похожа на последовательность другого хорошо изученного белка, и может быть трудным, если мотивы последовательности отсутствуют. Анализ белкового состава организма (называемого «протеом») и функции иногда называют «протеомикой».«Целевые области HGP в настоящее время включают генетическое и физическое картирование генома человека, секвенирование ДНК, анализ геномов многих важных нечеловеческих организмов, информатику для обработки огромного увеличения скорости генерирования информации, развитие ресурсов и технологий, а также этические, правовые и социальные последствия (ELSI) генетических исследований для людей и общества (FS Collins et al. 1998).

HGP поддерживается NIH и Министерством энергетики США (DOE) в 22 специализированных центрах исследования генома в США и во многих университетских, национальных и частных лабораториях.В NIH название было изменено на Национальный центр исследований генома человека в 1993 году, а с конца 1996 года он стал Национальным исследовательским институтом генома человека (NHGRI). По крайней мере, 14 других стран также имеют программы по анализу геномов различных организмов — от микробов и экономически важных растений и животных до людей.

Взрыв информации о геномике произошел раньше, чем предсказывали самые смелые ученые. После первой полной последовательности генома, Haemophilus influenzae в 1995 году, в следующие 18 месяцев были завершены еще семь геномов, а именно, еще четыре генома эубактерий, два генома архебактерий и один геном одноклеточных эукариот — генома дрожжей Saccharomyces cerevisiae .В декабре 1998 г. был завершен геном первого многоклеточного эукариота, Caenorhabditis elegans (100 килобаз последовательности ДНК и 19000 генов, идентифицированных по крайней мере как открытые рамки считывания). По состоянию на конец 1999 г. было частично идентифицировано, локализовано и секвенировано более 30 000 генов человека. 22-я хромосома человека была секвенирована и, по прогнозам, содержит по крайней мере 679 генов (Dunham et al. 1999). У мышей описано не менее 14000 генов. Последовательность дрозофилы ( Drosophila melanogaster ) была завершена в 1999 г. (Adams et al.2000). В середине 2000 года была завершена приблизительная («рабочая черновая») последовательность действий человека. К 2003 году также будут секвенированы многочисленные нечеловеческие геномы, в том числе мышь Mus musculus , рыба данио Danio rerio , шелкопряд Bombyx mori , крыса, собака, кошка, курица, рис, кукуруза, пшеница, ячмень. , хлопок, растение Arabidopsis thaliana , а также, вероятно, корова, овца, свинья и лошадь. Секвенирование генома мыши идет с опережением графика.

Новые технологии, ресурсы и приложения становятся все более доступными для исследователей из многих различных научных областей, включая исследования рака, открытие лекарств, медицинскую генетику и генетику окружающей среды, и их доступность также должна ускорить многочисленные важные достижения в токсикологии развития в следующем десятилетие, как обсуждается далее в этой главе.

Функциональная геномика и технология микрочипов

С самого начала ожидалось, что завершение секвенирования генома человека станет лишь первым шагом в HGP.Информация о последовательности и расположении генов в геноме значительно облегчит дальнейшие исследования — не только генетической изменчивости человека, но и функциональной геномики. Как отмечалось выше, последний представляет собой всесторонний анализ экспрессии гена и функции генного продукта. В случае дрожжей и C. elegans , для которых уже известна вся последовательность генома, в настоящее время ведутся проекты по систематической оценке функции каждого генного продукта, например, путем выключения генов дрожжей (вызывая потерю функции). по одному и путем связывания идентифицированной матричной (м) РНК с каждой открытой рамкой считывания.

Некоторые из этих функциональных анализов можно продолжить даже до секвенирования генома. В случае людей изучение EST было важным этапом такого анализа. мРНК могут быть выделены из организма и преобразованы в комплементарные (в) ДНК с помощью обратной транскрипции (ОТ) и полимеразной цепной реакции (ПЦР). Затем кДНК клонируют и секвенируют для получения большой и четко определенной библиотеки EST. Информация заносится в базу данных. Эти последовательности представляют собой гены, экспрессируемые у человека.Например, сейчас доступно более 1 миллиона человеческих EST, представляющих более 50 000 генов. Каждый EST отражает часть мРНК, а не полноразмерную последовательность. Наиболее полные библиотеки готовятся из широкого диапазона тканей и времен развития, чтобы включить все экспрессируемые гены. (К сожалению для токсикологов развития, хотя исходные источники РНК включали плаценту, они были недостаточно представлены в разнообразии ранней эмбриональной ткани.) Эти последовательности полезны в ходе секвенирования генома для идентификации участков ДНК, которые фактически кодируют белки (только 5% от считается, что последовательность генома человека проявляется в процессированных последовательностях мРНК).Появились новые методы получения полноразмерных кДНК из транскриптов, и они будут более полезными, чем фрагменты.

Следующим этапом анализа функции генома является определение времени, места и условий экспрессии каждого гена. До недавнего времени этот анализ проводился по одному гену. Методы микроматрицы ДНК недавно сделали возможным описание одновременных изменений тысяч генов по мере развития клеток и тканей или различных изменений условий окружающей среды.При изучении токсического воздействия на организм анализ иногда называют «токсикогеномикой» или, при изучении воздействия фармацевтических препаратов, «фармакогеномикой». Подходы с ДНК-микрочипами получают широкое распространение (см. Nuwaysir et al. 1999 для обсуждения его использования в токсикологии).

Технология теперь пригодна для одновременного сравнения количества тысяч видов мРНК в двух тканях или образцах клеток (например, нормальная контрольная ткань и ткань, обработанная тератогенным агентом).Для сравнения тысячи различных последовательностей ДНК (например, каждая олигомер из не менее 25 нуклеотидов) автоматически наносятся на микропрепарат, и каждая последовательность помещается в известное место для создания микроматрицы ДНК. ДНК прилипает к стеклу, и каждое пятно ДНК обычно имеет диаметр 20 микрометров (м). Например, микроматрицы из 6200 последовательностей кДНК, представляющих все гены дрожжей, были помещены на одном слайде или нескольких слайдах, а 8900 последовательностей кДНК, представляющих около 10% генов человека (в основном последовательности EST), были помещены на несколько слайдов. слайды (Iyer et al.1999). Стоимость и время изготовления таких слайдов достаточно скромны, чтобы можно было приготовить сотню или около того, каждый из которых служит для анализа одного условия сравнения (например, анализа нескольких временных точек и условий концентрации). Каждый слайд представляет собой набор «зондов» ДНК, с помощью которых можно одновременно визуализировать количество тысяч видов мРНК в клетках, тканях или эмбрионах в любое время и при каждом условии.

В соответствии с процедурой Brown и Botstein (1999) образцы тканей для сравнения экстрагируются отдельно, и мРНК помечаются разными молекулами флуоресцентного красителя, например, зеленым для контроля и красным для обработанной ткани (см.).Затем РНК смешивают и добавляют на предметное стекло микроматрицы (в их случае, несущее 8 900 последовательностей ДНК человека) в условиях, подходящих для гибридизации РНК-ДНК, а затем промывают для удаления несвязанной РНК. Затем слайд читают в флуоресцентном микроскопе, чтобы увидеть, связывает ли каждое конкретное пятно ДНК больше зеленого или рРНК. Отношение красного к зеленому говорит о том, экспрессируется ли конкретный ген в большей или меньшей степени, чем обычно, в условиях лечения. Желтый цвет отображается, когда гибридизуются одинаковые красные и зеленые мРНК.Этот метод был недавно применен к человеческим клеткам, культивируемым в присутствии или в отсутствие сыворотки. Действительно, сотни генов изменили экспрессию, в том числе многие гены, кодирующие связанные со стрессом белки, наблюдаемые при заживлении ран (Iyer et al. 1998), факт, который ранее не осознавался в годы изучения сывороточного ответа культивируемых клеток. Этот метод также применялся к дрожжевым клеткам, прогрессирующим по пути споруляции (Chu et al. 1998), дрожжевым клеткам, проходящим через клеточный цикл (Spellman et al.1998) и дрожжевые клетки в гаплоидном, диплоидном или тетраплоидном состоянии (Galitski et al. 1999). Недавно его использовали для обнаружения ответа одного вида клеток на два сигнальных лиганда, каждый из которых действует через разные рецепторные тирозинкиназы (Fambrough et al. 1999). Во всех случаях изменилась экспрессия сотен генов. Просмотр глобальных закономерностей показывает, что каждый ген не ведет себя индивидуально; вместо этого согласованная экспрессия больших батарей генов, по-видимому, происходит в различных условиях.Эти результаты подтверждают ценность анализа глобальных паттернов экспрессии генов. Предыдущие исследования отдельных генов могли упустить крупномасштабные закономерности. Однако многое еще предстоит сделать для интерпретации разнообразных изменений экспрессии генов. Как упоминалось выше, наблюдаются сотни изменений экспрессии генов даже при, казалось бы, скромных изменениях в условиях клетки, таких как ее плоидность.

РИСУНОК 5-1

ДНК-микрочипы как средство для одновременного определения количества тысяч видов мРНК в клетке или ткани.Как показано в верхнем левом углу, мРНК получают отдельно из двух типов клеток, таких как нормальные и опухолевые, и каждая мРНК преобразуется (подробнее …)

При анализе токсических эффектов ожидается, что клетки или организмы можно лечить токсичными веществами с неизвестным механизмом действия, а изменения экспрессии генов можно было бы профилировать с помощью метода ДНК-микрочипов. Если бы было достаточно известно о функции и взаимодействии белков, кодируемых генами, претерпевающими изменения экспрессии, можно было бы сделать обоснованные выводы о механизме действия токсиканта.Ожидается, что в будущем методы микроматрицы ДНК позволят быстро и подробно охарактеризовать реакцию клетки или организма на токсикант. По мере сбора большего количества информации различные токсиканты могут быть сгруппированы по сходству их действия, а анализ токсического действия может проводиться на более систематической основе. Метод микроматрицы ДНК уже используется для сравнения нормальных и раковых клеток. В этом случае также исследуются многие вопросы интерпретации различий в экспрессии генов.

Хотя предпочтительно иметь большой набор клонированных и секвенированных ДНК (представляющих различные идентифицированные гены) для микроматрицы, как в случае с дрожжами, в этом нет необходимости. EST уже были полезны для исследований на людях и мышах, как в упомянутом выше исследовании сыворотки (Iyer et al. 1999). Если обнаруживается, что экспрессия конкретной последовательности, известной только по ее EST, сильно изменяется в условиях тестирования, она может быть квалифицирована как достаточно интересная, чтобы заслужить клонирование полной длины, секвенирование и дальнейший анализ функции.

При таких сравнениях накапливается огромное количество данных (например, когда 6200 дрожжевых генов (весь дрожжевой геном) или 8900 человеческих последовательностей экспрессируются по-разному в нескольких условиях в разные моменты времени). Многомерные наборы данных поставили перед прикладными математиками задачу найти средства для их выражения способами, полезными для биологов (например, см. Методы двумерного кластерного анализа в Eisen et al. 1998; Alon et al. 1999; Tamayo et al. 1999). . Тем не менее, на горизонте маячат большие наборы данных (например,g., экспрессия, возможно, 100 000 генов мыши или человека во все времена и в любом месте развития, не говоря уже о воздействии различных токсичных веществ). Как описано ниже, менеджеры и аналитики пользуются большим спросом на эти наборы данных.

Хотя различные методы микроматрицы обещают раскрыть захватывающую новую информацию о том, где, когда и при каких условиях транскрибируются гены генома, этот подход не предоставит информации о трансляции и посттрансляционной модификации белков, кодируемых этими мРНК. — то есть информация о том, когда и где белки присутствуют и активны.Функция белков почти всегда является непосредственной причиной функционирования клеток. Предоставление такой функциональной информации — цель протеомики. Протеомика была определена (Anderson and Anderson 1998) как «использование количественных измерений экспрессии генов на уровне белка для характеристики биологических процессов (например, болезненных процессов и эффектов лекарств) и расшифровки механизмов контроля экспрессии генов». В основе протеомики лежит индекс человеческого белка, то есть систематическая идентификация всех белков человека (Anderson and Anderson, 1982) с использованием высокопроизводительного, двухмерного (2D) -гелевого электрофореза с высоким разрешением для создания геля с на нем целых 1000 отдельных белковых пятен.Большой объем информации о 2D-геле хранится в базе данных Proteomics (адрес в Интернете см. В Приложении B). Были разработаны планы идентифицировать каждое белковое пятно на 2D-геле, потому что количество белка в нанограммах в пятне достаточно для определения частичной аминокислотной последовательности с помощью тандемной масс-спектрометрии (Yates 1998). Затем частичную последовательность можно найти в базе данных генома и идентифицировать белок. Когда белки модифицируются фосфорилированием, ацилированием, гликозилированием, фарнезилированием, ограниченным протеолизом или любым из других 30 или около того ковалентных посттрансляционных изменений, их миграция на 2D-геле изменяется, что позволяет установить корреляцию с их активностью или неактивностью. в ткани.Такую информацию об активности нельзя получить из измерений количества мРНК с помощью микроматрицы ДНК.

Наконец, многие белки должны связываться с другими белками для достижения активности, и существуют различные неденатурирующие методы гель-электрофореза для обнаружения таких ассоциаций. Можно ожидать, что текущие и будущие усилия приведут к новым технологическим достижениям в области анализа белков и их функций. В токсикологии развития сочетание геномики и протеомики дает возможность оценивать токсиканты развития не только по их способности изменять экспрессию генов, но также по их способности изменять функцию белков.

Применение геномных технологий

Исследователи недавно использовали геномные технологии для идентификации и секвенирования генов, играющих роль в этиологии заболевания. Вероятно, что эти геномные технологии будут применены для изучения воздействия химических веществ на развитие в ближайшем будущем. Уже существуют две модели, демонстрирующие применение новых геномных технологий: Проект анатомии генома рака (CGAP), который начался в 1997 году и осуществляется Национальным институтом рака, и Проект экологического генома (EGP), который начался в 1998 году и является под управлением Национального института наук об окружающей среде.

Цель CGAP — предоставить полный каталог всех генов, экспрессия которых изменяется в раковых клетках относительно нормальных клеток для всех типов рака (Pennisi 1997). В прошлом основным препятствием для анализа раковых клеток была смесь типов клеток (нормальных и злокачественных), присутствующих в типичной опухоли. Трудно получить точную картину экспрессии генов в раковых клетках, если РНК, выделенная из всей опухоли, включает последовательности из многих различных типов клеток.Используя недавно разработанные методы, исследователи CGAP минимизируют эту проблему, выбирая под микроскопом небольшую однородную группу клеток, нормальных, предраковых или злокачественных (Emmert-Buck et al. 1996; Simone et al. 1998), которые затем изолируются путем прикрепления к ним. на специальную лазерно-чувствительную пленку. Затем последовательности РНК извлекаются из изолированных клеток и амплифицируются с помощью ОТ-ПЦР для создания библиотек кДНК (Peterson et al. 1998). Для получения широкого представления мРНК потребовалось около 5000 клеток гомогенной морфологии.Для получения кДНК многочисленных видов мРНК необходимо всего 500 клеток. Такие библиотеки будут важными инструментами для описания прогрессирования рака и предоставления диагностических маркеров болезни. Они также предоставляют последовательности для функционального анализа с помощью микрочипов ДНК. По мере получения данных они вводятся на веб-сайт CGAP для быстрого доступа и использования другими исследователями, а также для интеграции с другими данными в большом репозитории.

Ожидается, что новые технологии сократят минимальное количество необходимых клеток до 1000 или меньше и по-прежнему получат широкое представление РНК.Чем ниже минимальное необходимое количество клеток, тем лучше для будущих токсикологических исследований развития, поскольку многие развивающиеся типы клеток присутствуют в небольших количествах во время эмбриогенеза и внутриутробного развития плода.

Целью EGP является изучение взаимодействия между генетической восприимчивостью, воздействием окружающей среды и болезнями. В частности, исследователи, работающие над этим 5-летним проектом, пытаются идентифицировать аллельные варианты (т.е. полиморфизмы) 200 генов, важных при экологических заболеваниях, разработать централизованную базу данных полиморфизмов для этих генов и способствовать эпидемиологическим исследованиям взаимодействия генов с окружающей средой. в этиологии заболевания.Как обсуждается далее в этой главе, доказательства особенно убедительны в пользу повышенной химической восприимчивости людей с полиморфизмом генов, кодирующих ферменты, метаболизирующие лекарственные средства (DME). EGP использует геномные технологии, такие как высокопроизводительный анализ последовательностей, разработанный для HGP, который облегчит эпидемиологические исследования взаимодействия генов и окружающей среды при заболеваниях.

Ожидается, что тип геномных технологий, используемых в CGAP и EGP, и многие из самих данных окажут огромное влияние на будущие исследования в области токсикологии развития.В идеале аналог токсикологии развития таких программ, как CGAP и EGP, должен был бы сосредоточиться на получении данных об экспрессии генов в любое время и во всех тканях во время нормального развития. Затем можно было провести сравнение эмбрионов и плодов беременных контрольных (нормальных) животных и беременных животных, получавших лечение, для поиска различий в экспрессии генов. Изменения могут быть идентифицированы в экспрессии генов, кодирующих белки, которые, как известно, функционируют в клеточной передаче сигналов, регуляции транскрипции, делении клеток, подвижности клеток, клеточной адгезии, апоптозе, дифференцировке, метаболизме, восстановлении, электролитном балансе, гомеостазе или транспорте.Такие исследования помогут выяснить механизмы, с помощью которых внешние химические вещества (потенциальные токсиканты развития) действуют как агонисты или антагонисты рецепторных и ферментно-опосредованных субклеточных процессов во время эмбриогенеза и внутриутробного развития плода. Такие исследования станут важной силой в объединении областей биологии развития, геномики и токсикологии развития.

Управление последовательностью генома и данными функциональной геномики

Взрыв молекулярной биологии за последние два десятилетия привел к огромным успехам в секвенировании ДНК, что, в свою очередь, привело к все более быстрой идентификации генов как ORF и как сайтов EST и идентификация функции генных продуктов по мотивам последовательности (например,g., гомеодомены, домены цинковых пальцев, домены киназы и домены Sh3 и Sh4). Существует четыре основных базы данных нуклеотидных последовательностей: GenBank и База данных геномных последовательностей (GSDB) в США, Европейская библиотека молекулярной биологии (EMBL) и Банк данных ДНК Японии (DDBJ). Все группы обмениваются новыми и обновленными последовательностями в электронном виде и обычно в один и тот же день подачи.

История этих баз данных насчитывает два десятилетия. Целью Лос-Аламосской библиотеки последовательностей в 1979 году в Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL), спонсируемой Министерством энергетики (DOE), было хранение данных последовательностей ДНК в электронной форме.В том же году аналогичная база данных была создана в EMBL в Гейдельберге. В 1982 году было решено, что любые данные, представленные или введенные одной группой, будут немедленно пересылаться другой, что позволит избежать дублирования усилий. В 1982 году база данных LANL стала GenBank, когда Bolt, Beranek and Newman (BBN) стал основным подрядчиком по распределению поддержки данных и пользователей, а LANL был изменен на субподрядчика BBN. Деятельность BBN и LANL по работе с данными последовательностей спонсировалась Национальным институтом общих медицинских наук (NIGMS), а также Министерством энергетики и другими агентствами.По окончании первого 5-летнего контракта IntelliGenetics стала основным подрядчиком, а LANL снова стала субподрядчиком, отвечающим за проектирование и создание базы данных. В октябре 1992 года, по окончании второго пятилетнего контракта, NIGMS передала GenBank Национальному центру биотехнологической информации (NCBI) при Национальной медицинской библиотеке. В августе 1993 г. ресурсы баз данных LANL и NCBI стали независимыми друг от друга. GenBank остался в NCBI, а LANL взяла новое название База данных геномных последовательностей (GSDB) и переехала в Национальный центр геномных ресурсов (NCGR) в Санта-Фе, Нью-Мексико.База данных нуклеотидных последовательностей EMBL, созданная в 1982 году, в настоящее время поддерживается Европейским институтом биоинформатики (EBI), расположенным недалеко от Кембриджа, Англия, который также курирует базу данных последовательностей белков SWISS-PROT и более 30 других специализированных баз данных. DDBJ, созданный в 1984 году и спонсируемый Министерством образования, науки и культуры Японии с 1986 года, накапливает данные о нуклеотидных последовательностях, в основном от японских ученых, и посредством электронной передачи делает доступными более десятка других баз данных.

В течение десятилетия будут секвенированы геномы по крайней мере 200 организмов, от многочисленных видов бактерий до людей. К тому времени анализы экспрессии с использованием высокопроизводительных микрочипов ДНК, кДНК или белковых микрочипов станут обычным явлением и предоставят нам огромное количество новой информации о времени и месте (т. Е. Тканях и типах клеток) экспрессии различных генов и о изменения экспрессии генов в развитии организма и реакция на различные условия воздействия (Reichhardt 1999).Будет огромная потребность в отделах или отделах биоинформатики в университетах и ​​отраслях, чтобы отслеживать данные и анализировать их в отношении интересных вопросов об организации и функции генома (см. Комментарий Reichhardt 1999). Дополнительная информация, вероятно, появится при сравнении геномов разных организмов. Потребность в обучении большого количества людей новой области биоинформатики будет огромной. Информация, легко доступная в Интернете, должна способствовать интеграции областей токсикологии развития, генетики человека, геномики и биологии развития.В будущем токсикологи, занимающиеся развитием, безусловно, получат множество преимуществ от быстрого и немедленного доступа к этой новой информации, но следует понимать, что потребуется обучение, прежде чем можно будет эффективно использовать огромные объемы информации. В настоящее время также не определено, как лучше всего организовать данные, чтобы лица, участвующие в оценке риска, могли получить наиболее актуальные.

ПОСЛЕДНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭПИДЕМИОЛОГИИ

Молекулярные инструменты недавно использовались для выявления взаимодействий между генетическими факторами и факторами окружающей среды, вызывающими сложные заболевания, такие как дефекты развития.Большинство неблагоприятных исходов беременности у людей имеют неизвестную этиологию и рассматриваются как сложные черты, при которых экзогенные агенты могут взаимодействовать с определенными комбинациями аллельных вариантов генов, контролирующих развитие и дифференцировку, что приводит к неблагоприятным исходам беременности. Исследования взаимодействий генов с окружающей средой во время эмбриогенеза и развития плода стали обычным явлением и получили все большее признание. Категории этиологии болезни можно рассматривать как охватывающие диапазон от полностью генетической причины до полностью окружающей среды.Эти категории включают причинность одного гена, хромосомную причинность, многофакторную причинность с высокой наследуемостью, многофакторную причинную связь с низкой наследуемостью, инфекционные причины и причины окружающей среды (Khoury et al. 1993a).

Многие расстройства с одним геном характеризуются низкой частотой аллеля болезни в общей популяции (частота аллелей 1% или меньше) и высокой пенетрантностью (заболевание развивается у большой доли людей с аллелем болезни). Гены предрасположенности к этим моногенным нарушениям обычно демонстрируют менделевские закономерности наследования и связаны с высоким риском заболевания.Хотя по отдельности они редки, менделевские расстройства с одним геном вносят значительный вклад в заболеваемость и смертность младенцев. Примерно 4-7% случаев госпитализации в педиатрические больницы приходится на признанные менделевские заболевания (Khoury et al. 1993b). Из более чем 2000 вероятных синдромов дефекта развития с одним геном у людей ген был выделен и картирован для 100 из этих синдромов и картирован, но еще не выделен для других 100 (Winter 1996). Для сравнения, у мышей имеется примерно 500 спонтанно возникающих дефектов одного гена, связанных с дефектами развития.Приблизительно 75 из этих генов были выделены и более 400 картированы (Winter 1996). Более того, было приготовлено более 1000 мутантов мышей с известными дефектами генов (многие из которых относятся к компонентам сигнальных путей), и многие из них имеют фенотипы, которые полностью квалифицируют их как дефекты развития одного гена мыши. Несмотря на доступность мутантов мышей и идентификацию генов, важных для развития C. elegans , Drosophila и рыбок данио (см. Главы 6 и 7), изучение дефектов одного гена, способствующих дефектам развития у людей, не принесло результатов. все же получил много экспериментального внимания.Гены, идентифицированные как важные для развития у C. elegans , Drosophila и рыбок данио, однако, предоставляют богатый источник информации для идентификации генов потенциальной восприимчивости у людей. Это поражает этот комитет как недоиспользуемый ресурс.

Многофакторные расстройства или сложные заболевания характеризуются генетической сложностью и вероятными взаимодействиями между генами и окружающей средой (Ellsworth et al. 1997). Эти болезни, как правило, накапливаются в семьях, но не наследуются простым менделевским способом.Обычно они встречаются в большей степени в затронутых семьях, чем ожидалось в общей популяции. В отличие от заболеваний, связанных с одним геном, гены предрасположенности к сложным расстройствам обычно встречаются в популяции (частота аллелей более 1%) и могут считаться полиморфизмами. Гены восприимчивости обычно связаны с низким риском для индивидуума, но высоким риском в популяции. В случаях высокой наследственности признак заболевания может иметь аллели нескольких основных генов и нескольких генов-модификаторов, способствующих его пенетрантности и экспрессивности.У людей с низкой наследуемостью могут быть аллели нескольких генов, а также определенные факторы окружающей среды, которые вместе увеличивают риск заболевания в популяции.

Недавние примеры, в которых взаимодействия генов с окружающей средой были успешно выяснены для дефектов развития, следующие:

• Полиморфизм трансформирующего фактора роста ( TGF α) и расщелины ротовой полости: Доказательства связи между курением матери и расщелинами полости рта имеют были двусмысленными (Hwang et al.1995). В этом исследовании не было общей значимой связи между курением матери и расщелинами ротовой полости у новорожденных. Однако, если у новорожденного был вариантный аллель ( TAQL C2) гена TGF α, отношение шансов для расщелины ротовой полости у грудных детей от курящих матерей (более 10 сигарет в день) составляло 8,7, что в 10 раз больше. по сравнению с младенцами от курящих матерей, у которых не было этого вариантного аллеля. Вариантный аллель сам по себе не был связан с повышенным риском ротовой щели. TGF α является лигандом рецептора тирозинкиназы.

• Ген гомеобокса MSX1 , дефекты конечностей и курение: Частоты редких аллелей в локусе MSX1 немного выше у младенцев с дефектами конечностей по сравнению с младенцами с другими типами пороков развития (отношение шансов 2,4). Младенцы, несущие редкие аллели, имели в 2 раза повышенный риск дефицита конечностей, когда мать курила во время беременности (отношение шансов 4,8), по сравнению с младенцами, несущими редкий аллель, матери которых не курили.Само по себе курение не было связано с повышенным риском дефектов конечностей в этом исследовании (Hwang et al. 1998). MSX1 — это фактор транскрипции, активность которого часто зависит от сигналов BMP2,4.
• Различная предрасположенность человека к порокам развития из-за дифенилгидантоина (DPH или фенитоина): 10-20% потомков женщин с эпилепсией, принимающих фенитоин во время беременности, имеют фетальный гидантоиновый синдром (Hanson et al. 1976; van Dyke et al. 1988) . Считается, что фенитоин превращается в реактивный промежуточный продукт, оказывающий тератогенное действие (Martz et al.1977; для обзора см. Finnell et al. 1997а). Изменчивость популяции в ответ на фенитоин, возможно, отражает гетерогенность генотипов DME. В паре близнецов, в которых только один близнец имел дисморфологию гидантоинового синдрома, у матери и пострадавшего близнеца была снижена активность фермента эпоксидгидроксилазы по сравнению с здоровым близнецом (Buehler 1984). Бюлер и др. (1990) впоследствии показали, что дети с гидантоиновым синдромом действительно имеют более низкую активность эпоксидгидролазы.Эпоксидгидролаза может служить для детоксикации промежуточного соединения арена оксида фенитоина, и было высказано предположение, что пониженная активность этого фермента ответственна за повышенную чувствительность к фенитоину. Hassett et al. (1994) сообщили о полиморфизме гена эпоксидгидролазы, который заметно снижает активность фермента. И наоборот, исходное соединение DPH может быть тератогенным, и генетические дефекты в CYP2C9 и CYP2C19 (двух ферментах, метаболизирующих DPH) могут привести к накоплению тератогена DPH.Частота полиморфизма плохого метаболизма CYP2C9 и CYP2C19 колеблется от 10% до 25% людей в разных популяциях — очень похоже на процент женщин, принимающих DHP, у которых есть дети с синдромом гидантоина плода.

• Альдегиддегидрогеназа 2, алкогольдегидрогеназа 2 и предрасположенность к алкогольному синдрому плода: при метаболизме этилового спирта алкогольдегидрогеназа (ADH) катализирует превращение алкоголя в ацетальдегид, а ацетилдегиддегидрогеназа (ALDH) окисляет это превращение. продукт в уксусную кислоту.Считается, что алкоголь и ацетальдегид, но не уксусная кислота, могут иметь пагубные последствия. Люди обладают как минимум семью генами ADH и 13 генами ALDH. Крабб (1990) указал, что мутация единственного основания в ALDh3 (митохондриальная, в отличие от цитозольной ALDH), которая отвечает за острую реакцию прилива алкоголя и непереносимость алкоголя в основном у азиатов, является наиболее хорошо охарактеризованным генетическим фактором, влияющим на употребление алкоголя. поведение (снижение активности, коррелирующее с непереносимостью).Он поднял вопрос о том, что полиморфизм в нескольких генах алкогольдегидрогеназы может быть связан с риском алкогольного синдрома плода (FAS). Генетическое влияние алкогольного синдрома плода подтверждается исследованиями на близнецах: Streissguth и Dehaene (1993) установили, что степень согласованности для диагностики алкогольного синдрома плода составляет 5 из 5 для монозиготных и 7 из 11 для дизиготных близнецов. В двух парах с дизиготом у одного близнеца был ФАС, а у другого — эффекты алкоголя на плод (ФАЭ). В двух других парах с дизиготом у одного близнеца не было явных отклонений, а у другого — FAE.Показатели коэффициента интеллекта были наиболее сходными в парах монозиготных близнецов и наименее сходными в парах дизиготных близнецов, несовместимых с диагнозом. Джонсон и др. (1996) задокументировали аномалии центральной нервной системы (ЦНС) при ФАС с помощью магнитно-резонансной томографии. ЦНС и черепно-лицевые аномалии были преимущественно симметричными и центральными или срединными. Авторы заявили, что ассоциация подчеркнула концепцию средней линии как особого поля развития. ЦНС уязвима для неблагоприятных факторов во время эмбриогенеза, роста и развития плода.

Как показывают эти четыре примера, дальнейшие исследования взаимодействий генов с окружающей средой с использованием инструментов молекулярной эпидемиологии могут дать важную новую информацию о многофакторных причинах дефектов развития. Два из приведенных выше примеров касаются полиморфизма генов, кодирующих ферменты, участвующие в метаболизме агента, а именно фенитоин или алкоголь, а два примера касаются полиморфизма генов, кодирующих белковые интермедиаты путей передачи сигналов и генетических регуляторных цепей ( TGF α или MSX1 ), которые являются компонентами процессов разработки.

Изучение взаимодействия генов с окружающей средой особенно продвинуто при болезнях, связанных с ДМО, и эта область исследований называется экогенетикой или фармакогенетикой. Есть ферменты, метаболизирующие фазу I и фазу II. Ферменты фазы I катализируют превращение экзогенного агента в модифицированную форму, часто в окисленную форму. В некоторых случаях экзогенный агент токсичен, а промежуточный продукт — нет, но в других случаях агент нетоксичен, а промежуточный продукт токсичен, что является примером метаболического потенцирования или активации.Вероятно, существует несколько сотен видов ферментов фазы I (и кодирующих их генов) у млекопитающих (включая человека). Большинство из них являются членами большого семейства монооксигеназ цитохрома P450. Считается, что три или четыре типа ферментов P450 метаболизируют 70-80% рецептурных лекарств, принимаемых пациентами, а дефекты ферментов фазы I коррелируют с чувствительностью к лекарствам и опасными побочными эффектами. Ферменты фазы II впоследствии катализируют конъюгацию модифицированного промежуточного продукта с эндогенным безвредным метаболитом, таким как сахар или аминокислота, и конъюгированная форма, которая обычно нетоксична, затем выводится из организма.В нескольких хорошо проанализированных случаях было обнаружено, что пациенты с высоким уровнем фермента фазы I (следовательно, производящим большое количество токсичного промежуточного продукта) и низким уровнем фермента фазы II (следовательно, неспособными избавиться от этого промежуточного продукта) были особенно в риск от химического воздействия. Таким образом, человеческие варианты с измененными уровнями ферментов одной или другой группы или обоих могут иметь патологические реакции на лекарства, вплоть до 20- или 30-кратного увеличения чувствительности к лекарствам.

В настоящее время известно не менее 60 экогенетических или фармакогенетических различий; многие из них перечислены в.В этом исследовании эпидемиологические методы и геномные методы дополняют друг друга, и прогресс в ближайшем будущем кажется очевидным. Кажется вероятным, что плод находится в группе повышенного риска пороков развития, потому что либо мать, либо плод не могут усваивать химические вещества так же хорошо, как другие, или потому, что они усваивают их лучше.

ТАБЛИЦА 5-1

Классификация неполного списка фармакогенетических или экогенетических различий человека.

Другая большая область исследования корреляции полиморфизмов с дефектами развития — это компоненты самих процессов развития, а именно ключевые компоненты процессов развития, такие как пути передачи сигналов и генетические регуляторные цепи.Эти компоненты являются мишенями для экзогенных агентов, которые ускользают от детоксикации или усиливаются ферментами фазы I. Были прояснены два примера TGF α с курением и MSX1 с дефектами конечностей. В настоящее время, однако, есть несколько хороших примеров, возможно, просто потому, что до недавнего времени информация о процессах развития была недоступна. Поскольку компоненты развития сохраняются во всех типах и хорошо описаны в Drosophila , C.elegans , а теперь и мыши, доступны средства для получения родственных человеческих последовательностей и поиска полиморфизмов. Это исследование будет дополнительно обсуждаться в главах 8 и 9. Фенотипы нулевых мутантов мышей, генерируемые технологией нокаута эмбриональных стволовых клеток (ES), уже внесли существенный вклад в наши знания о том, как изменения в этих генах и путях влияют на развитие. Подобные исследования быстро развиваются. Полная делеция некоторых компонентов множества путей, лежащих в основе развития, приводит к летальности эмбриона, но в других случаях, когда для компонента существует избыточность генов, удаление компонента приводит к рождению мышей с дефектами развития, напоминающими человеческие дефекты (см. примеры в главе 6).Работа над ключевыми компонентами развития животных может принести большую пользу поиску человеческих вариантов компонентов развития.

Последний шаг, однако, будет заключаться в оценке того, как конкретные токсиканты взаимодействуют с этими измененными путями, вызывая аномальное развитие. Соответствующие гены восприимчивости развития затем могут быть исследованы в человеческих популяциях и могут быть идентифицированы взаимодействия между аллелями этих генов и воздействием токсичных веществ. Будут ли аллельные варианты генов, контролирующих развитие, такие как те, которые кодируют компоненты основных путей передачи сигналов, более важны, столь же важны или менее важны, чем те, которые контролируют DME, еще предстоит определить, и им следует уделить первоочередное внимание в будущих исследованиях.

РЕЗЮМЕ

Секвенирование генома человека и различных геномов животных предоставит фундаментальную информацию об организации генома, эволюции генома, разнообразии последовательностей генов и генетических полиморфизмах. Секвенирование также предоставит платформу для глобального систематического анализа функции генов и экспрессии генов. Ожидается, что токсикология развития и оценка риска в значительной степени выиграют от новых методологий и информации, а именно, при анализе взаимодействий генов и окружающей среды при дефектах развития человека и при анализе воздействия токсичных веществ на процессы развития.

Считается, что от четверти до половины дефектов развития человека связаны с взаимодействием генотипа и окружающей среды, то есть с воздействием на людей определенного генетического состава определенных условий окружающей среды, к которым они более чувствительны, чем другие. . Сложные взаимодействия генов с окружающей средой представляют собой серьезную проблему для токсикологии развития. Для достижения прогресса в понимании взаимодействия генов с окружающей средой потребуются лучшие эпидемиологические методы, наиболее точные молекулярные оценки воздействия и воздействия, а также наиболее подробный анализ генетических различий.Недавние улучшения в высокопроизводительном секвенировании генома человека и в идентификации полиморфных маркеров, удобно расположенных вдоль каждой хромосомы, увеличивают шансы на прогресс в этом направлении. В рамках этой новой области молекулярной эпидемиологии недавние исследования человеческих различий в уровнях активности различных DME и генетической основы этих различий открывают большие перспективы. Другие виды генных продуктов, которые могут иметь важное значение для восприимчивости, но менее известны, включают компоненты процессов развития, особенно компоненты путей передачи сигналов и генетических регуляторных цепей.Эти компоненты будут обсуждаться в следующих главах.

В настоящее время доступны методы для описания моделей одновременной экспрессии тысяч генов развивающихся клеток и тканей и, в принципе, для описания изменений экспрессии в эмбрионах нормальных экспериментальных животных и эмбрионов после тестирования с токсичными веществами. Ожидается, что использование таких методов улучшит классификацию и анализ дефектов развития, вызванных токсичными веществами.

Объем данных, полученных с помощью современных геномных методов, огромен.Для получения полной пользы от данных факультеты или подразделения биоинформатики в университетах и ​​отраслях промышленности будут необходимы для отслеживания данных и их анализа в отношении вопросов об организации и функции генома.

У всех людей есть уникальный генотип и фенотип?

Если вы встанете посреди толпы и осмотритесь, вы обнаружите, что независимо от того, сколько людей вы видите, нет двух абсолютно одинаковых. Есть две причины, по которым мы все такие разные.Все мы унаследовали разные гены, и все мы подвергались воздействию разных сред. Генетики описывают, как эти два влияния влияют на то, кем мы становимся, с точки зрения нашего генотипа и фенотипа.

Фенотипические черты

Ваш фенотип — это совокупность видимых черт, которые делают вас тем, кто вы есть. Например, ваш цвет глаз, цвет волос и личность могут считаться частью вашего фенотипа. И генетические факторы, и влияние окружающей среды играют роль в определении вашего фенотипа, и точная роль каждого из них может варьироваться от одной черты к другой.Цвет волос, например, определяется генетикой. Личность, напротив, определяется смесью унаследованных вами генов и вещей, которые вы испытали в своей жизни, например, в детстве.

Генотипические признаки

Ваш генотип, напротив, представляет собой набор генов, унаследованных вами от родителей. В отличие от вашего фенотипа, ваш генотип не меняется — это та же самая рука, которую вы получили изначально, и она остается неизменной на протяжении всей вашей жизни.Поскольку генотип определяет некоторые черты, такие как цвет волос, но играет лишь частичную роль в определении других, таких как особенности личности, существует более одного возможного фенотипа для данного генотипа.

Уникальность генотипа

Если вы не идентичный близнец, ваш генотип полностью уникален. Существует более 8 миллионов возможных комбинаций из 23 пар хромосом, а это означает, что существует более 8 миллионов возможных различных комбинаций хромосом, которые вы могли бы унаследовать от своих родителей.Истинное количество возможных комбинаций намного больше, поскольку процесс, приводящий к возникновению яйцеклеток и сперматозоидов, может обмениваться частями хромосом посредством процесса, называемого рекомбинацией. Однако однояйцевые близнецы имеют один и тот же генотип, что делает их идентичными. Оба близнеца унаследовали одни и те же гены от своих родителей.

Уникальность фенотипа

Каждый человек имеет уникальный фенотип — даже однояйцевые близнецы. Для большинства людей ваш генотип уникален, и даже если вы идентичный близнец, вы можете подвергаться влиянию окружающей среды и опыту, отличному от вашего близнеца; в результате ваш фенотип будет другим.Например, у вас и вашего близнеца могут быть разные друзья в школе или разный жизненный опыт. По генетически детерминированным признакам, таким как цвет волос, вы оба будете идентичны, но по другим признакам, таким как личность и поведение, которые лишь частично определяются генетикой, вы вполне можете отличаться.

Генетика человека: группа крови ABO

Группы крови ABO: прогнозирование группы крови ваших детей Вступление Учебное пособие по генетике человека с упражнениями по решению проблем, касающихся наследования аллелей группы крови ABO, привело к постоянному потоку запросов в Проект по биологии от матерей, бабушек и детей, спрашивающих о возможной группе крови отца данного ребенка.Вот типичный запрос: Я читал вашу информацию о наследовании групп крови и очень запутался! Я пытаюсь выяснить, какая группа крови отец моего сына мог, так как мы с сыном оба типа А +. Также, мой брат — тип 0, а моя мама — пятерка. Мы не можем найти ничего, что объясняет, как это может быть. Не могли бы вы помочь ??? — От обеспокоенной мамы из Альберты, Канада, . Человеческие маркеры ABO: аллели A, B и O Группа крови человека определяется кодоминантными аллелями.Аллель — это одна из нескольких различных форм генетической информации, которая присутствует в нашей ДНК в определенном месте на определенной хромосоме. Есть три разных аллеля группы крови человека, известные как I A , Я B и i. Для простоты мы можем назвать эти аллели A (для I A ), B (для I B ) и O (для i). У каждого из нас есть два аллеля группы крови ABO, потому что каждый из нас наследует один аллель группы крови от нашей биологической матери и один от нашего биологического отца.Описание пары аллелей в нашей ДНК называется генотипом. Поскольку существует три разных аллеля, всего в генетическом локусе ABO человека имеется шесть различных генотипов. Возможны различные генотипы: AA, AO, BB, BO, AB и OO. Как группы крови связаны с шестью генотипами? Анализ крови используется для определения наличия в образце крови характеристик A и / или B. Невозможно определить точный генотип по результатам анализа крови типа A или типа B.Если у кого-то группа крови A, у него должна быть по крайней мере одна копия аллеля A, но у них может быть две копии. Их генотип — AA или AO. Точно так же человек с группой крови B может иметь генотип BB или BO. Анализ крови типа AB или O более информативен. Человек с группой крови AB должен иметь аллели как A, так и B. Генотип должен быть AB. У человека с группой крови O нет ни аллелей A, ни B. Генотип должен быть OO. Как наши дети наследуют аллели ABO? Каждый биологический родитель жертвует своему ребенку один из двух аллелей ABO.Мать с группой крови O может передать аллель O только своему сыну или дочери. Отец с группой крови AB может передать аллель A или B своему сыну или дочери. У этой пары могли быть дети либо группы крови A (O от матери и A от отца), либо группы крови B (O от матери и B от отца). Поскольку существует 4 различных группы крови матери и 4 разные группы крови отца, существует 16 различных комбинаций, которые следует учитывать при прогнозировании группы крови детей.В таблицах ниже показаны все 16 возможных комбинаций. Если вы знаете группу крови матери и отца, можно определить возможные группы крови для их детей. А как насчет резус-фактора? Может ли отец с группой крови A + иметь ребенка с группой крови A-? Генетическая информация о резус-факторе также передается по наследству от наших родителей, но наследуется независимо от аллелей группы крови ABO. Существует 2 разных аллеля резус-фактора, известных как Rh + и Rh-.У кого-то «Rh-положительный» или «Rh +» есть по крайней мере один аллель Rh +, но может быть и два. Их генотип мог быть либо Rh + / Rh +, либо Rh + / Rh-. Тот, кто Rh- имеет генотип Rh- / Rh-. Как и в случае с аллелями ABO, каждый биологический родитель передает своему ребенку один из двух своих аллелей Rh. Мать-резус-фактор может передать резус-аллель только своему сыну или дочери. Отец с Rh + может передать аллель Rh + или Rh- своему сыну или дочери. У этой пары могли быть Rh + дети (Rh- от матери и Rh + от отца) или Rh- дети (Rh- от матери и Rh- от отца). Отвечая на вопрос матери из Альберты, Канада Рассматриваемая мать — группа крови А +. Ее генотип в местонахождении ABO — AA или AO. Ее генотип Rh — либо Rh + / Rh +, либо Rh + / Rh-. Информация о том, что у бабушки по материнской линии также группа крови A +, а у брата — группа крови O, говорит нам, что бабушка по материнской линии ребенка имеет генотип AO, поскольку она принадлежит к типу A, но передала аллель O одному из своих детей. Мать хочет знать потенциальные группы крови отца ее сына.Сын группы крови А +. К сожалению, в этом конкретном случае мать не может отличить потенциальных отцов только по группе крови. Обратите внимание на таблицу, что эта мать могла родить ребенка с кровью типа А от отца любой из четырех возможных групп крови, типа А, типа АВ, типа B или типа О. Аналогичным образом, отцом ребенка мог быть любой из Rh + или Rh-. Из этого обсуждения должно быть очевидно, что группа крови не очень хороший тест на отцовство.В некоторых случаях может быть получена однозначная информация, например, мужчина типа AB не может стать отцом ребенка типа O. Однако в большинстве случаев результаты сомнительны. Если определение отцовства ребенка важно, в настоящее время доступны очень чувствительные ДНК-тесты, которые могут установить отцовство с достоверностью, превышающей 99,99%, или исключить кого-то из биологического отца с абсолютной уверенностью. В другом месте проекта «Биология» есть упражнение по отслеживанию наследования ДНК-маркеров в исследовании отцовства. Справочные таблицы по группе крови Матери Кровь Тип Возможно Материнский Генотип Отцовский Кровь Тип Возможно Отцовский Генотип Возможно Ребенок Группа крови А АА, АО А АА, АО А, О А АА, АО AB AB A, AB, B А АА, АО В ВВ, БО A, AB, B, O А АА, АО O OO А, О Матери Кровь Тип Возможно Материнский Генотип Отцовский Кровь Тип Возможно Отцовский Генотип Возможно Ребенок Группа крови AB AB А АА, АО A, AB, B AB AB AB AB A, AB, B AB AB В ВВ, БО A, AB, B AB AB O OO А, В Матери Кровь Тип Возможно Материнский Генотип Отцовский Кровь Тип Возможно Отцовский Генотип Возможно Ребенок Группа крови В ВВ, БО А АА, АО A, AB, B, O В ВВ, БО AB AB A, AB, B В ВВ, БО В ВВ, БО В, О В ВВ, БО O OO В, О Матери Кровь Тип Возможно Материнский Генотип Отцовский Кровь Тип Возможно Отцовский Генотип Возможно Ребенок Группа крови О OO А АА, АО А, О О OO AB AB А, В О OO В ВВ, БО В, О О OO O OO O Ричард Б.Халлик Университет Аризоны 26 авг.1997 г. [email protected] http://www.blc.arizona.edu/ Все права защищены © 1997. Все права защищены.

Генотип | Что такое генотип?

---

Facebook Твиттер Электронное письмо Печать

---

Что такое генотип?

Генотип — это совокупность генов, которые несут все живые существа, включая вас и всех, кого вы знаете.Это набор инструкций, который контролирует почти все в организме. Вот почему некоторые горошины морщинистые, а некоторые гладкие.

У людей именно поэтому у одного человека могут быть рыжие волосы, а у другого — светлые, или даже почему у кого-то меньше шансов заболеть диабетом 2 типа или сердечным приступом.

Генотип также может относиться к гену или набору генов, которые приводят к одному признаку или заболеванию. Например, если ваш ген MC1R приводит к тому, что у вас рыжие волосы, значит, у вас есть генотип рыжих волос.Люди — диплоидные организмы, что означает, что у вас есть две копии каждой хромосомы — по одной от каждого родителя. Исключение составляют биологические мужчины, у которых одна Х- и одна Y-хромосома.

В данной позиции в ДНК (или генетическом локусе) пара аллелей из двух хромосом составляет генотип в этой позиции. У человека, например, ген типа ушной серы имеет два аллеля: один для влажной ушной серы и один для сухой ушной серы.

Генотип и аллели

Аллели могут сочетаться по-разному, чтобы влиять на некоторые аспекты живого существа.Например, у кошек длина шерсти определяется геном, который существует в двух версиях: короткой и длинной. Если у кошки два коротких аллеля, у нее короткая шерсть. Если у него два длинных аллеля, у него длинный мех. А если у него по одному, значит, у него короткие волосы. В этом случае говорят, что короткий аллель доминирует над рецессивным длинным аллелем.

Если требуется только один аллель, чтобы увидеть признак в диплоидном организме, то этот признак является доминантным. Генетики обозначают доминантные аллели заглавной буквой, а рецессивные аллели — строчной.Таким образом, в случае длины кошачьей шерсти «L» относится к аллелю короткой шерсти, а «l» — к аллелю длинной шерсти.

Не каждый аллель является доминантным или рецессивным. Иногда, как в группе крови, два аллеля могут быть кодоминантными — они объединяются, образуя признак. В этом случае, если у кого-то есть аллель A и аллель B, у него группа крови AB. В других случаях аллели могут быть не полностью доминантными. Это можно увидеть у львиного зева, где красный и белый аллели дают розовый цветок.

Генотипы могут быть описаны как гетерозиготные или гомозиготные.Гетерозиготные генотипы содержат одну копию одного аллеля и одну копию другого. Гомозиготные генотипы имеют две копии одного и того же аллеля. Гетерозиготный генотип по длине шерсти кошки — L1, с одним аллелем (L), кодирующим короткую шерсть, и одним аллелем (l), кодирующим длинную шерсть. Существует два гомозиготных генотипа по длине шерсти кошек: LL (гомозиготный доминантный) и ll (гомозиготный рецессивный).

Вероятность появления у потомства определенного генотипа известна как соотношение генотипов. Чтобы получить эту вероятность, можно использовать диаграмму, известную как квадрат Пеннета.По сути, это сетка, которая содержит генотип одного родителя в виде столбца и генотип другого родителя в виде строки.

Если диаграмма представляет один ген с двумя аллелями, есть две строки и два столбца, по одному для каждого аллеля. Комбинации аллелей между строками и столбцами представляют вероятные генотипы потомства.

Генотип против фенотипа

Генотип относится ко всем генам, которые несет человек. Фенотип — это термин, обозначающий все наблюдаемые характеристики, которые кодируют гены.Другими словами, генотип относится к генетической информации, а фенотип относится к наблюдаемым характеристикам, включая признаки.

У человека примерами фенотипа являются цвет глаз и цвет волос. У кошек одним из примеров фенотипа является длина шерсти. Генотип, соответствующий фенотипу короткой длины шерсти, будет либо LL, либо L1, тогда как генотип длинной шерсти будет ll.

Генотипы влияют на фенотипы, но не всегда полностью коррелируют.На фенотип также влияют факторы окружающей среды, и один фенотип может быть результатом более чем одного генотипа. Например, короткая кошачья шерсть может быть результатом любого из двух генотипов, LL или L1.

Генотип FOXO3A тесно связан с долголетием человека

Реферат

Человеческое долголетие — сложный фенотип со значительным семейным компонентом, но мало что известно о его генетических предшественниках. Все больше данных на животных моделях предполагает, что путь передачи сигналов инсулин / IGF-1 (IIS) является важным эволюционно консервативным биологическим путем, который влияет на старение и долголетие.Однако на сегодняшний день данных о людях мало. Исследованиям препятствовали, среди прочего, небольшие размеры выборки, отсутствие точного фенотипирования и стратификация населения. Поэтому для более точной оценки потенциального генетического вклада в продолжительность жизни человека генов, связанных с передачей сигналов IIS, мы выбрали большую, гомогенную, долгоживущую популяцию мужчин, хорошо охарактеризованных по фенотипам старения, и провели исследование с вложенными случаями-контролем из 5 человек. кандидаты в гены долголетия. Генетическая изменчивость в пределах гена FOXO3A прочно связана с продолжительностью жизни человека.OR для гомозиготных минорных аллелей по сравнению с гомозиготными мажорными аллелями между случаями и контролем составляло 2,75 ( P = 0,00009; скорректированное значение P = 0,00135). Мужчины-долгожители также имели несколько дополнительных фенотипов, связанных со здоровым старением, включая более низкую распространенность рака и сердечно-сосудистых заболеваний, лучшее состояние здоровья, о котором сообщают сами, и высокие физические и когнитивные функции, несмотря на значительно более старый возраст, чем в контрольной группе. Некоторые из этих фенотипов старения были связаны с генотипом FOXO3A .Мужчины-долгожители также демонстрировали несколько биологических маркеров, указывающих на большую чувствительность к инсулину, и это было связано с гомозиготностью по генотипу FOXO3A GG. Дальнейшие исследования гена FOXO3A , долголетия человека и других фенотипов старения необходимы в других популяциях.

Человеческое долголетие — это сложный фенотип с множеством детерминант. Хотя негенетические факторы, включая диету, физическую активность, привычки в отношении здоровья и психосоциальные факторы, имеют важное значение, до 50% вариаций продолжительности жизни человека можно объяснить генетическими различиями (1–5).Некоторые исследования показывают, что около 25% вариаций продолжительности жизни людей в средножитных популяциях можно объяснить генетическими факторами, но в популяциях с большим количеством исключительных выживших генетический вклад в продолжительность жизни может быть намного выше. Например, семейные исследования девяностолетних и долгожителей показывают, что относительный риск братьев и сестер, распространенный метод оценки потенциального генетического вклада в сложный фенотип (6), особенно высок и растет с увеличением возраста пробанда (7-10).Однако исследования генов-кандидатов, «связанных с долголетием» у людей, в дальнейшем именуемых «генами долголетия», в целом не принесли результатов. Наблюдалось небольшое количество репликаций в популяциях, за исключением гена ApoE (3).

Напротив, было получено несколько надежных генетических находок в модельных организмах старения (11–13). Например, вариации в отдельных генах могут приводить к существенным различиям в продолжительности жизни у модельных организмов, особенно с генами, которые считаются частью сигнального пути инсулина / IGF-1 (IIS) (14–18).

Мутации, которые увеличивают активность SIR-2 или уменьшают передачу сигналов инсулина / IGF-1, увеличивают продолжительность жизни C. elegans за счет активации белка DAF-16 / FOXO (19, 20). В клетках млекопитающих гомолог Sir2 «SIRT1» влияет на несколько последующих событий транскрипции, влияющих на продолжительность жизни, включая клеточный ответ на стресс. SIRT1 выполняет это, регулируя факторы FOXO (транскрипции Forkhead box), семейство белков, которые функционируют как сенсоры в пути IIS и влияют на продолжительность жизни млекопитающих (17).

Генетические модели нокаута у млекопитающих (и других видов) также подтвердили гипотезу IIS. Например, мыши с нокаутом рецепторов инсулина, специфичным для жира (FIRKO), обладают пониженной жировой массой, защищены от возрастного ожирения и имеют более продолжительную продолжительность жизни (21). Многие другие мутации в пути IIS, по-видимому, влияют на продолжительность жизни мышей. К ним относятся мутации рецептора IGF-1 (22), IRS-1 (22), IRS-2 (23), PAPP-A (24) и мутации мыши Ames Dwarf (22).

Основной молекулярный путь передачи сигналов инсулина сохраняется в процессе эволюции, свидетельства чего можно увидеть у дрожжей, мух, червей, грызунов и людей (25).Ключевым регулятором этого пути у червей является фактор транскрипции DAF-16 (аномальная форма DAuer-16), который необходим для значительного увеличения продолжительности жизни, продуцируемого у C. elegans путем ингибирования передачи сигналов инсулина / IGF-1 (16). Ряд факторов, по-видимому, продлевают продолжительность жизни у C. elegans в зависимости от DAF-16, такие как киназа AMP (26), белки 14–3-3 (27), микроРНК lin-4 (28) и коэффициент теплового шока (29). Гомологи DAF-16 у нескольких видов связаны с фенотипами старения и долголетием (30).Например, стресс-ответный путь Jun-N-K-терминальной киназы (JNK), по-видимому, требует FOXO для увеличения продолжительности жизни у дрозофилы (31), а когда мухи экспрессируют dFOXO, ортолог DAF-16, он может увеличивать продолжительность жизни (32). Конвергенция такого разнообразного набора сигналов на DAF-16 / FOXO предполагает, что этот белок может быть важным, эволюционно консервативным «узлом» в сигнальной сети, которая влияет на старение и долголетие.

Человеческий гомолог DAF-16 включает четыре FOXO: FOXO1, FOXO3, FOXO4 и FOXO 6 .Мы предполагаем, что общие естественные вариации в форме однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в FOXO и родственных генах могут влиять на старение и продолжительность жизни человека. Связь между инсулином, FOXO, окислительным стрессом и долголетием человека была бы особенно интересной, поскольку окислительный стресс долгое время был излюбленным предполагаемым механизмом старения. С 1956 года свободнорадикальная теория старения выдвинула гипотезу о том, что старение частично является результатом повреждения ДНК, клеток и тканей в результате кумулятивного воздействия реактивных молекул кислорода (33) и, хотя еще не получили всеобщего признания, с годами накопились подтверждающие доказательства (34 , 35).Таким образом, FOXO может стать потенциальным мостиком между передачей сигналов инсулина, свободными радикалами и старением / долголетием человека.

Ранее были проведены некоторые работы, связывающие гены пути IIS с долголетием человека (36, 37), включая интересный недавний отчет Suh et al. (38), который связывает функционально значимые мутации рецептора IGF-1 с исключительной продолжительностью жизни, но мы не нашли никаких опубликованных сообщений о связи между генами FOXO и продолжительностью жизни человека. Предыдущие исследования обнаружили связь между генами FOXO и другими фенотипами старения, включая 4-летнюю выживаемость и риск инсульта (39), а также преждевременную менопаузу (40).

Продолжительность жизни человека, однако, представляет собой сложный фенотип, который включает в себя риски, связанные с конкретными заболеваниями, а также индивидуальную скорость старения. Изучение его генетических предшественников является сложной задачей. На исследование долголетия могут влиять небольшие размеры генетического эффекта, артефакт стратификации населения, гетерогенность популяции, отсутствие достаточного числа долгоживущих участников исследования и другие проблемы (3, 4, 41). Поэтому для оценки потенциального генетического вклада в продолжительность жизни человека генов, связанных с передачей сигналов IIS, мы выбрали большую, гомогенную, долгоживущую популяцию мужчин, хорошо охарактеризованных по фенотипам старения, и провели исследование вложенного случая-контроля 5 кандидатов на долгожительство. гены со ссылками на путь IIS.Эти гены были выбраны на основе предшествующих ассоциаций с фенотипами старения, главным образом, от нокаутных генов, трансгенных, мутантных и других модельных организмов (3, 4, 14-17, 36, 42). Приоритет был отдан генам, связанным с чувствительностью к инсулину и гомеостазом глюкозы (энергии).

Результаты

Исходные характеристики популяции, изучаемой HHP / HAAS при обследовании 1991–1993 годов, представлены во вспомогательной информации (SI) в таблице S1. Средний возраст составлял 77,9 лет, и 100% населения составляли мужчины японской национальности.Представлены биологические характеристики, общее состояние здоровья, распространенность заболевания и функциональный статус.

Из этой исходной популяции 1991–1993 гг. Мы отобрали всех участников, которые к 2007 г. дожили до 95 лет или более, как пациенты «долгожительства» ( n = 213). Затем мы отобрали всех участников, которые умерли в возрасте до 81 года, в качестве «средней продолжительности жизни» контроля ( n = 402). Исходные характеристики случаев и контроля представлены в Таблице 1. С точки зрения биологических характеристик, пациенты с долгоживущими заболеваниями были старше, стройнее (соотношение талии и бедер ниже), имели более низкие триглицериды (пограничный уровень), более низкий уровень глюкозы, более низкий уровень инсулина, и более высокая распространенность аллеля FOXO3A3 при исходном обследовании.Пациенты также имели лучшую самооценку здоровья и меньшую распространенность сердечно-сосудистых заболеваний [ишемической болезни сердца (ИБС) и инсульта] и рака. Функционально они казались более способными ходить, но обладали меньшей силой захвата. Разницы в когнитивных показателях не было (43).

Таблица 1.

Исходные характеристики по статусу «случай – контроль»

Были исследованы пять генов ( ADIPOQ , FOXO1A , FOXO3A , SIRT1 и COQ7 ). Частоты второстепенных аллелей и другая связанная генетическая информация для случаев и контроля представлены в таблице 2.Однако только генотип FOXO3A был связан с долголетием с использованием начального порогового значения P <0,05.

Таблица 2.

Гены-кандидаты для определения продолжительности жизни человека и MAF в случаях и в контролях

Дальнейшее исследование, сравнивающее частоты генотипов FOXO3A3 между случаями и контролем, выявило очень значимую разницу P = 0,00009 для точной статистики Пирсона χ ² (Таблица 3). Были протестированы пять локусов с 3 SNP в каждом аллеле (таблица 2).Корректировка Бонферрони для множественных сравнений привела к скорректированному значению p, равному 15 × 0,00009 = 0,00135. Из-за высокой LD между 3 SNP FOXO3A , мы дополнительно исследовали только SNP FOXO3A3 (rs 2802292). OR для гомозиготных минорных и гомозиготных основных аллелей для FOXO3A3 между случаями и контролем составляло 2,75 (95% ДИ: 1,51 — 5,02, P = 0,0007), а OR для гетерозиготных и гомозиготных основных аллелей между случаями и контролями. составил 1,91 (95% ДИ: 1,34 — 2.72, P = 0,0003). Эти результаты предполагают аддитивный эффект на долголетие.

Таблица 3.

Генотип FOXO3A3 по статусу случай – контроль

Чтобы лучше понять фенотип долголетия в более молодом возрасте, мы сравнили долю людей, которые были здоровы на исходном обследовании (1991–1993) для каждой из трех групп генотипа FOXO3A , используя определение здоровой выживаемости из Willcox et al. al. (44). Различия были весьма значимыми (таблица 4).Те, кто обладал одним или несколькими аллелями G, имели больше шансов быть здоровыми на исходном уровне, чем те, кто был гомозиготным по основному (TT) аллелю; 75% гомозиготных по второстепенному аллелю были здоровы при исходном обследовании по сравнению с 57% гомозиготных по основному аллелю. После поправки на статус случай-контроль различия все еще оставались незначительными. Это предполагает сохранение связи аллеля со статусом здоровья в случаях и в контрольной группе.

Таблица 4.

Различия в состоянии здоровья между группами генотипов на исходном уровне

Чтобы оценить, существует ли связь между чувствительностью к инсулину, потенциальным промежуточным фенотипом долголетия и генотипом, мы проверили связь между инсулином натощак, глюкозой, HOMA и генотипом (таблица 5).Для переменных с ненормальным распределением мы использовали преобразование журнала в нормальное распределение. Между инсулином, логарифмическим инсулином, HOMA и генотипом наблюдалась значимая связь. Гомозиготность по аллелю G была связана с заметно более низкими показателями инсулина, логарифма инсулина и HOMA, но только в контроле.

Таблица 5.

Фенотипы чувствительности к инсулину в соответствии с генотипом FOXO3A

Мы также проверили связь между распространенностью нескольких хронических заболеваний в течение жизни и генотипом FOXO3A (Таблица 6).Значительная защитная связь была обнаружена для гомозиготности по аллелю G в отношении распространенности ИБС и пограничной связи для рака. Наконец, мы оценили распределение FOXO3A3 MAF по максимально достигнутому возрасту у всех участников вместе взятых. MAF заметно увеличивается с возрастом (Таблица 7).

Таблица 6.

Преобладание фенотипов, связанных со старением, по отношению к генотипу FOXO3A3

Таблица 7.

Распределение генотипов по возрасту

Обсуждение

Быстрое старение населения поставит перед обществом беспрецедентные проблемы из-за увеличения распространенности хронических заболеваний и инвалидности (45).Лучшее понимание механизмов старения, включая биологические пути, которые могут иметь широкое влияние на то, как мы стареем, может иметь важные последствия для снижения нашего риска возрастных заболеваний и инвалидности. Существует множество биологически вероятных генов-кандидатов, определяющих долголетие человека, но только одна находка до сих пор широко реплицировалась во многих популяциях, а именно ген ApoE (3). Этот ген оказывает широкое влияние на фенотипы старения, особенно сердечно-сосудистые заболевания и деменцию, и как таковой влияет на способность вести долгую и здоровую жизнь.

Чтобы найти другие такие гены, может быть полезно использовать модельные организмы для идентификации a priori потенциальных кандидатов перед проведением исследований на людях. Поэтому мы решили изучить несколько генов-кандидатов в сигнальном пути человеческого инсулина / IGF-1 и / или системе реакции на окислительный стресс на основе последовательности и / или функциональной гомологии с модельными организмами старения или предшествующими исследованиями на людях. Мы составили список человеческих генов-кандидатов (Таблица S2) на основе этих сигнальных путей и оценили вариации этих генов, встречающиеся с частотой ± 10% в популяции Японии.Для анализа было выбрано по три SNP от каждого гена. SNP были выбраны в основном из регионов с неравновесным сцеплением (LD) для максимального охвата каждого гена.

Анализ пяти генов-кандидатов показал, что один ген явно выделялся среди других с точки зрения потенциального гена долголетия человека — FOXO3A . То, что этот ген может иметь важное значение для долголетия человека, подтверждается несколькими линиями доказательств. Во-первых, во вложенном анализе «случай-контроль» вариабельность этого гена была тесно связана с продолжительностью жизни.Кроме того, две копии аллеля G обеспечивали примерно вдвое больший защитный эффект (предполагая аддитивный эффект), что примерно в три раза увеличивало шансы прожить около столетия. Частота минорных аллелей также заметно выросла от семидесятилетнего к столетнему возрасту (таблица 7).

Во-вторых, все три SNP, которые мы оценивали в гене FOXO3A, которые находились в тесной LD, сильно коррелировали с фенотипом долголетия. Это указывает на то, что открытие было маловероятным. В-третьих, носители минорных (G) аллелей были более здоровыми при исходном обследовании, ≈15 лет назад (таблица 4).

Фактически, базовое обследование показало, что больные были заметно здоровее, чем контрольные, несмотря на то, что в среднем заболевшие были на 11 лет старше. В этих случаях было значительно меньше возрастных заболеваний, включая менее распространенные ИБС, инсульт и рак. У них также была лучшая самооценка здоровья и, в целом, у них были хорошие физические возможности, включая меньшие трудности при ходьбе. Интересно, что несмотря на то, что они были более чем на десять лет старше контрольной группы, пациенты с долголетием имели схожие уровни когнитивной функции.Это подтверждает существование фенотипа «здорового старения», когда люди каким-то образом откладывают или избегают серьезных клинических заболеваний и инвалидности до позднего возраста. Фенотип здорового старения, который мы наблюдали в случаях, похож на фенотип здорового старения, о котором сообщалось у долгожителей в более молодом возрасте по сравнению с их возрастными когортами рождения (46–48) и у потомков долгожителей (49). У долгоживущих пациентов также были метаболические профили, предполагающие более высокую чувствительность к инсулину в более молодом возрасте, с более низким соотношением талии и бедер, более низкими значениями глюкозы, инсулина и HOMA (таблицы 1 и 5).Несколько фенотипов были связаны с вариациями в генотипе FOXO3A .

Удивительно, но достоверной разницы в распространенности диабета между случаями и контрольной группой не было. Однако, поскольку случаи заболевания были более чем на десять лет старше контрольной группы, а диабет имеет тенденцию заметно увеличиваться с возрастом, следует отметить, что распространенность диабета существенно не различалась. Фактически, как в случаях, так и в контрольной группе была высокая распространенность диабета (около 60%), несмотря на относительно низкий ИМТ.Почему диабет 2 типа чаще встречается у японцев при относительно низком ИМТ, не совсем понятно (50). Однако могут быть метаболические различия у японцев (и некоторых других азиатов) с более высоким висцеральным жиром у азиатов при более низком ИМТ, чем у белых и черных (51, 52). Действительно, национальные рекомендации Японии отражают такие различия среди населения и рассматривают японцев с ожирением при ИМТ 25 (53). Другими факторами, способствующими высокой распространенности диабета в когорте HHP / HAAS, является то, что участники были протестированы на диабет несколькими клиническими методами и на нескольких обследованиях, что повысило вероятность обнаружения.

Следует отметить, что генотип FOXO3A был значительно связан с уровнями инсулина в плазме, а также с ИБС, раком и распространенностью диабета 2 типа. Это согласуется с известной ролью FOXO как медиатора эффектов инсулина и инсулиноподобных факторов роста на различные физиологические функции, включая пролиферацию клеток, апоптоз и метаболизм (17, 54). Генетические исследования C. elegans и Drosophila показали, что белки FOXO являются древними мишенями инсулиноподобной передачи сигналов, которые регулируют метаболизм и продолжительность жизни.Дополнительная работа с клетками млекопитающих показала, что белки FOXO являются мишенями протеинкиназ, влияют на развитие клеточного цикла и регулируют устойчивость к окислительному стрессу in vitro (54). Исследования in vivo показали, что FOXO изменяет выработку глюкозы в печени в ответ на инсулин и опосредует другие метаболические процессы (54). Это подтверждает доказательства того, что белки FOXO могут опосредовать эффекты инсулина на метаболизм и влиять на продолжительность жизни у людей.

В целом, совокупность доказательств подтверждает потенциальную роль FOXO3A в здоровье человека, старении и долголетии.Связь FOXO с различными фенотипами старения, включая чувствительность к инсулину, ИБС, рак, диабет 2 типа и долголетие, наводит на мысль о роли «привратника» в пути IIS. Важным последующим механизмом, посредством которого FOXO3A может влиять на старение человека, является модификация окислительного стресса — давняя теория о том, как мы стареем (33), хотя у нас нет прямых доказательств этого в текущем исследовании. Однако, поскольку гены FOXO являются ближайшими человеческими гомологами C. elegans DAF-16, который защищает клетки от окислительного стресса, это вероятный механизм действия для модификации старения человека (17).В C. elegans DAF-16 увеличивает экспрессию супероксиддисмутазы марганца (SOD2), которая превращает супероксид в менее повреждающую перекись водорода и является мощным эндогенным протектором против свободных радикалов (55), среди других «антивозрастных» эффектов. . Исследования in vivo показывают, что окислительные повреждения в ДНК, белках и других тканях накапливаются с возрастом, и кормление грызунов (56) и людей (57) калорийной диетой (мощный сенсибилизатор инсулина) смягчает это повреждение.

Хотя FOXO явно ассоциировался с долголетием, мы не наблюдали сильного влияния генотипа на чувствительность к инсулину в отдельных случаях — только в контроле. Однако генотип GG продемонстрировал одинаково низкие уровни инсулина в плазме как в случаях, так и в контроле, что согласуется с модулирующим эффектом генотипа на уровни инсулина в обеих группах. Возникает соблазн предположить, что, поскольку пациенты показали более высокую чувствительность к инсулину независимо от их генотипа, у них есть несколько механизмов для поддержания чувствительности к инсулину, кроме FOXO.Это согласуется с гипотезой о том, что большинство генов долголетия имеют умеренную или небольшую величину эффекта. Также возможно, что небольшой размер выборки ограничивал нашу способность обнаруживать различия в случаях. С другой стороны, долгоживущие мыши, несущие мутации в IRS-1 (58) или IRS-2 (23), на самом деле резистентны к инсулину, поэтому чувствительность к инсулину не является необходимым условием для мутаций в пути IIS, чтобы иметь возможность вызывать большее долголетие.

Однако интересно отметить, что в C.elegans, на несколько генов, которые сами по себе могут оказывать небольшое влияние на продолжительность жизни, влияет регулирующий транскрипцию «главный ген» DAF-16 (59). Небольшие различия в FOXO3A , которые иначе трудно обнаружить, теоретически могут модифицировать несколько нижестоящих генов, связанных со связыванием ДНК, межбелковыми взаимодействиями, развитием клеточного цикла, апоптозом и метаболизмом. Таким образом, небольшой модифицирующий эффект FOXO3A потенциально имеет более сильные дополнительные эффекты на фенотипы старения и продолжительность жизни.

Начинают накапливаться подтверждающие доказательства роли инсулиновой передачи сигналов в старении и долголетии человека, но гены, которые могут опосредовать эти эффекты, неизвестны. Предыдущие исследования обнаружили избыточное или недостаточное представление однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) из сигнального пути инсулин-IGF-1 у долгоживущих людей итальянского (36), японского (37, 42), голландского (60) и ашкеназского еврейского ( 38) этническая принадлежность, связанная с несколькими фенотипами старения. Хотя некоторые из этих результатов были ограничены небольшими размерами эффекта и предельной статистической значимостью, исследование Suh et al. (38) также продемонстрировали, что функционально значимые мутации в рецепторе IGF-1 существуют у некоторых долгоживущих людей, таких как долгожители.

На сегодняшний день изучено мало генов FOXO и фенотипов старения у людей. Два недавних исследования показывают, что гены FOXO заслуживают дальнейшего изучения. Во-первых, продольное исследование пожилых голландских мужчин и женщин показало, что гаплотип FOXO1A предсказывает 4-летнюю выживаемость, а гаплотип FOXO3A предсказывает риск инсульта (39).Во-вторых, Фрамингемское исследование в рамках полногеномного анализа ассоциации показало, что SNP FOXO3A тесно связан с возрастом естественной менопаузы у женщин ( P = 0,00003). Однако голландские результаты не были статистически значимыми при учете множественных сравнений, и оба исследования нуждаются в повторении. Настоящее исследование является вспомогательным и расширяет связь FOXO3A с продолжительностью жизни человека и чувствительностью к инсулину.

Одним из основных преимуществ настоящего исследования является то, что в нем использовалась вложенная модель случай-контроль.В этом дизайне исследования отбираются случаи и контроли из продолжающегося когортного исследования с данными, собранными на лонгитуде. Таким образом, несколько представляющих интерес фенотипов (например, распространенность заболевания, состояние здоровья, функции) были получены путем прямого клинического обследования, когда участники были моложе, что сделало данные менее подверженными систематической ошибке воспоминаний.

Действительно, исследования исключительных выживших, таких как долгожители, которые обнаружили доказательства фенотипов, указывающих на более медленное старение (46–48), потенциально могут страдать от значительной систематической ошибки воспоминаний.То есть участники старшего возраста могут не вспомнить точно свою прошлую историю болезни и свое прошлое функциональное состояние. Однако в текущем исследовании основные заболевания рассматривались комитетом по заболеваемости и смертности, а показатели физической и когнитивной функции, основанные на результатах, использовались в дополнение к самоотчетам, и были найдены доказательства такого фенотипа здорового старения. Это дает перспективную поддержку предыдущей ретроспективной работе.

У этого исследования есть несколько других сильных сторон.Во-первых, гены-кандидаты, выбранные для анализа, были отобраны априори на основе критериев, основанных на гипотезах. То есть исследования модельных организмов старения с использованием различных методов, в частности нокаутов, показали, что путь IIS важен для старения и долголетия. И многие функции, по-видимому, эволюционно сохраняются. Во-вторых, результаты сильные, очень значимые и включают несколько смежных SNP в гене FOXO3A . В-третьих, результаты биологически правдоподобны и подтверждают предыдущие результаты на животных моделях, а также подтверждают ограниченные предыдущие исследования на людях.В-четвертых, связь случай-контроль с долголетием была выявлена ​​с помощью вложенного анализа случай-контроль с высокой частотой событий (смертей) в течение длительного периода наблюдения. В-пятых, когорта HHP очень однородна, и стратификации населения не обнаружено.

Возможный недостаток состоит в том, что, поскольку средняя разница в возрасте у пациентов и контрольных групп составляла 11 лет, мы не можем исключить когорту рождения в качестве искажающего фактора. Но это маловероятно, поскольку максимальная разница в годах рождения между участниками составляла 19 лет.Кроме того, субанализы не выявили различий в образовании и профессии (данные не показаны) между случаями и контрольной группой. Более того, именно участники, которые были старше на исходном уровне, с большей вероятностью дожили до 95 с лишним лет и, таким образом, получили фенотип долголетия. Большинство когортных эффектов демонстрируют преимущества для здоровья более молодых когорт.

Таким образом, мы обнаружили, что общие естественные генетические вариации в пределах гена FOXO3A сильно связаны с долголетием человека, а также с несколькими фенотипами здорового старения.Дальнейшее изучение генов FOXO и фенотипов старения необходимо в других популяциях.

Объекты и методы

Изучаемая популяция.

Это исследование «вложенный случай-контроль» было проведено как часть исследования продолжительности жизни на Гавайях, встроенного когортного исследования здорового старения, взятого из исходной популяции, охваченной Сердечной программой Гонолулу (HHP) и Азиатским исследованием старения Гонолулу (HAAS). HHP — это популяционное проспективное исследование сердечно-сосудистых заболеваний среди 8006 американцев японского происхождения, начатое в 1965 году.Участники HHP были набраны из 9877 мужчин с достоверной контактной информацией, которые родились в период с 1900 по 1919 годы и проживали на острове Оаху (61).

У участников исследования оба родителя были из Японии, обычно из западной и южной частей Японии (61, 62). Хотя большинство участников родились на Гавайях (88%), существует теоретическая возможность смешивания статуса контроля случая с частотами аллелей из-за географического происхождения. Таким образом, для некоторых анализов случаи и контроль были стратифицированы по родительской префектуре происхождения с использованием моделей условной логистической регрессии.Анализы не показали доказательств стратификации населения в наборе данных (данные не показаны). Когорта HHP описана в другом месте (62). Вкратце, наблюдение за больничными картами, некрологами и национальными базами данных привело к обширным данным о заболеваемости и смертности (по решению экспертного комитета) и почти к полному последующему наблюдению (61–63).

Все участники текущего исследования были взяты из записей участников исследования, обновленных до августа 2007 года. Архивные фенотипические данные и образцы крови из Обследования 4 HHP (1991–1993), которое совпало с началом Гонолулуского исследования старения в Азии ( HAAS), был использован в качестве базового экзамена для этого вложенного исследования случай-контроль.HAAS был начат как расширение HHP для изучения нейродегенеративных заболеваний, когнитивных функций и других фенотипов старения у пожилых людей (64). В экзамене 4 приняли участие 3741 мужчина в возрасте от 71 до 93 лет (средний возраст 77,9 ± 4,7 года), что примерно вдвое меньше, чем у первоначального ОЗП (64).

Для целей текущего вложенного исследования «случай-контроль» «случаи» (фенотип долголетия) были определены как все участники HHP, дожившие по крайней мере до верхнего 1% от 1910 U.Конкретная выживаемость S. при рождении (возраст не менее 95 лет) с момента набора (65, 66). Всего было изучено 213 человек, доживших по состоянию на август 2007 года до 95 лет. Из этих лиц 176 умерли (средний возраст смерти 97,5; стандартное отклонение 2,1; диапазон 95–106 лет) и 37 человек были все еще живы (средний возраст 98,7, стандартное отклонение 2,1; диапазон 97–106 лет).

Контрольную группу составили 402 человека из когорты HHP / HAAS, которые умерли около среднего возраста смерти для 1910 U.Конкретная выживаемость S. при рождении для мужчин среднего возраста (≈77 лет). Чтобы достичь соотношения случай: контроль ≈1: 2, мы отобрали из исследуемой популяции HHP / HAAS контрольную группу, умершую в возрасте до 81 года. Средний возраст смерти для нашей контрольной популяции составлял 78,5 лет (стандартное отклонение 1,8, диапазон 73–81 год). Это немного выше, чем у мужского населения США, но согласуется с высокой средней продолжительностью жизни японско-американских мужчин на Гавайях, которая на 3,5 года больше, чем у белых мужчин, по последнему отчету (67).Все были этническими японцами (61, 62).

Процедуры были выполнены в соответствии с руководящими принципами учреждения и одобрены Экспертным советом медицинского центра Куакини. Письменное информированное согласие было получено от всех участников исследования или от представителей семей, если участники не могли дать согласие.

Генотипирование.

Мы выбрали по 3 SNP из каждого из 5 генов-кандидатов. Мы выбрали гены, которые имеют хорошо описанное влияние на пути старения у модельных организмов.Все гены были выбраны на основе гипотетических связей с путем IIS и потенциальных связей с энергетическим гомеостазом, глюкозой и / или метаболизмом липидов [см. Таблицу S2]. SNP были выбраны на основе частот их минорных аллелей, указанных в базе данных HapMap или JSNP (snp.ims.u-tokyo.ac.jp).

Общую клеточную ДНК выделяли с использованием системы PureGene (Gentra Systems, Inc.), количественно определяя с помощью окрашивания PicoGreen (молекулярные зонды) и SNP генов-кандидатов, генотипированных с использованием анализов аллельной дискриминации.Реагенты TaqMan (Applied Biosystems) были приобретены у ABI, и SNP были выбраны с частотой ≥ ∼ 0,1 в популяции Японии (www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP). ПЦР амплифицировали в стандартных условиях с использованием Taq Gold (Perkin-Elmer) и детектирования продуктов ПЦР с помощью анализа Taq Man с использованием зонда FRET, меченного 6-FAM, для одного аллеля и зонда, меченного VIC, для другого аллеля и с использованием малой бороздки. гасители связывания (MGB) для улучшения детектирования анализов. Продукты ПЦР измеряли с помощью системы обнаружения последовательностей ABI Prism 7000.

Данные генотипа обрабатывались через интегрированную систему баз данных (MS Excel, Microsoft). Все положительные контроли на каждом планшете для генотипирования также оценивали на согласованность. Положительные маркеры проверяли на отклонение от равновесия Харди-Вайнберга. Тарифы на звонки превысили 98%.

Статистический анализ.

SNP были оценены на предмет отклонения от равновесия Харди-Вайнберга. Тест Pearson χ ² использовался для сравнения случаев и контролей для одинаковой частоты генотипов с использованием программы StatXact (68).Для оценки силы связи отношения шансов были рассчитаны с использованием моделей логистической регрессии из SAS (69). Общая линейная модель и анализ ковариации были далее использованы для сравнения доли здоровых участников исследования по генотипу FOXO3A. Для анализа фенотипов старения в случае и в контроле использовали тест Стьюдента t для сравнения распределения непрерывных переменных и χ ² для пропорциональных переменных.

Благодарности

Мы благодарим Эвелин Хейн, Еву Ардо (PHRI) и Саяку Мицухаси (Окинавский исследовательский центр науки о долголетии, Япония) за их полезную помощь в исследованиях.Это исследование было поддержано контрактом N01-HC-05102 с Национальным институтом сердца, легких и крови, контрактом N01-AG-4-2149 и грантами 5 U01 AG019349-05, R01 AG027060-01 (Гавайское исследование продолжительности жизни) и K08. AG22788-02 от Национального института старения и грант 2004-0463 от Фонда сообщества Гавайев.

Сноски

• ^§ Кому корреспонденцию следует направлять по адресу:
  PHRI, 846 South Hotel Street, Suite 201, Honolulu, HI 96813.
  Эл. Почта: bjwillcox {at} phrihawaii.орг

• Вклад авторов: B.J.W., T.A.D., Q.H., R.C., J.S.G., K.Y., K.H.M., D.C.W., B.R. и J.D.C. спланированное исследование; B.J.W., T.A.D., Q.H., R.C., J.S.G., K.Y., K.H.M., D.C.W., B.R. и J.D.C. проведенное исследование; T.A.D. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; Q.H., R.C. и J.S.G. проанализированные данные; и B.J.W., T.A.D., Q.H., R.C., J.S.G., K.Y., K.H.M., D.C.W., B.R. и J.D.C. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/cgi/content/full/0801030105/DCSupplemental.

• © 2008 Национальная академия наук США

Значение проекта «Геном человека» для медицины | Генетика и геномика | JAMA

2000 год ознаменовал начало нового тысячелетия и объявление что подавляющее большинство генома человека секвенировано.Остается много работы чтобы понять, как эта «инструкция по биологии человека» выполняет свои множество функций. Но последствия для практики медицины скорее всего, будут глубокими. Генетическое прогнозирование индивидуальных рисков заболевания и отзывчивость к лекарствам станет основным направлением медицины в следующем десять лет или около того. Разработка дизайнерских наркотиков на основе геномного подхода для нацеливания на молекулярные пути, которые нарушены при болезни, последуют вскоре после.Возможное злоупотребление генетической информацией, например дискриминация при получении медицинской страховки и на рабочем месте необходимо будет решить быстро и эффективно. Геномная медицина возлагает большие надежды революционизировать диагностику и лечение многих болезней.

До недавнего времени многие врачи и другие медицинские работники считала медицинскую генетику прерогативой специалистов третичного уровня медицинские центры, которые потратили свое время на оценку необычных случаев менделевской расстройства, синдромы врожденных пороков или хромосомные аномалии.Спросил, есть ли генетика была частью их повседневной практики, большинство врачей первичной медико-санитарной помощи сказал бы нет. Это все скоро изменится.

Безусловно, у детей встречается множество заболеваний. и взрослые, у которых есть сильная, действительно преобладающая генетическая основа. Непрерывно обновленный онлайн-список Mendelian Inheritance in Man (OMIM), содержащий многие тысячи таких условиях, ¹ , но предлагает слишком узкую взгляд на вклад генетики в медицину.За исключением некоторых случаев травмы, справедливо сказать, что практически каждое человеческое заболевание имеет наследственную компонент. ² В то время как распространенные заболевания, такие как сахарный диабет, болезни сердца, рак и основные психические заболевания, не следуют менделевским образцам наследования, есть достаточно доказательств из исследования близнецов и родословных на протяжении многих десятилетий, показывающие, что все эти расстройства имеют важные наследственные влияния. На самом деле, для многих распространенных болезней В развитых странах самым надежным предиктором риска является семейный анамнез.

Роль наследственности в большинстве болезней, таким образом, сама по себе не является новым откровением. Но в прошлом считалось маловероятным, что с этим можно многое сделать. информация, кроме руководства медицинским наблюдением, основанная на заботливой семье анамнез. В настоящее время происходят кардинальные изменения, и вполне вероятно, что молекулярная Вскоре будет обнаружена основа этих наследственных влияний на общие болезни. Хотя в среднем количественный вклад наследственности в этиологические характеристики таких заболеваний, как сахарный диабет или гипертония, могут быть скромный, раскрытие путей, вовлеченных в патогенез болезни, будет иметь широкие последствия, указывающие также на возможные триггеры окружающей среды.Последствия для диагностики, профилактической медицины и терапии будут быть глубоким.

Генетика в ХХ веке

Весной 1900 года 3 разных исследователя заново открыли законы. ³ С признанием Гаррода их заявки человеческим врожденным ошибкам метаболизма наука человеческая генетика приобрела фундамент.Но спустя полвека Уотсону и Крику оставалось только раскрывают химические основы наследственности, выясняя двойную спиральная структура ДНК. ⁴ Роль РНК как посланник и генетический код, позволяющий транслировать РНК в белок возникла в течение следующих 15 лет. За этим последовало появление рекомбинантных ДНК-технология 1970-х годов, позволяющая получать чистые препараты. определенного сегмента ДНК. Однако секвенирование ДНК было трудным до тех пор, пока Сэнгер и Гилберт независимо друг от друга разработали методы секвенирования ДНК в 1977 году. ^{5 , 6} (Действительно замечательно, что Sanger дидезокси метод секвенирования ДНК остается основной технологией, на которой Генетическая революция строится, хотя и с большими достижениями в области автоматизации анализа, проведенного за последние 15 лет.)

Использование вариабельных ДНК-маркеров для анализа сцепления заболеваний человека был разработан в 1980 году. ⁷ Картирование нарушений по связям ранее были сильно ограничены относительно небольшим числом пригодных маркеров белка, таких как группы крови.Представление о том, что любой менделевец заболевание можно было сопоставить с хромосомной областью, вызвавшей воображение генетики. Ранний и ошеломляющий успех этого подхода, отображение ген болезни Хантингтона в хромосоме 4 в 1983 году вселил уверенность в себе. к этому авантюрному новому подходу. ⁸ Но доказана трудность перехода от связанного маркера к фактическому очагу заболевания глубоко сложно. Потребовались годы работы, чтобы нанести на карту регион-кандидат. и поиск потенциальных генов-кандидатов, и многие исследователи в 1980-х гг. стремился к более систематическому подходу к геному.

В то же время потенциальные достижения в области картографии и технологии секвенирования руководил некоторыми научными руководителями, особенно в Министерстве энергетики США, предложить возможность организованных усилий по секвенированию всего человеческого геном. В конце 1980-х годов по поводу таких предложений бушевали споры. многие в научном сообществе были глубоко обеспокоены тем, что это было технологически невозможно и, вероятно, потребует огромных объемов финансирования, которое может быть взято прочь от других более продуктивных исследований, основанных на гипотезах.Но с сильным поддержка панели Национальной академии наук, ⁹ и энтузиазм нескольких лидеров Конгресса США, Проект «Геном человека» (HGP) был инициирован в США Национальным институтом здравоохранения. и Министерство энергетики в 1990 году. ¹⁰

С самого начала было понятно, что подробный набор планов и этапов будет необходимо для проекта такого масштаба.Технология переноски реальное крупномасштабное секвенирование не продвинулось до такой степени, чтобы чтобы справиться с 3 миллиардами пар оснований человеческого генома в 1990 году, а также необходимые карты генома в руке, чтобы обеспечить основу для этих усилий.

Под руководством Джеймса Ватсона было решено сфокусировать первую 5 лет HGP по разработке генетических и физических карт геном человека, который сам по себе представлял бы большую ценность для ученых, охотящихся для генов болезней.HGP также занялся картированием и упорядочиванием более простых модельные организмы, такие как бактерии, дрожжи, аскариды и плодовая муха. ^{9 -12} Значительный инвестиции были вложены в совершенствование техники. Пожалуй, самая необычная особенность для предприятия фундаментальной науки от 3% до 5% бюджета было зарезервировано начало исследования этических, правовых и социальных последствий это ожидаемое ускорение получения генетической информации о нашем виде. ¹⁰ Этический, правовой и социальный анализ в прошлом последствий научной революции часто перекладывали на другие группы вне научного мейнстрима или бездействовали до тех пор, пока не разразится кризис. На этот раз целью было вдохновить когорту специалистов по этике, социологов, ученых-юристов, богословов и других лиц для решения грядущих дилемм, связанных с повышенными знаниями о геноме, от социальной и правовой дискриминации на основе генетики к более философским вопросам, таким как генетический детерминизм.

HGP с самого начала была международной. Хотя Соединенные Государства вложили самые крупные инвестиции, внесены важные вклады многими странами, включая Великобританию, Францию, Германию, Японию, Китай и Канаду. Первоначальный план ⁹ предусматривал завершение последовательность генома человека к 2005 году, хотя уверенность в том, что эта цель может быть достигнута. Но один за другим промежуточные основные вехи были достигнуты.HGP с самого начала согласилась выпустить все отображать и упорядочивать данные в общественное достояние. Наличие генетических и физические карты привели к значительному ускорению успешной идентификации генов, участвующих в нарушениях единственного гена; а таких генов меньше 10 были идентифицированы с помощью позиционного клонирования в 1990 году, это число выросло до более чем 100 к 1997 г. ¹³

К 1996 г. полное секвенирование нескольких видов бактерий и дрожжей привели к выводу, что пришло время попытаться секвенировать ДНК человека на опытный масштаб.Внедрение инструментов для капиллярного секвенирования и создание компании в частном секторе, обещающей исследовать человеческий геном для выгодных целей придал дополнительный импульс усилиям. К 1999 г. была собрана уверенность в том, что получение большей части последовательности Можно было бы попробовать 3 миллиарда пар оснований человеческого генома. В июне 2000 г. как частная компания, так и международный публичный консорциум по секвенированию объявила о завершении «рабочих набросков» последовательности генома человека.

Хотя рабочий проект последовательности людей представляет собой важную веху, Еще предстоит проделать огромный объем дополнительной работы, чтобы понять его функцию.

Необходимо завершить анализ последовательности закрытием пробелов. и устранение двусмысленностей. Этот процесс отделки уже завершен. для хромосом 21 ¹⁴ и 22 ¹⁵ и будет выполняться для оставшейся части генома в течение следующих 2 годы.

Геномы других организмов также необходимо будет секвенировать. Вероятно самый мощный инструмент для идентификации кодирующих экзонов, а также регуляторных регионов, представляет собой сравнение последовательностей в разных геномах. Для этого целевое, полномасштабное секвенирование генома лабораторной мыши уже имеет было инициировано, и секвенирование геномов крыс и рыбок данио не будет быть далеко позади. Как в государственном, так и в частном секторе серьезное внимание дается для секвенирования геномов других крупных позвоночных, в том числе свинья, собака, корова и шимпанзе.

Предпринимаются активные усилия по созданию каталога человеческих вариаций. Хотя последовательности ДНК человека идентичны друг другу на 99,9%, вариация 0,1% Ожидается, что это даст многие ключи к разгадке генетического риска распространенных заболеваний. ¹⁶ Создано государственно-частное партнерство для строительства этот каталог вариантов максимально быстро и определил более чем 2 миллиона этих однонуклеотидных полиморфизмов. Особый интерес это те распространенные варианты, которые влияют на функцию генов.

Мощный набор технологий для изучения экспрессии генов находится в стадии разработки. разработаны и исследованы. ¹⁷ Эти методики, которые позволяют анализировать транскрипцию до 10 000 генов в одном эксперименте позволяют исследовать возникающие различия между различными типами тканей и изучить изменения в этом выражении узор во время болезни. Уже доказано, что такие анализы позволяют выявление подтипов определенных злокачественных новообразований, которые были идентичны всем остальным критерии. ¹⁸

Те же стратегии масштабного анализа, которые применялись так эффективно к ДНК и РНК также применяются к белкам для характеристики их структуры, количество, расположение в клетке, посттрансляционные модификации и взаимодействие партнеры. ¹⁹

С появлением этих очень больших баз данных с информацией о последовательности, вариации и выражения, область вычислительной биологии появляется как критически важный для будущего.Эффективные методы сортировки и анализа данные потребуются для получения биологически значимой информации из множество данных.

Программа исследования этических, правовых и социальных последствий уже способствовало осознанию потребностей во вмешательстве, особенно в областях конфиденциальность, генетическая дискриминация, руководящие принципы для исследований и образования, а также теперь фокусируется на социальных последствиях увеличения объема информации о людях. вариации, как в медицинских, так и в немедицинских ситуациях.(Рисунок A)

XXI век: важнейшие элементы программы медицинских исследований

Получение последовательности генома человека — конец начала. Как сказал Кнопперс: «По мере того, как радиус познания становится длиннее, окружность неизвестного увеличивается еще больше »(Барта Кнопперс, личное сообщение).Чтобы в полной мере ощутить влияние достижений генетики на практику медицина, необходимо решить основные проблемы.

Информация о последовательности генома человека и его вариантах должна быть применяется для определения конкретных генов, которые играют важную роль в наследственный вклад в распространенное заболевание. Это будет непростая задача. Для такого заболевания, как сахарный диабет, необходимо от 5 до 10 (а может, и больше) генов. вовлечены, каждый из которых имеет вариант, дающий умеренную степень увеличения риск.Эти варианты комплексно взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой. способов, что делает их идентификацию на порядки более сложной, чем для дефектов одного гена. Тем не менее, при сочетании тщательного фенотипирования (чтобы различные расстройства не были случайно объединены в одну группу) и отбор проб генетические варианты с высокой плотностью по геному, это должно быть возможно выявить ассоциации генов болезней для многих распространенных болезней в следующем От 5 до 7 лет. ^{2 , 16} Нельзя недооценивать, однако, степень сложности клинических исследований. что будет необходимо или необходимость разработки более эффективного генотипирования технологии, такие как использование ДНК-чипов или масс-спектрометрии, чтобы сделать это своего рода полногеномный обзор реальность.

Понимание основных путей, участвующих в нормальном гомеостазе человеческого организма должны развиваться вместе с тем, как эти пути невменяемым в болезни.Идентификация каждого гена с высоким риском Вариант укажет на критический путь развития этой болезни. Многие из тех будет сюрпризом, поскольку текущее молекулярное понимание большинства распространенных заболеваний довольно ограничено.

Необходимо будет разработать и применить эффективные массовые методы. к разработке низкомолекулярных лекарств для модуляции путей, связанных с заболеванием в желаемом направлении. Фармацевтическая промышленность набирает обороты за эту возможность, и большинство компаний теперь ожидают, что большинство будущих разработка лекарств будет происходить из области геномики.С приложением методов, которые систематически объединяют химические компоненты в лекарства и анализа эффективности большого объема, ожидается, что соединения могут быть эффективно определили, что блокируют или стимулируют определенный путь. Отрадное недавнее Примером может служить разработка препарата STI-571, который был разработан для блокирования киназная активность киназы bcr-abl. ²⁰ Этот белок образуется в результате транслокации между хромосомами. 9 и 22, хромосомная перестройка, характерная для центральной к этиологии хронического миелолейкоза.STI-571 блокирует способность киназы bcr-abl для фосфорилирования неизвестного субстрата и результаты ранних клинических испытаний на пациентах с далеко зашедшими хроническими миелогенными лейкемия.

Наряду с разработкой новых лекарств, геномика также предоставит возможности для прогнозирования реакции на лекарственные вмешательства, поскольку ответы часто связаны с генетическими способностями человека. Были выявлены примеры, когда общие варианты генов, участвующих в метаболизм или действие препарата связаны с вероятностью хорошего или плохой ответ.Ожидается, что такие корреляции будут найдены для многие лекарства в течение следующих 10 лет, в том числе агенты, которые уже рынок. Эта область фармакогеномики обещает индивидуализировать назначение практики. ²¹

Область генной терапии, пережившая череду разочарований за последние несколько лет, особенно со смертью добровольца в генном осенью 1999 года вернулась к борьбе с основными научные вопросы поиска оптимальных методов доставки генов. ²² Хотя оптимизм начала 1990-х годов по поводу быстрого решения проблем длинный список медицинских проблем, вероятно, никогда не был полностью оправдан, вероятно что разработка более безопасных и эффективных векторов обеспечит значительный роль генной терапии в лечении некоторых заболеваний. Уже есть многообещающие отчеты о применении генной терапии для лечения гемофилии B ²³ и тяжелого комбинированного иммунодефицита. ²⁴

Генетика в медицинском мейнстриме

Сила молекулярно-генетического подхода к ответам на вопросы в исследовательской лаборатории будет катализировать аналогичную трансформацию клинических лекарства, хотя это будет происходить постепенно в течение следующих 25 лет. годы (Фигура 1).

Ожидается, что к 2010 году прогностические генетические тесты будут быть доступным для дюжины общих состояний, позволяя отдельным лицам желающие узнать эту информацию, чтобы узнать свою индивидуальную восприимчивость и предпринять шаги по снижению тех рисков, в отношении которых вмешательство быть доступным. Такие вмешательства могут принимать форму медицинского наблюдения, изменение образа жизни, диета или лекарственная терапия. Идентификация лиц например, с самым высоким риском рака толстой кишки, может привести к целенаправленным усилиям для проведения колоноскопического обследования этих лиц с вероятностью предотвращения многих преждевременных смертей.

Прогностические генетические тесты будут применяться первыми в ситуациях когда у людей есть сильная семейная история определенного заболевания; действительно, такое тестирование уже доступно для нескольких условий, таких как рак груди и толстой кишки. Но с увеличением генетической информации об общих болезней, такая оценка риска станет более доступной, и многие врачи первичной медико-санитарной помощи станут практиками геномной медицины, необходимость объяснения сложной статистической информации о рисках здоровым людям которые стремятся повысить свои шансы на выздоровление.Это потребует значительный прогресс в понимании генетики широким кругом врачей. ²⁵ Национальная коалиция профессионального медицинского образования в области генетики — зонтичная группа врачей, медсестер и других клиницистов, организовал, чтобы помочь подготовиться к этой грядущей эпохе.

Еще один важный шаг — принятие действующего федерального законодательства. запретить использование прогностической генетической информации на рабочем месте и в получение медицинской страховки. ^{26 , 27} Многочисленные опросы показали, что общественность глубоко обеспокоена возможность дискриминации, и некоторые люди отказались от приобретения генетическая информация о себе, так как заверения в настоящее время не могут быть предоставлено о дискриминационном неправомерном использовании информации. Хотя более чем 2 дюжины штатов предприняли определенные действия в этом отношении, это лоскутное одеяло из разных уровни защиты в Соединенных Штатах неудовлетворительны, и это Надо сказать, что назревшая проблема должна эффективно решаться на федеральном уровне.

К 2020 году влияние генетики на медицину станет еще более значительным. Фармакогеномический подход к прогнозированию лекарственной реакции будет стандартным. практика для целого ряда расстройств и лекарств. Новый генный «конструктор» лекарства »будут выведены на рынок для лечения сахарного диабета, гипертонии, психические заболевания и многие другие состояния. Улучшенная диагностика и лечение рака, вероятно, будет самым серьезным из клинических последствий генетика, так как уже было собрано огромное количество молекулярной информации о генетической основе злокачественности.К 2020 году вполне вероятно, что каждая опухоль будет определен точный молекулярный отпечаток пальца, каталогизирующий гены которые пошли наперекосяк, и терапия будет индивидуально ориентирована на этот отпечаток.

Несмотря на эти захватывающие прогнозы, определенная напряженность также будет существовать. Доступ к медицинскому обслуживанию, который уже является серьезной проблемой в Соединенных Штатах, будет усложняют эти новые достижения, если наши системы медицинского обслуживания не претерпят значительных изменений. способами. Анттехнологические движения, уже активно действующие в США и других странах, будут набирать обороты по мере того, как генетика будет уделять больше внимания на себя.Хотя преимущества генетической медицины будут огромными, будут те, кто считает это продвижение неестественным и опасным. Усилия в государственном образовании нужно начать сейчас, чтобы объяснить потенциальные преимущества и честно говоря о рисках.

В заключение, это время кардинальных перемен в медицине. Как мы переступая порог нового тысячелетия, мы одновременно переступаем порог в эпоху, когда последовательность генома человека широко известна.Мы должны совершить мы исследуем применение этих мощных инструментов для облегчения человеческих страданий, мандат, лежащий в основе всей медицины. В то же время, мы должны помнить о большом потенциале недопонимания в этом быстро развивающейся области и убедитесь, что продвижение социальных повестка дня генетики столь же активна, как и повестка дня медицины.

2. Коллинз Ф.С. Лекция Шаттука: медицинские и социальные последствия генома человека Проект. N Engl J Med. 1999; 341: 28-37. Google Scholar3.

Henig RM. Монах в саду . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Хоутон Миффлин; 2000.

4. Уотсон Дж. Д., Крик ФХК. Молекулярная структура нуклеиновых кислот. Природа. 1953; 171: 737-738. Google Scholar 5. Сэнджер Ф, Никлен С., Коулсон А.Р. Секвенирование ДНК с помощью ингибиторов обрыва цепи. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1977; 74: 5463-5467.Google Scholar 6. Maxam AM, Gilbert W. Новый метод секвенирования ДНК. Proc Natl Acad Sci U S A. 1977; 74: 560-564.Google Scholar 7. Ботштейн Д., Уайт Р.Л., Сколник М., Дэвис Р.В. Построение карты генетического сцепления человека с использованием рестрикционного фрагмента полиморфизмы длины. Am J Hum Genet. 1980; 32: 314-331.Google Scholar8. Gusella JF, Wexler NS, Conneally PM. и другие. Полиморфный ДНК-маркер, генетически связанный с болезнью Хантингтона. Природа. 1983; 306: 234-238. Google Scholar 9.

Национальный исследовательский совет, Комитет по картированию и секвенированию Человеческий геном. Картирование и секвенирование генома человека . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия прессы; 2000.

10.

Министерство здравоохранения и социальных служб США и Министерство энергетики США. Понимание нашего генетического наследия. Человек США Геномный проект: первые пять лет. Вашингтон, округ Колумбия: Департамент здравоохранения и социальных служб США; 1990.

11. Коллинз Ф.С., Галас Д. Новый пятилетний план для Проекта генома человека в США. Наука. 1993; 262: 43-46. Google Scholar, 12.Коллинз Ф.С., Патринос А., Джордан Э., Чакраварти А., Гестеланд Р., Уолтерс Л. Р.. Новые цели Проекта генома человека в США: 1998-2003 гг. Наука. 1998; 282: 682-689. Google Scholar, 13, Коллинз Ф.С. Позиционное клонирование переходит от традиционного к традиционному. Nat Genet. , 1995; 9: 347-350. Google Scholar, 14. Хаттори М., Фудзияма А., Тейлор Т.Д. и другие. Последовательность ДНК 21 хромосомы человека. Природа. 2000; 405: 311-319.Google Scholar 15. Данэм И., Шимицу Н., Роу Б.А. и другие. Последовательность ДНК хромосомы 22 человека. Природа. 1999; 402: 489-495.Google Scholar 16. Коллинз Ф.С., Гайер М.С., Чакраварти А. Вариации на тему: каталогизация вариаций последовательностей ДНК человека. Наука. 1997; 278: 1580-1581. Google Scholar. 17. Локхарт Д. Д., Винзелер Э. А. Геномика, экспрессия генов и массивы ДНК. Природа. 2000; 405: 827-836.Google Scholar 18 Биттнер М., Мельцер П., Чен Ю. и другие. Молекулярная классификация кожной злокачественной меланомы по экспрессии генов профилирование. Природа. 2000; 406: 536-540.Google Scholar19. Пэнди А., Манн М. Протеомика для изучения генов и геномов. Природа. 2000; 405: 837-846. Google Scholar. 20. Друкер Б.Дж., Лайдон Н.Б. Уроки, извлеченные из разработки ингибитора тирозинкиназы abl при хроническом миелолейкозе. J Clin Invest. 2000; 105: 3-7. Google Scholar 21, Розы нашей эры. Фармакогенетика и практика медицины. Природа. 2000; 405: 857-865.Google Scholar 23. Кей М.А., Манно С.С., Рагни М.В. и другие. Доказательства переноса генов и экспрессии фактора IX при гемофилии Пациенты группы B, получавшие вектор AAV. Nat Genet. 2000; 24: 257-261. Google Scholar. 24. Каваззана-Кальво М., Хасейн-Бей С., де Сен-Базиль Г. и другие. Генная терапия тяжелого комбинированного иммунодефицита человека (SCID) -X1 болезни. Наука. 2000; 288: 669-672. Google Scholar, 25, Коллинз Ф.С. Подготовка специалистов здравоохранения к генетической революции. JAMA. 1997; 278: 1285-1286.Google Scholar, 26. Хадсон К.Л., Ротенберг К.Х., Эндрюс Л.Б., Кан М.Дж., Коллинз Ф.С. Генетическая дискриминация и медицинское страхование: насущная необходимость в реформе. Наука. 1995; 270: 391-393. Google Scholar. 27. Ротенберг К., Фуллер Б., Ротштейн М. и другие. Генетическая информация и рабочее место: законодательные подходы и политика проблемы. Наука. 1997; 275: 1755-1757. Google Scholar.

Проект «Геном человека»: большая наука меняет биологию и медицину | Genome Medicine

1.

Hood L: Примечания к присуждению премии Фрица Дж. И Долорес Х. Русс. Мост. 2011, 41: 46-49.

Google Scholar

2.

Коллинз Ф.С., МакКусик В.А.: Последствия проекта генома человека для медицинской науки. ДЖАМА. 2001, 285: 540-544. 10.1001 / jama.285.5.540.

CAS Статья PubMed Google Scholar

3.

Грин ED, Guyer MS, Национальный исследовательский институт генома человека: Схема курса геномной медицины от основания до постели больного. Природа. 2011, 470: 204-213. 10.1038 / природа09764.

CAS Статья PubMed Google Scholar

4.

Дульбекко Р.: Поворотный момент в исследовании рака: секвенирование генома человека. Наука. 1984, 231: 1055-1056.

Артикул Google Scholar

5.

Sinsheimer RL: Мастерская Санта-Крус — май 1985. Геномика. 1989, 5: 954-956. 10.1016 / 0888-7543 (89) -0.

CAS Статья PubMed Google Scholar

6.

Кук-Деган Р.М.: Генные войны: наука, политика и геном человека.1994, Нью-Йорк: WW Norton

Google Scholar

7.

Отчет об инициативе по геному человека для Управления исследований в области здравоохранения и окружающей среды. http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/project/herac2.shtml,

8.

Национальная академия наук: отчет комитета по картированию и секвенированию генома человека. 1988, Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press

Google Scholar

9.

Консорциум по секвенированию генома человека: Завершение эухроматической последовательности генома человека. Природа. 2004, 431: 931-945. 10.1038 / природа03001.

Артикул Google Scholar

10.

Понимание нашего генетического наследования. Проект генома человека США, Первые пять лет: финансовые годы. 1991, http://www.genome.gov/10001477, –1995,

11.

Collins FS, Galas D: Новый пятилетний план для США.Программа генома человека. Наука. 1993, 262: 43-46. 10.1126 / science.8211127.

CAS Статья PubMed Google Scholar

12.

Smith LM, Sanders JZ, Kaiser RJ, Hughes P, Dodd C, Connell CR, Heiner C, Kent SBH, Hood LE: обнаружение флуоресценции в автоматическом анализе последовательности ДНК. Природа. 1986, 321: 674-679. 10.1038 / 321674a0.

CAS Статья PubMed Google Scholar

13.

Черч Г., Киффер-Хиггинс С. Мультиплексное секвенирование ДНК. Наука. 1988, 240: 185-188. 10.1126 / science.3353714.

CAS Статья PubMed Google Scholar

14.

Strezoska Z, Paunesku T, Radosavljević D, Labat I, Drmanac R, Crkvenjakov R: Секвенирование ДНК путем гибридизации: 100 оснований считываются негелевым методом. Proc Natl Acad Sci USA. 1991, 88: 10089-10093. 10.1073 / pnas.88.22.10089.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

15.

Вентер Дж. К., Адамс, доктор медицины, Саттон Г. Г., Керлавэдж А. Р., Смит Х.О., Хункапиллер М.: Секвенирование генома человека с помощью дробовика. Наука. 1998, 280: 1540-1542. 10.1126 / science.280.5369.1540.

CAS Статья PubMed Google Scholar

16.

Международный консорциум по секвенированию генома человека: Первоначальное секвенирование и анализ генома человека. Природа. 2001, 409: 860-921. 10.1038 / 35057062.

Артикул Google Scholar

17.

Venter JC, Adams MD, Myers EW, Li PW, Mural RJ, Sutton GG, Smith HO, Yandell M, Evans CA, Holt RA, Gocayne JD, Amanatides P, Ballew RM, Huson DH, Wortman JR, Zhang Q, Kodira CD, Zheng XH, Chen L, Skupski M, Subramanian G, Thomas PD, Zhang J, Miklos GLG, Nelson C, Broder S, Clark AG, Nadeau J, McKusick VA, Zinder N, et al: Последовательность генома человека . Наука. 2001, 291: 1304-1351. 10.1126 / science.1058040.

CAS Статья PubMed Google Scholar

18.

Международный консорциум по секвенированию генома человека. http://www.genome.gov/11006939,

19.

Shendure J, Aiden ER: Расширяющиеся возможности секвенирования ДНК. Nat Biotechnol. 2012, 30: 1084-1094. 10.1038 / nbt.2421.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

20.

Худ Л.: Личное путешествие к открытиям: развитие технологий и изменение биологии. Annu Rev Anal Chem. 2008, 1: 1-43.10.1146 / annurev.anchem.1.031207.113113.

CAS Статья Google Scholar

21.

Комитет по новой биологии для 21 века: новая биология для 21 века. 2009, Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press

Google Scholar

22.

Идекер Т., Галицкий Т., Худ Л.: Новый подход к расшифровке жизни: системная биология. Анну Рев Геномикс Хум Генет. 2001, 2: 343-372.10.1146 / annurev.genom.2.1.343.

CAS Статья PubMed Google Scholar

23.

Энциклопедия элементов ДНК. http://encodeproject.org/ENCODE/,

24.

Консорциум проекта ENCODE: интегрированная энциклопедия элементов ДНК в геноме человека. Природа. 2012, 489: 57-74. 10.1038 / природа11247.

Артикул Google Scholar

25.

От редакции: Форма и функции.Природа. 2013, 495: 141-142.

26.

Консорциум проекта ENCODE: Руководство пользователя Энциклопедии элементов ДНК (ENCODE). PLoS Biol. 2011, 9: e1001046-10.1371 / journal.pbio.1001046.

Артикул Google Scholar

27.

Aebersold R, Mann M: протеомика на основе масс-спектрометрии. Природа. 2003, 422: 198-207. 10.1038 / природа01511.

CAS Статья PubMed Google Scholar

28.

Пикотти П., Эберсолд Р.: Избранная протеомика на основе мониторинга реакций: рабочие процессы, потенциал, подводные камни и будущие направления. Нат методы. 2012, 9: 555-566. 10.1038 / nmeth.2015.

CAS Статья PubMed Google Scholar

29.

Дезьер Ф, Дойч Э. У., Кинг Н. Л., Несвижский А. И., Маллик П., Энг Дж., Чен С., Эддес Дж., Лёвенич С. Н., Эберсолд Р.: Проект «Пептид Атлас». Nucleic Acids Res. 2006, 34: D655-D658. 10.1093 / нар / gkj040.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

30.

Deutsch ED, Mendoza L, Shteynberg D, Farrah T, Lam H, Tasman N, Sun Z, Nilsson E, Pratt B, Prazen B, Eng JK, Martin DB, Nesvizhskii A, Aebersold R: A guided тур по Транс-протеомному трубопроводу. Протеомика. 2010, 10: 1150-1159. 10.1002 / pmic.200^5.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

31.

Genomes Online Database: полные проекты генома. http://www.genomesonline.org/cgi-bin/GOLD/index.cgi?page_requested=Complete+Genome+Projects,

32.

Теобальд DL: формальный тест теории универсального общего предка. Природа. 2010, 465: 219-222. 10.1038 / природа09014.

CAS Статья PubMed Google Scholar

33.

Вулф К.Э., Ли В.Х .: Молекулярная эволюция соответствует эволюции геномики. Нат Жене.2003, Дополнение 33: 255-265.

Артикул Google Scholar

34.

Marques-Bonet T, Ryder OA, Eichler EE: Секвенирование геномов приматов: что мы узнали ?. Анну Рев Геномикс Хум Генет. 2009, 10: 355-386. 10.1146 / annurev.genom.9.081307.164420.

CAS Статья PubMed Google Scholar

35.

Нунан Дж. П.: Геномика неандертальцев и эволюция современного человека.Genome Res. 2010, 20: 547-553. 10.1101 / гр.076000.108.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

36.

Стоункинг М., Краузе Дж .: Изучение истории человеческой популяции на основе древних и современных геномов. Nat Rev Genet. 2011, 12: 603-614.

CAS Статья PubMed Google Scholar

37.

Санкарараман С., Паттерсон Н., Ли Х, Паабо С., Райх Д.: Дата скрещивания неандертальцев и современных людей.PLoS Genet. 2012, 8: e1002947-10.1371 / journal.pgen.1002947.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

38.

Schatz MC: Вычислительное мышление в эпоху биологии больших данных. Genome Biol. 2012, 13: 177-10.1186 / GB-2012-13-11-177.

PubMed Central Статья PubMed Google Scholar

39.

Mizrachi I: GenBank: База данных нуклеотидных последовательностей.Справочник NCBI. Отредактировано: Макэнтайром Дж., Остеллом Дж. 2002 г., Bethesda: Национальный центр биотехнологической информации

Google Scholar

40.

Кент В.Дж., Сугнет К.В., Фьюри Т.С., Роскин К.М., Прингл Т.Х., Захлер А.М., Хаусслер Д.: Обозреватель генома человека в UCSC. Genome Res. 2002, 12: 996-1006.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

41.

SourceForge.http://sourceforge.net/,

42.

Bioconductor: программное обеспечение с открытым исходным кодом для биоинформатики. http://www.bioconductor.org/,

43.

Field D, Sansone SA, Collina A, Booth T, Dukes P, Gregurick SK, Kennedy K, Kolar P, Kolker E, Maxon M, Millard S, Мугабушака М., Перрин Н., Ремакл Дж. Э., Ремингтон К., Рокка-Серра П., Тейлор К. Ф., Торли М., Тивари Б., Уилбанкс Дж.: Обмен данными Omics. Наука. 2009, 326: 234-236. 10.1126 / science.1180598.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

44.

Кнопперс Б.М., Харрис Дж. Р., Тассе А. М., Будин-Лйосне И., Кэй Дж., Дешенес М., Завати М.: На пути к Кодексу поведения при обмене данными для международных геномных исследований. Genome Med. 2011, 3: 46-10.1186 / gm262.

PubMed Central Статья PubMed Google Scholar

45.

Худ L: Биологическая сложность под угрозой: личный взгляд на системную биологию и приход «большой науки». Genet Eng Biotechnol News. 2011, 31: 17-

Статья Google Scholar

46.

Tripp S, Grueber M: Экономическое влияние проекта генома человека. 2011, Колумбус: Мемориальный институт Баттель

Google Scholar

47.

Международный консорциум HapMap: Карта гаплотипов генома человека. Природа. 2005, 437: 1299-1320. 10.1038 / природа04226.

Артикул Google Scholar

48.

Международный консорциум HapMap3: объединение общих и редких генетических вариаций в различных человеческих популяциях.Природа. 2010, 467: 52-58. 10.1038 / природа09298.

Артикул Google Scholar

49.

Эбботт A: Неврология: решение проблем мозга. Природа. 2013, 499: 272-274. 10.1038 / 499272a.

CAS Статья PubMed Google Scholar

50.

Консорциум проекта «1000 геномов»: интегрированная карта генетических вариаций из 1092 геномов человека. Природа. 2012, 491: 56-65.10.1038 / природа11632.

PubMed Central Статья Google Scholar

51.

Каталог опубликованных полногеномных исследований ассоциаций. http://www.genome.gov/gwastudies/,

52.

Roach JC, Glusman G, Smit AF, Huff CD, Hubley R, Shannon PT, Rowen L, Pant KP, Goodman N, Bamshad M, Shendure J, Drmanac R, Jorde LB, Hood L, Galas DJ: Анализ генетической наследственности в семейном квартете путем секвенирования всего генома.Наука. 2010, 328: 636-639. 10.1126 / science.1186802.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

53.

Levy S, Sutton G, Ng PC, Feuk L, Halpern AL, Walenz BP, Axelrod N, Huang J, Kirkness EF, Denisov G, Lin Y, MacDonald JR, Pang AW, Shago M, Stockwell TB , Циамури А., Бафна В., Бансал В., Кравиц С.А., Бусам Д.А., Бисон К.Ю., Макинтош Т.С., Ремингтон К.А., Абрил Дж. Ф., Джилл Дж., Борман Дж., Роджерс Ю. Х., Фрейзер М. Е., Шерер С. В., Штраусберг Р. Л. и др. диплоидная последовательность генома отдельного человека.PLoS Biol. 2007, 5: e254-10.1371 / journal.pbio.0050254.

PubMed Central Статья PubMed Google Scholar

54.

Уиллер Д.А., Сринивасиан М., Эгхолм М., Шен Й, Чен Л., МакГуайр А., Хе В., Чен Ю.Дж., Махиджани В., Рот ГТ, Гомес Х, Тартаро К., Ниази Ф, Тюркотт CL, Ирзик ГП , Lupski JR, Chinault C, Song X, Liu Y, Yuan Y, Nazareth L, Qin X, Muzny DM, Margulies M, Weinstock GM, Gibbs RA, Rothberg JM: Полный геном человека путем массового параллельного секвенирования ДНК.Природа. 2008, 452: 872-876. 10.1038 / природа06884.

CAS Статья PubMed Google Scholar

55.

International Cancer Genome Consortium. http://icgc.org/,

56.

Атлас генома рака. http://cancergenome.nih.gov/,

57.

Pandey A: Подготовка к пациенту 21 ^st века. ДЖАМА. 2013, 309: 1471-1472. 10.1001 / jama.2012.116971.

CAS Статья PubMed Google Scholar

58.

Худ Л., Флорес М.: Личный взгляд на системную медицину и появление проактивной медицины P4: прогнозирующей, превентивной, персонализированной и совместной. Nat Biotechnol. 2012, 29: 613-624.

CAS Google Scholar

59.

Прайс Н.Д., Эдельман Л. Б., Ли И., Ю Х, Хван Д., Карлсон Дж., Галас Д. Д., Хит Дж. Р., Худ Л.: Системная биология и появление системной медицины. Геномная и персонализированная медицина: от принципов к практике.Том 1. Под редакцией: Ginsburg G, Willard H. 2009, Philadelphia: Elsevier, 131-141.

Google Scholar

60.

Green RC, Berg JS, Grody WW, Kalia SS, Korf BR, Martin CL, McGuire A, Nussbaum RL, O’Daniel JM, Ormond KE, Rehm HL, Watson MS, Williams MS, Biesecker LG: Рекомендации ACMG по сообщению о случайных результатах клинического экзома и секвенирования генома. 2013, Bethesda: Американский колледж медицинской генетики и геномики

Google Scholar

61.

Мейерсон М., Габриэль С., Гетц Г.: Успехи в понимании геномов рака с помощью секвенирования второго поколения. Nat Rev Genet. 2010, 11: 685-696. 10.1038 / nrg2841.

CAS Статья PubMed Google Scholar

62.

Qin S, Zhou Y, Lok AS, Tsodikov A, Yan X, Gray L, Yuan M, Moritz RL, Galas D, Omenn GS, Hood L: нацеленная протеомика SRM в поисках биомаркеров HCV-индуцированного прогрессирование фиброза в цирроз у пациентов с HALT-C.Протеомика. 2012, 12: 1244-1252. 10.1002 / pmic.201100601.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

63.

Li XJ, Hayward C, Fong PY, Dominguez M, Hunsucker SW, Lee LW, McClean M, Law S, Butler H, Schirm M, Gingras O, Lamontague J, Allard R, Chelsky D, Price ND , Lam S, Massion PP, Pass H, Rom WN, Vachani A, Fang KC, Hood L, Kearney P: протеомный классификатор на основе крови для молекулярной характеристики легочных узелков.Sci Transl Med. в печати

64.

Кнопперс Б.М., Торогуд А., Чедвик Р.: Организация генома человека: к этике следующего поколения. Genome Med. 2013, 5: 38-10.1186 / GM442.

PubMed Central Статья PubMed Google Scholar

65.

Hood L: Кто мы: книга жизни. Начальный адрес. Журнал Whitman College. 2002, 4-7.

Google Scholar

66.

Фостер М.В., Шарп Р.Р .: За пределами расы: к полногеномному взгляду на человеческие популяции и генетические вариации. Nat Rev Genet. 2004, 5: 790-796. 10.1038 / nrg1452.

CAS Статья PubMed Google Scholar

67.

Royal CDM, Dunston GM: изменение парадигмы с «расы» на генетические вариации человека. Нат Жене. 2004, 36: S5-S7. 10.1038 / ng1454.

CAS Статья PubMed Google Scholar

68.

Уизерспун Д. Д., Вудинг С., Роджерс А. Р., Марчани Е. Е., Уоткинс В. С., Батцер М. А., Джорд Л. Б.: Генетические сходства внутри и между популяциями. Генетика. 2007, 176: 351-359. 10.1534 / genetics.106.067355.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

69.

Genovese G, Handsaker RE, Li H, Altemose N, Lindgren AM, Chambert K, Pasaniuk B., Price AL, Reich D, Morton CC, Pollak MR, Wilson JG, McCarroll SA: Использование примеси населения для помощи полные карты генома человека.Нат Жене. 2013, 45: 406-414. 10.1038 / нг.2565.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

70.

Fernandez-Suarez XM, Galperin MY: The, Nucleic Acids Research Database Issue и онлайн-сборник баз данных по молекулярной биологии. Nucleic Acids Res. 2013, 2013: D1-D7.

Артикул Google Scholar

71.

Human Proteome Project.http://www.hupo.org/research/hpp/,

72.

Hood LE, Omenn GS, Moritz RL, Aebersold R, Yamamoto KR, Amos M, Hunter-Cevera J, Locascio L, участники семинара: Новые и улучшенные технологии протеомики для понимания сложных биологических систем: решение серьезной проблемы наук о жизни. Протеомика. 2012, 12: 2773-2783. 10.1002 / pmic.201270086.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

73.

От редакции: Зов протеома человека. Нат методы. 2010, 7: 661-

74.

Schadt E, Turner S, Kasarskis A: Окно в секвенирование третьего поколения. Hum Mol Genet. 2010, 19: R227-R240. 10.1093 / hmg / ddq416.

CAS Статья PubMed Google Scholar

75.

Ким Дж. К., Самаранаяке М., Прадхан С.: Эпигенетические механизмы у млекопитающих. Cell Mol Life Sci. 2009, 66: 596-612. 10.1007 / s00018-008-8432-4.

PubMed Central CAS Статья PubMed Google Scholar

76.

Hon G, Ren B, Wang W: ChromaSig: вероятностный подход к поиску общих сигнатур хроматина в геноме человека. PLoS Comput Biol. 2008, 4: e1000201-10.1371 / journal.pcbi.1000201.

PubMed Central Статья PubMed Google Scholar

77.