Одно из важнейших направлений медицинской генетики — генетическое картирование наследственных заболеваний. В последние годы наиболее перспективным считается метод позиционного клонирования генов. Установление хромосомной локализации гена, ответственного за определенную нозологическую форму, его идентификация и выявление типов патологических мутаций, позволяет понять этиологию заболевания, и разработать наиболее адекватные методы его ДНК-диагностики и профилактики.

До 1980-х годов открытие новых генов было чрезвычайно редким событием, поскольку единственный подход к их идентификации опирался на знание первичного биохимического дефекта и происходил по следующей схеме: биохимический дефект ->дефектный фермент (белок) -> мРНК -> кДНК -> геномная ДНК (ген) -> локализация гена. Такой подход носит название традиционной или «прямой» генетики. С помощью этого подхода были картированы гены фенилкетонурии, гемоглобинопатии, гемофилии А и многие другие. Однако локусы, ответственные за большинство наследственных заболеваний не могут быть картированы в рамках стратегии «прямой генетики, поскольку для них первичный биохимический дефект неизвестен.

Одним из важнейших достижений молекулярной генетики последнего десятилетия явилось построение подробной генетической карты генома человека с локализованными на ней примерно 6000 полиморфными ДНК-маркерами. Наличие таких маркеров, их«привязка» друг к другу и к цитогенетическим сегментам хромосом дало в руки генетиков мошный инструмент, позволяющий картировать и идентифицировать гены таких наследственных заболеваний, для которых неизвестен биохимический дефект. Метод картирования локуса заболевания на основании анализа сцепления между заболеванием и аллелями полиморфных ДНК-маркеров в семьях был предложен американским генетиком Ботстейном в 1980 г. (Botstein et aL в 1980).

Такая стратегия получила название обратной генетики, или позиционного клонирования. Использование этой стратегии лежит в основе крупнейшей международной программы картирования генома человека.
Процедура картирования гена, ответственного за ту или иную патологию, представляет собой объемное, дорогостоящее, трудоемкое, но рутинное исследование.

Позиционное клонирование включает следующие этапы:
1) подбор семей с сегрегацией наследственного заболевания в нескольких поколениях (с несколькими случаями заболевания);
2) генетическое картирование (установление сцепления локуса заболевания с полиморфным ДНК-маркером);
3) построение физической карты области локализации гена из перекрывающихся клонов геномной ДНК;

4) поиск в этих клонах возможных продуктов генов («транскриптов»);
5) исследование генов-кандидатов на наличие мутации, сцепленной с заболеванием, идентификация гена;
6) исследование белка.

В настоящее время, в связи с успехами программы по секвенированию генома человека, для многих районов генома человека имеются полные или частичные последовательности ДНК. Таким образом, отпадает необходимость в построении физической карты кандидатной области, что сильно упрощает поиск позиционных генов-кандидатов.

Первый этап исследования по генетическому картированию заболевания включает формирование выборки семей с сегрегацией заболевания в нескольких поколениях. Объем этой выборки зависит от размера семей и информативности родословных, плотности распределения ДНК-маркеров изучаемого хромосомного региона, а также его размера. Показано, что для картирования моногенного заболевания, не сцепленного с полом, при анализе одной большой семьи с сегрегацией заболевания в нескольких поколениях обычно достаточно набора из 300 микросателлитных маркеров, распределенных по геному с интервалом- 10 сМ. Наборы с числом маркеров от 300 до 600 используются для анализа выборок, состоящих из нескольких небольших семей.

Анализ генетического сцепления проводится на основании частоты совместной передачи потомству двух или нескольких признаков - генетических маркеров, одним из которых может являться наследственное заболевание, а вторым - определенный аллель полиморфного локуса ДНК. Чем ближе друг к другу располагаются генетические маркеры в пределах одной хромосомы, тем больше вероятность того, что они не будут рекомбинировать и передадутся потомству совместно. Для небольших родословных и небольшого количества семей совместное наследование может быть просто случайным собьггием, но при большом количестве проанализированных мейозов вероятность такого случайного совпадения становится очень незначительной,

- Читать далее "Локусы генов. Генетическое расстояние между двумя локусами."