Zaključak stručnosti DNK. Provođenje DNA analize za utvrđivanje očinstva. Genetsko ispitivanje

Naš je svijet naseljen različitim organizmima: od mikroskopskih, vidljivih samo u snažnom mikroskopu, do velikih, težina koja doseže nekoliko tona. Unatoč raznolikosti takvih vrsta, svi organizmi na Zemlji imaju vrlo sličnu strukturu. Svaki od njih sastoji se od stanica, a ta činjenica ujedinjuje sva živa bića. Istodobno, nemoguće je zadovoljiti dva identična organizma. Iznimke mogu predstavljati samo identični blizanci. Što čini jedinstveni organizam koji živi na ovom planetu?

Svaka stanica ima središnji organ - to je jezgra. U njoj postoje neke materijalne jedinice - geni koji se nalaze u kromosomima. S kemijske točke gledišta, geni su deoksiribonukleinska kiselina ili DNA. Ova makromolekula, uvijena u dvostruku spiralu, odgovorna je za nasljeđivanje mnogih značajki. Dakle, vrijednost DNK je prijenos genetske informacije od roditelja do potomaka. Da bi zaključili ovu istinu, znanstvenici širom svijeta već dva stoljeća stavljaju nevjerojatne eksperimente, postavljaju podebljane hipoteze, propali i doživjeli trijumf velikih otkrića. To je zahvaljujući naporima velikih istraživača i znanstvenika da danas znamo što DNK znači.

Do konca devetnaestog stoljeća, Mendel je uspostavio osnovne zakone za nošenje obilježja generacijama. Početak 20. stoljeća i Thomas Hunt Morgan otkrili su čovječanstvu da se nasljedne osobine prenose genima koji se nalaze u kromosomima u određenom slijedu. Znanstvenici su nagađali svoju kemijsku strukturu u četrdesetima dvadesetog stoljeća. Sredinom pedesetih godina otkriven je dvostruki spiral DNA molekule, princip komplementarnosti i replikaciju. U četrdesetima znanstvenika Boris Ephrussi Edward Tatum i George Beadle izražava podebljano hipotezu da geni proizvesti proteine ​​koji se pohranjuje određene informacije o tome da se sintetiziraju enzim specifičan za nastanak određene reakcije u stanici. Ova hipoteza je potvrđena u djelima Nirenberg, koji je uveo koncept genetskog koda i donijeli pravilnost između proteina i DNA.

Struktura DNA

U jezgrama stanica svih živih organizama postoje nukleinske kiseline čija je molekularna masa veća od proteina. Te molekule su polimerne, njihovi monomeri su nukleotidi. U formiranju proteina uključeni su 20 aminokiselina i 4 nukleotida.

Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: DNA (deoksiribonukleinska kiselina) i RNA (ribonukleinska kiselina). Njihova struktura je slična po tome što obje tvari imaju nukleotid u sastavu: dušična baza, ostatak fosforne kiseline i ugljikohidrat. Ali razlika je u tome što DNA ima deoksiriboza, a RNA je riboza. Dušične baze su purin i pirimidin. DNA sadrži purin adenin i gvanin i pirimidin timin i citozin. RNA uključuje u svojoj strukturi isti purin i pirimidin citozin i uracil. Kombiniranjem ostatka fosforne kiseline jednog nukleotida i ugljikohidrata druge, stvara se skelet polinukleotida, na koji su vezane dušične baze. Stoga može rezultirati vrlo velik broj različitih spojeva koji određuju raznolikost vrsta.

DNA molekula je dvostruka spirala dvaju velikih polinukleotidnih lanaca. One su međusobno povezane purinom jednog lanca i pirimidinom drugog. Te veze nisu slučajne. Oni se pridržavaju zakona komplementarnosti: veze mogu formirati adenilni nukleotid s timilom i guanil s citosilom, budući da se međusobno nadopunjuju. Ovaj princip daje molekuli DNA jedinstveni svojstveni samo-reprodukciji. Posebni proteini - enzimi - kreću i prekidaju vodikove veze između dušikovih baza oba lanca. Kao rezultat toga, formiraju se dva slobodna nukleotidna lanca, koja su završena slobodnim nukleotidima u citoplazmi i jezgri stanice prema principu komplementarnosti. To dovodi do stvaranja dvaju žica DNK od jednog roditelja.

Genetski kod i njegove tajne

Proučavanje DNK omogućuje razumijevanje individualnosti svakog organizma. To se lako može ilustrirati primjerom nekompatibilnosti tkiva u presađivanju organa od donora do primatelja. Organizam domaćina percipira "neprijateljski" organ, na primjer donorsku kožu kao neprijateljski. To pokreće lanac imunoloških reakcija, proizvodi se protutijela, a orgulje se ne naviknu. Izuzetak u ovoj situaciji može biti činjenica da su donatori i primatelji identični blizanci. Ova dva organizma su se pojavila iz iste ćelije i imaju isti skup nasljednih čimbenika. Kod transplantacije organa u ovom slučaju, antitijela se ne formiraju, a gotovo uvijek organ dobiva potpuno integriran.

Eksperimentalno je utvrđena definicija DNK-a kao glavnog nositelja genetske informacije. Bakteriolog F. Griffiths provela je neobičan pokus s pneumokokama. Ubrizgavao je dozu patogena u miševe. Cjepiva su bila dvije vrste: oblik A s kapsulom polisaharida i oblika B, bez kapsula, oba su nasljedna. Prva vrsta je termički uništena, druga nije predstavljala nikakvu opasnost za miševe. Kakvo iznenađenje bila je bakteriolog, kada su svi miševi su umrli od pneumokokne oblik A. Tada se u znanstvenika glavu bilo je razumno pitanje o tome kako je genetski materijal je prenesen - putem proteina, polisaharida ili DNK? Gotovo dvadeset godina kasnije američki znanstvenik, Oswald Theodor Evari, mogao je odgovoriti na ovo pitanje. Stavio je niz eksperimenata ekskluzivne prirode i otkrio da nasljeđe nastavlja kad se razgrađuju proteini i polisaharidi. Prijenos nasljednih informacija dovršen je tek nakon uništenja strukture DNA. To je dovelo do postulata: prijenos prijenosa nasljednih informacija je molekula koja nosi nasljedne informacije.

Otkrivanje strukture DNK i genetskog koda omogućilo je čovječanstvu da postigne veliki korak naprijed u razvoju takvih područja djelovanja kao što su medicina, forenzički pregled, industrija i poljoprivreda.

DNA analiza u forenzičnom medicinskom pregledu

Trenutno, progresivni tijek kaznenog i građanskog procesa nije bez primjene genetska analiza. DNA ispitivanje provodi se u kriminologiji za proučavanje biološkog materijala. Pomoću ove studije, forenzika može otkriti tragove napadača ili žrtve na predmetima ili tijelima.

Genetički pregled temelji se na komparativnoj analizi markera bioloških uzoraka ljudi, što nam daje informaciju o prisutnosti ili odsutnosti srodstva među njima. Svaka osoba ima jedinstvenu "genetsku putovnicu" - to je njegova DNK koja sadrži sve informacije.

U forenzičnom liječničkom pregledu koristi se metoda visoke preciznosti, nazvana fingerprinting. Izumio je u Velikoj Britaniji 1984. godine, proučavanje uzoraka bioloških primjeraka: sline, sperme, kose, epitela ili tjelesnih tekućina za otkrivanje tragova kriminalca u njima. Stoga je forenzički medicinski pregled DNK osmišljen kako bi istražio krivnju ili nevinost određene osobe u nezakonitim postupcima, kako bi se razjasnili slučajevi sumnjivog majčinstva ili očinstva.

U šezdesetim godinama prošlog stoljeća njemački stručnjaci organizirali su društvo za promicanje istraživanja genoma u pravosudnoj i pravnoj sferi. Početkom devedesetih osniva se posebna komisija koja objavljuje važna djela i otkrića u ovoj oblasti, kao zakonodavac standarda u proizvodu forenzičkih stručnjaka. Godine 1991. ova je organizacija nazvana "Međunarodno društvo forenzičke genetike". Do danas ima više od tisuću zaposlenih i 60 svjetskih tvrtki koje se bave istraživanjem u području sudskih postupaka: serologije, molekularne genetike, matematike, biostatike. To je dovelo do svjetske forenzičke prakse jedinstvene visoke standarde koji poboljšavaju otkrivanje zločina. Forenzički pregled DNK provodi se u specijaliziranim laboratorijima koji su dio kompleksa pravosudnog i pravnog sustava države.

Zadaci forenzičke genomske analize

Glavni zadatak forenzičkih stručnjaka je ispitivanje uzoraka i zaključak DNA, prema kojem se može odrediti biološki "otisak prsta" osobe ili uspostaviti vezu s krvlju.

Uzorci DNA mogu biti sadržani u slijedećim biološkim materijalima:

• tragove masti;
• komadići bioloških tkiva (koža, nokti, mišići, kosti);
• tekuće tjelesne tekućine (znoja, krv, sperma, transcelularna tekućina itd.);
• kosa (nužno prisutnost žarulja za kosu).

Za provođenje forenzičkoga stručnog ispita, stručnjak je izložen materijalnim dokazima s mjesta zločina koji sadrže genetske materijale i dokaze.

Trenutno, niz progresivnih zemalja stvara DNA bazu podataka kriminalaca. To omogućuje povećanje otkrivanja zločina čak i ako je isteklo rok zastare. DNA molekula može se pohraniti već stoljećima bez promjene. Također, informacije će biti vrlo korisne za identifikaciju osobe u masovnoj smrti ljudi.

Zakonska osnova i perspektive forenzičkog ispitivanja DNK

U Rusiji je 2009. godine usvojen Zakon o obveznom genomskom fiksiranju. Ovaj postupak se provodi za zatvorenike, kao i za ljude čiji identitet nije uspostavljen. Građani koji nisu uključeni u ovaj popis, dobrovoljno daju analizu. Što može dati takvu genetsku bazu:

• smanjiti broj zločina i smanjiti kriminal;
• mogu biti glavni dokazi u otkrivanju zločina;
• riješiti problem nasljeđivanja u spornim slučajevima;
• utvrditi istinu u pitanjima očinstva i majčinstva.

Zaključak DNK može također pružiti zanimljive podatke o identitetu osobe: genetskoj predispoziciji za bolesti i ovisnosti, kao i tendenciji počinjenja zločina. Nevjerojatna činjenica: znanstvenici su otkrili gen koji je odgovoran za sklonost osobe da počine zlodjela.

DNA stručnost u forenzici je pomogla otkriti više od 15.000 zločina širom svijeta. Posebno je fascinantno da možete otvoriti kaznenu prijavu samo na kosi ili komadiću kriminalne kože. Stvaranje takve baze prorokuje velike izglede ne samo u pravosudnoj sferi, nego iu područjima poput medicine i farmaceutike. Istraživanje DNA pomaže u borbi s naslijeđenim oboljenjima.

Postupak za analizu DNA. Utvrđivanje očinstva (majčinstvo)

Trenutno postoje mnogi privatni i državni akreditirani laboratoriji gdje se DNA analiza može obaviti. Ovaj se pregled temelji na usporedbi fragmentiranih dijelova DNA (lokusa) u dva uzorka: potencijalnog roditelja i djeteta. Ako logično razumijete, dijete prima od svojih roditelja 50% gena. To objašnjava sličnost majke i oca. Ako usporedite određenu površinu djeteta DNK na isti slijed DNA namijenjene roditeljima, oni će biti isti s vjerojatnošću od 50%, odnosno od 12 lokusa podudarati 6. Ako su identificirani takvi pokazatelji, ispitivanje DNK zaključak osigurava mogućnost biološkog očinstva ili majčinstva 99,99 %. Ako se samo jedan od dvanaest lokusa podudara, ta je vjerojatnost umanjena. Postoji mnogo akreditiranih laboratorija gdje se DNA analiza može obaviti privatno.

Na točnost analize utječu priroda i broj lokacija koje se poduzimaju za proučavanje. DNK studije su pokazale da je genetski materijal svih ljudi na planeti 99%. Ako uzmete slične odjeljke DNK za analizu, onda se može pokazati da će apsolutno identični ljudi, primjerice, biti australski aborigin i engleska žena. Stoga, za točno istraživanje, unose se jedinstvene stranice za svakog pojedinca. Što više takvih područja bude podvrgnuto istraživanju, to je veća vjerojatnost točnosti analize. Na primjer, s najviše pažljivim i kvalitativnom proučavanje 16 STR DNA zaključak se dobije s točnošću od 99,9999% kada se potvrđuje vjerojatnost za majke / roditeljski i 100% u pobijanja činjenica.

Uspostavljanje bliske veze (baka, djeda, nećakinja, nećaka, teta, ujaka)

Analiza DNK o srodstvu se u osnovi ne razlikuje od testiranja očinstva i majčinstva. Razlika je u tome što će količina općih genetskih podataka biti polovica ispitivanja očinstva i biti će oko 25% ako se 3 od 12 lokusa potpuno podudaraju. Osim toga, mora se ispuniti i uvjet da se rođaci između kojih je uspostavio odnos pripadaju istoj liniji (za majku ili za oca). Važno je da DNA analiza bude što pouzdanija.

Uspostavljanje DNA sličnosti između rođaka i braće / sestara

Native sestre i braća primaju od svojih roditelja jedan set gena, tako da kada DNA-ispitivanje otkriva 75-99% identičnih gena (u slučaju identičnih blizanaca - 100%). Konsolidirana braća i sestre mogu imati čak 50% istih gena i samo oni koji se prenose na maternicu. DNK test s točnošću od 100% može pokazati da li su braća ili sestre izvorne ili sažetak.

DNA test za blizance

Gemini po prirodi biološkog podrijetla su odnoyaytsovye (homozigotni) ili binarni (heterozigotni). Homozigotni blizanci razvijaju se iz jedne oplođene stanice, postoje samo jedan spol i potpuno su identični u genotipu. Heterozigoti su formirani iz različitih oplođenih jaja, različitih spolova i male razlike u DNA. Genetsko ispitivanje može 100% -tnom točnošću utvrditi jesu li blizanci monozigoti ili heterozigotni.

DNA testiranje na Y kromosomu

Prijenos Y-kromosoma je od oca do sina. Pomoću ove vrste analize moguće je s velikom točnošću odrediti jesu li muškarci članovi jedne obitelji i koliko su blizu rodbini. Određivanje DNA na Y-kromosomu često se koristi za stvaranje genealoškog obiteljskog stabla.

Analiza mitohondrijske DNK

Nasljedstvo mtDNA javlja se na maternici. Stoga je ova vrsta ankete vrlo informativna za praćenje srodstva po majčinoj liniji. Znanstvenici koriste mtDNA analizu kako bi kontrolirali evolucijske i migracijske procese, kao i identificirali ljude. Struktura mtDNA je takva da može identificirati dvije hipervarijabilne zone HRV1 i HRV2. Kroz istraživanje locus HRV1 i uspoređujući ga sa standardom Cambridge slijed DNA može se dobiti mišljenje o tome da li su ljudi proučavali srodnici pripadaju istoj etničkoj skupini tamo, jedan narod, jedan majčinske linije.

Dekodiranje genetske informacije

Ukupno, osoba ima oko stotinu tisuća gena. Oni su kodirani u nizu koji se sastoji od tri milijarde pisama. Kao što je već spomenuto, DNA ima strukturu dvostruke spirale povezane kemijskom vezom. Genetski kod je sastavljen od brojnih varijacija pet nukleotida, označeni su A (adenin), C (citozin), T (timin), G (gvanin) i U (uracil). Redoslijed lokalizacije nukleotida u DNA određuje sekvencu aminokiselina u proteinskoj molekuli.

Znanstvenici su otkrili neobičnu činjenicu da je oko 90% DNA lanca neka vrsta genske troske koja ne sadrži važne informacije o ljudskom genomu. Preostalih 10% su podijeljeni u vlastite gene i regulatorna područja.

Postoje slučajevi kad udvostručimo lanac DNA (replikacija) postoje kvarovi. Takvi postupci dovode do pojave mutacija. Čak i minimalna pogreška jednog nukleotida može uzrokovati razvoj nasljedne bolesti, što može biti kobno za ljude. Ukupno, oko 4000 takvih poremećaja poznato je znanstvenicima. Opasnost od bolesti ovisi o tome koji dio DNA lanca utječe mutacija. Ako je ovo područje genetske troske, tada pogreška može proći nezapaženo. O normalnom funkcioniranju ovo se neće odraziti. Ako se neuspjeh replikacije odvija na važnom genetskom segmentu, takva pogreška može koštati život osobe. Istraživanje DNK-a iz ove pozicije pomoći će genetičarima da spriječe mutaciju gena i porazom nasljednih bolesti.

Tablica genetskog koda DNK pomaže znanstvenicima genetičarima da dodaju sve informacije o ljudskom genomu.

Genetski pregled tijekom planiranja i tijekom trudnoće

Genetski znanstvenici preporučuju da parovi prođu genetsko istraživanje u fazi planiranja potomstva. U tom slučaju, unaprijed ćete znati o mogućim promjenama u tijelu, procijeniti rizike od bolesti djece s patologijama i utvrditi prisutnost genetski naslijeđenih bolesti. No, praksa pokazuje da DNA žene najčešće prolazi dok je trudna. U takvim će okolnostima dobiti informacije o vjerojatnosti razvoja malformacija u fetusu.

Genetski pregled je dobrovoljno. Ali postoji niz razloga zašto žena mora proći takva istraživanja. Ove indikacije uključuju:

• biološka dob od preko 35 godina;
• nasljedne bolesti na liniji majke;
• prisutnost u anamnezi pobačaja i mrtvorođenčadi;
• prisutnost mutageni čimbenici tijekom perioda koncepcije: radioaktivno i rendgensko zračenje, ovisnost roditelja o alkoholu i drogama;
• ranije rođene djece s patologijama razvoja;
• prenosi trudnica na virusne bolesti (osobito rubeola, toksoplazmoza i influenca);
• indikacije otkrivene ultrazvukom.

Test krvi za DNA omogućuje visok stupanj vjerojatnosti utvrditi sklonost budućeg djeteta do bolesti sustava srca i krvnih žila, kosti, pluća, probavnog trakta i endokrinog. Isto tako, ova studija pokazuje rizik od rađanja bebe s Downovim sindromom i Edwardsovim sindromom. Zaključak DNK će liječniku dati potpunu sliku stanja žene i djeteta i omogućiti imenovanje ispravnog korektivnog liječenja.

Metode genetičkog istraživanja u trudnoći

Tradicionalne metode istraživanja uključuju ultrazvuk i biokemijski test krvi, ne predstavljaju nikakvu opasnost za ženu i fetus. Ovo je takozvani screening trudnica, proveden u dvije faze. Prvo se provodi u razdoblju trudnoće od 12-14 tjedana i omogućuje prepoznavanje ozbiljnih kršenja fetusa. Druga faza se provodi u razdoblju od 20 do 24 tjedna i daje informacije o manjim patologijama koje se mogu manifestirati u bebi. Ako postoje naznake ili sumnje, liječnici mogu propisati invazivne metode analize:

• Amniocentezu ili skupljanje amnionske tekućine za ispitivanje. Posebna igla je probijanje u maternici, potrebno je prikupiti potrebnu količinu amnionske tekućine za analizu. Ova manipulacija se provodi pod nadzorom ultrazvuka kako bi se izbjegle ozljede.
• Biopsija koriona je uklanjanje stanica placente.
• Trudnice koje su pretrpjele infekciju propisane su placentogenezom. Ovo je prilično ozbiljna operacija i provodi se od dvadesetog tjedna trudnoće, pod općom anestezijom;
• Ograda i analiza Krv krvi, ili cordocentesis. To može biti učinjeno tek nakon 18. tjedna trudnoće

Tako možete naučiti iz genetske analize kako će vaše dijete biti, mnogo prije rođenja.

Trošak ispitivanja DNA

Jednostavan filistin koji se ne suočava s ovim postupkom, nakon čitanja ovog članka, postavlja razumno pitanje: "Koliko košta procjena DNA?". Važno je napomenuti da cijena ovog postupka ovisi o odabranom istraživačkom profilu. Ovdje je približan trošak DNA testa:

• očinstvo (majčinstvo) - 23.000 rubalja;
• bliski odnos - 39000 r .;
• odnos rođaka - 41.000 rubalja;
• osnivanje domaćeg / polubrat (sestra) - 36.000 rubalja;
• test blizanaca - 21000 r .;
• na Y-kromosomu - 14.000 rubalja;
• na mtDNA - 15000 r;
• savjet o uspostavi srodstva: usmeno - 700 rubalja, napisano - 1400 rubalja.

Posljednjih godina znanstvenici su napravili mnoga velika otkrića koja preispituju postulate znanstvenog svijeta. DNK istraživanje je u tijeku. Znanstvenici su potaknuti velikom žudnjom za poznavanjem tajne genetskog koda neke osobe. Mnogo je već otkriveno i istraženo, ali koliko je nepoznato naprijed! Napredak ne prestaje i tehnologija DNA je čvrsto utemeljena u životu svake osobe. Daljnja istraživanja ove tajanstvene i jedinstvene strukture, koja nosi mnoge misterije, otkrivat će čovječanstvu ogroman broj novih činjenica.