Способ прогнозирования успешности в интеллектуальной деятельности

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к области изучения формирования и развития мультифакторных психологических признаков, в частности, уровня интеллектуального развития на основе определения индивидуального генетического профиля. Выделяют ДНК из лимфоцитов периферической венозной крови, проводят генотипирование полиморфных локусов 5-HTTLPR гена SLC6A4, G861C гена HTR1B, С(-1019)G гена HTR1A и G86C гена HTR2C методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК с последующей рестрикцией. Использование изобретения повышает точность прогнозирования уровня потенциального интеллектуального развития ребенка даже в раннем возрасте и помогает родителям в дальнейшем оптимально подобрать воспитательную и учебную среду. 2 пр.

 

Изобретение относится к психогенетике, а именно к области изучения формирования и развития мультифакторных психологических признаков, в частности, уровня интеллектуального развития на основе определения индивидуального генетического профиля.

Одной из наиболее социально значимых характеристик человека являются умственные способности. Именно с оценками интеллекта коррелируют успехи в учебной и профессиональной деятельности, социальная мобильность и другие проявления социального благополучия или неблагополучия. Известно, что признак «интеллект», как и многие другие признаки, является многофакторным и формируется из таких составляющих, как генотип и окружающая среда. Результаты психометрических тестов по определению уровня интеллекта обладают большой прогностической ценностью в отношении образования и профессиональных достижений. Однако главным недостатком тестов на интеллект является невозможность проведения тестирования ребенка в раннем возрасте, когда наступает момент для выбора оптимальной воспитательной среды. Большинство же тестов рассчитаны на детей старше 8-12 лет. Еще одним недостатком тестирований является недостаточная объективность самого испытуемого при ответах на вопросы теста. Альтернативный способ определения уровня интеллектуального развития, основанный на анализе генотипа, даст, во-первых, возможность более ранней диагностики, а во-вторых, обеспечит большую точность по сравнению с психометрическими методами.

Существует много предложений по оценке уровня интеллектуального развития, а также по оценке успешности индивидов в различных видах деятельности, например: способ психометрической экспресс-диагностики сформированности интеллекта (Семенова Н.Б., заявка RU 2002116194/14, 2003), способ прогнозирования успешности в профессиональной деятельности студентов-менеджеров (Ишков А.Д., заявка RU 2011138099/14, 2013), в управленческой деятельности (Ишков A.Д., Милорадова Н.Г., заявка RU 2009144067/14, 2011), в естественнонаучных дисциплинах (Ишков А.Д., Верстина Н.Г., Теличенко B.И., Милорадова Н.Г., Киселева О.В., заявка RU 2010121128/14, 2011), в медицинском вузе (Лапкин М.М., Белов А.Ф., Яковлева Н.В., патент RU 2106800 С1, 1998).

Способ Семеновой Н.Б. предполагает оценку интеллекта по авторской шкале. В способе Ишкова А.Д. применяются уже известные методики психометрического тестирования (например, вербальный, социальный, технический интеллект, ориентировочный тест, уровень субъективного контроля).

Прототипом изобретения является способ оценки знаний и интеллектуальных возможностей (Евграфов П.М., патент RU 2212844 С2, 2003). Способ состоит в том, что испытуемого тестируют при помощи тестового задания, состоящего из вопросов, на которые испытуемый должен дать ответ. В способе определяют сложность любого конкретного вопроса. Результат измерений, увязанный со сложностью задания, характеризует как уровень знаний, так и интеллектуальные возможности испытуемого. Способ позволяет применять 8 психологических форм вопросов, с помощью которых моделируют логику мышления специалистов, решающих конкретную задачу. Испытуемый самостоятельно конструирует ответ из набора частных вариантов ответов, приводящегося в тексте вопроса. Ответ, представляющий собой материализованную форму знания испытуемого, фиксируют и обрабатывают разделением его на правильные и неправильные части, измеряют характеристики этих частей и по математическим выражениям, в зависимости от сложности вопроса и от вероятностей указания правильных и неправильных частей ответа, определяют итоговую оценку ответа в баллах. Данный способ позволяет повысить объективность оценки знаний и интеллектуальных возможностей.

Техническим результатом изобретения является повышение точности прогнозирования уровня интеллектуального развития у детей в раннем возрасте.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе прогнозирования уровня интеллектуального развития, согласно изобретению, проводят выделение ДНК из лимфоцитов периферической венозной крови, генотипирование полиморфных локусов 5-HTTLPR гена SLC6A4, C(-1019)G гена HTR1A и G86C гена HTR2C методами полимеразной цепной реакции синтеза ДНК и ПДРФ-анализа.

При выявлении следующих сочетаний генотипов прогнозируют высокий уровень невербального интеллекта:

SLC6A4 *L/*L + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *С/*С;

SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G.

Низкий уровень невербального интеллекта определяют сочетания:

SLC6A4 *S/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G;

SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *G/*G.

Высокий уровень вербального интеллекта прогнозируется сочетаниями:

SLC6A4 *L/*L + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *G/*G;

SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G.

Низкий уровень вербального интеллекта определяют сочетания:

SLC6A4 *S/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G;

SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*C + 5HTR1A *C/*C.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

ДНК выделяют из лимфоцитов периферической крови.

Для получения ДНК необходимой степени чистоты и достаточного молекулярного веса используется метод выделения ДНК из крови фенольно-хлороформной экстракцией [Mathew C.C. The isolation of high molecular weight eucariotic DNA // Methods in Molecular Biology. / Ed. Walker J.M., N.Y., L.: Human Press.; - 1984. - V. 2. - P. 31-34].

1. Кровь в пробирке с консервантом тщательно перемешивается и переливается в центрифужный стакан на 100 мл, туда же добавляли 50 мл охлажденного лизирующего буфера, содержащего 320 мМ сахарозы, 1% раствор тритона Х-100, 5 мМ MgCl₂, 10 мМ трисНCl (рН 7,6).

2. Смесь центрифугируется 20 мин при 4000 об/мин.

3. Надосадочную жидкость сливают, к получившемуся осадку приливают 8 мл 25 мМ ЭДТА, рН 8.0, суспендируют.

4. К суспензии добавляют 0,8 мл 10% SDS и протеиназу К (концентрация - 10 мг/ мл). Смесь для лизиса оставляют на ночь в термостате при температуре 37°С.

Экстракцию ДНК осуществляют в следующем порядке.

1. Для депротеинизации к лизату добавляют 500 мл фенола, насыщенного 1М трисНСl до рН 7.8.

2. Смесь центрифугируют при 8000 об/мин в течение 10 мин.

3. Отбирают водную фазу, содержащую ДНК, РНК и неденатурированные белки.

4. Отобранную фазу обрабатывают 500 мл смесью фенол-хлороформа (1:1).

5. Смесь центрифугируют при 8000 об/мин в течение 10 мин.

6. Отбирают водную фазу, содержащую ДНК, РНК и неденатурированные белки.

7. Смесь центрифугируют при 8000 об/мин в течение 10 мин.

8. Отобранную фазу обрабатывают 500 мл хлороформа.

9. Смесь центрифугируют при 8000 об/мин в течение 10 мин.

10. Отбирают водную фазу, содержащую ДНК.

11. Препараты осаждают 800 мл 96% этанола (12000 об/мин в течение 5 мин).

12. Образовавшийся осадок ДНК растворяют в 500 мл деионизированной H₂O; раствор хранят при -20°С.

В дальнейшем полученную ДНК используют в качестве матрицы для полимеразной цепной реакции (ПЦР) полиморфных локусов генов серотонинергической нейромедиаторной системы. Специфические последовательности олигонуклеотидных праймеров и условия ПЦР-анализа полиморфных локусов гена переносчика серотонина (5-HTTLPR), рецептора серотонина 1А (C(-1019)G) и рецептора серотонина 2С (G86C) приведены в работах Noskova et al., 2008; Strobel et. al., 2003; Mehrotra et al., 2006 и Griffiths, 1999. Состав реакционной смеси для ПЦР был следующим: на один образец приходилось 1,2 мкл геномной ДНК, 2 мкл каждого олигопраймера, 1,5 мкл Screen-Mix смеси для ПЦР и 3,5 мкл деионизированной воды. В полученную смесь добавляют 20-30 мкл минерального масла. Режим амплификации для SLC6A4: 35 циклов со следующими параметрами: 95°С - 45 секунд, 66°С - 1 минута, 72°С - 1 минута. После 35-го цикла проводили инкубацию при 72°С в течение 7 минут и 10 секунд. Режим амплификации для HTR1A: 35 циклов со следующими параметрами: 95°С - 45 секунд, 61°С - 1 минута, 72°С - 1 минута. После 35-го цикла проводили инкубацию при 72°С в течение 7 минут. Режим амплификации для HTR2C: 30 циклов со следующими параметрами: 94°С - 45 секунд, 57°С - 45 секунд, 72°С - 45 секунд. После 30-го цикла проводили инкубацию при 72°С в течение 10 минут.

Нуклеотидную замену С→G в положении -1019 гена HTR1A выявляют при помощи рестрикционного анализа. Для этого 7 мкл амплификата смешивают с 0,1 мкл эндонуклеазы рестрикции BseGI, смесь выдерживают при 65°С в течение 16 часов в термостате. Нуклеотидную замену G→С в положении 86 гена HTR2C выявляют при помощи рестрикционного анализа. Для этого 7 мкл амплификата смешивают с 0,1 мкл эндонуклеазы рестрикции HinfI, смесь выдерживают при 37°С в течение 16 часов в термостате. Затем проводят электрофорез в вертикальном 7% полиакриламидном геле. В качестве электролита для электрофореза применяют 1X буфер ТАЕ. Делецию 44 пар нуклеотидов в промоторной области гена SLC6A4 выявляют при помощи электрофореза без предварительной рестрикции.

Электрофорез проводят при постоянном напряжении 10 вольт/см после 20-минутного преэлектрофореза. Детекцию результатов проводят путем окрашивания полиакриламидного геля бромистым этидием в течение 3 минут с последующей визуализацией в ультрафиолетовом свете на трансиллюминаторе. Генотипы типируются по критерию присутствия или отсутствия сайта рестрикции и соответствующего фрагмента на электрофорезе. Для гена HTR1A размеры фрагментов: 163 пары нуклеотидов (аллель С и гомозиготный генотип СС), 163+147+17 пн (гетерозиготный генотип CG), 147+17 пн (гомозиготный по редкому аллелю генотип GG). Для гена HTR2C размеры фрагментов: 104 пары нуклеотидов (аллель G и гомозиготный генотип GG), 86+18 пн (гетерозиготный генотип GC), 104+86+18 пн (гомозиготный по редкому аллелю генотип СС). Для гена SLC6A4 размеры фрагментов: 528 пар нуклеотидов (аллель L и гомозиготный генотип LL), 528+484 пн (гетерозиготный генотип LS), 484 пн (гомозиготный по редкому аллелю генотип SS).

Были исследованы 176 индивидов в возрасте от 18 до 24 лет, являющихся студентами Естественно-географического факультета БГПУ им. М. Акмуллы. Уровень вербального и невербального интеллекта был установлен при помощи методик тестирования Г. Айзенка [Айзенк Г. Вербальный тест интеллекта (Тест IQ) [Текст] // Альманах психологических тестов - М., 1995. С. 35-46.] и Р. Кеттелла [Денисов А.Ф., Дорофеев Е.Д. Культурно свободный тест интеллекта Р. Кеттелла (Руководство по использованию) [Текст]. - СПб.: Иматон, 1996. - 17 с.] соответственно. Определение уровня интеллектуального развития производилось по следующей шкале: высокий невербальный - >110 баллов, высокий вербальный >130, средний невербальный - 90-110, средний вербальный - 100-130, низкий невербальный - <90, низкий вербальный - <100. По тесту Айзенка из общей группы были выделены индивиды с высокими показателями вербального интеллекта (27 чел.), средними (135 чел.) и низкими (14 чел.). По тесту Кеттелла из общей группы были выделены индивиды с высокими показателями невербального интеллекта (56 чел.), средними (68 чел.) и низкими (52 чел.).

Анализ распределения частот генотипов и аллелей локуса 5-HTTLPR гена SLC6A4 выявил тенденцию к статистически значимому (р=0,0532; χ²=3,7401) повышению частоты генотипа *LL и статистически значимое повышение частоты аллеля *L (р=0,0362; χ²=4,3987) гена SLC6A4 в группе лиц с высокими показателями невербального интеллекта. Это говорит о связи между нормальным количеством синтезируемых в синапсе белков-переносчиков серотонина и высокими показателями невербального интеллекта. Анализ распределения частот генотипов и аллелей локуса C(-1019)G гена HTR1A выявил статистически значимое (р=0,0056; χ²=8,0066) повышение частоты генотипа *GG в группе лиц с высокими показателями вербального интеллекта. Это говорит о наличии связи большого количества ауторецепторов серотонина на пресинаптической мембране и высоких показателей вербального интеллекта.

Проведенный поиск сочетаний генотипов выполнен в программе Generalized Multifactor-Dimensionality Reduction (GMDR) [Lou X., Chen G.B., Yan L., et al. A generalized combinatorial approach for detecting gene by gene and gene by environment interactions with application to nicotine dependence // American Journal of Human Genetics. 2007. №80. P. 1125-1137.] и выявил комбинации, коррелирующие с высокими показателями невербального IQ:

SLC6A4 *L/*L + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *С/*С,

SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G,

где отсутствуют гомозиготные по мутантным маркерам генотипы.

Для низких показателей невербального IQ выявлены модели:

SLC6A4 *S/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G,

SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *G/*G.

Выявлены модели комбинаций генотипов, коррелирующие с высокими показателями вербального IQ:

SLC6A4 *L/*L + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *G/*G,

SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G,

где присутствуют мутантные аллели гена 5HTR1A.

Для низких показателей вербального IQ выявлены следующие комбинации генотипов:

SLC6A4 *S/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G,

SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*C + 5HTR1A *C/*C.

Пример 1. После проведенного генотипирования образца ДНК студента А по полиморфным локусам генов серотониновой системы была выявлена следующая комбинация генотипов: SLC6A4 *L/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *С/*G. Данное сочетание характеризуется преобладанием высокоактивных аллелей. Прогнозированы высокие уровни невербального и вербального интеллекта. По результатам тестирования по Айзенку и Кеттеллу студент А имеет показатели невербального интеллекта 113 баллов, а вербального интеллекта - 135 баллов, что соответствует результатам исследования. Прогноз подтвержден.

Пример 2. После проведенного генотипирования образца ДНК студента В по полиморфным локусам генов серотониновой системы была выявлена следующая комбинация генотипов: SLC6A4 *S/*S + 5HTR2C *G/*G + 5HTR1A *C/*G. Данное сочетание характеризуется наличием обеих низкоактивных аллелей гена переносчика серотонина, что соответствует результатам исследования. По результатам тестирования по Айзенку и Кеттеллу студент А имеет показатели невербального интеллекта 89 баллов, а вербального интеллекта - 93 балла, что соответствует результатам исследования. Прогноз подтвержден.

Способ прогнозирования уровня интеллектуального развития индивидов, отличающийся тем, что проводят выделение ДНК из лимфоцитов периферической венозной крови, генотипирование полиморфных локусов 5-HTTLPR гена SLC6A4, C(-1019)G гена HTR1A и G86C гена HTR2C методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК с последующей рестрикцией, и при выявлении сочетаний генотипов SLC6A4 *L/*L + 5HTR1A *С/*С и SLC6A4 *L/*S + 5HTR1A *C/*G прогнозируют высокий уровень невербального интеллекта, при SLC6A4 *S/*S + 5HTR1A *C/*G и SLC6A4 *L/*S + 5HTR1A *G/*G прогнозируют низкий уровень невербального интеллекта, а при выявлении сочетаний SLC6A4 *L/*L + 5HTR1A *G/*G и SLC6A4 *L/*S + 5HTR1A *C/*G прогнозируют высокий уровень вербального интеллекта, при SLC6A4 *S/*S + 5HTR1A *C/*G и SLC6A4 *L/*S + 5HTR1A *С/*С прогнозируют низкий уровень вербального интеллекта.