Генодиагностика с помощью анализа сцепления
Иногда выявление конкретной мутации невозможно (например, если ген не клонирован) или нецелесообразно. В таких случаях проводят анализ сцепления с генетическими маркерами, расположенными поблизости, чтобы можно было пренебречь вероятностью кроссинговера ( рис. 65.13 ). Генетические маркеры должны быть информативными, то есть ключевые лица в родословной должны нести разные аллели гена-маркера.
Анализ сцепления целесообразен, когда нужно установить, кто из детей гетерозиготного носителя унаследовал мутантный аллель .
Часто в качестве генетического маркера используют высокополиморфные короткие тандемные повторы, расположенные внутри или рядом с геном, вызывающим заболевание.
Кроме того, для анализа сцепления необходимо знать фазу сцепления , то есть взаимное расположение аллелей генетического маркера и исследуемого гена на гомологичных хромосомах. Если человек гетерозиготен по генетическому маркеру, следует определить, какой аллель маркера находится на одной хромосоме с аллелем, вызывающим заболевание, а какой - на гомологичной хромосоме с нормальным аллелем. Если генетический маркер информативен и фаза сцепления известна, то можно провести анализ с целью выявления гетерозигот, пренатальной или ранней диагностики, определения пенетрантности . Когда маркер находится внутри мутантного гена, вероятность кроссинговера между маркером и геном ничтожна. Исключение составляет миопатия Дюшенна , где из-за большой длины гена вероятность внутригенного кроссинговера значительно повышена.
Примеры анализа сцепления при отсутствии кроссинговера между генетическим маркером и исследуемым геном приведены на рис. 65.32 . Генетические маркеры обозначены буквами, которые означают отдельные аллели или гаплотипы. Гаплотип - это группа тесно сцепленных аллелей на хромосоме.
При аутосомно-рецессивной болезни фазу сцепления часто можно определить на основании обследования лишь одного больного ( рис. 65.32 , А). Анализ родословной позволяет предсказать, что в данной семье дети с генотипом AС будут больны, с генотипами AA и ВС будут гетерозиготными носителями, а с генотипом AВ не будут иметь мутантного гена. В семье, приведенной на рис. 65.32 , Б, важно обследовать дядю и тетю больного на гетерозиготное носительство. На основании обследования родителей матери устанавливают, что тетя не является гетерозиготным носителем. Хотя родителей отца нет в живых, можно заключить, что дядя - не носитель, поскольку он не унаследовал маркер С, который сцеплен с аллелем, вызывающим заболевание в отцовской линии.
При аутосомно-доминантных болезнях фазу сцепления обычно нельзя определить на основании обследования только одного больного ( рис. 65.32 , В). Исключение составляет ретинобластома , когда анализ ДНК из опухоли позволяет отличить аллель на аномальной хромосоме (часто сохраненный в опухоли) от аллеля на нормальной хромосоме (часто утраченный в опухоли). Фазу сцепления при аутосомно-доминантных болезнях определяют с помощью обследования двух подходящих людей, при этом, если для заболевания характерна полная пенетрантность , не обязательно, чтобы оба были больны. Можно предсказать, что больными будут дети с генотипами AA и AС ( рис. 65.32 , Г) или AВ и ВС ( рис. 65.32 , Д).
При Х-сцепленных болезнях фазу сцепления определяют по результатам обследования одного больного мужчины ( рис. 65.32 , Е).
В целом, хотя анализ сцепления позволяет предсказать генотип детей, его нельзя использовать для определения генотипа всех предшествующих поколений человека с известным генотипом из-за возможности появления в любом поколении новой мутации. Например, из родословной, приведенной на рис. 65.32 , Ж, не ясно, была ли мать мужчины, страдающего Х-сцепленной болезнью, гетерозиготой по мутантному аллелю. Этим отличается прямое выявление мутации от анализа сцепления, хотя последний иногда все-таки позволяет предсказать генотип людей предшествующего поколения.
Заметим, что в приведенном примере ( рис. 65.32 , Ж) мутация возникла на хромосоме, унаследованной от здорового деда по материнской линии. Очевидно, что у бабушки и тети со стороны матери мутации нет и новая мутация возникла либо у матери больного, либо у него самого.
В аналогичной родословной, приведенной на рис. 65.32 , 3, мутация находится на хромосоме, полученной от бабушки со стороны матери, и мутация могла возникнуть и в предшествующих поколениях. Согласно анализу сцепления, тетя со стороны матери не является гетерозиготным носителем мутации.
Если два брата имеют одинаковый генетический маркер, но у одного из них есть Х-сцепленная болезнь, а другой здоров ( рис. 65.32 , И), то их мать не является гетерозиготой по аллелю, вызывающему заболевание, хотя не исключена возможность гонадного мозаицизма (то есть новая мутация имеется лишь в некоторых материнских яйцеклетках).
Кроссинговер между генетическим маркером и исследуемым геном снижает точность анализа сцепления, но вероятность неправильного диагноза постепенно уменьшается с увеличением числа используемых высокоинформативных маркеров.
