Генетическая экспертиза близнецов

Близнецы - дети одной матери, развивающиеся в течение одной беременности и появившиеся на свет в результате одних родов практически одновременно. Существуют два основных типа близнецов: гомозиготные близнецы (или однояйцевые) и гетерозиготные близнецы (двуяйцевые, "двойняшки").

Однояйцевые близнецы формируются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. Оплодотворенная яйцеклетка делится, и каждая получившаяся клетка становится отправной точкой для развития отдельного организма. Однояйцевые близнецы всегда одного пола и генетически практически идентичны.

Двуяйцевые близнецы появляются, если две яйцеклетки оплодотворены двумя сперматозоидами. Гетерозиготные близнецы имеют разные генотипы. Они генетически близки, как братья и сестры, обладая около 50% одинаковых генов. Гетерозиготные близнецы могут быть как одного, так и разных полов, имея существенные различия в ДНК структуре.

Однояйцевые и двуяйцевые близнецы могут быть не только двойняшками, но и тройняшками, четверняшками и т.д. вплоть до 9 детей.

Существуют несколько методов определения, являются ли близнецы однояйцевыми или двуяйцевыми. Подытожим их вкратце:

• пол детей. Если новорожденные близнецы принадлежат к разным полам, они, безусловно, являются двуяйцевыми;
• количество яичных оболочек. Чем раньше начинается деление зиготы, тем больше вероятность того, что каждый эмбрион получает свое собственное пространство для развития. У каждого эмбриона будет свой хорион и амниотическая полость. Это указывает на то, что близнецы двуяйцевые;
• наличие третьей кровеносной системы - это тонкие сосудистые соединения между кровеносными сосудами обоих плодов. Такой признак характерен для однояйцевых близнецов;
• сравнение группы крови у новорожденных. У однояйцевых близнецов группа крови и другие особенности крови полностью совпадают.

Недостатком всех этих видов диагностики (исключая определение по полу), как показал многолетний опыт, является неспособность точно различать двуяйцевых от однояйцевых близнецов. Например, иногда у двояйцевых близнецов происходит слияние яичных оболочек, и третья кровеносная система часто обнаруживается у двоюродных близнецов. В настоящее время наиболее достоверным методом определения двояйцевых или однояйцевых близнецов является генетическая экспертиза близнецов.

Итак, генетическая экспертиза близнецов - это процедура, которая позволяет установить, являются ли близнецы однояйцевыми или двояйцевыми.

Если новорожденные близнецы разного пола, то очевидно, что они двояйцевые, поскольку разнополые однояйцевые близнецы не существуют. В случае, если близнецы однополые (например, два мальчика или две девочки), то возникает вопрос, являются ли они однояйцевыми или двояйцевыми. Для точного определения проводится генетическая экспертиза близнецов.

Для этого исследования требуется предоставить биологический материал. Обычно для генетической экспертизы близнецов берут мазки из слизистого эпителия щеки. Это простая и безболезненная процедура, занимающая всего около 1 минуты и не требующая медицинского персонала.

Как же определяют, принадлежит ли полученный биологический материал однояйцевым или двояйцевым близнецам? Для выявления индивидуальных характеристик организма в генетической экспертизе были разработаны различные системы генетических маркеров. В частности, выделяются четыре системы: 1) аутосомные полиморфные локусы; 2) полиморфные локусы Y-хромосомы; 3) полиморфные локусы X-хромосомы; 4) нуклеотидный профиль митохондриальной ДНК (мтДНК).

Какие из этих систем подходят для различения однояйцевых и двуяйцевых близнецов?

• митохондриальная ДНК (мтДНК) передается от матери ко всем ее детям, поэтому у однояйцевых и двуяйцевых близнецов мтДНК всегда будет идентичной. Поэтому этот тип генетических маркеров не применим для различения близнецов;
• полиморфные локусы Y-хромосомы. Y-хромосома является половой хромосомой, определяющей мужской пол организма. Как упоминалось ранее, в случае рождения разнополых детей они всегда являются двуяйцевыми близнецами. Однако возможно ли определить одно- или двуяйцевых мальчиков по Y-хромосоме? Поскольку, во-первых, Y-хромосома передается только от отца сыну, а, во-вторых, она не участвует в обмене генетическим материалом в процессе полового деления клеток (поскольку не имеет парной хромосомы), то Y-хромосома передается обоим сыновьям одинаковой. Поэтому различить одно- и двуяйцевых близнецов по Y-хромосоме невозможно;
• полиморфные локусы X-хромосомы. X-хромосома также является половой хромосомой, определяющей женский пол организма. В клетках женщины находятся две X-хромосомы, в то время как у мужчин только одна. X-хромосома наследуется как от отца, так и от матери. С X-хромосомой отца невозможно различить одно- и двуяйцевых девочек, так как она также не участвует в обмене генетическим материалом при половом делении мужских клеток (поскольку не имеет парной хромосомы), и X-хромосома передается обоим дочерям одинаковой. С другой стороны, две X-хромосомы матери могут рекомбинировать друг с другом в процессе полового деления клеток, и в случае двуяйцевых близнецов обмен участками может быть обнаружен в материнских X-хромосомах. Тем не менее, этот вид анализа на практике не применяется, так как требуется исследовать большое количество X-хромосомных генетических маркеров, а также существует более простой метод различения, основанный на анализе аутосомных полиморфных локусов.
• аутосомные полиморфные локусы. Аутосомы - это парные хромосомы, одинаковые у мужского и женского организма. Иными словами, это все хромосомы, кроме половых (X- и Y-хромосом). В процессе полового деления клеток (мейоза) хромосомы образуют пары и обмениваются гомологичными участками (рекомбинируют). В процессе рекомбинации хромосомы обмениваются аллельными вариантами полиморфных локусов, то есть вариантами генов. Именно рекомбинированные хромосомы с "перетасованными" аллелями и составляют генетический материал половых клеток. Причем в каждой половой клетке имеется свой уникальный набор генов ("колода карт" в данном случае состоит из 25 тысяч генов). Таким образом, природа предоставляет материал для естественного отбора и создает даже в большой семье детей, не похожих друг на друга. Поскольку однояйцевые близнецы образуются из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом, то и генетический материал при этом идентичный. Двуяйцевые же близнецы формируются из двух яйцеклеток и двух сперматозоидов, поэтому их генетический материал сильно отличается друг от друга.

Как было сказано выше, при проведении генетической экспертизы близнецов единственной системой генетических маркеров являются аутосомные полиморфные локусы ДНК. При проведении анализа все полиморфные локусы однояйцевых близнецов проявляют одинаковые аллели, в то время как у двуяйцевых близнецов аллели будут разными.

Итак, цель генетической экспертизы близнецов заключается в анализе аллельных вариантов полиморфных локусов для определения их гомозиготности или гетерозиготности. Для этого биологический материал, предназначенный для генетической экспертизы, проходит несколько этапов анализа:

• извлечение ДНК из биологического материала. Процесс извлечения ДНК из клеток является важным и трудоемким. На этом этапе критично, чтобы молекулы ДНК из окружающей среды не попали в пробирку с биологическим материалом (например, в состав домашней пыли входят отмершие и отшелушившиеся клетки кожи и частички волос). Поэтому извлечение ДНК происходит в чистых помещениях и в специальных лабораторных боксах;
• на следующем этапе анализа происходит увеличение количества исследуемых аутосомных полиморфных локусов с добавлением в каждую копию локуса флюоресцентной метки. Это достигается с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР). Сегодня ПЦР используется во множестве методов молекулярной биологии, таких как секвенирование ДНК и диагностика наследственных заболеваний. Этот метод был изобретен американским биохимиком Кэри Муллисом в 1983 году, за что он получил Нобелевскую премию в 1993 году;
• на последнем этапе анализа происходит изучение полученной смеси молекул ДНК. Фрагменты ДНК разной длины, помеченные флюоресцентной меткой, разделяются в пористом геле агарозы под воздействием электрического поля. После этого раздельные фрагменты ДНК считываются лазером, и их длина автоматически записывается в компьютер. Путем сравнения полученных результатов между собой и со стандартным генетическим маркером генетик-эксперт определяет степень их соответствия или различия. Этот этап анализа совпадения или различия аллельных профилей ДНК выполняется в соответствии с Методическими указаниями Минздрава РФ № 98/253 от 19.01.1999 г. "Использование систем на основе полиморфизма ДНК в судебно-медицинской экспертизе идентификации личности и установления родства".

Точность результатов генетической экспертизы близнецов, подтверждающих однояйцевость, составляет 99,99%, а опровергающих - 100%.

Нормативно-правовая база для проведения генетической экспертизы близнецов

• Федеральный закон от 31 мая 2001 г. № 73-ФЗ "О государственной судебно-экспертной деятельности в Российской Федерации";
• Приказ Минздравсоцразвития РФ № 346н от 12.05.2010 г. "Об утверждении Порядка организации и производства судебно-медицинских экспертиз";
• Методические указания Минздрава РФ № 98/253 от 19.01.1999 г. "Использование индивидуализирующих систем на основе полиморфизма длины амплифицированных фрагментов (ПДАФ) ДНК в судебно-медицинской экспертизе идентификации личности и установления родства".