НИИ
медицинской
генетики

Семейная гиперхолестеринемия является распространенным моногенным заболеванием, которое характеризуется повышенным содержанием холестерина в плазме крови, приводящим к хроническим заболеваниям сердечно-сосудистой системы с высоким риском и ранним проявлением развития патологий, вызванных атеросклеротическими поражениями кровеносных сосудов. Образование атеросклеротических бляшек при семейной гиперхолестеринемии в основном обусловлено патогенными вариантами гена рецептора липопротеинов низкой плотности LDLR (low-density lipoprotein receptor), играющего важную роль в метаболизме холестерина. В норме липопротеины низкой плотности, переносящие холестерин, связываются с рецептором LDLR на поверхности клеток печени и выводятся из кровотока путем интернализации гепатоцитами. При семейной гиперхолестеринемии происходит нарушение функционирования рецептора и значительное снижение интернализации липопротеинов низкой плотности. Это приводит к их накоплению в субэндотелиальном пространстве внутренней стенки кровеносных сосудов и вызывает атерогенез – образование атеросклеротических бляшек. На сегодняшний день не существует эффективных и универсальных подходов к диагностике и лечению семейной гиперхолестеринемии. Актуальным подходом для исследования молекулярно-генетических особенностей заболевания и разработки систем скрининга химических соединений – потенциальных лекарственных препаратов – является создание клеточных моделей на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) пациентов. Целью нашей работы было создание изогенной генетически модифицированной линии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток путем коррекции патогенного аллельного варианта c.530C гена LDLR в линии ИПСК, полученной ранее от пациента-компаундной гетерозиготы с семейной гиперхолестеринемией. Созданная изогенная клеточная линия ИПСК отличается от исходной только одной скорректированной нуклеотидной заменой, что позволяет исследовать непосредственное влияние данного патогенного генетического варианта на физиологические изменения в релевантных дифференцированных клетках. Для коррекции однонуклеотидных замен использован CRISPR/Cas9-опосредованный метод редактирования оснований. Полученная генетически модифицированная линия ИПСК обладает свойствами плюрипотентности, имеет нормальный кариотип, идентичный исходной линии набор коротких тандемных повторов и может быть использована для формирования дифференцированных производных, необходимых при разработке релевантных клеточных моделей.

В статье обсуждается взаимосвязь современной популяционной генетики человека, медицинской генетики, персонализированной и эволюционной медицины. Показано, что данные популяционной геномики являются одной из основ разработки и реализации персонализированных подходов в медицине. Демонстрируется значение эволюционной медицины как развивающегося направления современной биомедицины, направленного на изучение болезней и здоровья человека в эволюционном контексте.

Представлены основные результаты научно-технической Программы Союзного государства “ДНК-идентификация” и внедрения разработанных по Программе наборов реагентов и технологий для установления этногеографического и популяционного происхождения неизвестного индивида по его ДНК. Разработанные наборы реагентов предназначены для ДНК-идентификации и адаптированы под существующие отечественные реагенты и их приборное обеспечение, используемое в криминалистических лабораториях Союзного государства.

Purpose: The purpose of this study was to identify genes in the placenta of monosomy X embryos whose methylation abnormalities may be associated with embryonic death. Methods: Methylation levels were assessed via reduced representation bisulfite sequencing of the chorionic villi of embryos from 8 spontaneous abortions during the first trimester of pregnancy with the 45,X karyotype and 7 embryos from medical abortions with the 46,XX and 46,XY karyotypes. The methylation levels of several identified differentially methylated genes were analyzed in 22 embryos from spontaneous abortions with monosomy X compared with 11 embryos from medical abortions using targeted bisulfite massive parallel sequencing. Results: Compared with embryos with 46,XX and 46,XY karyotypes, respectively, differentially methylated CpG sites in embryos with monosomy X were located in 831 and 254 differentially methylated genes (DMGs). However, only 74 DMGs were unique for 45,X embryos after subtraction of the DMG of spontaneously aborted embryos with a normal karyotype (n = 4). Compared with embryos of both sexes, 48 genes in embryos with monosomy X were differentially methylated, 21 of which are important in normal placental and embryonic development and whose dysregulation is linked to preeclampsia and embryonic death. Targeted analysis confirmed that the ALCAM gene is hypermethylated and that the BDH1 gene is hypomethylated in embryos with monosomy X. Conclusion: Aberrant methylation of genes involved in placentation, proliferation, and cell differentiation has been detected in spontaneously aborted embryos with monosomy X. These disorders may be associated with the high lethality of embryos with monosomy X.