Peranan genetik dalam kesihatan manusia dan kemungkinan ujian genetik

Posted on by

Peranan genetik dalam kesihatan manusia dan kemungkinan ujian genetik

I. Asas asas genetik dan kesihatan

  1. Bahan Genetik: DNA sebagai asas kehidupan

    1. Struktur DNA: Asid deoxyribonucleic (DNA) adalah molekul yang mengandungi arahan genetik yang diperlukan untuk pembangunan, fungsi dan pembiakan semua organisma hidup yang terkenal dan banyak virus. Ia terdiri daripada dua benang lingkaran yang saling berkaitan yang membentuk lingkaran berganda. Setiap benang terdiri daripada nukleotida, masing -masing mengandungi deoxyribose (gula), kumpulan fosfat dan salah satu daripada empat asas nitrogen: adenine (a), thyme (t), sitosin (c) dan guanine (g).
    2. Dogma pusat biologi molekul: Dogma pusat menerangkan aliran maklumat genetik dalam sistem biologi: DNA -> RNA -> protein. Maklumat yang disimpan dalam DNA ditranskripsikan dalam RNA (asid ribonucleic), dan kemudian disiarkan ke dalam protein yang kebanyakan fungsi selular berfungsi.
    3. Peranan kromosom: DNA dianjurkan dalam kromosom, struktur yang terletak di teras setiap sel. Seseorang biasanya mempunyai 46 kromosom yang dianjurkan dalam 23 pasang, satu daripada setiap pasangan diwarisi dari setiap ibu bapa. Kromosom menyediakan pembungkusan, organisasi dan penghantaran maklumat genetik yang berkesan semasa pembahagian sel.
    4. Gen dan alel: Gen adalah urutan DNA khusus yang mengodkan protein tertentu atau RNA. Setiap gen mempunyai dua alel, satu dari setiap ibu bapa. Alel boleh sama (homozygous) atau pelbagai (heterozygous). Alel yang berbeza dalam gen boleh membawa kepada pelbagai fenotip (ciri -ciri yang diperhatikan).

  2. Genom Manusia: Peta Kehidupan

    1. Menyahkan genom manusia: Projek “Projek Genom Manusia” adalah usaha penyelidikan antarabangsa, tujuannya adalah untuk memetakan genom manusia penuh. Selesai pada tahun 2003, projek itu menyediakan peta terperinci seluruh genom manusia yang mengandungi kira -kira 3 bilion pasang asas.
    2. Saiz dan kerumitan: Genom manusia mengandungi kira-kira 20,000-25,000 gen, yang lebih kurang daripada yang asalnya sepatutnya. Kebanyakan genom (kira -kira 98%) tidak menyandikan protein dan sebelum ini dianggap sebagai “DNA sampah”. Walau bagaimanapun, kajian menunjukkan bahawa DNA yang tidak mengodkan ini memainkan peranan penting dalam peraturan gen, kestabilan kromosom dan proses selular yang lain.
    3. Variasi genetik: Walaupun genom manusia adalah sama seperti semua orang, terdapat kebolehubahan genetik yang signifikan. Variabiliti ini disebabkan oleh perbezaan dalam urutan DNA, seperti polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) – satu polimorfisme, sisipan kecil dan penghapusan, serta variasi bilangan salinan (CNV).
    4. Perbezaan etnik dan geografi: Variabiliti genetik tidak teragih antara kumpulan etnik yang berbeza dan populasi geografi. Perbezaan ini mencerminkan sejarah penghijrahan, menyesuaikan diri dengan pelbagai keadaan persekitaran dan hanyutan genetik. Memahami perbezaan ini adalah penting untuk pembangunan ubat peribadi dan menilai kecenderungan genetik terhadap penyakit.

  3. Mekanisme warisan dan penyakit genetik

    1. Undang -undang Mendel: Prinsip asas warisan yang dirumuskan oleh Gregor Mendel menerangkan bagaimana tanda -tanda dihantar dari ibu bapa kepada anak -anak. Prinsip -prinsip ini termasuk undang -undang keseragaman generasi pertama, undang -undang tanda -tanda pemisahan dalam generasi kedua dan undang -undang gabungan tanda -tanda bebas.
    2. Warisan dominan autosomal: Dengan warisan dominan autosomal, satu salinan gen mutan yang terletak pada autosom (bukan kromosom seks) cukup untuk menyebabkan penyakit ini. Setiap kanak -kanak ibu bapa dengan penyakit dominan autosom mempunyai peluang 50% untuk mewarisi gen mutan dan sakit.
    3. Warisan resesif autosomal: Dengan warisan resesif autosom untuk perkembangan penyakit ini, perlu mempunyai dua salinan gen mutan, satu dari setiap ibu bapa. Ibu bapa biasanya pembawa gen mutan, tetapi mereka sendiri tidak mempunyai gejala penyakit. Setiap kanak -kanak sepasang pembawa mempunyai peluang 25% untuk mewarisi kedua -dua salinan gen mutan dan sakit, peluang 50% untuk menjadi pembawa dan peluang 25% untuk mewarisi dua salinan normal gen.
    4. Warisan berkaitan X: Gen yang terletak di X-kromosom diwarisi berbeza pada lelaki dan wanita. Wanita mempunyai dua kromosom X, jadi perkembangan penyakit biasanya memerlukan dua salinan gen mutan. Pada lelaki, hanya satu kromosom X, jadi satu salinan gen mutan pada X-kromosom membawa kepada penyakit ini. Penyakit X-sentuhan lebih biasa pada lelaki.
    5. Warisan mitokondria: Mitokondria, organel dalam sel, mengandungi DNA mereka sendiri. Penyakit mitokondria hanya diwarisi dari ibu, kerana mitokondria dalam spermatozoa biasanya tidak dihantar ke keturunan. Semua kanak -kanak ibu dengan penyakit mitokondria akan mewarisi DNA mitokondria mutan.
    6. Mutasi novo: Mutasi novo adalah mutasi baru yang berlaku dalam gamet (spermatozoa atau telur) atau pada peringkat awal perkembangan embrio. Mutasi ini tidak dihantar dari ibu bapa, tetapi timbul secara spontan. Mutasi de novo boleh menjadi punca penyakit genetik, walaupun ibu bapa tidak mempunyai sejarah keluarga penyakit ini.

  4. Penyakit genetik dan multifactorial

    1. Interaksi gen dan alam sekitar: Banyak penyakit biasa, seperti penyakit jantung, diabetes, kanser dan gangguan mental, adalah multifactorial, iaitu, mereka disebabkan oleh interaksi faktor genetik dan faktor persekitaran.
    2. Penyakit Polygenik: Banyak gen yang terlibat dalam perkembangan penyakit poligenik, masing -masing membuat sumbangan kecil terhadap risiko keseluruhan penyakit. Adalah sukar untuk menentukan gen tertentu yang bertanggungjawab terhadap penyakit poligenik dan menilai risiko penyakit berdasarkan data genetik.
    3. Epigenetik: Perubahan epigenetik adalah perubahan dalam ekspresi gen yang tidak berkaitan dengan perubahan dalam urutan DNA. Perubahan epigenetik boleh disebabkan oleh faktor persekitaran, seperti diet, tekanan dan kesan bahan toksik. Perubahan epigenetik boleh dihantar kepada generasi berikut dan menjejaskan risiko penyakit.
    4. Faktor Alam Sekitar: Faktor alam sekitar, seperti diet, aktiviti fizikal, merokok, kesan bahan toksik dan jangkitan, boleh memberi kesan yang signifikan terhadap risiko penyakit. Predisposisi genetik boleh berinteraksi dengan faktor persekitaran, meningkatkan atau mengurangkan risiko penyakit.

Ii. Ujian Genetik: Alat Penilaian Kesihatan

  1. Jenis ujian dan kaedah genetik

    1. Ujian sempit: Ujian pengangkutan menentukan sama ada seseorang adalah pembawa gen mutan yang berkaitan dengan penyakit resesif. Ujian ini biasanya dijalankan kepada pasangan yang merancang kehamilan untuk menilai risiko kanak -kanak dengan penyakit genetik.
    2. Ujian pranatal: Ujian pranatal dijalankan semasa kehamilan untuk mengesan keabnormalan genetik pada janin. Terdapat pelbagai jenis ujian pranatal, termasuk ujian pranatal bukan -invasive (NIPT), amniosentesis dan biopsi choriona.
    3. Diagnostik Genetik Preimplantation (PGD): PGD ​​dijalankan semasa persenyawaan in vitro (IVF) untuk mengesan anomali genetik dalam embrio sebelum implantasi di rahim. PGD ​​membolehkan anda memilih embrio yang tidak mempunyai penyakit genetik untuk implantasi.
    4. Ujian Diagnostik: Ujian diagnostik dijalankan untuk mengesahkan diagnosis penyakit genetik pada seseorang yang mengalami gejala penyakit. Ujian ini dapat membantu menentukan punca penyakit dan membangunkan pelan rawatan.
    5. Ujian Ramalan dan Mengekalkan: Ujian ramalan dijalankan untuk menilai risiko membangunkan penyakit pada masa akan datang. Ujian pemeliharaan dijalankan untuk mengenal pasti orang yang mempunyai risiko peningkatan perkembangan penyakit supaya mereka dapat mengambil langkah -langkah untuk mengurangkan risiko.
    6. Ujian farmakogenetik: Ujian farmakogenetik dijalankan untuk menentukan bagaimana profil genetik manusia mempengaruhi reaksinya terhadap ubat -ubatan. Ujian ini boleh membantu doktor memilih ubat dan dos yang paling berkesan dan selamat untuk setiap pesakit.
    7. Lengkap Eczu Sequencing (WES) dan lengkap penjujukan genomik (WGS): WES adalah penjujukan semua kawasan pengekodan (exom). WGS adalah penjujukan keseluruhan genom, termasuk pengekodan dan kawasan yang tidak berkod. WES dan WGS boleh digunakan untuk mengenal pasti penyakit genetik yang jarang berlaku dan menilai risiko membangunkan penyakit multifactorial.

  2. Kaedah analisis genetik

    1. PCR (tindak balas rantai polimerase): PCR adalah kaedah penguatan (pelbagai penyalinan) dari urutan DNA tertentu. PCR digunakan secara meluas dalam ujian genetik untuk meningkatkan jumlah DNA, yang tersedia untuk analisis.
    2. Penjujukan DNA (Senger Sequencing, NGS): Penjujukan DNA adalah proses menentukan urutan nukleotida dalam DNA. Sequencing Senger adalah kaedah penjujukan tradisional yang masih digunakan untuk mengesahkan hasil NGS. Penjujukan generasi akan datang (NGS) adalah kaedah penjujukan berprestasi tinggi yang membolehkan anda menganalisis banyak urutan DNA secara serentak.
    3. Microtrotes: Microtrotes adalah teknologi yang membolehkan anda menganalisis secara serentak beribu -ribu gen atau untuk mengenal pasti SNP dalam genom. Microtrotes digunakan dalam gen dan kajian ujian genetik.
    4. Ikan (pendarfluor di situ hibridisasi): Ikan adalah kaedah yang digunakan untuk memvisualisasikan urutan DNA tertentu pada kromosom. Ikan digunakan untuk mengenal pasti keabnormalan kromosom, seperti penghapusan, duplikasi dan translocation.
    5. MLPA (penguatan probe yang bergantung kepada ligation multiplex): MLPA adalah kaedah yang digunakan untuk mengesan bilangan salinan urutan DNA tertentu yang tidak normal. MLPA digunakan untuk mengenal pasti penghapusan dan duplikasi gen.

  3. Penggunaan ujian genetik dalam bidang perubatan

    1. Diagnosis penyakit genetik: Ujian genetik boleh digunakan untuk mengesahkan diagnosis penyakit genetik pada seseorang yang mengalami gejala penyakit. Diagnosis yang tepat dapat membantu menentukan pelan rawatan terbaik dan meramalkan hasil penyakit ini.
    2. Penilaian risiko penyakit: Ujian genetik boleh digunakan untuk menilai risiko membangunkan penyakit pada masa akan datang. Maklumat ini dapat membantu orang mengambil langkah untuk mengurangkan risiko, seperti perubahan gaya hidup atau peperiksaan biasa.
    3. Ubat yang diperibadikan: Ujian genetik memainkan peranan penting dalam pembangunan ubat yang diperibadikan, yang menyesuaikan rawatan kepada ciri -ciri individu setiap pesakit. Ujian farmakogenetik boleh membantu doktor memilih ubat dan dos yang paling berkesan dan selamat untuk setiap pesakit.
    4. Kesihatan reproduktif: Ujian genetik boleh digunakan untuk menilai risiko kanak -kanak dengan penyakit genetik. Tetapan untuk pengangkutan, ujian pranatal dan PGD boleh membantu pasangan membuat keputusan sedar mengenai perancangan keluarga.
    5. Onkologi: Ujian genetik digunakan untuk mengesan mutasi genetik yang berkaitan dengan peningkatan risiko kanser. Ujian ini dapat membantu orang mengambil langkah untuk mengurangkan risiko, seperti peperiksaan biasa dan operasi pencegahan. Ujian genetik juga boleh digunakan untuk menentukan pelan rawatan terbaik untuk pesakit kanser.

  4. Aspek etika dan undang -undang ujian genetik

    1. Kerahsiaan maklumat genetik: Maklumat genetik adalah peribadi dan sulit. Adalah penting untuk melindungi maklumat genetik dari akses dan penggunaan yang tidak dibenarkan. Terdapat undang -undang dan tindakan pengawalseliaan yang mengawal penggunaan maklumat genetik.
    2. Diskriminasi berdasarkan maklumat genetik: Terdapat risiko diskriminasi berdasarkan maklumat genetik dalam bidang pekerjaan, insurans dan bidang lain. Undang -undang, seperti undang -undang mengenai tidak diskriminasi mengenai maklumat genetik di Amerika Syarikat, bertujuan untuk mencegah diskriminasi berdasarkan maklumat genetik.
    3. Persetujuan yang dimaklumkan: Sebelum menjalankan ujian genetik, perlu mendapatkan persetujuan yang dimaklumkan terhadap pesakit. Persetujuan yang dimaklumkan harus memasukkan maklumat mengenai tujuan ujian, kemungkinan risiko dan kelebihan, varian alternatif dan kerahsiaan hasil.
    4. Kaunseling Genetik: Kaunseling genetik adalah bahagian penting dalam proses ujian genetik. Perunding genetik memberikan maklumat mengenai penyakit genetik, risiko dan kelebihan ujian genetik, dan juga membantu orang membuat keputusan sedar tentang ujian dan rawatan.
    5. Kebolehcapaian dan Keadilan: Adalah penting untuk memastikan akses yang sama kepada ujian genetik untuk semua orang, tanpa mengira status sosio-ekonomi mereka, etnik dan lokasi geografi. Adalah perlu untuk menghapuskan halangan yang menghalang akses kepada ujian genetik, seperti kos yang tinggi dan kekurangan kesedaran.

Iii. Masa depan genetik dan kesihatan

  1. Pembangunan teknologi genomik:

    1. Fonger dan urutan murah: Teknologi penjujukan DNA terus berkembang, menjadi lebih cepat dan lebih murah. Ini menjadikan ujian genetik lebih mudah diakses dan membolehkan kajian skala lebih besar genom.
    2. Kaedah baru analisis data genomik: Kaedah baru analisis data genomik dibangunkan untuk mengenal pasti sambungan genetik yang lebih kompleks dan meramalkan risiko membangunkan penyakit dengan ketepatan yang lebih tinggi. Kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin memainkan peranan yang semakin penting dalam analisis data genomik.
    3. Pengembangan Alat Penyuntingan Genom (CRISPR): CRISPR-Cas9 adalah teknologi penyuntingan genom yang membolehkan anda mengubah urutan DNA dengan tepat. CRISPR-Cas9 mempunyai potensi besar untuk rawatan penyakit genetik, tetapi juga menimbulkan isu etika yang penting.
    4. Diagnosis yang lebih tepat: Perkembangan teknologi genomik akan memungkinkan untuk menjalankan diagnosis yang lebih tepat dan awal penyakit genetik, yang akan membawa kepada peningkatan hasil rawatan. Kaedah invasif minimum ujian genetik akan menjadi lebih biasa.

  2. Peranan genetik dalam pencegahan penyakit:

    1. Pengenalpastian faktor risiko genetik: Ujian genetik akan mengenal pasti orang yang mempunyai risiko yang lebih tinggi untuk membangunkan penyakit tertentu, yang akan membolehkan mereka mengambil langkah -langkah untuk mengurangkan risiko. Program pencegahan akan disesuaikan dengan profil genetik individu.
    2. Strategi Pencegahan Peribadi: Maklumat genetik akan digunakan untuk membangunkan strategi pencegahan penyakit yang diperibadikan dengan mengambil kira ciri -ciri individu setiap orang. Ini mungkin termasuk perubahan gaya hidup, diet, aktiviti fizikal dan ubat pencegahan.
    3. Pembangunan ubat berdasarkan data genomik: Data genomik akan digunakan untuk membangunkan ubat -ubatan baru yang bertujuan untuk sasaran genetik tertentu. Ini akan membawa kepada ubat yang lebih berkesan dan selamat.
    4. Diagnosis dan campur tangan awal: Diagnosis awal penyakit genetik akan mula memulakan rawatan pada peringkat awal, apabila ia paling berkesan. Maklumat genetik akan digunakan untuk memantau status kesihatan dan mengenal pasti tanda -tanda penyakit pada peringkat awal.

  3. Panggilan dan peluang:

    1. Tafsiran data genomik: Tafsiran data genomik adalah tugas yang kompleks yang memerlukan pengetahuan dan kemahiran khusus. Adalah perlu untuk membangunkan kaedah yang lebih dipercayai dan tepat untuk menafsirkan data genomik.
    2. Penyediaan akses adil: Adalah penting untuk memastikan akses yang sama kepada ujian dan rawatan genetik untuk semua orang, tanpa mengira status sosio-ekonomi mereka. Adalah perlu untuk menghapuskan halangan yang menghalang akses kepada ubat genetik.
    3. Soalan etika: Perkembangan genetik menimbulkan isu etika penting mengenai kerahsiaan, diskriminasi dan penggunaan teknologi penyuntingan genom. Adalah perlu untuk membangunkan prinsip -prinsip etika dan tindakan pengawalseliaan yang mengawal penggunaan teknologi genetik.
    4. Latihan dan Pendidikan: Adalah penting untuk melatih dan mendidik orang ramai tentang genetik dan ujian genetik. Ini akan membantu orang membuat keputusan sedar tentang kesihatan mereka dan menggunakan maklumat genetik untuk memperbaiki kehidupan mereka.
    5. Integrasi dengan ubat tradisional: Genetik harus diintegrasikan dengan ubat tradisional untuk memastikan pendekatan yang komprehensif dan diperibadikan untuk kesihatan. Doktor mesti dilatih dalam penggunaan maklumat genetik dalam amalan mereka.

Iv. Contoh spesifik peranan genetik dalam kesihatan dan ujian

  1. Cymicidosis (fibrosis sista): Penyakit genetik yang disebabkan oleh mutasi dalam gen CFTR yang mengawal selia pengangkutan klorida dalam sel. Ia didiagnosis dengan ujian genetik (analisis DNA untuk kehadiran mutasi dalam CFTR). Ujian untuk pengangkutan disyorkan untuk pasangan yang merancang kehamilan. Rawatan: Terapi sokongan, ubat -ubatan yang memudahkan pernafasan dan pencernaan, dalam beberapa kes – pemindahan cahaya. Ubat sedang dibangunkan yang membetulkan fungsi CFTR protein.

  2. Anemia sel sabit): Penyakit darah genetik yang disebabkan oleh mutasi dalam pengekodan gen HBB beta-globin. Diagnosis dengan ujian darah dan ujian genetik. Ujian untuk diagnostik pengangkutan dan pranatal disediakan. Rawatan: Transfusi darah, hydroxymochevin, pemindahan sumsum tulang. Terapi gen berada di peringkat ujian klinikal.

  3. Penyakit Huntington. Penyakit neurodegenerative yang disebabkan oleh pengembangan pengulangan trinukleotida (CAG) dalam gen HTT. Diagnosis dengan ujian genetik (pengiraan bilangan pengulangan CAG). Ujian ramalan disediakan untuk orang yang mempunyai sejarah keluarga penyakit ini. Rawatan: Gejala, ubat untuk memantau gangguan motor dan gejala mental. Persiapan sedang dibangunkan yang mengurangkan tahap protein Huntingtin.

  4. Kanser payudara dan ovari (kanser payudara dan ovari): Mutasi dalam gen BRCA1 dan BRCA2 dengan ketara meningkatkan risiko mengembangkan jenis kanser ini. Ujian genetik untuk mutasi dalam BRCA1/2 disyorkan untuk orang yang mempunyai sejarah keluarga kanser payudara atau ovari. Rawatan: Pembedahan, kemoterapi, terapi radiasi, terapi yang disasarkan. Langkah -langkah pencegahan: Mastektomi dan ovariektomi untuk pembawa mutasi BRCA1/2.

  5. Penyakit Alzheimer. Faktor genetik memainkan peranan dalam perkembangan penyakit Alzheimer, terutama dalam bentuk awal penyakit ini. App Gen, PSEN1 dan PSEN2 dikaitkan dengan permulaan awal penyakit Alzheimer. Alele ApoE4 meningkatkan risiko mengembangkan penyakit Alzheimer pada usia lewat. Diagnostik: penilaian klinikal, neuroizualization, ujian genetik (dalam beberapa kes). Rawatan: Gejala, ubat untuk meningkatkan fungsi kognitif. Ubat -ubatan yang melambatkan perkembangan penyakit ini dibangunkan.

  6. Diabetes jenis 2 (diabetes jenis 2): Diabetes jenis 2 adalah penyakit multifactorial, perkembangannya terlibat dalam faktor genetik dan persekitaran. Sesetengah gen (contohnya, TCF7L2) dikaitkan dengan peningkatan risiko diabetes jenis 2. Ujian genetik dapat membantu menilai risiko mengembangkan penyakit ini. Rawatan: Perubahan gaya hidup, diet, aktiviti fizikal, ubat untuk mengurangkan gula darah.

  7. Autisme (gangguan spektrum autisme): Autisme adalah kompleks perkembangan neur di mana faktor genetik memainkan peranan penting. Terdapat banyak gen yang berkaitan dengan autisme, dan mutasi de novo sering dijumpai. Diagnosis: Penilaian klinikal, ujian tingkah laku, ujian genetik (dalam beberapa kes). Rawatan: Terapi tingkah laku, terapi pertuturan, ergotherapy.

  8. Phenylketonuria – PKU): Pelanggaran metabolisme fenilalanin asid amino yang disebabkan oleh mutasi dalam gen PAH. Ia didiagnosis dengan pemeriksaan bayi baru lahir (ujian darah untuk tahap fenilalanin) dan ujian genetik. Rawatan: Diet khas dengan batasan fenilalanin.

Contoh -contoh ini menggambarkan bagaimana genetik memainkan peranan penting dalam kecenderungan penyakit, diagnosis dan peluang rawatan mereka. Ujian genetik memberikan maklumat berharga yang membolehkan anda membuat keputusan yang munasabah dalam bidang penjagaan kesihatan.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *