遺伝学および病気の概要

Genetics
 

Summary

多くの人間の病気は、突然変異または遺伝子の変異に関連付けられます。これらの遺伝的変異のいくつかは遺伝性、他は有機体の生命の間に散発的に発生すると、がんなどの病気を引き起こすの世代に代々 受け継が。識別し、患者の診断と治療法の向上の期待してこれらの遺伝子変異を特徴付けるに挑んでいます。

このビデオでは、遺伝病の研究の歴史を調べて、医療遺伝学者によってキーの質問を探検します。病気の遺伝の基礎を識別するために使用されるさまざまなツールして説明して、遺伝子型解析技術とゲノムワイド関連研究 (GWAS) を含みます。最後に、遺伝医学研究の現在のいくつかの例が掲載されています。

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JoVE Science Education Database. 遺伝学の必需品. 遺伝学および病気の概要. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

多くの人間の病気が遺伝的要素、バリエーションや個々 の DNA の突然変異によって引き起こされることを意味あります。遺伝性遺伝病は、世代からの世代に渡すことができますが、すべてではない遺伝病、遺伝性、がんの多くの種類を含みます。発見して、疾患関連遺伝子を特徴付ける、科学者や臨床医は、患者の診断と治療法を改善するために願っています。

このビデオが遺伝病の簡単な歴史を紹介、遺伝学者によってキーの質問を紹介、これらの質問に答えるためのいくつかのツールについて説明、議論するいくつかの現在のアプリケーション。

遺伝病の研究の歴史の中でいくつかの画期的な研究を確認してみましょう。

1803 年に、ジョン ・ コンラッド オットーは凝固障害がある男性に主に影響する血液を記述する記事を掲載しました。オットーは、特定の家族でこの病気を走った認識、影響を受ける男性が影響を受けない娘から孫に病気を渡すことができることを示す、1813 年にその継承パターンを定義したジョンの干し草だった。今日、この病気は、血友病、として知られている、我々 は今特定の血液凝固の要因、x 染色体上にある遺伝子の劣性突然変異によって引き起こされる知っています。女性は通常 2 つよりを持って男性だけあるので、1 つの変異遺伝子のコピーを継承する女性を健康が、突然変異を持つ男性は病気をマニフェストします。

1896 年には、Archibald Garrod は患者の尿が空気にさらされると黒を回し、alkaptonuria と呼ばれる珍しい遺伝性疾患を発見しました。彼はこれらの個人に酵素タンパク質の化学分解に関与して似たような「先天性代謝異常」が多くの遺伝病の原因となることが示唆されたが欠けていたことを仮定しました。

Garrod の仕事、1941 年にジョージ ・ ビードルとエドワード ・ テータムをどのように酵素は代謝経路の行動見てパンかびで実験を行いました。「一遺伝子一酵素説」として有名になった彼らの提案は、1 つの遺伝子が新陳代謝の細道の 1 つのステップを制御するための 1 つの酵素の生産を指定します

ビクター ・ マキューズィック、1966 年のまれな遺伝性疾患の研究の先駆者「遺伝医学の父」は集団を分離、コンパイル、メンデル男ので、今日更新のある遺伝性疾患の決定的なカタログを公開。

多くの科学者は、遺伝病を調査しながら他の人はがんなど、散発的に登場した疾患の遺伝的な根拠を探した。1976 年、ジョン ・ マイケル ・ ビショップ、ハロルド ・ ヴァーマス、符号化された蛋白質が新規または強化された機能を取得するような方法で変異した遺伝子を「がん遺伝子」には示した。これらの「機能の獲得」の突然変異がよく制御されていない細胞増殖癌の重要な特徴であります。

同じ 10 年以内アルフレッド Knudson 損失-の-「機能」に符号化された蛋白質の突然変異遺伝子両方コピーを導いたとき腫瘍のサプレッサーと呼ばれる、他の遺伝子をのみがんに貢献するを発見しました。「2 ヒット仮説」として有名になった Knudson のアイデア

1983 年ジェームズ ・ Gusella ハンチントン病遺伝子を染色体 4 にマップする制限断片長多型と呼ばれる DNA セグメントが定期的に間隔をあけられた、非常に変数を使用する場合特定の疾患原因遺伝子に向けて大きな前進が作られました。

さらに遺伝子マッピング、1990 年には、このプロセスを容易にするには、科学者の国際コンソーシアムは人間ゲノム プロジェクト人間の DNA の全体セットをシーケンス処理するを開始しました。このプロジェクトは、2004 年に大幅に完了しました。

一年後、データのリリースは、異なる人口の間で塩基配列変異株のゲノム広いマップを作成することを目指し、国際ハップマップ プロジェクトから始まった。これらのデータは現在遺伝的変異と一般的な病気間の関連付けをテストする研究者を許可します。これまで、コストの削減を伴って、高スループット シーケンス技術の開発とで患者の病気の原因となる突然変異を識別するシーケンスを使用ますます現実になっています。

歴史のハイライトのいくつかを確認した後、遺伝医学のいくつかの基本的な質問を見ていきましょう。

まず、多くの遺伝学者は特定の疾患が遺伝的要因によって制御されるかどうかを知りたいです。まず、彼らは家族や兄弟などの古典的なアプローチを使用して病気を継承できること証拠を捜すかもしれない。これらの研究はまたことを意味は単一の遺伝子で突然変異によって引き起こされる病気は、イネやメンデルは、かどうかを決定するための強力ですまたは、複数の遺伝子と環境要因によって引き起こされる多因子または複雑なの意味です。

パーキンソン病などの複雑な疾患や心臓疾患の遺伝学は特に離れて、いじめるにくく、多くの研究者は、これらの疾患に関連する遺伝子変異を識別するために人口にわたって大規模な研究を使用しようとしています。2 つの競合するモデルは、科学者が質問に取り組むため形状します。「共通の病気/共通の変形」仮説、各効果が大きい比較的稀な変形の重要性「複数のまれな変異」仮説が主張する間、ささやかな影響を持つ人口では一般的な多くの遺伝的変異の関与が示唆されました。

最後に、遺伝学者はまたどのように異なる遺伝学的手法を調査臨床診断に使用することができます。彼らは、患者、テストに必要な DNA の量を最小限に抑えるためにまたは唾液や血液疾患のリスクファクターを評価するなど、簡単にアクセスできるサンプルからの DNA 精製を最適化する方法を調べることができます。

今では、いくつかの遺伝学者によってキーの質問を知っている、彼らは答えを見つけるために使用するテクニックを見てみましょう。

一塩基多型、または、Snp の遺伝子型は、人口のさまざまな DNA シーケンスを識別するために最も広く使用されているアプローチの一つです。相補的なオリゴヌクレオチドを DNA 断片を交配させることによってまたは高いシーケンス固有の制限の酵素を使用して、サイズの異なるフラグメントを生成する単一のヌクレオチドの相違点を検出できます。

シーケンスに基づくジェノタイピングは因果の突然変異を見つけるための別の一般的な方法です。古典のサンガー法は体外の複製中に DNA ポリメラーゼをラベル付き、チェーン終了の塩基の取り込みに基づいており、候補遺伝子がわかっている場合は、日常的に使用します。

大きいスケール解析、疾患に関連する変異を識別するために影響を受けない制御ゲノムと比較することができます短い配列の大規模な番号を生成する高スループット次世代シーケンスを使用できます。

複雑な疾患、ゲノム広い連合の調査、または GWAS が異なる周波数の影響を受けるとコントロール集団関係のない科目の SNPs を識別するために使用されます。影響を受ける人口の SNP の高い周波数では、バリアントと病気の関係を示唆しています。

最後に、さまざまな細胞遺伝学の手法は、疾患が生じるゲノム構造の違いを検出できます。全体の染色体を汚す構造または数の変更を識別するための染色体を形成することができます。また、蛍光の in situハイブリダイゼーションは、特定の DNA シーケンスを視覚化するのに分類されたオリゴヌクレオチド プローブを使用します。

今では遺伝子の発見で使用されるいくつかの方法に慣れている、病の研究でのアプリケーションを見てみましょう。

病気の原因となる変異を識別する方法の 1 つは、シーケンスと血統の研究を組み合わせることです。本研究では、候補者の遺伝子の配列によって統合失調症患者の遺伝的変異を認めた.これらの突然変異は自発的に、として分類されたまたはde novo、以来、彼らは継承されませんでした。

学会を通して疾病にまれな遺伝的変異をリンクする別のアプリケーションが含まれます。ここでは、研究者約 1000 人、使用次世代シーケンシング 32 癌関連遺伝子の変異を検出するからプールされたゲノム。プールされたシーケンス技術は、GWAS のような対等な技術で発見されたものも含めて、既知および新規の稀な変形を識別されます。

最後に、シーケンシング技術は、多くの臨床診断を通知する更新されます。この実験では、調査官は抽出し、腫瘍から DNA を断片化します。すべての蛋白質のコーディングのエクソン、化学的にタグの相補的なオリゴヌクレオチドにバインドとキャプチャしてこれらの DNA 複合体を収集するタグの親和性の高いタンパク質を使用して、隔離されました。キャプチャされた DNA は塩基配列し、癌を引き起こす突然変異を識別するために健康的なコントロールのサンプルと比較しています。

遺伝子および病気のゼウスの概要を見てきただけ。このビデオでは遺伝学者、著名な研究戦略、および現在のアプリケーションのいくつかのキーの質問医療遺伝学の歴史を確認しました。見てくれてありがとう!

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