Спосіб двірського а.о. визначення ступеня гомо- та гетерозиготності за часткою рецесивних генів серед моногенних ознак

Реферат: UA 69596 U UA 69596 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, а саме до галузі медичної генетики і генетики людини, і може бути використана при визначенні ступеня гомо- і гетерозиготності у конкретного індивіда чи в популяційних вибірках. Відомо, що ступінь гомозиготності для одного індивіда оцінюється по одному гену за допомогою визначення коефіцієнта інбридингу (F) [Ф. Фогель, А. Мотульски. Генетика человека., М.: изд-во "Мир", 1990. - Т. 2. - С. 341]. Оцінка ступеня гомозиготності і гетерозиготності по одному аутосомному гену, значною мірою, є довільною, так як селективна перевага генотипу в значній мірі залежить від комбінації багатьох генів [Wright S. The roles of mutation, inbreeding, crossbreeding and selection in evolution. Proc. 6th Int. Cong. Genetics (Ithaca). 1932. Vol. I. - P. 356-366. Ли Ч. Введение в популяционную генетику (пер. з англ.). М.: изд-во "Мир", 1978. - С. 518-521; Животовский Л. А. Статистические методы анализа частот генов в природных популяциях // Итоги науки и техники. М., 1983. - Т.8. С. 70-104]. Найбільш близьким до заявленого способу по суті і досягнутому технічному результату та вибраним як прототип є визначення гомозиготності і гетерозиготності в популяційній вибірці за частотою n генів за способом S. Wright (1932) [Wright S. The roles of mutation, inbreeding, crossbreeding and selection in evolution. Proc. 6th Int. Cong. Genetics (Ithaca) .1932. Vol. I. - P. 356366. Ли Ч. Введение в популяционную генетику (пер. з англ.). М.: Мир, 1978. - С. 521], що включає візуальне визначення домінантних і рецесивних характеристик в популяційній вибірці, при цьому в прототипі частоти гомозиготних і гетерозиготних генів вивчалися окремо по n числу моногенних ознак і їх результати за допомогою складного математичного аналізу були представлені у вигляді n+1 мірного простору, зокрема, у вигляді "топографічної карти", що зображає "піки" і "долини" на загальному "ландшафті" гомозиготних і гетерозиготних комбінацій різних генів у досліджуваній вибірці. Недоліком прототипу є громіздкість методу визначення частоти гомо- і гетерозиготності по кожному з n моногенних ознак, представлених схематично у вигляді n+1 мірного простору, в зв'язку з чим метод по прототипу не знайшов широкого застосування. Задачею корисної моделі є розробка нового способу визначення ступеня гомозиготності і гетерозиготності за часткою рецесивних генів серед n моногенних ознак з досягненням технічного результату - спрощення способу при підвищенні достовірності та скорочення часових і матеріальних витрат. Поставлена задача вирішується тим, що в "Способі визначення ступеня гомо-і гетерозиготності за часткою рецесивних генів серед моногенних ознак", що включає візуальне визначення рецесивних і домінантних характеристик у певного індивіда чи в популяційних вибірках, візуально і/або імунологічними (лабораторним) методом визначають характеристики легко визначених моногенних ознак - домінантних і рецесивних, а ступінь гомозиготності обчислюють за часткою рецесивних ознак, гени того, кількість відібраних моногенних ознак становить, наприклад, 34 і включає, зокрема, наступні відповідно домінантні і рецесивні ознаки: очі (великі-маленькі); верхня повіка (нависає - нормальна); вії (довгі - короткі); колір очей (карі, зелені - блакитні, сірі); ніс (великий - середній, маленький); перенісся (високе і вузьке - низьке і широке); ніздрі (широкі - вузькі); ямочки на щоках (є - ні); вуха (широкі - вузькі); мочки вух (висять - прирослі); колір волосся (темні - світлі, руді); брови волохаті (так - ні); веснянки (є - ні); шкіра (товста - тонка); колір шкіри (темний, смаглявий - білий); група крові (А (II), В (III), АВ (IV) 0 (І)); Rh-фактор (Rh (+) - Rh (-)). Суттєвою ознакою даного технічного рішення, що збігається з прототипом, є наступна ознака: - візуальне визначення рецесивних і домінантних характеристик у певного індивіда чи в популяційних вибірках. Відмінними від прототипу суттєвими ознаками даного технічного рішення є наступні ознаки: - візуально та/або імунологічним (лабораторним) методом визначають характеристики легко визначених моногенних ознак - домінантних і рецесивних; - ступінь гомозиготності обчислюють за часткою рецесивних ознак, гени яких завжди знаходяться в гомозиготному стані, від загальної кількості відібраних моногенних ознак. Частою відмінною від прототипу суттєвою ознакою даного технічного рішення є наступна ознака: - кількість відібраних моногенних ознак становить, наприклад, 34 і включає, зокрема, такі відповідно домінантні і рецесивні ознаки: очі (великі-маленькі); верхня повіка (нависає нормальна); вії (довгі - короткі); колір очей (карі, зелені - блакитні, сірі); ніс (великий - середній, малий); перенісся (високе і вузьке - низьке і широке); ніздрі (широкі - вузькі); ямочки на щоках (є - ні); вуха (широкі - вузькі); мочки вух (висять - прирослі); колір волосся (темні - світле, руде); 1 UA 69596 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 брови волохаті (так - ні); веснянки (є - ні); шкіра (товста - тонка); колір шкіри (темний, смаглявий - білий); група крові (А (II), В (III), АВ (IV) - 0 (І)); Rh-фактор (Rh (+) - Rh (-)). Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом існує наступний. Дійсно, досягнення технічного результату - спрощення способу при підвищенні достовірності та скорочення часових і матеріальних витрат - неможливо за відсутності будь-яких з суттєвих ознак, зазначених у першому пункті формули корисної моделі. У способі за прототипом неможливе досягнення зазначеного технічного результату, тому що тут основна ідея полягає в оцінці частот кожного з рецесивних і домінантних генів у гомозиготному стані, а також у гетерозиготному станах з кожних з відібраних n моногенних ознак, а їх загальний результат узагальнено за допомогою складного математичного аналізу і представлений схематично у вигляді n+1 мірного простору, а не в кількісних характеристиках, що не дозволяє використовувати спосіб по прототипу в дослідницьких і практичних цілях. У подальшому, ґрунтуючись на законі розподілу аутосомних генотипів у популяції ХардіВайнберга (1908), з показника частки гомозиготних рецесивних генів витягуємо корінь квадратний і отримуємо середню частоту рецесивних генів, а потім визначаємо і середню частоту домінантних генів, ступінь середньої гомозиготності по них, а також середню ступінь гетерозиготності. Гомозиготність з домінантних і рецесивних генів, а також гетерозиготність обчислюється не з кожного n числа аутосомних моногенних ознак у популяційній вибірці, а за часткою рецесивних генів, які завжди знаходяться в гомозиготному стані і детермінують відповідну ознаку, з неї визначаємо середню частоту рецесивних генів, встановлюємо середню частоту домінантних генів, гомозиготності по рецесивним і домінантним генам, а також ступінь гетерозиготності від загальної кількості відібраних аутосомним моногенних ознак. Зазначені конкретні недоліки способу за прототипом повністю усуваються зазначеним способом визначення ступеня середньої гомозиготності по рецесивним і домінантним генам, а також гетерозиготності за часткою рецесивних генів від загальної кількості досліджуваних моногенних ознак, що дозволяє отримати вказаний технічний результат, при цьому: - спрощення способу досягається за рахунок визначення гомозиготності за часткою рецесивних ознак (завжди детермінованих гомозиготними рецесивними генами) від загальної кількості досліджуваних моногенних ознак (наприклад 34), при цьому, використовуючи закон Харді-Вайнберга (1908), з величини частки гомозиготності по рецесивним генам витягують квадратний корінь і визначають середню частоту рецесивних генів, потім, використовуючи правило, що сума домінантних (р) і рецесивних (q) генів дорівнює 1, від 1 віднімають середню частоту рецесивних (q) генів і отримують середню частоту домінантних (р) генів, далі, звівши в квадрат середні частоти цих генів і підсумувавши їх, встановлюють загальну середню гомозиготності по домінантним і рецесивним генам, а також визначають ступінь гетерозиготності; - підвищення достовірності способу досягається тим, що характеристики середньої загальної гомозиготності та середньої гетерозиготності за загальним числом моногенних ознак отримуємо в частках, що дозволяє їх порівнювати в порівняльних групах за критерієм Стьюдента; - скорочення часових і матеріальних витрат при реалізації способу досягається за рахунок того, що частку гомозиготності по рецесивним генам визначають від загальної кількості досліджуваних ознак. Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук по патентним і науковотехнічним джерелам інформації, з виявленням джерел, що містять інформацію про аналоги заявленого технічного рішення, дозволяє встановити, що заявником не виявлені аналоги, ідентичні заявленому способу. Тому можна стверджувати, що заявлена корисна модель відповідає умові охороноздатності за критерієм "новизна". Крім того, корисна модель промислово придатна, оскільки заявлене технічне рішення дозволяє використовувати його при визначенні ступеня гомо- і гетерозиготності у конкретного індивіда або в популяційній вибірці. Можливість здійснення заявленої корисної моделі підтверджується наведеним нижче описом його практичної реалізації. Заявлений спосіб визначення ступеня гомо- і гетерозиготності за часткою рецесивних генів серед моногенних ознак включає наступні операції: 2 UA 69596 U 5 10 15 - візуально та/або імунологічним (лабораторним) методом визначають характеристики легко-визначених моногенних ознак - домінантних і рецесивних у певного індивіда або в популяційних вибірках; - ступінь гомозиготності обчислюють за часткою рецесивних ознак, гени яких завжди знаходяться в гомозиготному стані, від загальної кількості відібраних моногенних ознак. При цьому кількість відібраних моногенних ознак може бути довільною, наприклад, їх кількість може становити 34 і включати, зокрема, такі ознаки: очі (великі - маленькі); верхня повіка (нависає - нормальне); вії (довгі - короткі); колір очей (карі, зелені - блакитні, сірі); ніс (великий - середній, малий); перенісся (високе і вузьке - низьке і широке); ніздрі (широкі - вузькі); ямочки на щоках (є - ні); вуха (широкі - вузькі); мочки вух (висять - прирослі); колір волосся (темне - світле, руде); брови волохаті (так - ні); веснянки (є - ні); шкіра (товста - тонка); колір шкіри (темний, смаглявий - білий); група крові (А (II), В (III), АВ (IV) - 0 (І)); Rh-фактор (Rh (+) - Rh (-)). Згідно із заявленим способом, ступінь гомозиготності у певного індивіда або в популяційній вибірці оцінюється за часткою рецесивних генів, які завжди детермінують ознак рецесивними генами завжди в гомозиготному стані, в від загальної кількості, відібраних, наприклад, 34 моногенних ознак (див. таблицю), представлених в карті. Таблиця 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Карта моногенних ознак чоловіка. Ф.І.П._______ Дата нарождения________ Стать_________ Діагноз________ Ознаки Домінантні Рецесивні Очі Великі Маленькі Верхнє віко Нависаюче Нормальне Вії Довгі Короткі Колір очей Карі, зелені блакитні, сірі Зір Короткозорість Нормальний Середній, Ніс Великий маленький Форма носа Гострий, опуклий Прямий Перенісся Високе і вузьке Низьке і широке Крила носа покривають Так Ні перегородку Ніздрі Широкі Вузькі Ямочки на щоках Є Немає Щілина між різцями Є Немає Нормальна, Нижня губа Товста, відвисає тонка Коротке, вузьке, Підборіддя Довге, пряме і широке виступає Язик згортається Так Ні трубочкою Кінчик язика загинається Так Ні назад і догори Вуха Широкі Вузькі Дарвінівський горбок на Так Ні вушній раковині Мочки вух Висячі Прирослі Колір волосся Темне Світле, руде Хвилясте, пряме Волосся Дрібними завитками і м'яке Ріст волосся на середній Є Немає лінії лоба Брови волохаті Так Ні Веснянки Є Немає Ріст волосся на середній Є Немає фаланзі пальців руки Довжина ІІ-го та IV-го 3 UA 69596 U 29 пальців рук: - у чоловіків - у жінок Короткопалість І палець руки короткий розплющений Колір нігтів 30 Нігті 31 32 33 34 Шкіра Колір шкіри Група крови Rh-фактор Усього рецесивних ознак 27 28 5 10 IV>II II>IV Є III>IV IV>II Немає Так Ні Блакитно-білий Подвоєні, тонкі і плоскі, дуже тверді, відступають від нігтьового ложа Товста Темний, смаглявий А (ІІ), В (ІІІ), AB (IV) Rh (+) Нормальний Нормальні Тонка Білий 0(І) Rh (-) У обстежуваного індивіда або в групах визначалося наявність 34 домінантних або рецесивних характеристик, що в карті зазначалося знаком (+). У подальшому підраховувалася кількість рецесивних характеристик у обстеженого індивіда і поділялося на загальну кількість моногенних ознак (34) і в результаті визначалася індивідуальна гомозиготність по рецесивним генам (r). Середня гомозиготність в групі, групах (  r ) визначалася таким чином: підраховувалася загальна кількість рецесивних характеристик в популяційній вибірці, яке поділялося на загальну кількість моногенних ознак (34) помножене на число індивідів у вибірці. Зазначені розрахунки проводилися з використанням відповідних формул (1 і 2). Достовірність відмінностей середньої гомозиготності (  r ) в зіставлених вибірках оцінюється за критерієм Стьюдента (3) та її помилками ( m ) (4). r r  r  15 20 25 30 35  r nr індивідуальна гомозиготності ( ) по частці рецесивних генів (1), або або r  r n N  nr (2) середня гомозиготності (  r ) по частці рецесивних генів. n N  r1   r 2 (3). (4) td  m21  m22   Позначення: N - обсяг вибірки: n - число досліджуваних моногенних ознак; nr - число виявлених рецесивних ознак у індивіда; td - достовірність різниці у вибірках; m r - помилка. 2 Цей спосіб дозволяє судити не тільки про середню гомозиготність по рецесивним (q ) і 2 домінантним (р ) генам, а й про середню гетерозиготності від загальної кількості моногенних ознак (наприклад, N=34). Розподіл частот гомозиготних домінантних і рецесивних фенотипів, а також гетерозиготних фенотипів в популяції або популяційній вибірці відповідає закону Харді2 2 Вайнберга (1908): р АА+2pqAa+q aa=1, а загальна частота домінантних (р) і рецесивних генів (q) дорівнює 1, тобто р+q=1 [Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека: Пер. с англ. В 3-х т. М.: Мир, 1989. - Т.2. - С. 341]. У способі порівняння (p+q=1) сума середніх частот різних домінантних (р) і середніх частот різних рецесивних генів (q) від загальної кількості (N=34) досліджуваних моногенних ознак також ↑ дорівнює 1. При цьому біном (р+(q)) 2 відповідає частотам генотипів в порівняні закону Харді2 Вайнберга (1908): АА+2pqAa+q aa=1. Звідси випливає, що зазначені закономірності загальної частоти домінантних (р), рецесивних генів (q) і гетерозиготності в популяційній вибірці, що 2 2 відповідає рівнянню p АА+2Аа+q аа=1 закону Харді-Вайнберга (1908) правомірно використовувати при цьому способі. Таким чином, підставляючи середні частоти досліджуваних домінантних (р) і рецесивних (q) 2 2 генів у рівнянні закону Харді-Вайнберга (1908) p AA+2pqAa+q aa=1 отримаємо середні частоти гомозиготних станів по аналізованих домінантних і рецесивних генах, а також визначимо середню гетерозиготність від загальної кількості досліджуваних моногенних ознак (наприклад, 34). 4 UA 69596 U 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Визначивши частку рецесивних генів (q aa) від загальної чисельності (34) відібраних моногенних ознак і витягуючи квадратний корінь з цієї величини, отримаємо середню частоту рецесивних (q) генів. Відомо, що в популяції сума частот домінантних (р) і рецесивних генів (q) дорівнює 1, тобто p+q=1, звідси р=1-q. Знаючи середні величини частот домінантних (р) і рецесивних генів (q) і звівши їх у квадрат отримуємо середні частоти гомозиготності по 2 2 домінантним (р ) і рецесивним генам (q ). Підсумовуючи ці величини, отримуємо середню 2 2 загальну гомозиготності по домінантним (р ) і рецесивним генам (q ) від загального числа (34) відібраних моногенних ознак. Середня частота гетерозиготності від загального числа (34) досліджуваних моногенних ознак дорівнюватиме 2pq. З рівняння закону Харді-Вайнберга (1908) 2 2 2 2 р АА+2pqAa+q aa=1 випливає, що 2pqAa=1-(p АА+q аа). Отже, частота загальної гомозиготності і частота гетерозиготності знаходяться в обернено пропорційних співвідношеннях. Підвищення ступеня середньої загальної гомозиготності за часткою рецесивних і домінантних генів вказує на зниження середньої гетерозиготності. І навпаки, зниження ступеня середньої загальної гомозиготності по рецесивним і домінантним генам вказує на підвищення ступеня гетерозиготності. Відомості, що підтверджують можливість використання корисної моделі, ілюструються наступним прикладом. З метою оцінки впливу ступеня гетерозиготності або гомозиготності по n генам на тяжкість перебігу шизофренії відібрано 364 хворих, які знаходились на лікуванні у двох психіатричних лікарнях з різних регіонів Криму. З урахуванням тяжкості перебігу захворювання ці пацієнти розподілені на 2 групи. У першу групу входило 192 хворих зі сприятливим перебігом шизофренії, куди входили хворі з нападоподібним, ремітуючим і уповільненим типами перебігу захворювання. Друга група представлена 172 хворими з безперервним типом перебігу психозу. Величини середньої гомозиготності за часткою рецесивних генів серед 34 моногенних ознак у першій та другій групах хворих шизофренією відповідно становили 0,51 і 0,65. 2 Величини середньої гомозиготності за часткою рецесивних генів (q аа) серед 34 моногенних ознак в першій і другій групах хворих шизофренією становили 0,51 і 0,65. Отримуючи корінь квадратний з цих величин, отримуємо середню частоту рецесивних генів (q) у першій (0,7) і другий (0,8) групах хворих. Виходячи з рівняння суми частот домінантних (р) і рецесивних генів (q) p+q=1, частота домінантних генів (р) буде дорівнює р=1-q. Середні частоти домінантних генів (р) у цих групах відповідно будуть рівні 0,3 і 0,2. Частота середньої гомозиготності по ↑ домінантним (p 2) генам у хворих на шизофренію першої групи становитиме 0,09, а другий 2 0,04. Середня гомозиготності по рецесивним генам (q ) у пацієнтів І і II груп відповідно будуть ↑ рівні 0,49 і 0,64, а гомозиготність по домінантним генам (p 2) - 0,09 і 0,04. Середня сумарна величина гомозиготності по домінантним і рецесивним генам у першій та другій групах хворих на шизофренію буде складати 0,58 і 0,68, а величина гетерозиготності - 0,42 і 0,32. Порівняння отриманих результатів по середній гетерозиготності і середній загальній гомозиготності у хворих на шизофренію першої та другої груп за критерієм Стьюдента виявило такі результати. У першій групі хворих шизофренією середня частота гетерозиготності (0,42) в 1,3 рази вища, в порівнянні з другою (0,32)(р