Genetyka medyczna - Medical genetics

„Getyka kliniczna” przekierowuje tutaj. Czasopismo, patrz Genetyka Kliniczna (czasopismo) .
Aby zapoznać się z nietechnicznym wprowadzeniem do tematu, zobacz Wprowadzenie do genetyki .
Część serii na
Genetyka
Hybrydogeneza u żab wodnych gametes.svg
Kluczowe komponenty
Historia i tematy
Badania
Medycyna spersonalizowana

Genetyka medyczna to dziedzina medycyny zajmująca się diagnostyką i leczeniem chorób dziedzicznych . Genetyka medyczna różni się od genetyki człowieka tym, że genetyka człowieka jest dziedziną badań naukowych, która może mieć zastosowanie w medycynie lub nie, podczas gdy genetyka medyczna odnosi się do zastosowania genetyki w opiece medycznej. Na przykład badania nad przyczynami i dziedziczeniem zaburzeń genetycznych byłyby brane pod uwagę zarówno w genetyce człowieka, jak i genetyce medycznej, podczas gdy diagnoza, leczenie i poradnictwo dla osób z zaburzeniami genetycznymi byłyby uważane za część genetyki medycznej.

W przeciwieństwie do tego, badanie fenotypów typowo niemedycznych, takich jak genetyka koloru oczu, byłoby uważane za część genetyki człowieka, ale niekoniecznie istotne dla genetyki medycznej (z wyjątkiem sytuacji takich jak albinizm ). Medycyna genetyczna to nowszy termin na określenie genetyki medycznej i obejmuje takie dziedziny, jak terapia genowa , medycyna spersonalizowana oraz szybko pojawiająca się nowa specjalizacja medyczna, medycyna predykcyjna .

Zakres

Genetyka medyczna obejmuje wiele różnych obszarów, w tym praktykę kliniczną lekarzy, doradców genetycznych i dietetyków, kliniczne czynności laboratoryjne diagnostyczne oraz badania nad przyczynami i dziedziczeniem zaburzeń genetycznych. Przykłady stanów, które wchodzą w zakres genetyki medycznej, obejmują wady wrodzone i dysmorfologię , niepełnosprawność intelektualną , autyzm , zaburzenia mitochondrialne , dysplazję szkieletową , zaburzenia tkanki łącznej , genetykę raka i diagnostykę prenatalną . Genetyka medyczna ma coraz większe znaczenie w wielu powszechnych chorobach. Nakładania się na inne specjalizacje medyczne zaczynają się pojawiać, ponieważ ostatnie postępy w genetyce ujawniają etiologię schorzeń morfologicznych , endokrynologicznych , sercowo-naczyniowych , płucnych , okulistycznych , nerkowych , psychiatrycznych i dermatologicznych . Społeczność genetyki medycznej jest coraz bardziej zaangażowana w osoby, które podjęły się planowanych testów genetycznych i genomicznych .

Podspecjalizacje

Pod pewnymi względami wiele indywidualnych dziedzin genetyki medycznej to hybrydy między opieką kliniczną a badaniami. Wynika to częściowo z ostatnich postępów w nauce i technologii (na przykład patrz Human Genome Project ), które umożliwiły bezprecedensowe zrozumienie zaburzeń genetycznych .

Genetyka kliniczna

Genetyka kliniczna to praktyka medycyny klinicznej ze szczególnym uwzględnieniem chorób dziedzicznych . Skierowania są kierowane do klinik genetycznych z różnych powodów, w tym z wad wrodzonych , opóźnień rozwojowych , autyzmu , epilepsji , niskiego wzrostu i wielu innych. Przykłady zespołów genetycznych, które są zwykle widoczne w klinice genetycznych obejmują chromosomalne przegrupowania , zespół Downa , syndrom DiGeorge (22q11.2 usuwania Zespół), zespół łamliwego chromosomu X , zespół Marfana , nerwiakowłókniakowatość , zespół Turnera i zespół Williamsa .

W Stanach Zjednoczonych lekarze zajmujący się genetyką kliniczną są akredytowani przez American Board of Medical Genetics and Genomics (ABMGG). Aby zostać certyfikowanym przez radę lekarzem Genetyki Klinicznej, lekarz musi ukończyć co najmniej 24-miesięczne szkolenie w programie akredytowanym przez ABMGG. Osoby ubiegające się o przyjęcie do programów szkoleniowych z zakresu genetyki klinicznej muszą posiadać stopień doktora medycyny lub doktora medycyny (lub jego odpowiednik) oraz ukończyć co najmniej 24-miesięczne szkolenie w akredytowanym przez ACGME programie rezydentury z zakresu chorób wewnętrznych , pediatrii , położnictwa i ginekologii lub innych dziedzin medycznych. specjalność.

Genetyka metaboliczna/biochemiczna

Genetyka metaboliczna (lub biochemiczna) obejmuje diagnostykę i leczenie wrodzonych wad metabolizmu, w których pacjenci mają niedobory enzymatyczne, które zaburzają szlaki biochemiczne zaangażowane w metabolizm węglowodanów , aminokwasów i lipidów . Przykłady zaburzeń metabolicznych obejmują galaktozemię , chorobę spichrzania glikogenu , zaburzenia spichrzania lizosomalnego , kwasicę metaboliczną , zaburzenia peroksysomalne , fenyloketonurię i zaburzenia cyklu mocznikowego .

Cytogenetyka

Cytogenetyka to nauka o chromosomach i anomaliach chromosomowych . Podczas gdy cytogenetyka historycznie opierała się na mikroskopii do analizy chromosomów, obecnie szeroko stosowane są nowe technologie molekularne, takie jak porównawcza hybrydyzacja genomowa macierzy . Przykłady nieprawidłowości chromosomowych obejmują aneuploidię , rearanżacje chromosomowe i zaburzenia delecji/duplikacji genomu.

Genetyka molekularna

Genetyka molekularna polega na odkryciu i testowaniu laboratoryjnym mutacji DNA, które leżą u podstaw wielu zaburzeń pojedynczych genów . Przykłady zaburzeń pojedynczych genów należą achondroplazji , mukowiscydozę , dystrofię mięśniową Duchenne'a , dziedzicznego raka piersi (BRCA1 / 2), choroby Huntingtona , zespołu Marfana , zespół Noonana , i zespół Retta . Badania molekularne są również stosowane w diagnostyce zespołów obejmujących epigenetyczne nieprawidłowości, takich jak zespół Angelmana , zespół Beckwith-Wiedemann , zespół Pradera-Williego , a uniparentalna disomii .

Genetyka mitochondrialna

Genetyka mitochondrialna dotyczy diagnozowania i leczenia zaburzeń mitochondrialnych , które mają podłoże molekularne, ale często powodują nieprawidłowości biochemiczne z powodu niedoboru energii.

Istnieje pewne nakładanie się medycznych laboratoriów diagnostyki genetycznej i patologii molekularnej .

Poradnictwo genetyczne

Poradnictwo genetyczne to proces informowania o chorobach genetycznych, badaniach diagnostycznych i zagrożeniach innych członków rodziny w ramach poradnictwa niedyrektywnego. Doradcy genetyczni to niebędący lekarzami członkowie zespołu genetyki medycznej, którzy specjalizują się w ocenie ryzyka rodzinnego i doradztwie dla pacjentów w zakresie zaburzeń genetycznych. Dokładna rola doradcy genetycznego różni się nieco w zależności od zaburzenia. Współpracując z genetykami, doradcy genetyczni zwykle specjalizują się w genetyce dziecięcej, która koncentruje się na nieprawidłowościach rozwojowych występujących u noworodków, niemowląt lub dzieci. Głównym celem poradnictwa pediatrycznego jest próba wyjaśnienia genetycznego podłoża problemów rozwojowych dziecka w sposób pełen współczucia i wyartykułowania, który umożliwi potencjalnie zmartwionym lub sfrustrowanym rodzicom łatwe zrozumienie informacji. Co więcej, doradcy genetyczni zwykle przyjmują rodowód rodzinny, który podsumowuje historię medyczną rodziny pacjenta. To z kolei pomaga genetykowi klinicznemu w procesie diagnostyki różnicowej i pomaga określić, jakie dalsze kroki należy podjąć, aby pomóc pacjentowi.

Historia

Chociaż genetyka ma swoje korzenie w XIX wieku dzięki pracy czeskiego mnicha Gregora Mendla i innych pionierskich naukowców, genetyka człowieka pojawiła się później. Zaczął się rozwijać, choć powoli, w pierwszej połowie XX wieku. Dziedziczenie mendlowskie (jednogenowe) badano w wielu ważnych chorobach, takich jak bielactwo, brachydaktylia (krótkie palce rąk i nóg) i hemofilia . Opracowano również podejścia matematyczne i zastosowano je w genetyce człowieka. Powstała genetyka populacyjna .

Genetyka medyczna rozwinęła się późno, wyłoniła się w dużej mierze po zakończeniu II wojny światowej (1945), kiedy ruch eugeniczny popadł w niesławę. Nadużycie eugeniki przez nazistów zabiło pogrzeb. Pozbawione eugeniki podejście naukowe mogło zostać zastosowane i zastosowane w genetyce człowieka i medycyny. Genetyka medyczna rozwijała się coraz szybciej w drugiej połowie XX wieku i trwa w XXI wieku.

Obecna praktyka

Środowisko kliniczne, w którym pacjenci są oceniani, determinuje zakres działań praktycznych, diagnostycznych i terapeutycznych. Dla celów ogólnej dyskusji, typowe spotkania między pacjentami a lekarzami genetykami mogą obejmować:

  • Skierowanie do ambulatoryjnej poradni genetycznej (pediatrycznej, dorosłej lub kombinowanej) lub konsultacja wewnątrzszpitalna, najczęściej w celu oceny diagnostycznej.
  • Kliniki genetyki specjalistycznej zajmujące się leczeniem wrodzonych wad metabolizmu , dysplazji szkieletowej czy chorób spichrzania lizosomalnego .
  • Skierowanie na poradę do poradni genetyki prenatalnej w celu omówienia zagrożeń dla ciąży ( zaawansowany wiek matki , narażenie na teratogen, wywiad rodzinny dotyczący choroby genetycznej), wyniki badań (nieprawidłowe badanie surowicy matki, nieprawidłowe USG) i/lub opcje diagnostyki prenatalnej ( typowo nieinwazyjne badania prenatalne, diagnostyczna amniopunkcja lub biopsja kosmówki).
  • Wielodyscyplinarne kliniki specjalistyczne, które obejmują genetyka klinicznego lub doradcę genetycznego (genetyka nowotworów, genetyka sercowo-naczyniowa, kliniki twarzoczaszki lub rozszczepu wargi/podniebienia, kliniki niedosłuchu, kliniki dystrofii mięśniowej/zaburzeń neurodegeneracyjnych).

Ocena diagnostyczna

Każdy pacjent zostanie poddany ocenie diagnostycznej dostosowanej do jego konkretnych objawów przedmiotowych i podmiotowych. Genetyk ustali diagnozę różnicową i zaleci odpowiednie badania. Testy te mogą oceniać zaburzenia chromosomalne , wrodzone błędy metabolizmu lub zaburzenia pojedynczego genu.

Badania chromosomów

Badania chromosomów są wykorzystywane w klinice genetyki ogólnej w celu określenia przyczyny opóźnienia rozwojowego/opóźnienia umysłowego, wad wrodzonych, cech dysmorficznych i/lub autyzmu. Analiza chromosomów jest również wykonywana w warunkach prenatalnych w celu określenia, czy płód jest dotknięty aneuploidią lub innymi rearanżacjami chromosomów. Wreszcie nieprawidłowości chromosomowe są często wykrywane w próbkach raka. Opracowano wiele różnych metod analizy chromosomów:

  • Analiza chromosomów za pomocą kariotypu obejmuje specjalne barwniki, które generują jasne i ciemne prążki, umożliwiając identyfikację każdego chromosomu pod mikroskopem.
  • Hybrydyzacja fluorescencyjna in situ (FISH) obejmuje fluorescencyjne znakowanie sond, które wiążą się z określonymi sekwencjami DNA, wykorzystywane do identyfikacji aneuploidii, delecji lub duplikacji genomu, charakteryzowania translokacji chromosomowych i określania pochodzenia chromosomów pierścieniowych .
  • Malowanie chromosomów to technika, która wykorzystuje sondy fluorescencyjne specyficzne dla każdego chromosomu do zróżnicowanego znakowania każdego chromosomu. Technika ta jest częściej stosowana w cytogenetyce nowotworów, gdzie mogą wystąpić złożone rearanżacje chromosomów.
  • Porównawcza hybrydyzacja genomowa z macierzą jest nowszą techniką molekularną, która obejmuje hybrydyzację pojedynczej próbki DNA ze szklanym szkiełkiem lub mikromacierzami zawierającymi sondy molekularne (od dużych sztucznych chromosomów bakteryjnych o wielkości ~200 kb po małe oligonukleotydy), które reprezentują unikalne regiony genomu. Metoda ta jest szczególnie czuła w wykrywaniu przyrostów lub strat genomu w całym genomie, ale nie wykrywa zrównoważonych translokacji ani nie rozróżnia lokalizacji zduplikowanego materiału genetycznego (na przykład duplikacja tandemowa kontra duplikacja insercyjna).

Podstawowe badania metaboliczne

Badania biochemiczne są przeprowadzane w celu zbadania braku równowagi metabolitów w płynie ustrojowym, zwykle krwi (osocze/surowica) lub moczu, ale także w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF). W pewnych okolicznościach stosuje się również specyficzne testy funkcji enzymów (w leukocytach, fibroblastach skóry, wątrobie lub mięśniach). W USA badanie przesiewowe noworodków obejmuje testy biochemiczne do badań przesiewowych pod kątem uleczalnych schorzeń, takich jak galaktozemia i fenyloketonuria (PKU). Pacjenci z podejrzeniem choroby metabolicznej mogą przejść następujące badania:

  • Ilościowa analiza aminokwasów jest zwykle przeprowadzana przy użyciu reakcji z ninhydryną, a następnie chromatografii cieczowej w celu pomiaru ilości aminokwasu w próbce (w moczu, osoczu/surowicy lub płynie mózgowo-rdzeniowym). Pomiar aminokwasów w osoczu lub surowicy jest stosowany w diagnostyce chorób amino metabolizmu kwasów , takich jak zaburzenia cyklu moczowego , syrop klonowy choroby moczu i PKU . Pomiar aminokwasów w moczu może być przydatny w diagnostyce cystynurii lub nerkowego zespołu Fanconiego, co można zaobserwować w cystynozie .
  • Analiza kwasów organicznych w moczu może być przeprowadzona za pomocą metod ilościowych lub jakościowych, ale w obu przypadkach test służy do wykrywania wydalania nieprawidłowych kwasów organicznych . Związki te są normalnie wytwarzane podczas metabolizmu organizmu aminokwasów i nieparzystych kwasów tłuszczowych, ale kumulują się u pacjentów z pewnymi schorzeniami metabolicznymi .
  • Profil kombinacji acylokarnityny wykrywa związki, takie jak kwasy organiczne i kwasy tłuszczowe sprzężone z karnityną. Test służy do wykrywania zaburzeń związanych z metabolizmem kwasów tłuszczowych, w tym MCAD .
  • Pirogronian i mleczan są produktami ubocznymi normalnego metabolizmu, zwłaszcza metabolizmu beztlenowego . Związki te zwykle gromadzą się podczas wysiłku lub niedokrwienia, ale są również podwyższone u pacjentów z zaburzeniami metabolizmu pirogronianu lub zaburzeniami mitochondrialnymi.
  • Amoniak jest końcowym produktem metabolizmu aminokwasów i jest przekształcany w wątrobie do mocznika w wyniku szeregu reakcji enzymatycznych zwanych cyklem mocznikowym . Podwyższony poziom amoniaku można zatem wykryć u pacjentów z zaburzeniami cyklu mocznikowego , a także innymi stanami obejmującymi niewydolność wątroby .
  • Testy enzymatyczne są wykonywane dla szerokiego zakresu zaburzeń metabolicznych w celu potwierdzenia diagnozy podejrzewanej na podstawie testów przesiewowych.

Badania molekularne

Zabiegi

Każda komórka ciała zawiera informację dziedziczną ( DNA ) opakowaną w struktury zwane chromosomami . Ponieważ zespoły genetyczne są zazwyczaj wynikiem zmian chromosomów lub genów, nie ma obecnie dostępnego leczenia, które mogłoby skorygować zmiany genetyczne w każdej komórce ciała. Dlatego obecnie nie ma „lekarstwa” na zaburzenia genetyczne. Jednak w przypadku wielu zespołów genetycznych dostępne jest leczenie radzenia sobie z objawami. W niektórych przypadkach, zwłaszcza wrodzonych błędach metabolizmu , mechanizm choroby jest dobrze poznany i oferuje możliwość postępowania dietetycznego i medycznego w celu zapobiegania lub ograniczania długotrwałych powikłań. W innych przypadkach stosuje się terapię infuzyjną w celu zastąpienia brakującego enzymu. Obecne badania aktywnie poszukują zastosowania terapii genowej lub innych nowych leków do leczenia określonych zaburzeń genetycznych.

Postępowanie w zaburzeniach metabolicznych

Ogólnie rzecz biorąc, zaburzenia metaboliczne wynikają z niedoborów enzymów, które zakłócają normalne szlaki metaboliczne. Na przykład w hipotetycznym przykładzie: 

    A ---> B ---> C ---> D         AAAA ---> BBBBBB ---> CCCCCCCCCC ---> (no D)
       X      Y      Z                   X           Y       |      (no or insufficient Z)
                                                           EEEEE

Związek „A” jest metabolizowany do „B” przez enzym „X”, związek „B” jest metabolizowany do „C” przez enzym „Y”, a związek „C” jest metabolizowany do „D” przez enzym „Z”. Jeśli brakuje enzymu „Z”, będzie brakować związku „D”, podczas gdy związki „A”, „B” i „C” będą się nawarstwiać. Patogeneza tego konkretnego stanu może wynikać z braku związku „D”, jeśli jest on krytyczny dla jakiejś funkcji komórkowej, lub z toksyczności z powodu nadmiaru „A”, „B” i/lub „C”, lub z toksyczności spowodowanej do nadmiaru „E”, który zwykle występuje tylko w niewielkich ilościach i gromadzi się tylko wtedy, gdy „C” jest w nadmiarze. Leczenie zaburzenia metabolicznego można osiągnąć poprzez suplementację dietą związku „D” i ograniczenie dietetyczne związków „A”, „B” i/lub „C” lub leczenie lekiem, który promuje usuwanie nadmiaru „A”, „B”, „C” lub „E”. Innym podejściem, które można zastosować, jest enzymatyczna terapia zastępcza, w której pacjentowi podaje się wlew brakującego enzymu „Z” lub terapię kofaktorową w celu zwiększenia skuteczności jakiejkolwiek resztkowej aktywności „Z”.

  • Dieta

Ograniczenie diety i suplementacja to kluczowe środki podejmowane w kilku dobrze znanych zaburzeniach metabolicznych, w tym galaktozemii , fenyloketonurii (PKU), chorobie syropu klonowego , kwasicy organicznej i zaburzeniach cyklu mocznikowego . Takie restrykcyjne diety mogą być trudne do utrzymania dla pacjenta i rodziny i wymagają ścisłej konsultacji z dietetykiem, który ma szczególne doświadczenie w zaburzeniach metabolicznych. Skład diety będzie się zmieniał w zależności od potrzeb kalorycznych dorastającego dziecka i należy zwrócić szczególną uwagę podczas ciąży, jeśli kobieta cierpi na jedno z tych zaburzeń.

  • Lek

Podejścia medyczne obejmują wzmocnienie resztkowej aktywności enzymu (w przypadkach, gdy enzym jest wytwarzany, ale nie działa prawidłowo), hamowanie innych enzymów na szlaku biochemicznym, aby zapobiec gromadzeniu się toksycznego związku lub przekierowanie toksycznego związku do innej postaci, która może być wydalone. Przykłady obejmują użycie wysokich dawek pirydoksyna (B6), u niektórych pacjentów z homocystynurię zwiększenie aktywności resztkowej enzymu cystathione syntazy podawanie biotyną w celu przywrócenia aktywności kilku enzymów dotkniętych niedoborem biotynidazy , leczenie NTBC w tyrozynemii do hamują wytwarzanie sukcynyloacetonu, który powoduje toksyczność wątroby, oraz stosowanie benzoesanu sodu w celu zmniejszenia gromadzenia się amoniaku w zaburzeniach cyklu mocznikowego .

Niektóre choroby spichrzania lizosomalnego leczy się infuzjami rekombinowanego enzymu (wytwarzanego w laboratorium), który może zmniejszyć akumulację związków w różnych tkankach. Przykłady obejmują choroby Gauchera , choroba Fabry'ego , mukopolisacharydozy i glikogenu typu chorobę spichrzeniową II . Takie leczenie jest ograniczone przez zdolność enzymu do dotarcia do dotkniętych obszarów (na przykład bariera krew-mózg uniemożliwia enzymowi dotarcie do mózgu) i czasami może być związane z reakcjami alergicznymi. Długoterminowa skuteczność kliniczna enzymatycznych terapii zastępczych jest bardzo zróżnicowana w zależności od różnych zaburzeń.

Inne przykłady

  • Blokery receptora angiotensyny w zespole Marfana i Loeys-Dietz
  • Przeszczep szpiku kostnego
  • Terapia genowa

Ścieżki kariery i szkolenia

Genetyk pracujący z rodowodem

Istnieje wiele ścieżek kariery w dziedzinie genetyki medycznej i oczywiście szkolenie wymagane w każdej dziedzinie znacznie się różni. Informacje zawarte w tej sekcji dotyczą typowych ścieżek w Stanach Zjednoczonych i mogą występować różnice w innych krajach. Lekarze amerykańscy w podspecjalizacji klinicznej, doradczej lub diagnostycznej zazwyczaj uzyskują certyfikat zarządu przez American Board of Medical Genetics .

Kariera zawodowa Stopień Opis Szkolenie
Genetyk kliniczny MD , DO , MD-PhD lub MBBS Genetyk kliniczny to zazwyczaj lekarz, który ocenia pacjentów w gabinecie lub podczas konsultacji szpitalnej. Proces ten obejmuje wywiad medyczny, wywiad rodzinny ( rodowód ), szczegółowe badanie fizykalne, przegląd obiektywnych danych, takich jak wyniki obrazowania i badań, ustalenie diagnozy różnicowej oraz zalecenie odpowiednich badań diagnostycznych. College (4 lata) → Szkoła medyczna (4 lata) → Staż podstawowy (2-3 lata) → Staż w dziedzinie genetyki klinicznej (2 lata). Niektórzy genetycy kliniczni uzyskują również stopień doktora (4-7 lat). Nowa ścieżka rezydencyjna oferuje 4-letnią rezydenturę podstawową w genetyce klinicznej natychmiast po ukończeniu szkoły medycznej.
Doradca genetyczny SM Doradca genetyczny specjalizuje się w przekazywaniu informacji genetycznej dla pacjentów i ich rodzin. Doradcy genetyczni często ściśle współpracują z genetykami klinicznymi lub innymi lekarzami (takimi jak położnicy lub onkolodzy ) i często przekazują wyniki zalecanych badań. College (4 lata) → Program studiów magisterskich z poradnictwa genetycznego (2 lata).
Pielęgniarka metaboliczna i/lub dietetyk BA/BS, MS, RN Jednym z krytycznych aspektów leczenia pacjentów z zaburzeniami metabolicznymi jest odpowiednia interwencja żywieniowa (albo ograniczenie związku, który nie może być metabolizowany, albo uzupełnienie związków, których brakuje w wyniku niedoboru enzymu). Pielęgniarka metaboliczna i dietetyk odgrywają ważną rolę w koordynowaniu postępowania dietetycznego. College (4 lata) → Szkoła pielęgniarska lub szkolenie podyplomowe w zakresie żywienia.
Diagnostyka biochemiczna Licencjat, magister, doktor , MD, DO, MD-PhD Osoby specjalizujące się w genetyce biochemiczne zazwyczaj pracują w laboratorium diagnostycznym, analizie i interpretacji wyspecjalizowane biochemicznych badań środek aminokwasów , kwasów organicznych i enzymu działania. Niektórzy genetycy kliniczni posiadają również certyfikat zarządu w zakresie genetyki biochemicznej. College (4 lata) → Szkoła podyplomowa (doktorat, zwykle 4–7 lat) i/lub Szkoła medyczna (4 lata)
Diagnostyka cytogenetyczna BS, MS, PhD, MD, DO, MD-PhD Osoby specjalizujące się w cytogenetyce zazwyczaj pracują w laboratorium diagnostycznym, analizując i interpretując kariotypy , FISH i porównawcze testy hybrydyzacji genomowej . Niektórzy genetycy kliniczni są również certyfikowani przez radę cytogenetyczną. College (4 lata) → Szkoła podyplomowa (doktorat, zwykle 4–7 lat) i/lub Szkoła medyczna (4 lata)
Genetyka molekularna BS, MS, PhD, MD, DO, MD-PhD Osoby specjalizujące się w genetyce molekularnej zazwyczaj pracują w laboratorium diagnostycznym, analizując i interpretując specjalistyczne testy genetyczne, które poszukują zmian ( mutacji ) powodujących chorobę w DNA . Niektóre przykłady molekularnych testów diagnostycznych obejmują sekwencjonowanie DNA i Southern blotting . College (4 lata) → Szkoła podyplomowa (doktorat, zwykle 4–7 lat) i/lub Szkoła medyczna (4 lata)
genetyk badawczy BS, MS, PhD, MD, DO, MD-PhD Każdy badacz, który bada genetyczne podstawy chorób człowieka lub wykorzystuje organizmy modelowe do badania mechanizmów choroby, może być uznany za Genetyka Badawczego. Wiele ścieżek kariery klinicznej obejmuje również badania podstawowe lub translacyjne, a zatem osoby zajmujące się genetyką medyczną często uczestniczą w jakiejś formie badań. College (4 lata) → Szkoła podyplomowa (doktorat, zwykle 4–7 lat) i/lub Szkoła medyczna (4 lata) → Staż podoktorski (zwykle 3+ lata)
Technik laboratoryjny AS, BS, MS Technicy w laboratoriach diagnostycznych lub badawczych zajmują się próbkami i przeprowadzają testy na stanowisku. College (4 lata), może mieć wyższy stopień (MS, 2+ lata)

Implikacje etyczne, prawne i społeczne

Informacje genetyczne dostarczają unikalnego rodzaju wiedzy o jednostce i jej rodzinie, zasadniczo różniącej się od typowych testów laboratoryjnych, które dostarczają „migawki” stanu zdrowia jednostki. Unikalny status informacji genetycznej i chorób dziedzicznych ma szereg konsekwencji w odniesieniu do kwestii etycznych, prawnych i społecznych.

W dniu 19 marca 2015 r. naukowcy wezwali do wprowadzenia ogólnoświatowego zakazu klinicznego stosowania metod, w szczególności CRISPR i palca cynkowego , do edycji ludzkiego genomu w sposób, który może być dziedziczony. W kwietniu 2015 r. i kwietniu 2016 r. chińscy naukowcy ogłosili wyniki podstawowych badań nad edycją DNA niezdolnych do życia ludzkich embrionów za pomocą CRISPR. W lutym 2016 r. brytyjscy naukowcy uzyskali zgodę organów regulacyjnych na genetyczną modyfikację ludzkich embrionów za pomocą CRISPR i powiązanych technik, pod warunkiem, że embriony zostaną zniszczone w ciągu siedmiu dni. W czerwcu 2016 r. poinformowano, że holenderski rząd planuje pójść w ich ślady z podobnymi przepisami, które określałyby 14-dniowy limit.

Społeczeństwa

Bardziej empiryczne podejście do genetyki człowieka i medycyny zostało sformalizowane przez założenie w 1948 r. Amerykańskiego Towarzystwa Genetyki Człowieka . Towarzystwo po raz pierwszy rozpoczęło coroczne spotkania w tym samym roku (1948), a jego międzynarodowy odpowiednik, Międzynarodowy Kongres Genetyki Człowieka , spotyka się co 5 lat od swojego powstania w 1956 roku. Towarzystwo publikuje co miesiąc American Journal of Human Genetics .

Genetyka medyczna jest uznawana za odrębną specjalizację medyczną. W USA genetyka medyczna ma własną zatwierdzoną radę (American Board of Medical Genetics) i kliniczną szkołę specjalistyczną ( American College of Medical Genetics ). Kolegium organizuje coroczne spotkanie naukowe, publikuje miesięcznik „ Genetyka w medycynie” oraz publikuje stanowiska i wytyczne dotyczące praktyki klinicznej na różne tematy związane z genetyką człowieka. W Australii i Nowej Zelandii genetycy medyczni są szkoleni i certyfikowani pod auspicjami Royal Australasian College of Physicians , ale zawodowo należą do Australasian Association of Clinical Geneticists w celu ciągłej edukacji, nawiązywania kontaktów i propagowania.

Badania

Szeroki zakres badań w genetyce medycznej odzwierciedla ogólny zakres tej dziedziny, w tym badania podstawowe nad dziedziczeniem genetycznym i genomem człowieka, mechanizmami zaburzeń genetycznych i metabolicznych, badania translacyjne nad nowymi sposobami leczenia oraz wpływ testów genetycznych

Podstawowe badania genetyczne

Genetycy zajmujący się badaniami podstawowymi zazwyczaj podejmują badania na uniwersytetach, w firmach biotechnologicznych i instytutach badawczych.

Alleliczna architektura choroby

Główny artykuł: Grupy ludności w biomedycynie

Czasami związek między chorobą a nietypowym wariantem genu jest bardziej subtelny. Architektura genetyczna powszechnych chorób jest ważnym czynnikiem określającym stopień, w jakim wzorce zmienności genetycznej wpływają na różnice grupowe w wynikach zdrowotnych. Zgodnie z hipotezą pospolitej choroby/powszechnego wariantu , pospolite warianty obecne w populacji przodków przed rozproszeniem współczesnych ludzi z Afryki odgrywają ważną rolę w chorobach człowieka. Warianty genetyczne związane z chorobą Alzheimera, zakrzepicą żył głębokich, chorobą Leśniowskiego-Crohna i cukrzycą typu 2 wydają się być zgodne z tym modelem. Jednak ogólność modelu nie została jeszcze ustalona, ​​aw niektórych przypadkach budzi wątpliwości. Niektóre choroby, takie jak wiele powszechnych nowotworów, wydają się nie być dobrze opisane przez model powszechnej choroby/powszechnego wariantu.

Inną możliwością jest to, że powszechne choroby powstają częściowo w wyniku działania kombinacji wariantów, które są indywidualnie rzadkie. Większość odkrytych do tej pory alleli związanych z chorobą była rzadka, a rzadkie warianty częściej niż powszechne warianty są różnie rozmieszczone wśród grup różniących się pochodzeniem. Jednak grupy mogą zawierać różne, choć być może nakładające się, zestawy rzadkich wariantów, co zmniejszyłoby kontrasty między grupami w częstości występowania choroby.

Liczba wariantów przyczyniających się do choroby oraz interakcje między tymi wariantami również mogą wpływać na dystrybucję chorób wśród grup. Trudność napotkana w znalezieniu alleli przyczyniających się do złożonych chorób i replikacji pozytywnych skojarzeń sugeruje, że wiele złożonych chorób obejmuje liczne warianty, a nie umiarkowaną liczbę alleli, a wpływ dowolnego wariantu może w krytyczny sposób zależeć od genetyki i tło środowiskowe. Jeśli do zwiększenia podatności na chorobę potrzeba wielu alleli, prawdopodobieństwo, że niezbędna kombinacja alleli zostanie skoncentrowana w określonej grupie wyłącznie przez dryf, jest niewielka.

Podstruktura populacji w badaniach genetycznych

Dalsze informacje: Struktura populacji (genetyka)

Jednym z obszarów, w którym kategorie populacji mogą być ważnymi rozważaniami w badaniach genetycznych, jest kontrolowanie pomieszania między podstrukturą populacji , narażeniem środowiskowym i wynikami zdrowotnymi. Badania asocjacyjne mogą dawać fałszywe wyniki, jeśli przypadki i kontrole mają różne częstotliwości alleli dla genów, które nie są związane z badaną chorobą, chociaż wielkość tego problemu w badaniach asocjacji genetycznych jest przedmiotem debaty. Opracowano różne metody wykrywania i rozliczania substruktury populacji, ale metody te mogą być trudne do zastosowania w praktyce.

Podstrukturę populacji można również wykorzystać w badaniach asocjacji genetycznych. Na przykład populacje, które reprezentują niedawne mieszaniny geograficznie oddzielonych grup przodków, mogą wykazywać nierównowagę sprzężeń o większym zasięgu między allelami podatności a markerami genetycznymi niż ma to miejsce w przypadku innych populacji. Badania genetyczne mogą wykorzystać tę nierównowagę sprzężeń domieszek do poszukiwania alleli choroby z mniejszą liczbą markerów, niż byłoby to potrzebne w innym przypadku. Badania asocjacyjne mogą również wykorzystywać przeciwstawne doświadczenia grup rasowych lub etnicznych, w tym grup migrantów, w celu poszukiwania interakcji między poszczególnymi allelami i czynnikami środowiskowymi, które mogą wpływać na zdrowie.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki