Nonsyndromic sporadic thoracic aortic aneurysm (nssTAA) is characterized by diverse genetic variants that may vary in different populations. Our aim was to identify clinically relevant variants in genes implicated in hereditary aneurysms in Russian patients with nssTAA. Forty-one patients with nssTAA without dissection were analyzed. Using massive parallel sequencing, we searched for variants in exons of 53 known disease-causing genes. Patients were found to have no (likely) pathogenic variants in the genes of hereditary TAA. Six variants of uncertain significance (VUSs) were identified in four (9.8%) patients. Three VUSs [FBN1 c.7841C>T (p.Ala2614Val), COL3A1 c.2498A>T (p.Lys833Ile), and MYH11 c.4993C>T (p.Arg1665Cys)] are located in genes with “definitive” disease association (ClinGen). The remaining variants are in “potentially diagnostic” genes or genes with experimental evidence of disease association [NOTCH1 c.964G>A (p.Val322Met), COL4A5 c.953C>G (p.Pro318Arg), and PLOD3 c.833G>A (p.Gly278Asp)]. Russian patients with nssTAA without dissection examined in this study have ≥1 VUSs in six known genes of hereditary TAA (FBN1, COL3A1, MYH11, NOTCH1, COL4A5, or PLOD3). Experimental studies expanded genetic testing, and clinical examination of patients and first/second-degree relatives may shift VUSs to the pathogenic (benign) category or to a new class of rare “predisposing” low-penetrance variants causing the pathology if combined with other risk factors.

Обоснование. Белок UBE2A относится к семейству E2 убиквитин-связывающих ферментов, которые участвуют в процессе убиквитинирования белков-субстратов. Известно, что мутации гена UBE2A связаны с синдромом врождённой Х-сцепленной умственной отсталости типа Насименто. До сих пор остаётся неизвестным, каким образом дисфункция гена UBE2A приводит к нарушению развития центральной нервной системы. Цель исследования - создание клеточной модели на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) для изучения молекулярных и клеточных функций гена UBE2A в нейрогенезе.

Методы. Используя геномное CRISPR-Cas9-редактирование и лентивирусную трансдукцию, мы создали клеточную модель на основе ИПСК двух здоровых доноров, включающую изогенные ИПСК с нокаутом и индуцибельной гиперэкспрессией гена UBE2A. Дополнительно к изогенным системам мы получили линию ИПСК путём репрограммирования мононуклеаров периферической крови пациента, которому поставлен диагноз Х-сцепленной умственной отсталости типа Насименто и у которого выявлена делеция, целиком захватывающая локус гена UBE2A.

Результаты. Полученные ИПСК демонстрируют морфологию, подобную эмбриональным стволовым клеткам. Они экспрессируют маркёры плюрипотентных клеток OCT4, SOX2, SSEA-4 и TRA-1-81 и имеют нормальный кариотип. Обнаружено, что у ИПСК с нокаутом или гиперэкспрессией гена UBE2A происходит статистически значимое увеличение размера клеточного ядра по сравнению с изогенным контролем.

Заключение. Созданная клеточная модель на основе ИПСК может быть использована для фундаментальных исследований функций гена UBE2A в нейрогенезе.

The gene pool of the Koryaks was studied in comparison with other Far Eastern and Siberian peoples using a genome-wide panel of autosomal single-nucleotide polymorphic markers and Y-chromosome markers. The results of analyzing the frequencies of autosomal SNPs using various methods, the similarity in the composition of Y-chromosome haplogroups and YSTR haplotypes indicate that the gene pool of the Koryaks is as close as possible to the Chukchi one and was formed as a result of the unification of several groups whose ancestors had moved from the territory of modern Yakutia and the Amur region. The two dominant Y-chromosome haplogroups of the Koryaks with different sublines of haplotype clusters demonstrate their contacts with the Chukchi, Evens, Yukaghirs, and Eskimos. Analysis of the composition of genetic components and IBD blocks on autosomes indicates the maximum genetic proximity of the Koryaks to the Chukchi. Among the Siberian populations, the Chukchi, Koryaks, and Nivkhs form a cluster separate from the main group of Siberian populations, while the Chukchi and Koryaks are more closely related. Far Eastern populations are divided in full accordance with geographic localization into the northern group (Chukchi and Koryaks) and the southern group, including the Nivkhs and Udege. A more detailed analysis of the component composition of gene pools in some populations reveals components specific to them. The isolation of such components is associated with founder effects and a shift in allele frequencies for these populations. The Koryaks and Chukchi represent one of the most striking examples of long-standing genetic kinship. Their populations demonstrate maximum values of the level of genomic inbreeding FROH > 1.5 (0.0422, 0.0409), which is natural due to their relative isolation.

Цель – исследование патогенного эффекта варианта в сайте сплайсинга MYBPC3 у пациента с гипертрофической кардиомиопатией. Материалы и методы. Исследование проведено с использованием образца ДНК пациентки с гипертрофической кардиомиопатией, у которой был выявлен ранее не описанный вариант в донорном сайте сплайсинга интрона 21. Применены методы конструирования и клонирования мини-генов (вектор pSpl3- Flu2-TKdel), трансфекции культуры клеток человека (HEK293T), с последующим выделением мРНК, получением кДНК, ПЦР участка мини-гена, содержащего анализируемый фрагмент, электрофореза в агарозном геле, секвенирования по Сэнгеру. Результаты. Вариант chr11:47339649-A-C (hg38), нарушающий донорный сайт сплайсинга в интроне 21 (NM_000256.3: c.2067+2T>G), был выявлен у пациентки 23 лет с обструктивной формой гипертрофической кардиомиопатии. Для прямого анализа влияния этого варианта на сплайсинг был получен вектор, содержащий экзон 21, интрон 21, экзон 22, частично интроны 20 и 22 MYBPC3. Сравнение мРНК, полученных для мини-генов, содержащих или несодержащих исследуемый вариант, показало, что замена chr11:47339649-A-C приводит к пропуску экзонов 21 и 22 в процессе сплайсинга. Заключение. В результате исследования установлена функциональная значимость ранее не описанного варианта c.2067+2T>G в гене MYBPC3, приводящего к нарушению механизма сплайсинга мРНК у пациента с гипертрофической кардиомиопатией. Данный вариант может быть классифицирован как патогенный.

We found hypomethylation of five CpG sites in the 5' region of TBX20 gene (7p14.2) in the tissues of atherosclerotic aortic plaque compared to dilated part of aorta in patients with ascending aortic aneurysm. Using GEO database, we found that the DNA methylation level in the chr7:35253926-35262250 region changes in opposite direction in aortic dissection and aortic atherosclerosis. The results suggest an alteration in epigenetic regulation both in aortic atherosclerosis and aortic aneurysm.

Atherosclerosis and aneurysm of the aorta are relatively common pathological conditions that remain asymptomatic for a long period of time and have life-threatening and disabling complications. DNA methylation profiling in several regions (a dilated area, a nondilated area, and an atherosclerotic plaque) of the ascending aorta was carried out in patients with aortic aneurysm. DNA methylation was analyzed by reduced representation bisulfite sequencing (RRBS). Differences in methylation level between dilated and normal aortic tissues were detected for two CpG sites of the NR2F1-AS1 gene (|Δβ| ≥ 0.2 and FDR < 0.05). In total, 586/480 differentially methylated CpG sites (DMSs) were identified by comparing atherosclerotic plaque samples with dilated/normal aortic tissues; 323/234 of the DMSs were hypermethylated and 263/246 were hypomethylated in atherosclerotic plaques. Most DMSs were in introns and intergenic regions; 88.2% of the DMSs were in the binding sites of transcription factors, among which ZNf263, ZFP148, PATZ1, NRF1, TCF12, and EGR1 play a role in the pathogenesis of atherosclerosis of various arteries and ELK1, ETS1, and KLF15 play a role in aortic aneurysms. Sixteen DMSs were found in the regions of the genes CMIP, RPH3AL, XRCC1, GATA5, EXD3, KCNC2, HIVEP3, ADCY9, CDCP2, FOLR1, WT1, MGMT, GAS2, CA1, PRSS16, and ANK3, whose protein products are involved in both aortic dissection and atherosclerosis in various arterial circulation regions. The protein products of the genes are involved in a wide range of biological processes, including mesenchyme development (GO:0060485; FOLR1, WT1, GATA5, HIVEP3, and KCNC2) and positive regulation of DNA metabolic processes (GO:0051054; MGMT, WT1, and XRCC1).

Aortic aneurysm (AA) is a life-threatening condition, and aortic rupture that is the complication of AA in the absence of emergency surgery leads to death. Genetic (more often in thoracic AA—TAA) and environmental factors (in TAA and abdominal AA—AAA) contribute to the development of AA. This review summarizes the data of scientific publications devoted to the study of DNA methylation under the influence of AA risk factors, as well as in the cells of different parts of the aorta (thoracic, abdominal) in normal and pathological conditions. Changes in DNA methylation are observed in aortic and/or blood cells in the presence of AA risk factors (arterial hypertension, smoking, age, and comorbidities). Studies of DNA methylation in TAA and AAA are few and have been conducted using different approaches to sample formation, cell sample selection, and experimental methods. However, they provide convincing evidence of the altered DNA methylation status of genes selected for study using a candidate approach (in the AAA study), as well as of different genomic regions in genome-wide DNA methylation analysis (mainly in TAA studies). Genes localized in differentially methylated regions are associated with the functioning of the cardiovascular system and are involved in cellular and metabolic processes pathogenetically significant for the development of AA. In a number of cases, the association of DNA methylation levels with clinical parameters in AA has been established. These results indicate the prospect of expanding the studies of DNA methylation in AA, including the identification of new pathogenetically significant links in AA development.

The effects of the demographic history of mankind have led to the fact that the indigenous peoples of Dagestan and Siberia are inferior in terms of genetic diversity to the populations of Europe, which affects the level of identification informativeness of standard forensic autosomal markers in these populations. In our study, we evaluated the effectiveness of two standard sets of autosomal STRs (13 CODIS, 20 CODIS, Combined DNA Index System) for the genetic examination of parent–child relationship in four highly inbred populations of the Russian Federation and the Russian population, using two types of reference frequencies. The results of the study confirmed the assumption that the level of identification informativity of standard autosomal markers in highly inbred populations of Siberia and Dagestan is lower than in the Russian population. The total information content of markers of the new CODIS standard exceeds the threshold values required in the order of the Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation (no. 346n). At the same time, the probability of a false positive result increases with an increase in the inbreeding coefficient in the population.

Неблагоприятное ремоделирование ЛЖ диагностировано у 19 больных (25,7%). Анализ генных ассоциаций показал статистически значимую связь rs1800629 TNFA ( χ2=4,748; p=0,029), rs5353 SELE ( χ2=10,85; p=0,004) и rs6632528 VEGFD ( χ2=8,127; p=0,017) с увеличением риска развития ИМпST. Выявлена более высокая концентрация IL-10 на 7 сут. ИМ (p=0,05) и через 6 мес. (p=0,028) у носителей генотипа A/T rs3024492 в гене IL10, а также FGF у носителей генотипа T/T rs13122694 в гене FGF2 к 6 мес. после индексного события (p=0,04). Обнаружена зависимость основных показателей ЛЖ от генотипов полиморфизма rs3024492 IL10, rs13122694 FGF2 и rs4830939 VGEFD. В 1 сут. ИМ у гетерозигот по rs3024492 IL10 контрактильная функция ЛЖ была хуже в сравнении с носителями генотипа T/T. Также носители генотипа T/T rs13122694 FGF2 отличались более высокими показателями фракции выброса ЛЖ, продольной глобальной деформации ЛЖ и меньшими значениями конечно-систолического индекса ЛЖ в раннем постинфарктном периоде. В отдаленном постинфарктном периоде носители генотипа T/T rs4830939 VEGFD отличались большей степенью дилатации ЛЖ, чем носители генотипов C/C и C/T. Таким образом, в настоящем исследовании показан вклад полиморфизма генов системы воспаления в формирование предрасположенности к ИМпSТ— как на уровне фенотипа в целом, так и на уровне формирования отдельных признаков.

The level of chromosomal abnormalities in the somatic cells of adult individuals is characterized by significant interindividual variability, which may be partly affected by the genetic and epigenetic background. The epigenetic landscape in cells is largely determined by genome methylation. This study aimed to analyze the relationships between global genome methylation and the frequencies of chromosome abnormalities in lymphocytes of plutonium workers. The frequencies of chromosome aberrations, micronuclei, aneuploidy of chromosomes 2, 7, 8, 12, X, and Y and sister chromatid exchanges were analyzed in the lymphocytes of 40 male workers from a nuclear chemical facility (Seversk, Russia) with incorporated plutonium-239 and 49 healthy male volunteers who had no occupational exposure to ionizing radiation. The long interspersed nuclear elements-1 (LINE-1) methylation index was assessed as a well-known marker of global genome methylation. The frequencies of centromere-negative micronuclei (4.74 ± 2.26 vs. 3.02 ± 1.69‰), chromosome-type aberrations (0.81 ± 0.79 vs. 0.44 ± 0.69%), and total chromosome non-disjunction (0.93 ± 0.43 vs. 0.50 ± 0.25%) were significantly higher in the group of workers than in controls (p < 0.05). The LINE-1 methylation index did not differ significantly between the worker and control groups (74.93 ± 3.63 vs. 73.92 ± 4.62%). Correlations between LINE-1 methylation and the frequency of micronuclei (R = –0.35, p = 0.031) were observed in the control group, whereas correlations of LINE-1 methylation with chromatid-type aberrations (R = –0.42, p = 0.012) (but not chromosome-type aberrations) and with sister chromatid exchanges (R = –0.53, p = 0.004) were observed only in the group of plutonium workers. Thus, LINE-1 hypomethylation after plutonium exposure is associated mainly with chromatid breaks, either repaired or misrepaired.

In humans, aneuploidy is incompatible with the birth of healthy children and mainly leads to the death of embryos in the early stages of development in the first trimester of pregnancy. Trisomy 16 is the most common aneuploidy among spontaneous abortions of the first trimester of pregnancy. However, the mechanisms leading to the death of embryos with trisomy 16 remain insufficiently investigated. One of these potential mechanisms is abnormal placental development, including aberrant remodeling of spiral arteries. Spiral artery remodeling involves the migration of trophoblast cells into the maternal spiral arteries, replacing their endothelium and remodeling to ensure a stable embryonic nutrition and oxygen supply. This is a complex process which depends on many factors from both the embryo and the mother. We analyzed the methylation level of seven genes (ADORA2B, NPR3, PRDM1, PSG2, PHTLH, SV2C, and TICAM2) involved in placental development in the chorionic villi of spontaneous abortions with trisomy 16 (n = 14), compared with spontaneous abortions with a normal karyotype (n = 31) and the control group of induced abortions (n = 10). To obtain sequencing libraries, targeted amplification of individual gene regions using designed oligonucleotide primers for bisulfite-converted DNA was used. The analysis was carried out using targeted bisulfite massive parallel sequencing. In the group of spontaneous abortions with trisomy 16, the level of methylation of the PRDM1 and PSG2 genes was significantly increased compared to induced abortions (p = 0.0004 and p = 0.0015, respectively). In the group of spontaneous abortions, there was no increase in the level of methylation of the PRDM1 and PSG2 genes, but the level of methylation of the ADORA2B gene was significantly increased compared to the induced abortions (p = 0.032). The results obtained indicate the potential mechanisms of the pathogenetic effect of trisomy 16 on the placental development with the participation of the studied genes.

This review is devoted to a comprehensive analysis of DNA copy number variations (CNVs) identified in patients with neurodevelopmental disorders (NDDs) from the literature. The selection of publications was conducted using specifically developed criteria. CNVs were characterized based on their clinical significance, type of copy number alteration (microdeletion/microduplication), size, origin, and gene content. The study sample comprised 3375 patients with NDDs. Pathogenic and likely pathogenic CNVs, as well as variants of uncertain clinical significance, were identified in 395 individuals (12%). Chromosomal variations of each category were identified in 89 (3%), 56 (2%), and 241 (7%) patients, respectively. Nine individuals exhibited combinations of CNVs with different clinical significance. The number of duplications slightly exceeded the number of deletions (250 and 204, respectively). The size of most CNVs ranged from 193 bp to 400 kb and from 1 to 3 Mb (237 and 96, respectively). Seventy-two variants originated de novo, while 165 were inherited. Eighty-six CNVs were associated with 33 known microdeletion/microduplication syndromes. The most prevalent syndromes were 1q21.1 duplication (7/395, 1.8%) (OMIM: 612475), 2p16.3 deletion (9/395, 2.3%) (OMIM: 614332), 15q13.3 deletion (7/395, 1.8%) (OMIM: 612001), 16p11.2 deletion (9/395, 2.3%) (OMIM: 611913), and 22q11.2 duplication (7/395, 1.8%) (OMIM: 608363) syndromes. Enrichment analysis revealed that pathogenic CNVs, as well as variants of uncertain clinical significance, are enriched in genes associated with abnormal behavioral and neurological phenotypes. Likely pathogenic CNVs included genes associated with disorders of the nervous system and homeostasis/metabolism.

Purpose
To present the developed preimplantation genetic testing (PGT) for spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1) and the outcomes of IVF with PGT.
  Methods
PGT was performed for two unrelated couples from the Republic of Sakha (Yakutia) with the risk of SCA1 in one spouse. We have developed a system for PGT of a monogenic disease (PGT-M) for SCA1, which includes the analysis of a panel of 11 polymorphic STR markers linked to the ATXN1 gene and a pathogenic variant of the ATXN1 gene using nested PCR and fragment analysis. IVF/ICSI programs were performed according to standard protocols. Multiple displacement amplification (MDA) was used for whole genome amplification (WGA) and array comparative genomic hybridization (aCGH) for aneuploidy testing (PGT-A).
  Results
Eight STRs were informative for the first couple and ten for the second. Similarity of the haplotypes carrying pathogenic variants of the ATXN1 gene was noted. In the first case, during IVF/ICSI-PGT, three embryos reached the blastocyst stage and were biopsied. One embryo was diagnosed as normal by maternal STR haplotype and the ATXN1 allele. PGT-A revealed euploidy. The embryo transfer resulted in a singleton pregnancy, and a healthy boy was born. Postnatal diagnosis confirmed normal ATXN1. In the second case, two blastocysts were biopsied. Both were diagnosed as normal by PGT-M, but PGT-A revealed aneuploidy.
  Conclusion
Birth of a healthy child after PGT for SCA1 was the first case of successful preimplantation prevention of SCA1 for the Yakut couple and the first case of successful PGT for SCA1 in Russia.

Высокопроизводительное секвенирование и молекулярное кариотипирование на микроматрицах широко используются для диагностики моногенных заболеваний и хромосомных нарушений. Сокращение сроков выполнения исследований обеспечило возможность применения этих методов диагностики пренатально, в том числе в рамках продолжающейся беременности. При этом вопрос о правилах проведения анализа и сообщения результатов стоит особенно остро, поскольку при продолжающейся беременности результаты исследования неизбежно влияют на принятие решений по пролонгированию или прерыванию беременности. В связи с этим не должен проводиться анализ вариантов, не имеющих отношение к показаниям к проведению исследования, а также вариантов в генах, для которых не описана связь с конкретными генетическими заболеваниями. Включение в заключение вариантов неопределенной клинической значимости целесообразно только в случаях, когда возможно уточнение значимости при проведении дополнительных исследований после обсуждения специалистами мультидисциплинарной команды.

Способы получения биоматериала накладывают дополнительные требования на наличие контролей качества. При проведении пренатального исследования необходим контроль уровня контаминации биоматериалом матери.

Из-за необходимости получения результатов в максимально короткие сроки тактика назначения исследований может отличаться от применяемой обычно. Предпочтительно одновременно проводить исследование плода и родителей, возможно одновременное назначение нескольких видов исследований.

Все особенности проводимого анализа и возможные результаты рекомендуется обсуждать с пациентами во время претестового консультирования и указывать в информированном согласии.

Хромосомные анеуплоидии – генетическая патология, при которой число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору. Они являются одной из ведущих причин перинатальной смертности и детской инвалидности и приводят к проявлению у новорожденных клинических признаков синдрома Дауна (трисомия по хромосоме 21), синдрома Эдвардса (трисомия по хромосоме 18), синдрома Патау (трисомия по хромосоме 13) и других патологий [1]. При стандартном скрининге беременных с целью выявления хромосомных аномалий, основанном на данных ультразвукового исследования и биохимических показателях (пренатальный скрининг I триместра беременности, далее – ранний пренатальный скрининг (РПС)), оцениваются только косвенные маркеры хромосомных аномалий. Все шире применяемый в мировой практике и в России в последнее десятилетие неинвазивный пренатальный скрининг анеуплоидий плода по крови матери основан на прямом анализе внеклеточной ДНК общего с плодом происхождения и обладает высокой чувствительностью и специфичностью. В 2016 году были изданы клинические рекомендации по неинвазивному пренатальному ДНК-скринингу анеуплоидий плода по крови матери методом высокопроизводительного секвенирования (НИПС), одобренные Российским обществом акушеров-гинекологов [2]. Применяемый в России полногеномный подход позволяет проводить исследования всего хромосомного набора, а также в ряде случаев выявлять несбалансированные хромосомные перестройки. Накопленный российскими лабораториями опыт применения ДНК-скрининга по крови матери диктует необходимость издания методических рекомендаций с отражением наиболее актуальных аспектов применения НИПС в широкой клинической практике [3–6].

2. Настоящие методические рекомендации разработаны в рамках реализации федерального проекта «Развитие сети национальных медицинских исследовательских центров и внедрение инновационных медицинских технологий» национального проекта «Здравоохранение», Федерального проекта «Медицинская наука для человека» на 2022–2030 годы, Постановления Правительства Российской Федерации от 22.04.2019 № 479 «Об утверждении Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019–2030 годы», а также в соответствии с Федеральным законом от 21.11.2011 № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации», приказами Министерства здравоохранения Российской Федерации от 13.10.2017 № 804н «Об утверждении Номенклатуры медицинских услуг», от 20.10.2020 № 1130н «Об утверждении Порядка оказания медицинской помощи по профилю “акушерство и гинекология”», от 21.04.2022 № 274н «Об утверждении Порядка оказания медицинской помощи пациентам с врожденными и (или) наследственными заболеваниями», от 18.05.2021 № 464н «Об утверждении Правил проведения лабораторных исследований».

3. Настоящие методические рекомендации включают правила и процедуры технологии высокопроизводительного секвенирования внеклеточной плодной или фетоплацентарной ДНК (далее – ДНК плода) с целью выполнения неинвазивного пренатального ДНК-скрининга анеуплоидий плода по крови матери для оценки риска хромосомных анеуплоидий плода.

4. Рекомендации предназначены для использования врачами акушерами-гинекологами, специалистами клинико-диагностических лабораторий, врачами-генетиками, врачами лабораторными генетиками, биологами и другими специалистами в области репродуктивного здоровья в своей практической деятельности.