Применение картирования генов в медицинской генетике имело впечатляющий успех. Общая стратегия — картирование расположения гена болезни по сцеплению или другими способами с последующими попытками идентифицировать гены по их положению на генетической карте называется позиционным клонированием. Данная стратегия привела к идентификации генов, связанных с сотнями менделирующих заболеваний, и пока небольшого, но постоянно увеличивающегося числа генов, ассоциированных с генетически комплексными болезнями.
В статьях мы представляем результаты клонирования гена муковисцидоза и генов, ассоциированных с болезнью Крона и ВМД.
Позиционное клонирование аутосомно-рецессивного заболевания с помощью картирования анализом сцепления на основе модели: муковисцидоз
Муковисцидоз из-за сравнительно высокой частоты, особенно в белых популяциях, и почти полного непонимания основ его патофизиологии представлял первичную цель для позиционного клонирования. Анализировали образцы ДНК из почти 50 семей с муковисцидозом для выявления сцепления между геном муковисцидоза и сотнями ДНК-маркеров для всего генома, пока, наконец, не было идентифицировано сцепление муковисцидоза с маркерами в длинном плече хромосомы 7.
Сцепление с дополнительными ДНК маркерами на участке 7q31-q32 позволило уточнить локализацию гена муковисцидоза в регионе хромосомы 7 размером приблизительно в 500 килобаз.
Неравновесность сцепления при муковисцидозе. В этот момент проявилась важная характеристика генетики муковисцидоза: даже если ближайшие сцепленные маркеры все еще находились на некотором расстоянии от гена муковисцидоза, стало ясным, что существует значимая неравновесность сцепления между мутантными аллелями в локусе муковисцидоза и конкретными гаплоти-пами в тесно сцепленных локусах. Были проанализированы области с величайшей степенью неравновесности сцепления, что в 1989 г. привело к выделению гена муковисцидоза.
Ген получил название регулятора трансмембранный проводимости (CFTR, от англ. cystic fibrosis transmembrane conductance regulator), в нем выявлен интересный спектр мутаций. Делеция трех пар нуклеотидов (AF508), удаляющая фенилаланин в 508 позиции белка присутствует приблизительно у 70% всех мутантных генов муковисцидоза в популяциях севера Европы, но никогда в нормальных аллелях в этом локусе. Хотя последующие исследования показали много сотен мутантных аллелей CFTR во всех странах, такая высокая частота мутации AF508 в семьях, использованных для картирования гена муковисцидоза и неравновесность сцепления между этим аллелем и другими полиморфными локусами, оказались очень полезными в окончательной идентификации гена CFTR.
Картирование локуса муковисцидоза и клонирование гена CFTR сделали возможными разнообразные научно-исследовательские и клинические приложения от основ патофизиологии до молекулярного диагноза для генетического консультирования, пренатальной диагностики, моделей на животных и, наконец, постоянных попыток лечить это заболевание.
Влияние картирования генов: пример муковисцидоза:
• 1985 г. — ген муковисцидоза при анализе сцепления в семьях картирован на хромосоме 7q31.2. Сцепленные маркеры немедленно применены для пренатальной диагностики и выявления носительства в семьях.
• 1989 г. — идентификация CFTR как единственного гена, мутации в котором вызывают муковисцидоз. Анализ мутаций немедленно стали применять для диагностики больных, пренатальной диагностики и носительства.
• 1989 г. — создана база данных мутаций в гене CFTR. Она растет в течение следующих 18 лет, включая более 1400 различных аллелей с информацией об их частоте среди разных этнических групп. Обнаружены генетические факторы клинической гетерогенности (функция поджелудочной железы, врожденное отсутствие семявыносящих протоков).
• 1992 г. — успешный предымплантационный диагноз муковисцидоза.
• 1992 г. — первая из большого числа животных моделей (мыши) с мутацией в гене CFTR.
• 1994 г. — первая из большого числа (постоянно продолжающихся) попыток скорректировать муковисцидоз у пациентов введением нормального гена CFTR в эпителиальные клетки легкого.
• 1997 г. — конференция Национального института консенсуса по здоровью (National Institutes of Health Consensus) рекомендует введение скрининга носительства муковисцидоза. Начинается скрининг носителей десятков мутаций.
• 2003 г. — предварительный прогресс в поиске лекарств с потенциальной пользой при муковисцидозе, созданных на основе знания спектра мутаций CFTR, их эффекта в экспрессии и функции белков CFTR и аномалий в транспорте Н2О и ионов, вызванных утратой функции CFTR.
• 2005 г. — идентифицированы гены-модификаторы, влияющие на тяжесть клинических проявлений патологии легких при муковисцидозе, что позволило предположить альтернативные пути патогенеза и новые подходы к лечению.
