Genetica si ereditatea

Genetica este stiinta care studiaza ereditatea si variabilitatea organismelor.

Ereditatea este capacitatea tuturor organismelor de a poseda o anumita informatie genetica, pe baza careia si in functie de conditiile de mediu, se transmit anumite caracteristici anatomo-morfologice,fiziologice biochimice si comportamentale,de la ascendenti la adescendenti.

ADN si CODUL GENETIC

Baza ereditatii este diviziunea celulara. In nucleul fiecarei celule din organism pot fi gasite toate informatiile necesare reglarii unor celule si a intregului organism.Nucleul contine si toate informatiile genetice care trec de la parinti la copii in urma procesului de reproducere.Toate aceste informatii se gasesc in substanta numita AND (acid dezoxiribonucleic),codificate.Acest compus biologic special dispune de doua insusuri principale:depoziteaza informatia si este capabil sa-si creeze copia identica.

Molecula de and este de dimensiunu uriase,dar totusi prea mica pentru a putea fi vazuta la microscopul electronic.Forma ei poate fi asemuita cu o scara de franghie rasucita avand milioane de trepte –aceasta este vestita apirala dubla.Partile laterale sunt formate din asezarea alternativa a unitatilor de fosfati si zaharide (dezoxiriboza),iar treptele sunt niste baze organice legate in pereche.Exista patru asemenea baze: adenina (a),timina (t),citozina (C) si guanine (G).

Adenina se leaga doar cu timina,iar citozina face pereche doar cu guanina;astfel lantul nou de perechi in formare poate fi dinainte stabilit.

In timpul diviziunii celulare,and devine vizibil fiindca in astfel de situatii se transforma in cromozomi si ajuns in aceasta stare se rasuceste in sus.Genele sunt segmentele scurte ale peretelui din cordonul cromozomial.Pe parcursul diviziunii mitotice cromozomii initial se dubleaza,apoi se despart, se desfac de pe celula –mama, iar cele doua celule fiice rezultare vor fi absolut identice intre ele si identice cu celula-mama.

BOLILE EREDITARE

Majoritatea bolilor umane sunt cauzate de organisme ca: bacterii,virusi,ciuperci,care invadeaza corpul si ii deregleaza activitatea normala. Unele boli exista in organism din momentul in care noul individ este format

Hemofilia:

Este o boala ce poate duce la aparitia anemiei.Aceasta se caracterizeaza prin faptul ca sangele nu se coaguleaza cum ar trebui.Continua sa curga dintr-o taietura sau rana, care daca este adanca poate pune in pericol viata persoanei ranite.De aceea hemofilia este uneori denumita “boala hemoragiilor”

Rareori boala este prezenta la femei,datorita modului in care genele sunt mostenite de cromozomii sexuali, mod care difera intre sexul masculine si feminin.

Sindromul down:

Este cauzat de o aberatie a cromozomilor-particule care transmit informatia ereditara de la parinte la copil.In general oamenii au 46 de cromozomi grupati in 23 de perechi numerotate de la cea mai mica la

cea mai mare.(1-23).In cazul sindromului down exista in fiecare celula 3 cromozomi 21,nu 2 cum ar fi normal.

Albinismul.

In cadrul oricariu grup de oameni ,casatoriile doar intre membrii grupului duc la “endogamie” stocul de gene-varietatea de gene in cadrul grupului devine treptat tot mai mic,marin astfel sansele ca bolile ereditare sa apara in generatiile viitoare.

Oamenii care traiesc in muntii appalachi din estul statelor unite au ramas o comunitate mica si stransa de cand stramosii lor au venit in zon respectiva din anglia,in sec.Xvi-lea.Drept rezultat stocul lor de gene a ramas mic si exclusive. A aparut un defect al cromozomilor si a fost mostenit de membrii grupului,asa incat albinismul a devenit raspandit in randul acestor oameni.Acesta determina o lipsa de pigmenti in piele,par si ochi.Albinosii-cei care sufera de aceasta afectiune-sunt adesea foarte sensibili la lumina,deoarece le lipseste stratul protector din coroida ochiului.

Remedii si tratamente:

De cele mai multe ori natura rezolva propriile ei greseli,astfel incat embrionii cu aberatii cromozomiale grave nu se dezvolta normal si au loc avorturi spontane.Daca se naste un copil cu o maladie cromozomiala,este posibil un tratament.Cei care au hemofilie sunt injectati cu substante coagulante provenite de la personae sanatoase.Simptomele fenilcetonuriei,o eroare in compozitia chimica a organismului care poate afecta creierul,pot fi inlaturate prin dieta stricta.Cu toate acestea,sindromul down si daltonismul nu pot fi vindicate.

Ce este Fertilizarea in Vitro?

Este o tehnica de reproducere asistata in care fertilizarea are loc in afara organismului matern. Fertilizarea in vitro

(FIV) presupune administrarea unui tratament hormonal pentru a stimula ovarele sa matureze mai multe ovule si,

ulterior, recoltarea acestora prin punctie. Ovulele sunt fertilizate in laborator cu sperma, iar embrionii sunt cultivati in

incubator. Dupa cateva zile, cei mai buni embrioni sunt transferati in uter, pentru a se implanta.

Fertilizarea nu intervine in complexul genetic al copilului, astfel ca intre fatul creat in vitro si fatul procreat natural nu apar deosebiri ale dezvoltarii.

Primul copil din lume conceput in afara corpului uman a fost nascut in Anglia (1978), sub indrumarea dr. R.G Edwards. Metoda, cunoscuta acum sub numele de FIV, se extinde rapid in lume. Pe 20 mai 1995, dr. Ioan Munteanu, in prezenta doamnei Diemuth Theato, membra a Parlamentului European, inaugureaza oficial Centrul de Fertilizare in Vitro din Timisoara, primul din Romania. In 1996, dr. Muntean incearca si reuseste prima operatie de fertilizare in vitro din Romania. Primul copil nascut prin metoda conceperii in vitro din Romania este Daniel Ioan, care la 6 februarie 2001 a implinit 5 ani.

Cand este indicata FIV?

Fertilizarea in vitro este recomandata in:

❖ Obstructia, absenta sau patologia severa a trompelor uterine

❖ Infertilitatea masculina severa

❖ Endometrioza in stadii avansate

❖ Esecul tratamentelor conventionale (in infertilitatea neexplicata sau de cauza cunoscuta)

❖ Programe speciale:

Donare de ovocite sau embrioni

Mama surogat

Diagnostic genetic preimplantare

Care sunt sansele de succes?

FIV nu poate garanta obtinerea sarcinii si nici nasterea unui copil sanatos.

Pentru cuplurile fertile care incearca in mod natural sa obtina o sarcina, sansa de succes este de:

20% in fiecare luna

57% in 3 luni de incercari

75% in 6 luni

90% intr-un an

95% in 2 ani

Intr-un ciclu FIV, sarcina se obtine in medie in 30 - 40 % din transferurile de embrioni. Rata de succes trece de 60 %

dupa doua proceduri FIV si de 80 % dupa trei cicluri, daca se transfera cate 2 embrioni de buna calitate.

Rata de succes depinde de varsta femeii, calitatea embrionilor si numarul embrionilor transferati.

Varsta femeii influenteaza semnificativ rezultatul procedurii, deoarece calitatea ovulelor scade cu varsta.

Riscul de avort sau anomalii genetice ale fatului creste proportional cu varsta materna, din acelasi motiv.

Ce trebuie facut inainte de FIV?

Inaintea unei proceduri FIV sunt necesare o serie de investigatii, pentru a putea trata orice afectiune care creste

riscurile sau reduce sansele de succes. De asemenea, o evaluare completa a stilului de viata poate ajuta cuplurile cu

probleme de fertilitate sa-si imbunatateasca starea generala de sanatate.

Dupa efectuarea investigatiilor si citirea materialelor informative, ambii parteneri discuta cu medicul toate detaliile tratamentului, clarifica eventualele nelamuriri si semneaza un consimtamant pentru FIV

Inseminarea si Fertilizarea

Unele din cele mai importante etape ale ciclului FIV se desfasoara in spatele usilor inchise, in laborator. Inseminarea

ovocitelor cu sperma preparata este urmata, dupa cateva ore, de fertilizare, procesul prin care spermatozoidul intra in

interiorul ovocitului si se uneste cu acesta.

Dupa fertilizare, ovocitul arata ca o celula cu doi nuclei, numiti pro-nuclei (stadiul 2PN). Cei doi pro-nuclei fuzioneaza

in urmatoarele ore, iar ovulul fertilizat incepe sa se divida initial in doua, apoi in 4 celule.

Clasic, transferul in uter al embrionilor se face la 72 ore de la recoltarea ovocitelor. In prezent, embrionii pot fi cultivati

in incubator pana la stadiul de blastocist si transferul in uter se face dupa 5 - 6 zile de la recoltare.

24 h - Ovul fertilizat 48 h - Embrion 4 celule 72 h - Embrion 8 celule Ziua 4 – Morula Blastocist ziua 5 - ziua 6

Terapie genica

Metoda terapeutica ce utilizeaza genele si informatia pe care ele o poarta pentru a trata o boala genetica sau pentru a modifica un comportament celular.

Terapia genica este avuta in vedere si ca o tehnica terapeutica aplicabila unor boli ne-ereditare, precum cancerul si SIDA. In aceste cazuri, strategia consta in a face sa intre in celula bolnava (si nu si in alta) o gena capabila sa o distruga.

Indicatii - terapia genica nu are indicatii, in sensul obisnuit al termenului, deoarece ea nu se afla decat la inceputul fazei experimentale: un medic care nu participa la o lucrare de cercetare nu poate propune pacientilor sai sa fie tratati cu terapie genica.

Diferite tipuri de terapie genica

- terapia genica utilizeaza o gena pe care o introduce in celulele bolnavului. Dupa natura celulelor atinse, se deosebesc doua metode.

- terapia genica germinala, ori terapia genica sexuala, ar consta in aplicarea terapiei genice unui embrion, in stadiul in care acesta este format dintr-o ingramadire de celule, sau celulelor germinale (ovule, spermatozoizi) ale unui adult.

Aplicatiile terapiei genice la bolile ne-ereditare

- Principalele boli avute in vedere pentru terapia genica sunt cancerul si sida, dar indicatiile s-ar putea extinde o data cu dezvoltarea tehnicilor. In stadiul actual al cercetarilor, nu ne putem gandi la vindecarea celulelor bolnave. Strategia consta, din contra, in distrugerea lor fara a altera celulele sanatoase, ceea ce este imposibil cu chimioterapia clasica. Actualmente sunt avute in vedere trei tehnici principale:

- modificarea, prin tehnici genetice, a celulelor pacientului (limfocite, de exemplu), cu scopul ca ele sa distruga celulele bolnave (celule tumorale, de exemplu), facand in asa fel incat ele sa fabrice substante toxice pentru aceste celule;

- introducerea in mod specific in celulele bolnave a unei gene care, atunci cand va fi citita, va conduce la fabricarea unui produs toxic care le va omori:

- introducerea unei gene capabile sa stimuleze mijloacele de aparare imunitara a pacientului (a caror deficienta a permis dezvoltarea tumorii).

Gena introdusa s-ar transmite atunci tuturor celulelor-fiice ale primelor celule embrionare, adica tuturor celulelor viitorului individ: ar avea loc deci o modificare a patrimoniului genetic al speciei umane. In plus, celulele germinale ale viitorului individ fiind atinse ca si celelalte, noul patrimoniu s-ar transmite ereditar intregii sale descendente. O astfel de abordare terapeutica este in consecinta categorie interzisa.

- terapia genica somatica consta in introducerea genelor exclusiv in celulele somatice (nesexuale). La aceasta tehnica se limiteaza actualmente campul de activitate si cercetarea in terapia genica.

Tehnici - Pana in prezent sunt in curs de punere la punct doua strategii diferite.

- Tehnica in vitro consta in recoltarea de celule de la individul care urmeaza sa fie tratat (de exemplu, limfocite, printr-o simpla luare de sange) si introducerea in ele a genelor bune fie prin transfectie (tehnica de laborator care permite introducerea de A.D.N. intr-o celula cu nucleu), fie prin intermediul unui virus. Aceste celule, care poseda atunci gena buna, sunt reintroduse in sange printr-o injectie intravenoasa. Aceasta strategie nu poate fi utilizata decat in cazul unor defecte genetice care se manifesta in sange sau sunt localizate in celule pe care sangele le iriga.

- Tehnica in vivo consta, in general, in asocierea unei gene bune cu un vector (un virus, de exemplu), care va fi capabil sa o transporte acolo unde prezenta sa este necesara. Pentru a fi eficace, trebuie ca aceasta sa fie in stare sa acceada specific la toate celulele care trebuie sa fie corectate si sa patrunda in ele. Aceasta tehnica ramane inca mai mult teoretica decat practica.

Limitele terapiei genice - Actualmente este greu sa se vorbeasca de rezultatele terapiei genice, deoarece aceasta nu se afla decat in faza experimentala. Dar si daca s-ar cunoaste un procentaj global de eficacitate, acesta n-ar fi decat orientativ si n-ar avea nici o valoare statistica, dat fiind numarul infim de bolnavi tratati. Totusi, se poate arata ca unele experiente au fost intrerupte din cauza efectelor nedorite,

si ca pentru moment se vorbeste, pentru experientele in curs sau incheiate, mai curand de ameliorarea simptomelor decat de vindecare.

In plus, exista doua necunoscute notabile: eficacitatea pe termen lung si efectele nedorite, probabile, ale acestei tehnici.

Eficacitatea pe termen lung - Principiul general al terapiei genice este introducerea unei gene bune intr-o celula, care va citi informatia ce o contine si va fabrica proteina lipsa. Daca aceasta celula moare, corectia pe care a obtinut-o ar disparea deci o data cu ea, doar cu cateva exceptii (celulele nervoase, de exemplu), celulele nu traiesc prea mult timp si sunt constant inlocuite prin altele noi. In stadiul actual al tehnicii, efectul terapeutic obtinut nu poate fi deci decat trecator.

In tratamentul cancerului sau al bolii sida, o mica durata de eficacitate n-ar pune probleme deoarece, o data distrusetumora sau celulele infectate cu hiv, inseamna ca boala este vindecata, din contra, in caz de boala ereditara, corectia trebuie sa persiste intreaga viata. Pentru aceasta ar fi absolut necesar sa se gaseasca celule cu durata de viata deosebit de lunga si ar trebui ca terapia sa fie reinnoita periodic.

Efecte nedorite - Complexitatea extrema a genelor si a functionarii lor este inca foarte prost cunoscuta. Exista temerea mai ales ca terapia genica sa nu perturbe subtilele relatii dintre gene. Astfel, animalele tratate prin terapie genica pentru a creste mai mari (in scopuri de cercetare sau de ameliorare a productiei) au devenit sterile din motive inca necunoscute. De aceea, aceasta tehnica este rezervata inca pentru bolile grave (adesea mortale) sau incurabile.

Perspectivele terapiei genice - In pofida acestor restrictii, se pare ca terapia genica ar putea constitui, in cativa ani sau in cativa zeci de ani, un progres medical cel putin comparabil cu descoperirea antibioticelor sau a razelor X.