C hơng VI di truyền học ngời Bài 21. Di truyền y học Di truyền y học Hiện tợng di truyền của con ngời cũng tuân theo các quy luật nh ở các sinh vật khác. Ví dụ, con ngời cũng nh các sinh vật sinh sản hữu tính khác đều có tính trạng trội, tính trạng lặn, tính trạng xuất hiện do đột biến, trong sự biểu hiện của tính trạng có sự tham gia của các yếu tố di truyền và môi trờng. Khoa học nghiên cứu tính di truyền và biến dị ở ngời đợc gọi là Di truyền học ngời. I di truyền y học Di truyền y học là một bộ phận của Di truyền học ng ời chuyên nghiên cứu và ngăn ngừa hậu quả của các khuyết tật di truyền (các bệnh di truyền). Có thể chia các bệnh di truyền ở ngời thành 2 nhóm lớn : các bệnh di truyền phân tử và các bệnh di truyền NST. II Các bệnh di truyền phân tử 1. Khái niệm Bệnh di truyền phân tử là những bệnh do đột biến gen gây ra. Các bệnh về hêmôglôbin (Hb), về các yếu tố đông máu, các prôtêin huyết thanh, các hoocmôn, . đợc xếp vào nhóm này. 2. Cơ chế gây bệnh Đột biến gen làm ảnh hởng tới prôtêin mà chúng mã hoá nh mất hoàn toàn prôtêin, mất chức năng prôtêin hay làm cho prôtêin có chức năng khác th ờng và dẫn đến bệnh. 3. Một số bệnh di truyền phân tử đã gặp ở ngời Bảng 21.1. Một số bệnh di truyền phân tử đã gặp ở ngời 75 STT Bệnh Gen đột biến Trên NST 1 Thiếu máu tế bào hồng cầu hình liềm Hb 11 2 Loạn dỡng cơ Đuxen DMD X 3 Hoá xơ nang CFTR 7 4 Talatxêmi Hb 11 5 Suy giảm miễn dịch ADA ADA 20 6 Thiểu năng miễn dịch tổ hợp ác tính SCID X 7 Phêninkêtô niệu PAH 12 8 Tay Sách : suy thoái hệ thần kinh trung ơng, chết sớm HEXA 15 a) Bệnh Phêninkêtô niệu. Bệnh do đột biến gen mã hoá enzim xúc tác phản ứng chuyển hoá phêninalanin thành tirôzin trong cơ thể. Phêninalanin không đ - ợc chuyển hoá nên ứ đọng trong máu, chuyển lên não gây đầu độc tế bào thần kinh làm bệnh nhân điên dại, mất trí. b) Bệnh loạn dỡng cơ Đuxen (teo cơ giả phì đại) là bệnh di truyền lặn liên kết với NST X. Bệnh do đột biến gen mã hoá prôtêin bề mặt tế bào cơ. Do vậy, cơ bị thoái hoá, tổn thơng đến chức năng vận động của cơ thể. Bệnh biểu hiện ở 25 tuổi, nặng dần đến tàn phế. Tử vong nhiều ở tuổi 1820. ở Việt Nam bệnh này cũng hay gặp, từ 1981 1999 đã có khoảng 300 bệnh nhân điều trị tại Viện nhi Trung ơng. III Các bệnh NST 1. Khái niệm Bệnh NST là những bệnh do đột biến cấu trúc và số l ợng NST gây nên. 2. Một số bệnh NST thờng gặp ở ngời (bảng 29.1) Bảng 21.2. Một số bệnh NST thờng gặp ở ngời 76 STT Biến đổi NST Bệnh Tần số xuất hiện * Thêm một NST 1 NST 21 (47, + 21) Đao 1/700 trẻ sơ sinh sống 2 NST 18 (47, + 18) ét uốt (Edward) 1/3000 trẻ sơ sinh sống 3 NST 13 (47, + 13) Patô 1/5000 trẻ sơ sinh sống 4 NST giới tính (47, XXY) Klaiphentơ 1/1000 trẻ sơ sinh nam sống 5 NST giới tính (47, XYY) Jacốp 1/1000 trẻ sơ sinh nam sống 6 * Mất một NST giới tính (45, XO) Tơcnơ 1/1000 trẻ sơ sinh nữ sống 7 * Mất một phần NST 5 Tiếng mèo kêu 1/1000 trẻ sơ sinh sống a) Bệnh do biến đổi số lợng NST Quan sát hình 21.1 để trả lời các câu hỏi sau : Trong tế bào xôma của bệnh nhân Đao, có bao nhiêu NST ? NST thừa thuộc cặp nào ? Cơ chế gây bệnh Đao ? Hình 21.1. Bộ NST và sơ đồ cơ chế phát sinh bệnh Đao 77 Ngời mắc bệnh Đao thờng thấp bé, má phệ, cổ rụt, khe mắt xếch, lỡi dày và hay thè ra, dị tật tim và ống tiêu hoá, . Khoảng 50% bệnh nhân chết trong 5 năm đầu. ở Việt Nam, bệnh Đao cũng thờng gặp. Từ các số liệu ở bảng 21.2 cho thấy bệnh Đao là phổ biến nhất trong các bệnh NST đã gặp ở ngời. Sở dĩ nh vậy là do NST 21 là rất nhỏ, chứa ít gen hơn phần lớn các NST khác nên sự mất cân bằng do phần gen thừa ra của một NST 21 là ít nghiêm trọng hơn nên ngời bệnh còn sống đợc. Có mối liên hệ khá chặt chẽ giữa tuổi mẹ với khả năng sinh con mắc bệnh Đao (hiệu quả tuổi mẹ) b) Bệnh do biến đổi cấu trúc NST nh bệnh "tiếng mèo kêu" do mất một phần vai ngắn NST 5. Bệnh này ở tuổi bú sữa, tiếng khóc nh tiếng mèo kêu, thiểu năng tâm thần, chỉ nói đợc vài tiếng, . Di truyền y học là khoa học nghiên cứu và ngăn ngừa hậu quả của các bệnh di truyền. Bệnh di truyền phân tử là những bệnh do đột biến gen gây ra làm ảnh hởng tới sự tổng hợp một prôtêin nào đó trong cơ thể nh bệnh loạn dỡng cơ Đuxen, phêninkêtô niệu, . Bệnh NST là những bệnh do đột biến cấu trúc và số lợng NST gây nên. Thờng gặp là hiện tợng lệch bội, trong đó bệnh Đao là phổ biến nhất. Câu hỏi 1. Di truyền y học là gì ? 2. Thế nào là bệnh di truyền phân tử ? Cơ chế gây bệnh ? Cho ví dụ. 3. Bệnh loạn dỡng cơ Đuxen là gì ? Nguyên nhân và cơ chế gây bệnh ? 4. Bệnh NST là gì ? Trình bày các đặc điểm của bệnh Đao. Nguyên nhân và cơ chế phát sinh ? 5. Vì sao bệnh Đao là phổ biến nhất trong các lệch bội còn sống đợc ở ng- ời ? Giải thích hiệu quả tuổi mẹ trong việc xuất hiện bệnh Đao. 78 Em có biết ? Lập bản đồ và giải trình tự NST 21 ở ngời Dự án lập bản đồ NST 21 bắt đầu từ năm 1995 và hoàn tất vào tháng 5 năm 2000. Số l ợng nuclêôtit đã đ ợc lập bản đồ và giải trình tự là 33,5 triệu. Đã phát hiện 229 gen. Số l ợng này so với 373 gen đã thấy trên NST 22 có kích th ớc t ơng tự đã chỉ ra rằng NST 21 chứa ít gen hơn NST 22. Ba nhiễm 21 tạo nên bệnh Đao, một khuyết tật di truyền phổ biến nhất liên quan đến sự chậm phát triển trí tuệ của 1/700 trẻ sơ sinh còn sống. L ợng gen t ơng đối thấp của NST 21 giải thích vì sao ba nhiễm 21 là một trong số ít những dạng ba nhiễm NST th ờng của ng ời còn có khả năng sống. Bài 22. Bảo vệ vốn gen con ng Bảo vệ vốn gen con ng ời ời và một số vấn đề xã hội của di truyền học và một số vấn đề xã hội của di truyền học I Gánh nặng di truyền Gánh nặng di truyền là sự tồn tại trong vốn gen của quần thể ngời các đột biến gây chết, nửa gây chết, . mà khi chúng chuyển sang trạng thái đồng hợp sẽ làm chết các cá thể hay làm giảm sức sống của họ. Theo tính toán thì các sự cố sai hỏng di truyền do gen chiếm đến 1%, còn những sai hỏng NST trung bình là 1/150 số trẻ sơ sinh. Cả các nhân tố di truyền và các nhân tố khác, đặc biệt là các nhân tố môi trờng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của hàng loạt các tật và bệnh di truyền. Hiện đã phát hiện đợc hơn 6000 bệnh do đột biến gen và hơn 100 hội chứng do đột biến NST gây nên. Cùng với sự phát triển của Y học, các rối loạn di truyền đợc phát hiện đang tăng lên hằng năm. II Bảo vệ vốn gen con ngời 79 1. Tạo môi trờng sạch nhằm tránh các đột biến phát sinh để giảm thiểu gánh nặng di truyền cho loài ngời. Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ đã đặt loài ng ời trớc những vấn đề biến đổi lâu dài của môi trờng nh ô nhiễm nguồn nớc, đất và không khí. Tình trạng này cùng với hậu quả sinh thái, cũng gây nên các hậu quả di truyền nghiêm trọng trong hiện tại và tơng lai. Hiểu biết và góp phần bảo vệ môi trờng, chống các tình trạng gây ô nhiễm chính là bảo vệ tơng lai vốn gen cho loài ngời. 2. Tránh và hạn chế tác hại của các tác nhân gây đột biến. Trong công việc, trong đời sống hằng ngày phải tránh tiếp xúc với các tác nhân có khả năng gây đột biến (các tia phóng xạ, các hoá chất độc hại, .). Trong trờng hợp buộc phải tiếp xúc do nhu cầu công việc thì phải dùng các dụng cụ phòng hộ thích hợp. 3. Sử dụng liệu pháp gen để đa gen lành (gen tốt) vào thay thế cho các gen bệnh (gen xấu) trong điều trị các bệnh di truyền. Quy trình kĩ thuật của liệu pháp gen bao gồm 3 bớc : Tách tế bào đột biến ra từ bệnh nhân. Các bản sao bình thờng của gen đột biến qua virut tái tổ hợp đợc đa vào các tế bào đột biến ở trên. Chọn dòng tế bào có gen lắp đúng và đa trở lại bệnh nhân. 4. Sử dụng t vấn di truyền y học để giảm bớt gánh nặng di truyền cho xã hội vì những trẻ tật nguyền. a. Di truyền y học t vấn Di truyền y học t vấn là sự trao đổi ý kiến, cung cấp thông tin, tiên đoán và cho lời khuyên về khả năng mắc một bệnh di truyền nào đó ở đời con của các cặp vợ chồng mà bản thân họ hay một số ngời trong dòng họ đã mắc bệnh ấy. Công việc này giúp các cặp vợ chồng quyết định có sinh con tiếp hay không ? Nếu có thì cần phải làm gì để tránh cho ra đời những trẻ tật nguyền. Để tiến hành t vấn di truyền có kết quả, cần chẩn đoán đúng và xây dựng đ ợc phả hệ của ng ời bệnh. Nếu đúng là bệnh di truyền thì do đột biến trội hay lặn, liên kết với giới tính hay không, . Bệnh do đột biến trội thì có thể biểu hiện ngay ở đời con chỉ cần vợ hay chồng mang gen đột biến. Đối với các đột 80 biến lặn trên NST thờng thì con sẽ mắc bệnh với xác suất 25%, nếu cả hai bố mẹ đều là thể dị hợp về gen bệnh, . b. Chẩn đoán trớc sinh Để hỗ trợ tích cực cho lời khuyên di truyền, có thể sử dụng cả những xét nghiệm chẩn đoán trớc sinh, tức là những xét nghiệm đợc thực hiện khi cá thể còn ở trong bụng mẹ. Hai kĩ thuật phổ biến là chọc dò dịch ối và sinh thiết tua nhau thai để tách lấy tế bào phôi cho phân tích NST, phân tích ADN, . (hình 22.1). Bằng các kĩ thuật này có thể chẩn đoán đợc nhiều bệnh di truyền (cả bệnh di truyền phân tử và bệnh NST) ở thời gian đầu sau khi thụ thai để nếu cần thì cho ngng thai kì vào lúc thích hợp, làm giảm thiểu việc sinh ra những trẻ tật nguyền. Nêu các biện pháp bảo vệ vốn gen con ngời. III Một số vấn đề xã hội của di truyền học 1. Vấn đề di truyền khả năng trí tuệ a) Hệ số thông minh IQ Nhiều thử nghiệm đã đ ợc tiến hành để đánh giá khả năng trí tuệ của con ng ời. Sự đánh giá dựa vào các thử nghiệm bằng các bài tập với độ khó tăng 81 dần trên các hình, các số và các câu hỏi. Tổng trung bình của các lời giải đ ợc tính thống kê theo tuổi khôn (tuổi trí tuệ) chia cho tuổi sinh học và nhân với 100. Ví dụ, đứa trẻ 6 tuổi trả lời đ ợc các câu hỏi của 7 tuổi thì IQ = (7 : 6) ì 100 = 117. b) Khả năng trí tuệ và sự di truyền Tính di truyền có ảnh h ởng nhất định tới khả năng trí tuệ, song vấn đề là ở mức nào. Một số tác giả đánh giá sự di truyền khả năng trí tuệ qua IQ, một số khác cho rằng vấn đề phức tạp hơn nhiều, không thể chỉ dựa vào IQ. Có tác giả đã đ a ra số liệu chứng minh rằng IQ tăng khoảng 3 điểm trong một thập niên. Điều này cho thấy không thể chỉ căn cứ vào IQ để đánh giá sự di truyền khả năng trí tuệ. 2. Bệnh ung th Khái niệm. Ung th là thuật ngữ mô tả một nhóm lớn các bệnh đợc đặc tr- ng bởi sự tăng sinh không kiểm soát đợc của các tế bào một cách khác thờng dẫn đến các khối u ác tính. Nguyên nhân và cơ chế gây ung th. Có nhiều nguyên nhân khác nhau của ung th nh các biến đổi di truyền ngẫu nhiên (các đột biến gen, đột biến NST), sự tiếp xúc với các tác nhân phóng xạ, hoá học gây đột biến, các virut ung th. Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu tập trung vào 2 nhóm gen kiểm soát chu kì tế bào mà việc làm biến đổi chúng sẽ dẫn đến ung th : Các gen tiền ung th khởi động quá trình phân bào và cần thiết cho sự phát triển bình thờng của tế bào. Các gen ức chế khối u làm đình chỉ sự phân bào. Bình thờng cả hai loại gen trên hoạt động hài hoà với nhau, song đột biến xảy ra trong những gen này có thể phá hủy sự cân bằng, kiểm soát thích hợp đó và dẫn đến ung th. Gen ức chế khối u đợc nghiên cứu kĩ nhất là p53 mã hoá prôtêin làm ngng chu kì tế bào để ADN có thể đợc sửa chữa trớc khi phân chia. Phân biệt các gen tiền ung th và các gen ức chế khối u. Đột biến xảy ra ở hai loại gen trên sẽ dẫn đến hậu quả gì ? 3. Di truyền học với bệnh AIDS (Hội chứng suy giảm miễn dịch tập nhiễm) Nguyên nhân gây bệnh AIDS là gì ? Hậu quả của nó ? Bệnh AIDS đợc gây nên bởi virut HIV. Chu kì virut bắt đầu khi nó xâm nhập vào tế bào ngời. Hạt virut gồm hai phân tử ARN, các prôtêin cấu trúc và enzim đảm bảo cho sự lây nhiễm liên tục. 82 Enzim phiên mã ngợc sử dụng ARN của virut làm khuôn để tổng hợp mạch ADN. Sau đó cũng nhờ enzim này từ mạch ADN vừa tổng hợp đợc dùng làm khuôn để tạo mạch ADN thứ hai. Phân tử ADN mạch kép đợc tạo ra sẽ xen vào ADN tế bào chủ nhờ enzim xen. Từ đây, ADN virut tái bản cùng với hệ gen ng- ời. Trong quá trình lây nhiễm, sự tơng tác giữa virut HIV và các tế bào chủ rất phức tạp do virut có hoạt động rất khác nhau tuỳ thuộc vào bản chất và hoạt tính của từng loại tế bào chủ. Virut có thể tiềm sinh vô hạn trong tế bào bạch cầu T H , nhng khi các tế bào này hoạt động thì chúng lập tức bị virut tiêu diệt. Trong một số tế bào khác nh đại thực bào, bạch cầu đơn nhân, virut sinh sản chậm nhng đều làm rối loạn chức năng của tế bào. Sự giảm sút số lợng cũng nh chức năng của các tế bào này làm mất khả năng miễn dịch của cơ thể. Các vi sinh vật khác lợi dụng lúc cơ thể bị suy giảm miễn dịch để tấn công gây sốt, tiêu chảy, lao, ung th, viêm màng não, mất trí, . dẫn đến cái chết không tránh khỏi. HIV/AIDS đã trở thành đại dịch làm kinh hoàng cả nhân loại. 4. Tác động xã hội của việc giải mã bộ gen ngời Việc giải mã bộ gen ngời đã nảy sinh nhiều vấn đề tâm lí xã hội nh : Liệu những hiểu biết về hồ sơ di truyền của chính chúng ta có cho phép tránh đợc bệnh tật di truyền hay chỉ đơn thuần thông báo về cái chết sớm có thể xảy ra và không thể tránh khỏi. Hồ sơ di truyền của chúng ta liệu có bị xã hội sử dụng để chống lại chính chúng ta hay không ? (Vấn đề xin việc làm, hôn nhân, .). 5. Vấn đề sinh vật biến đổi gen Việc tạo các sinh vật biến đổi gen ngoài những lợi ích kinh tế và khoa học cũng nảy sinh nhiều vấn đề nh các gen kháng thuốc kháng sinh từ sinh vật biến đổi gen có thể phát tán sang vi sinh vật gây bệnh cho ng ời hay không ? Các gen kháng thuốc diệt cỏ ở cây trồng biến đổi gen liệu có phát tán sang cỏ dại hay không ? Các chất độc tiết ra từ cây chuyển gen kháng sâu hại liệu có tác động tới những côn trùng có ích hay không ?, . 83 Các quần thể ngời đang phải gánh chịu một số lợng lớn các bệnh di truyền. Để giảm bớt gánh nặng này cần tiến hành các biện pháp nhằm làm giảm thiểu các đột biến phát sinh : tạo môi trờng sạch, trong công việc nếu buộc phải tiếp xúc với các tác nhân gây đột biến thì cần sử dụng các dụng cụ phòng hộ thích hợp, sử dụng liệu pháp gen và t vấn di truyền y học và chẩn đoán trớc sinh, . Nhiều vấn đề của Di truyền y học vẫn còn nhiều tranh cãi nh di truyền khả năng trí tuệ, di truyền với bệnh ung th, Di truyền học với bệnh AIDS . Sự phát triển của Di truyền học cũng nảy sinh các vấn đề tâm lí trong xã hội nh giải mã bộ gen ngời, tạo sinh vật biến đổi gen, . Câu hỏi 1. Gánh nặng di truyền trong các quần thể ngời đợc biểu hiện nh thế nào ? 2. Để bảo vệ vốn gen của loài ngời cần tiến hành những biện pháp gì ? 3. Nêu một số vấn đề xã hội của Di truyền học. 84 . các đặc điểm của bệnh Đao. Nguyên nhân và cơ chế phát sinh ? 5. Vì sao bệnh Đao là phổ biến nhất trong các lệch bội còn sống đợc ở ng- ời ? Giải thích hiệu. ứng chuyển hoá phêninalanin thành tirôzin trong cơ thể. Phêninalanin không đ - ợc chuyển hoá nên ứ đọng trong máu, chuyển lên não gây đầu độc tế bào thần