Существует несколько возможных под-ходов к пренатальной диагностике гемоглобинопатий: а) биохимический анализ ге-моглобина на уровне белка в образцах крови, получаемых при фетоскопии или пункции плаценты; б) амниоцентез (пункция амниотической жидкости) на 15-16-й неделе с последующим анализом ДНК ам-ниотических клеток; в) анализ ДНК ворсинок хориона, полученных при биопсии хориона на 9-10-й неделе беременности (разд. 9.1.1). В прямой диагностике клеток и тканей плода используются рестрикцион-ные эндонуклеазы (рестриктазы), позволяющие распознать специфические мутации, например гемоглобин S, а также оли-гонуклеотидные зонды [1254; 2376], способные гибридизоваться с ДНК при конкретной мутации, вызывающей талассе-мию (рис. 4.59). В основе косвенных методов пренатальной диагностики лежит семейный анализ рестрикционных сайтов ДНК (выявляемых при анализе полиморфизма длины рестрикционных фрагментов), тесно сцепленных с изучаемой формой та-лассемии (разд. 9.1.1).

Все эти методы были использованы к настоящему моменту. Взятие образцов крови при фетоскопии или пункции плаценты во многих случаях приводит к гибели плода (5% у опытных специалистов), хотя сам анализ относительно прост: для крови, взятой непосредственно у плода, достаточно методов исследования белков. По мере усовершенствования и упрощения методов молекулярной биологии (рис. 4.60) все большее число лабораторий переключается на их использование. Биопсия хориона имеет некоторые преимущества перед амниоцентезом: при этом удается по-лучить больше ДНК, на более ранних сроках, меньше времени требуется для окон-чательного заключения. После амниоцен-теза для получения биомассы, необходимой для анализа ДНК, клетки приходится куль-тивировать в течение нескольких недель.

Методы прямого анализа ДНК всегда более предпочтительны, поскольку не свя-заны с изучением семей. Так, в диагностике талассемии большие надежды возлагают на применение специфических олигонуклео-тидных зондов и разработку методов гибридизации без использования радиоактивной метки. Однако при этом заранее необходимо предполагать, какой именно мутации, приводящей к талассемии, следует ожидать. В этом могут помочь данные по сцеплению конкретной мутации со специ-фическим гаплотипом ДНК. Таким образом, для установления природы мутации, вызывающей талассемию, требуется пред-варительное исследование ДНК больного родственника.

Гемоглобин как модельная система. Гемо-глобин наиболее изученная генетическая система у человека. На основе концепций, разработанных в ходе ее изучения, можно глубже понять другие явления в генетике человека. Например, если в разных семьях обнаруживаются наследственные заболевания с различным фенотипическим проявлением, обычно заключают, что они вызваны мутациями в разных генах. Исследования гемоглобина показывают, что так бывает не всегда. Например, хотя метге-моглобинемия фенотипически сильно отличается от гемолитической анемии или эри-троцитоза, причиной их являются аллель-ные мутации. Таким образом, фенотип определяется тем, какая именно молекулярная аномалия лежит в его основе и каким образом при этом изменена нормальная функция.

Другой полезный урок можно извлечь из того, как тетрамерная структура гемоглобина обеспечивает функцию связывания кислорода, а также как мутации могут влиять на эту функцию, нарушая взаимодействие различных глобиновых цепей. Хотя большинство мутаций, изменяющих ге-моглобин, нейтральны, все патологические варианты, за исключением серповиднокле-точной анемии, наследуются по доминантному типу. Отсюда следует, что один из возможных механизмов доминирования заключается в нарушении взаимодействия между продуктами аллельных генов (разд. 4.6).

Наконец, изучение гемоглобинов проде-монстрировало многообразие механизмов возникновения мутаций у человека. Они могут затрагивать как структурные гены, так и прилегающие регуляторные участки. В большинстве случаев-это замены нук-леотидов, но встречаются и делеции, которые могут сильно различаться по длине. Хо гя у прокариот мутации со сдвигом рамки считывания широко распространены, их обнаружение у человека было несколько неожиданным для специалистов. Наше представление о роли мутаций в эволюции во многом основано на результатах изучения мутаций гемоглобина.