Кіріспе

Генетикалық талдау – генетика және молекулалық биология салаларын қамтитын ғылымдарда жүргізілетін зерттеулердің және талдаудың жалпы процесі. Осы зерттеулердің нәтижесінде көптеген қолданыстар пайда болды, олар да осы процестің бір бөлігі саналады. Талдаудың негізгі жүйесі жалпы генетикаға негізделген. Базалық зерттеулерге гендерді және мұрагерлік ауруларды анықтау кіреді. Бұл зерттеулер ғасырлар бойы кең ауқымды физикалық байқаулар негізінде де, микроскоптық деңгейде де жүргізіліп келеді. Генетикалық талдау генетика және молекулалық биология ғылымдарында қолданылатын және олардан туындаған әдістерді, сондай-ақ осы зерттеулердің нәтижесінде пайда болған қолданыстарды сипаттау үшін қолданылуы мүмкін. Генетикалық талдау мұрагерлік/туқым қуалайтын ауруларды анықтау үшін, сондай-ақ кейбір соматикалық аурулар, мысалы, қатерлі ісіктерді диагностикалау үшін жүргізіледі. Қатерлі ісіктердің генетикалық талдауы мутацияларды, біріккен гендерді және ДНК көшірмелерінің санындағы өзгерістерді анықтауды қамтиды.

Тарих

Генетикалық талдаудың негізін қалаған зерттеулердің көп бөлігі ежелгі заманда басталды. Ертедегі адамдар егін мен малдың сапасын арттыру үшін таңдаулы шаралар қолданғанын байқады. Сондай-ақ, олар адамдардағы мұрагерлік белгілерді анықтады, олар жылдар өте жойылды. Көптеген генетикалық талдаулар уақыт өте келе дами түсті.

Мендельдік зерттеулер

Қазіргі заманғы генетикалық талдау 1800 жылдардың ортасында Грегор Мендель жүргізген зерттеулермен басталды. "Қазіргі заманғы генетиканың әкесі" деп танылатын Мендель өсімдіктердегі айырмашылықты зерттеуге шабыттанды. 1856 және 1863 жылдар аралығында Мендель шамамен 29 000 бұршақ өсімдігін (яғни Pisum sativum) өсіріп, сынақтан өткізді. Бұл зерттеу көрсеткендей, төрт бұршақ өсімдігінің біреуі таза тұқымдық рецессивті аллельдерге ие, екеуі гибридті, ал біреуі таза тұқымдық доминантты болды. Оның тәжірибелері оны екі жалпылама жасауға алып келді: Бөліну заңы және Тәуелсіз таралу заңы, кейіннен Мендельдің мұрагерлік заңдары ретінде белгілі болды. Мұрагерлік туралы негізгі түсінік болмағандықтан, Мендель түрлі организмдерді бақылап, алғаш рет генетикалық талдауды қолданып, қасиеттердің ата-анадан балаға берілетінін және осы қасиеттердің балаларда өзгеше болу мүмкін екенін анықтады. Кейіннен әрбір жасушаның ішінде осы қасиеттерге жауапты бірліктер бар екені анықталды. Бұл бірліктер гендер деп аталады. Әр ген – генетикалық қасиеттерге жауапты ақуыздар құрамына кіретін аминқышқылдарының тізбегімен сипатталады.

Түрлері

Генетикалық талдаулар ПТР, РТ ПТР, ДНҚ секвенирлеу, ДНҚ микромассивтері сияқты молекулалық технологияларды, сондай-ақ кариотипі және флуоресценттік in situ гибридтеу сияқты цитогенетикалық әдістерді қамтиды.

ДНК тізбектеу

ДНҚ тізбектеуі генетикалық талдаудың маңызды құралы болып табылады. Бұл процесте нуклеотидтік негіздердің реттілігі анықталады. ДНК-ның әрбір молекуласы аденин, гуанин, цитозин және тиминнен тұрады, олар гендердің қандай функцияларды атқаратынын анықтайды. Бұл алғаш рет 1970 жылдары ашылған. ДНҚ тізбектеуі – ДНК олигонуклеотидіндегі аденин, гуанин, цитозин және тимин нуклеотидтік негіздерінің реттілігін анықтауға арналған биохимиялық әдістерді қамтиды. Белгілі бір организмнің ДНК тізбесін анықтау арқылы сіз генетикалық қасиеттерді және кейде мінез-құлықты құрайтын үлгілерді анықтайсыз. Тізбектеу әдістері салыстырмалы түрде қиын гельге негізделген процедуралардан бастап, бояғыш таңбалау және капиллярлық электрофорезде анықтауға негізделген қазіргі заманғы автоматтандырылған протоколдарға дейін дамыды, бұл геномдар мен транскриптомдардың кең көлемде жылдам тізбектеуіне мүмкіндік береді. Организдердің гендері мен геномдарының басқа да бөліктерінің ДНК тізбектерін білу биологиялық процестерді зерттейтін фундаменталды зерттеулер үшін, сондай-ақ диагностикалық немесе сот-медициналық зерттеулер сияқты қолданбалы салаларда маңызды рөл атқарады. ДНҚ тізбектеуінің пайда болуы биологиялық зерттеулерді және жаңалықтарды айтарлықтай үдетті.

Цитогенетика

Цитогенетика – жасуша құрылымын және функциясын, әсіресе хромосомаларды зерттейтін генетиканың бір саласы. Полимераза тізбекті реакциясы ДНК-ның көбейтілуін зерттейді. Цитогенетикада хромосомалардың жан-жақты талдануының арқасында, аномалияларды анықтау және диагноз қою жеңілдеу болады.

Кариотиптеу

Кариотип – эукариотикалық жасушаның ядросындағы хромосомалардың саны және көрінісі. Бұл термин сондай-ақ, бір түрдің немесе жеке организмнің хромосомалар жиынтығын сипаттау үшін де қолданылады. Кариотип хромосомалардың санын және жарық микроскопы астында олардың қалай көрінетінін анықтайды. Олардың ұзындығына, центромерлердің орналасуына, жолақтық құрылысына, жыныс хромосомаларындағы айырмашылықтарға және басқа да физикалық ерекшеліктерге назар аударылады. Кариотиптеу – генетикалық аномалияларды және эволюциялық өзгерістерді анықтау үшін хромосомаларды зерттеудің бір жүйесі.

ДНК микромассивтері

ДНК микромассиві – қатты бетке бекітілген микроскопиялық ДНК дақтарының жиынтығы. Ғалымдар ДНК микромассивтерін бір уақытта көптеген гендердің экспрессия деңгейін өлшеу үшін немесе геномның көптеген аймақтарын генотиптеу үшін пайдаланады. Клеткада ген экспрессияланған кезде, ол хабаршы РНК (мРНК) өндіреді. Көп экспрессияланған гендер, аз экспрессияланған гендерге қарағанда, көбірек мРНК өндіреді. Бұл микромассивте анықталады. Массивте ондаған мың зондтар болуы мүмкін болғандықтан, микромассивтік эксперимент көптеген генетикалық тесттерді параллель түрде жүргізе алады. Сондықтан, массивтер көптеген зерттеулерді едәуір жылдамдатты.

ПТР

Полимераза тізбектік реакциясы (ПТР) – молекулалық биологияда ДНК-ның бір немесе бірнеше көшірмесін едәуір арттыруға арналған биохимиялық технология, нәтижесінде белгілі бір ДНК тізбегінің мыңдағаннан миллиондарға дейін көшірмелері жасалады. ПТР қазір медициналық және биологиялық зертханаларда кеңінен қолданылатын, көбінесе қажетті әдіс болып табылады. Оның қолданылу аясы: ДНК-ны тізбектеу үшін клондау, ДНК-ға негізделген филогенез немесе гендердің функционалдық талдауы; тұқым қуалайтын ауруларды диагностикалау; генетикалық саусақ іздерін анықтау (сот медицинасында және әкелік анықтауда қолданылады); сондай-ақ жұқпалы ауруларды анықтау және диагностикалау.

Қатерлі ісік

Генетикалық талдау процестері арқылы генетика және молекулалық биология саласында көптеген маңызды тәжірибелік жетістіктерге қол жеткізілді. ХХ ғасырдың соңы мен ХХІ ғасырдың басындағы ең кең таралған жетістіктердің бірі – қатерлі ісік пен генетика арасындағы байланыстың тереңірек түсінілуі. Дәрігерлер қатерлі ісік жасушаларындағы бұрмаланған гендерді анықтау арқылы қатерлі ісікті дұрыс диагноз қойып, тиімді емдеуге мүмкіндік алады.

Зерттеу

Зерттеулер генетикалық мутациялар, фузиялық гендер және ДНК көшірмелерінің өзгеруі сияқты ұғымдарды анықтауға мүмкіндік берді, және осы салада күн сайын жаңа жетістіктерге қол жеткізілуде. Осы қолданыстардың көптегені генетикалық талдаудың негізінде құрылған ғылымның жаңа салаларына әкелді. Кері генетика генетикалық кодта не жетіспейтінін немесе оны өзгерту үшін қандай элементтерді қосуға болатынын анықтау әдістерін қолданады. Генетикалық байланыс зерттеулері гендер мен хромосомалардың кеңістіктегі орналасуын талдайды. Генетикалық талдаудың кеңеюінің құқықтық, әлеуметтік және моральдық салдарына қатысты зерттеулер де жүргізілді. Генетикалық талдау мұрагерлік/генетикалық ауруларды анықтау үшін, сондай-ақ қатерлі ісік сияқты кейбір соматикалық ауруларда дифференциалдық диагноз қою үшін қолданылуы мүмкін. Қатерлі ісіктің генетикалық талдауы мутацияларды, фузиялық гендерді және ДНК көшірмелерінің өзгеруін анықтауды қамтиды.