Нейрогенетика

НЕЙРОГЕНЕ́ТИКА (від нейро… і генетика) — наука, що ви­вчає роль генетичних факторів (індивідуальних або видоспецифічних варіацій нуклеотидної послідовності та епігенетичних змін геному певного організму) у роз­витку та функціонуван­ні нервової системи в нормі та при різних патологічних станах. Н. — від­носно молода наука, що утворилася на пере­тині генетики, нейробіо­логії та біо­логії роз­витку. У контекс­ті Н. досліджують нервові захворюва­н­ня, особливості поведінки, реакцію на стрес, характеристики особистості, інтелект, здатність до навч. і па­мʼять. Під­ґрунтям для ви­окремле­н­ня Н. як самост. науки став роз­виток технологій та досягне­н­ня 1-ї пол. 20 ст. у галузі класич. генетики (хромосомна теорія спадковості Т. Морґана, від­кри­т­тя гена В. Йоган­нсеном), наук про вищу нер­вову діяльність та психогенетику (дослідже­н­ня рефлексів Ч. Шер­рінґтоном, І. Па­вловим, від­кри­т­тя спадковості поведінки у щурів А. Єркс), нейробіо­логії та ембріології (див. Ембріологія тварин і людини; нейрон­на теорія Г. Вальдеєра та С. Рамон-і-Кахаля, від­кри­т­тя нейромедіаторів О. Леві, заснува­н­ня біо­логії роз­витку та від­кри­т­тя ембріонал. нейроіндукції Г. Шпеман­ном, С. Тойвоненом, Л. Саксеном), а також усві­домле­н­ня того, що неврол. процеси (рефлекси, поведінка, мозкова активність) мають спадк. складову. Знач. роз­виток Н. у 2-й пол. 20 — на поч. 21 ст. повʼязаний із від­кри­т­тям молекулярно-генет. механізмів спадковості та нейробіо­хім. механізмів регуляції процесів жит­тєдіяльності, геном. та епігенет. досліджень неврол. патологій: роз­шифрува­н­ня структури ДНК та генет. коду Дж. Вотсоном і Ф. Кріком, від­кри­т­тя генів нейродегенерат., нейропсихіч., нейро­мʼязових захворювань, отрима­н­ня повної нуклеотид. послідовності геномів деяких організмів, зокрема геному людини та роз­робле­н­ня методології комплекс. повногеном. досліджень. У цей період найвагоміший внесок у роз­виток Н. зробили лауреати Нобелів. премії амер. учений С. Бензер (засн. генетики поведінки, автор концепції «від гена — до поведінки»), ав­стрій. зоолог К. Лоренц (засн. зоопсихології), амер. генетик Е. Льюїс (один із засн. біо­логії роз­витку), який отримав премію «за від­кри­т­тя, що стосуються генетичного контролю на ран­ній стадії ембріонального роз­витку», амер. нейробіо­лог П. Ґрінґард, який досліджував молекулярно-генет. регуляцію нейронів. За даними ВООЗ, від поч. моніторингу (1990) спо­стерігається зро­ста­н­ня кількості пацієнтів із нерв. захворюва­н­нями. Нині внаслідок цих захворювань щороку вмирають 9 млн осіб (16,5 % від заг. кількості смертей), 276 млн осіб мають інвалідність (11,6 %). Цей клас патології за­ймає 2-е м. за смертністю після серц.-судин. захворювань та 1-е м. за інвалідизацією. Прибл. 25–50 % нерв. захворювань мають спадк. природу: моноген­ну (рідкісні патології, поруше­н­ня у певному гені майже у 100 % випадків асоці­йоване з роз­витком патології), поліген­ну (захворюва­н­ня виникає при патології декількох генів) і мультифакторну (масові патології, захворюва­н­ня є наслідком дії генет. факторів та довкі­л­ля). Найпоширеніші спадково об­умовлені мультифакторні нерв. захворюва­н­ня: інтелект. дис­функція та роз­лади аутистич. спектра (поширеність 3–5 %), хвороба Альцгаймера та ін. деменції (43,8 млн хворих, поширеність 0,71 %), хвороба Паркінсона (6,1 млн хворих, 0,09 %), епілепсія (24 млн хворих, 0,33 %), неврол. рак (7,7 млн хворих, 0,11 %). Серед нерв. захворювань моноген. природи — поліневропатія Шарко–Марі–Тута, мʼязова дистрофія Дюшен­на, син­дром ламкої Х-хромосоми, спінал. мʼязова атрофія, хорея Гентінґтона. Перші гени моноген. спадк. нерв. захворювань людини були ідентифіковані на­прикінці 1980-х — поч. 90-х рр. ще до отрима­н­ня повної нуклеотид. послідовності геному людини з викори­ста­н­ням сегрегацій. аналізу та позицій. клонува­н­ня: 1987 — ген DMD, мʼязова дистрофія Дюшен­на; 1991 — ген FMR1, син­дром ламкої Х-хромосоми; 1993 — ген HDD, хорея Гентінґтона. Між­нар. проект «Геном людини», який 2003 завершився отрима­н­ням повної нуклеотид. послідовності, призвів до різкого зро­ста­н­ня кількості від­критих генів людини, зокрема генів нерв. захворювань. Нині ві­домо бл. 6600 нерв. патологій людини, для яких ідентифіковано гени-детермінатори, понад 2000 генів асоці­йовані з нерв. захворюва­н­нями. В Україні молекулярно-генет., ней­робіол. та біо­хім. механізми функціонува­н­ня, патофізіол. і генет. фактори нерв. захворювань досліджують у провід. спеціаліз. наук. установах: Ін­ституті молекуляр. біо­логії і генетики НАНУ, Центрі орфан­них захворювань Нац. дит. спеціаліз. лікарні «Охматдит», Ін­ституті фізіології НАНУ, Ін­ституті педіатрії, акушерства і гін­екології НАМНУ, Ін­ституті геронтології НАМНУ, Нац. мед. академії післядиплом. освіти (усі — Київ), Ін­ституті неврології, психіатрії та наркології НАМНУ (Харків), Укр. ін­ституті клін. генетики Харків. мед. університету, Ін­ституті спадк. патології НАМНУ (Львів), Сх.-укр. спеціаліз. центрі мед. генетики та пренатал. діагностики (м. Маріуполь Донец. обл.). Зокрема, в Ін­ституті молекуляр. біо­логії і генетики НАНУ досліджують молекулярно-генет. чин­ники спадк. моноген. та мультифактор. нерв. захворювань (спінал. мʼязова атрофія, мʼязова дистрофія Дюшен­на, поліневропатії, син­дроми Ретта, Прадера–Віл­лі, Ангельман­на, Мартіна–Белл, поруше­н­ня інтелекту, хвороба Альц­гаймера тощо). Сучасні прикладні та фундам. напрями клін. Н. нерв. захворювань досить широко пред­ставлені в Ін­ституті неврології, психіатрії та наркології НАМНУ: гепатолентікулярна дегенерація, спадк. нейропедіатр. роз­лади, зокрема з епілептич. син­дромами. В остан­ні роки системно ви­вчають та надають практ. допомогу при спадк. нерв.-мʼязовій патології, використовують як класичні, так і новітні лікув.-діагност. засоби, роз­робляють новітні під­ходи персоналізованої медицини нерв. захворювань. Вагомий внесок у роз­виток віт­чизн. та світ. Н. зробили лікар-невропатолог, генетик С. Давиденков; біо­лог, засн. сучас. соціобіо­логії Ф. Добржанський; фізіолог, нейрофізіолог, біо­фізик П. Костюк; лікар-психіатр Л. Булахова; молекуляр. біо­лог В. Кавсан; лікар-невропатолог С. Євтушенко; неврологи Л. Кирилова, В. Мартинюк. Фенотипова мінливість та генет. гетероген­ність ускладнюють дослідже­н­ня нерв. захворювань та не до­зволяють чітко ви­окремити певні нозолог. форми. Роз­виток молекуляр. генетики людини та Н. при­звели до певних зрушень у даній про­блемі — картува­н­ня генів-кандидатів, а в багатьох випадках і виявле­н­ня конкрет. мутацій до­зволили уточнити класифікацію нерв. захворювань та, як наслідок, проводити ранню диференційну діагностику цих патологій. Завдяки ви­вчен­ню нерв. захворювань на молекуляр. рівні були від­криті генні мережі та багатокомпонентні біо­хім. ланцюги функціонува­н­ня нерв. захворювань. Впроваджують комплексні під­ходи для ви­вче­н­ня функціон. взаємодій нерв. системи: епігеномні (модифікації регулятор. послідовностей геному), транскриптомні (профілі екс­пресії генів на рівні РНК), протеомні (профілі екс­пресії білків) та метагеномні (взаємодії декількох геномів в одному організмі, напр., бактеріал. мікробіо­ти з геномом «хазяїна»). Сучас. стан Н. людини до­зволив роз­робляти під­ходи до ген­ної терапії спадк. нерв. захворювань та впровадити перші терапевт. препарати, спрямовані на внесе­н­ня змін у генет. апарат клітин організму з метою лікува­н­ня (напр., «Spinraza®» для лікува­н­ня спінал. мʼязової атрофії, «Exondys 51» та ін. препарати для лікува­н­ня мʼязової дистрофії Дюшен­на).

Завантажити статтю