Статья:

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РАЗВИТИЯ СИНДРОМА ДАУНА НА РАННИХ СТАДИЯХ

Конференция: XXII Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: естественные и медицинские науки»

Секция: 4. Медицинские науки

Выходные данные
Субботин И.С., Болышенкова А.С. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РАЗВИТИЯ СИНДРОМА ДАУНА НА РАННИХ СТАДИЯХ // Молодежный научный форум: Естественные и медицинские науки: электр. сб. ст. по мат. XXII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 3(21). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/3(21).pdf (дата обращения: 14.11.2019)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 246 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РАЗВИТИЯ СИНДРОМА ДАУНА НА РАННИХ СТАДИЯХ

Субботин Игорь Сергеевич
студент, лечебный факультет 1 курс ПМГМУ им. И.М. Сеченова, РФ, г. Москва
Болышенкова Алина Сергеевна
студент, лечебный факультет 1 курс ПМГМУ им. И.М. Сеченова, РФ, г. Москва
Дегтяревская Татьяна Юрьевна
научный руководитель, канд. биол. наук, доц. кафедры биологии и общей генетики ПМГМУ им. И.М. Сеченова, РФ, г. Москва

 

«Синдром Даунаодна из особых форм врожденной умственной отсталости, сочетающаяся с характерными соматическими аномалиями и дефектами физического строения» [1].

Механизм возникновения синдрома Дауна.

«Синдром Дауна — это хромосомная патология, при которой присутствуют дополнительные копии генетического материала в 21-й паре хромосом: либо мутация целой хромосомы (трисомия), либо её части (робертсоновская транслокация). Существуют различные формы синдрома Дауна [2].

Примерно в 91 % случаев человек рождается с трисомией по 21-ой паре хромосом, возникшей в результате нерасхождения хромосом во время мейоза. Примерно у 5 % больных наблюдается мозаицизм. В других случаях синдром вызван транслокацией. Повторный риск рождения ребёнка с синдромом Дауна у родителей с нормальным кариотипом составляет около 1 %.

1)  Транслокация.

Изменения генетического материала в 21-й хромосоме, способствующие развитию синдрома Дауна, могут появиться из-за наличия робертсоновской транслокации в кариотипе одного из родителей. При этом одно из плеч 21-й хромосомы прикрепляется к плечу другой хромосомы. Бывает так,что при нормальном мейозе происходит транслокация 21-й хромосомы и рождается больной ребёнок, при этом фенотип родителей соответствует норме.

2)  Мозаичная форма синдрома Дауна.

При мозаицизме нерасхождение хромосом возникает в клетках зародыша на ранних стадиях его развития, и нарушение кариотипа затрагивает только некоторые ткани и органы. Эта форма имеет менее тяжелые проявления, но её труднее диагностировать.

3)  Трисомия — это мутация, при которой присутствуют три гомологичные хромосомы вместо двух.

 

Рисунок 1. Кариотип человека. 47, ХУ, +21.Трисомия

 

Трисомия происходит из-за нерасхождения хромосом во время мейоза, поэтому появляется гамета с 24-мя хромосомами. Хромосомы 2-ой пары внешне полиморфны, они могут различаться между собой по размеру спутников, ножек спутников и центромерных районов. Если трисомия произошла во время первого деления мейоза, то все три хромосомы 21-ой пары будут разные по строению, а если во время второго деления, то две из них будут одинаковые, а третья хромосома будет отлична от двух других.

В 75,9 % всех случаев нерасхождение хромосом происходит в первом мейотическом делении (62,8 % — у матери, 13,1 % — у отца), в 24,1 % — во втором мейотическом делении (16,6% — у матери, 7,5 % — у отца).

Трисомия 21-й хромосомы в 95 % случаев является причиной возникновения синдрома Дауна. В 88 % случаев из-за нерасхождения материнских гамет и в 7 % — мужских.

Овогенез начинается в позднем фетальном периоде, незадолго до рождения девочки. К моменту появления ее на свет, все овогонии проходят первое мейотическое деление и превращаются в овоциты, которые остаются в неизменном состоянии до момента полового созревания девочки.

У женщин после 35 лет возрастает вероятность рождения детей с синдромом Дауна. Это объясняется тем, что оплодотворенная яйцеклетка у сорокалетней женщины на 20 лет старше, чем у двадцатилетней. Известно, что вероятность возникновения нерасхождения хромосом у женщин больше, нежели у мужчин.

«Причины нерасхождения хромосом (трисомия) и робертсоновских транслокаций:

      Задержка развития овоцита на последней стадии первого мейотического деления, сочетающаяся с возможным продолжительным действием внешних факторов среды. Например, радиация.

      Ослабление гормонального контроля овогенеза у пожилых женщин.

      Недостаточная зрелость гормонального контроля у девочек-подростков.

      Использование контрацептивов.

      Токсоплазмоз» [2].

Синдром Дауна долго не поддавался лечению, но команда исследователей из медицинского факультета Массачусетского университета под руководством доктора Джин Лоренс смогла найти способ предотвратить развитие данного заболевания на ранней стадии. Их в большей степени заинтересовала форма трисомии, так как она самая распространённая. Исследование заключалось в том, что ген Xist, ответственный за инактивацию Х-хромосомы, был перенесён на 21-ю хромосому плюрипотентных стволовых клеток с трисомией по 21-й хромосоме. Таким образом, учёным удалось заблокировать лишнюю, третью копию 21-ой хромосомы.

«Xist — это ген, кодирующий РНК, располагается на Х-хромосоме плацентарных млекопитающих и инактивирует одну из них» [4].

«Транскрипт гена Хist у человека имеет длину порядка 17000 нуклеотидов и экспрессируется на инактивированной Х-хромосоме, но не действует на активированной. Транскрипт гена Хist подвергается полиаденированию и сплайсингу, как информационная РНК, однако не транслируется. Предполагается, что этот ген, кодирующий РНК, эволюционировал от гена Lnx3, ставшего псевдогеном» [3].

 

Рисунок 2. Происхождение Хist гена

 

Происхождение гена Xist из гена Lnx3 и мобильных элементов разных классов. Синим цветом обозначены экзоны, произошедшие из гена Lnx3. Красные прямоугольники — экзоны, эволюционировавшие из мобильных элементов. Заштрихованные синие и красные прямоугольники — это последовательности экзонов, определяющиеся в геноме, но не входящие в состав транскрипта Xist. Консенсус — предположительная предковая структура гена Xist.

Исследование включало в себя два этапа:

Первый этап эксперимента — это блокирование 3-ей хромосомы 21-ой пары.

Для того, чтобы инактивировать хромосому, она должна быть покрыта транскриптами гена Хist. Включение Хist гена снизит экспрессию индивидуальных генов 21-ой хромосомы, а значит уменьшит последствия синдрома Дауна.

Команда доктора Лоренса использовала индуцированные плюрипотентные стволовые клетки для исследования, которые были получены у больных с синдромом Дауна. Учёные присоединили Хist ген к одной из трёх копий 21-ой хромосомы, что привело к гетерохроматизации хромосомы в клетках и замолканию её транскрипционной активности. Генетическое включение Хist гена было выполнено с помощью дозирования клеток с антибиотиком доксициклином.

 

Рисунок 3. Инактивирование лишней хромосомы

 

Второй этап исследования:

Учёные разделили видоизменённые клетки на 2 группы — одна с включенной добавочной хромосомой, другая — с выключенной, сравнили, как они функционируют и отвечают на лечение. Исследователи заранее удалили дополнительную хромосому в клетках у людей с синдромом Дауна, используя различные типы генетических модификаций, и сравнили деятельность этих клеток с помощью биохимического анализа продуктов их жизнедеятельности. Результатом исследования было то, что в клетках с выключенной хромосомой экспрессия патологических генов 21-ой хромосомы была значительно меньше, чем у клеток с активной хромосомой.

Вывод:

Исследователи надеются, что они смогут изучить влияние синдрома Дауна на разные органы и ткани. Эта работа должна привести к возможности лечения синдрома Дауна, а как следствие и к лечению дегенеративных симптомов, таких как раннее слабоумие.

Однако исследователи полагают, что этот метод имеет единственный недостаток: включение Xist гена может заблокировать только часть генной экспрессии в добавочной хромосоме.

 

Список литературы:
1.    Болезнь Дауна: клинические и цитогенетические исследования — [Текст]: производственно-практическое издание / под редакцией Е.Ф. Давиденковой. — Л.: Медицина, 1996. — 202 с. – Библиография: с. 196 — 201. — 0.86 р.
2.    «Гетерохроматические районы и нерасхождения хромосомы 21 у человека»: — [Сообщение] // Цитология — 1987, Т. 29, № 7. — С. 848—850.
3.    Официальная анкета зав. кафедрой и профессора кафедры клеточной биологии и онтобиологии медицинского факультета Университета Массачусетса в г. Вустер.
4.    Beth Mole “Researchers turn off Down’s syndrome genes” // Nature. — 2013. — В. 17 July 2013.