Chương 1: Phương pháp nghiên cứu di truyền học người

Di truyền học người(Human Genetics) Hoàng Trọng Phán – ĐHSP Huế Nội dung Chương 1: Phương pháp nghiên cứu di truyền học người Chương 2: Bộ NST người và các dạng đột biến NST Chương 3: Đại cương về Bộ gen người Chương 4: Đặc điểm di truyền của các gen trên NST thường và NST giới tính Chương 5: Đặc điểm di truyền của các hệ nhóm máu Chương 6: Di truyền học nếp vân da Chương 7: Đại cương về di truyền và bệnh tật Chương 8: Đại cương về di truyền học chỉ số thông minh I. Các phương pháp nghiên cứu di truyền học người 1. Phương pháp phân tích phả hệ (genealogy analysis) 2. Phương pháp nghiên cứu trẻ sinh đôi 3. Phương pháp di truyền tế bào học người 4. Phương pháp nghiên cứu quần thể 5. Các kỹ thuật sinh học phân tử II. Các phương pháp lập bản đồ di truyền người Phân tích liên kết (linkage analysis) Các phương pháp lập bản đồ vật lý (physical mapping) III. Nhiễm sắc thể Y và chất nhiễm sắc giới tính của người 1. Nhiễm sắc thể Y của người 2. Chất nhiễm sắc thể giới tính của người IV. Sự di truyền các gene trội-lặn trên NST thường và NST giới tính Sự di truyền các gene trội-lặn trên nhiễm sắc thể thường 2. Sự di truyền các gene trội-lặn trên nhiễm sắc thể giới tính V. Di truyền y học Các bệnh di truyền do rối loạn chuyển hoá và các bệnh NST Cơ sở di truyền ung thư VI. Tư vấn di truyền y học Chương 1: Phương pháp nghiên cứu di truyền học người Những điểm khó khăn và thuận lợi trong nghiên cứu di truyền người Các phương pháp nghiên cứu di truyền người Phương pháp phả hệ Phương pháp n/c trẻ sinh đôi Phương pháp n/c di truyền tế bào Phương pháp n/c di truyền hoá sinh – phân tử Phương pháp n/c di truyền quần thể Câu hỏi ôn tập Vì sao nghiên cứu di truyền học người phải có các phương pháp đặc thù riêng? Phân tích vai trò của các phương pháp trong nghiên cứu di truyền học người: PP phả hệ, PP nghiên cứu trẻ sinh đôi, PP di truyền tế bào, PP di truyền phân tử. Giải thích vì sao con người cũng tuân theo các quy luật di truyền và biến dị như ở các sinh vật khác, nhưng lại không thể áp dụng hoàn toàn các phương pháp nghiên cứu di truyền và biến dị ở các sinh vật khác vào trong nghiên cứu di truyền người? Nêu đặc điểm di truyền của các trẻ đồng sinh. Những đặc điểm di truyền khác biệt giữa các trẻ đồng sinh cùng trứng và khác trứng là gì? Ý nghĩa của việc nghiên cứu trẻ đồng sinh? Các PPNC di truyền người 1. Phương pháp phả hệ Nghiên cứu sự di truyền các tính trạng người thuộc cùng dòng họ, xác định được tính trạng hoặc bệnh nào đó là trội hay lặn..., do một hay nhiều gene qui định, có tính chất di truyền hay không, di truyền độc lập hay liên kết với giới tính..., khả năng mắc bệnh của các thế hệ tiếp theo. Trong một số trường hợp còn xác định được người dị hợp tử mang gene bệnh. Được áp dụng khi biết được các tổ tiên trực tiếp và con cháu của người bệnh qua nhiều thế hệ. Phương pháp này kết hợp với các xét nghiệm khác cho phép rút ra những lời khuyên về di truyền hữu ích cho các gia đình về việc sinh con hoặc kết hôn. Pedigree Pedigrees are a convention for keeping track of human genetic traits used to infer genotype. Pedigrees are the human equivalent of test crosses. In a visualization of a pedigree: - males are designated with square symbols. - females with round symbols - lines are drawn to indicated matings, parent-offspring relationships, and relationships between siblings. Traits associated with dominant, recessive, sex linked, etc. alleles and loci display characteristic patterns in pedigrees just as they do when following traits in any organism by any means (i.e., in addition to historical). 2. Phương pháp n/c trẻ sinh đôi Có hai kieu sinh đôi : cùng trứng (monozygotic twin = MZ) và sinh đôi khác trứng (dizygotic twin = DZ). Phân biệt trẻ sinh đôi cùng hay khác trứng dựa vào các đặc điểm về số lượng và chất lượng : trẻ sinh đôi cùng trứng thì cùng giới, trẻ sinh đôi khác trứng có thể cùng hay khác giới; trẻ sinh cùng trứng có một màng đệm chung, trẻ sinh khác trứng có màng đệm khác nhau; trẻ sinh cùng trứng khi ghép mô thì luôn luôn thành công... Thông thường, chọn những tính trạng di truyền rõ rệt, ít bị biến đổi dưới ảnh hưởng của các nhân tố môi trường, thuộc những tính trạng này có nhóm máu, sắc tố mắt, da và tóc, nếp vân tay, chân. Trong đó phản ứng cấy ghép mô là phương pháp có thể kết luận một cách chính xác nhất. So sánh các cặp sinh đôi về một tính trạng hoặc một bệnh nào đó cho phép đánh giá ảnh hưởng của yếu tố di truyền và yếu tố môi trường lên sự hình thành tính trạng, phát hiện các biến dị xảy ra do yếu tố môi trường... Một bệnh hoặc một tính trạng di truyền nào đó có thể biểu hiện ở cả hai thành viên của cặp sinh đôi (có tương quan) hoặc cũng có khi chỉ biểu hiện ở một trong hai thành viên của cặp sinh đôi (không tương quan). Ở các cặp sinh đôi cùng trứng nếu tương quan càng lớn thì vai trò của yếu tố di truyền càng lớn. Nếu tương quan càng nhỏ thì vai trò của yếu tố di truyền càng it. Ước lượng hệ số di truyền (heritability) Vấn đề ước lượng hệ số di truyền dựa trên hệ số tương quan của một số tính trạng ở các cặp sinh đôi cùng trứng (monozygotic twins) và sinh đôi khác trứng (dizygotic). Ta biết rằng những cặp sinh đôi giống hệt nhau (cùng trứng) thì có cùng kiểu gene; như vậy bất kỳ sự sai khác nào giữa chúng phải là kết quả của các nhân tố môi trường. Trên thực tế, các cặp sinh đôi giống hệt nhau là do sự chia xẻ cùng kiểu gene cũng như các điều kiện môi trường như nhau. Một cách để xác định mức độ tương đồng là tính hệ số tương quan r (correlation) giữa các cá thể về các tính trạng khác nhau. Trị số cao nhất của hệ số r là 1, trong đó tất cả các cặp cá thể đều có cùng trị số kiểu hình như nhau. Nếu như các tính trạng là không có tương quan giữa các cặp cá thể thì r = 0. Một kết quả nghiên cứu về các hệ số tương quan của bốn tính trạng khác nhau ở các cặp sinh đôi cùng trứng (rM) và các cặp sinh đôi khác trứng (rD) nhưng cùng giới tính được cho ở bảng 1. Những sai khác giữa các trị số này phải là kết quả của sự tương đồng di truyền thấp hơn ở các cặp sinh đôi khác trứng vốn chia xẻ chỉ một nửa các gen của chúng. Công thức để tính hệ số di truyền như sau: h2 = 2(rM − rD) trong đó rM và rD lần lượt là các hệ số tương quan giữa các cặp sinh đôi cùng trứng và khác trứng. Bằng cách sử dụng công thức này, ta tính được các hệ số di truyền cho bốn tính trạng ở bảng 1 biến thiên từ 0,98 đến 0,16. Qua đó cho thấy, hầu hết sự biến đổi các chỉ số IQ và trưởng thành về mặt xã hội hau như do môi trường, trong khi hầu như sự biến đổi trong số lượng nếp vân tay và chiều cao hau như do di truyền. Bảng 1:Tương quan của 4 tính trạng giữa các cặp sinh đôi 3. Phương pháp di truyền tế bào học người Đây là phương pháp được dùng phổ biến để phát hiện và quan sát NST, qua đó xác định các dị dạng NST, các hiện tượng lệch bội, hiện tượng cấu trúc lại NST dẫn đến nhiều bệnh di truyền hiểm nghèo ở người. Dùng mô gồm nhiều tế bào đang phân chia mạnh như mô tuỷ xương , mô bào thai, mô tinh hoàn, khối u ác tính...làm tiêu bản để phân tích, đánh giá NST. Kỹ thuật lai tế bào soma và kỹ thuật hiện băng NST ra đời đã cho phép nghiên cứu cơ chế ung thư, hoạt động của gen trong quá trình phát triển cá thể và góp phần tích cực vào việc lập bản đồ di truyền người. 4.Các kỹ thuật sinh học phân tử Các thành tựu to lớn trong những năm gần đây về lĩnh vực Di truyền học người, đặc biệt là thành tựu giải mã bộ gene người đạt được là nhờ sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử như tách chiết, phân tích định tính và định lượng nucleic acid; các phương pháp lai phân tử: Southern blot, Northern blot, lai tại chỗ (in situ hybridization),... ; các phương pháp xác định trình tự nucleic acid; tạo dòng (cloning); xây dựng thư viện bộ gene, thư viện cDNA; phương pháp PCR (polymerase chain reaction); Tin sinh học (Bioinfomatics),... Ngoài các phương pháp trên người ta còn sử dụng các phương pháp nghiên cứu mô phỏng học, phương pháp in và phân tích nếp vân da, phương pháp điều tra dịch tễ học và phương pháp di truyền lâm sàng... 5. Phương pháp nghiên cứu quần thể Dựa vào Cong thuc Hardy - Weinberg, đánh giá tần số các kiểu hình để tính mật độ các gen trong quần thể liên quan đến các bệnh di truyền. Nó còn cho phép đánh giá các hậu quả của giao phối cận huyết và theo dõi sự di truyền của các quần thể người về mặt nguồn gốc v.v.