Сердечная недостаточность (СН) – широко распространенный синдром, приводящий к существенному снижению качества жизни пациентов. Одним из перспективных направлений в изучении СН является эпигенетика, позволяющая рассматривать патогенез данного синдрома на новом молекулярном уровне. Настоящей обзор посвящен обобщению исследований, связанных с изучением эпигенетических процессов (модификация гистонов, метилирование ДНК, изменение экспрессии регуляторных некодирующих РНК), сопровождающих развитие СН. Эпигенетические исследования СН не только подтвердили клиническую и этиологическую гетерогенность данного синдрома, но и расширили спектр маркеров, потенциально значимых для диагностики, а также открыли новые стратегии разработки лекарственных препаратов.

Сердечная недостаточность (СН) – широко распространенный синдром, характеризующийся этиологической и клинической гетерогенностью. Обзор посвящен рассмотрению генетических  факторов, лежащих в основе развития этого патологического состояния. Результаты современных молекулярно-генетических исследований подтверждают этиологическую сложность и клиническую гетерогенность СН. Выявление  носительства редких патогенных вариантов, лежащих в основе развития СН среди пациентов и  их родственников, важны для своевременной  корректировки образа жизни и разработки профилактических мероприятий по снижению  риска данного синдрома и его осложнений. 

Мышечная дистрофия Дюшенна – генетическое орфанное нервно‑мышечное заболевание, обусловленное мутацией гена DMD, кодирующего белок дистрофин. В результате развивающегося и прогрессирующего повреждения и атрофии мышц дети теряют способность ходить, у них развиваются респираторные и кардиологические нарушения. При условии ранней диагностики медицинская помощь, направленная на максимально продолжительное сохранение амбулаторности пациента, при терапии глюкокортикостероидами и реабилитационных мероприятиях для предупреждения сердечно‑легочных осложнений и остеопороза существенно меняет траекторию развития заболевания. Эффективность новых препаратов генной таргетной терапии миодистрофии Дюшенна, частично восстанавливающих синтез полноразмерного или редуцированного дистрофина, зависит от их своевременного и адекватного использования в сочетании с комплексной медицинской помощью, рекомендованной для данной нозологии.

Задержка роста плода (ЗРП) остается одной из важных проблем акушерства, являясь фактором риска антенатальной и неонатальной смертности и заболеваемости. Своевременное прогнозирование ЗРП – одно из важнейших мероприятий в снижении неблагоприятных исходов беременности. Однако, несмотря на многочисленные исследования, практическое акушерство по-прежнему не имеет высокочувствительных и специфичных прогностических биомаркеров данного заболевания.
В рамках представленной статьи проведен анализ современных литературных данных в базах PubMed, Cochrane, eLibrary, опубликованных в открытом доступе и характеризующих роль биомаркеров в прогнозировании риска развития ЗРП. В качестве наиболее перспективных предиктивных биомаркеров ЗРП, по данным метаанализов, рассматриваются β-хорионический гонадотропин человека (β-HCG), α-фетопротеин (AFP), свободный эстриол (Е3), хорионический соматомаммотропный гормон 1 (CSH), паппализин 1 (РАРР-А), α-субъединица ингибина (Inhibin-А) и плацентарный фактор роста (PIGF). Однако данные, полученные большинством авторов, свидетельствуют о том, что использование отдельных биомаркеров обладает недостаточной чувствительностью и специфичностью в стратификации риска развития ЗРП. Наиболее перспективным направлением в этой области является разработка моделей комплексного мультипараметрического скрининга, основанного на изучении материнских факторов риска, уровней биомаркеров (как протеомных, так и молекулярно-генетических) в совокупности с данными ультразвукового исследования.
Заключение: Таким образом, исследования, сфокусированные на поиске новых биомаркеров с целью разработки комплексной скрининговой программы, обладающей высокой прогностической значимостью в выявлении риска развития ЗРП, являются высокоактуальными и определяют персонифицированную тактику ведения пациентки в будущем.

Проведена оценка уровня генетического разнообразия, вероятности дискриминации неродственных индивидов (PD, power of discrimination) и исключающей способности (PE, power of exclusion) 43 аутосомных STR (D3S1358, TH01, D12S391, D5S818, TPOX, D13S317, FGA, D22S1045, D18S51, D16S539, D8S1179, CSF1PO, D6S1043, vWA, D21S11, SE33, D10S1248, D1S1656, D19S433, D2S1338, D20S1082, D6S474, D12ATA63, D4S2666, D1S1677, D11S4463, D9S1122, D2S1776, D10S1435, D3S3053, D5S2500, D1S1627, D3S4529, D2S1360, D17S974, D3S1744, D9S2157, D17S1301, D8S1132, Penta D, D21S2050, D7S1517, Penta E) в популяциях аварцев из трех районов Дагестана: Шамильского, Тляратинского, Унцукульского. Полученные результаты показали, что для проведения генетической экспертизы в Дагестане, при выборе референсной группы, необходимо учитывать не только этническую принадлежность индивида, но и географическую локализацию.

Преэклампсия (ПЭ) − тяжелая акушерская патология, ежегодно затрагивающая до 8% всех беременностей. К настоящему времени проведены многочисленные генетические исследования с использованием как кандидатного, так и полногеномного подходов, чтобы раскрыть генетическую основу ПЭ. Эти работы выявили ряд многообещающих генов-кандидатов ПЭ, включая локус STOX1. В представленной работе проведён анализ роли наследственной вариабельности гена STOX1 в формировании предрасположенности к ПЭ в различных этнических группах России. Обнаруженные нами ассоциации генотипов локуса STOX1 с ПЭ характеризуются популяционной специфичностью: у русских установлены рисковые генотипы полиморфных маркеров rs4746796 и rs7095976, в якутской этнической выборке был выявлен протективный генотип аллельного варианта rs1694505.

Хромосомный микроматричный анализ представляет наиболее динамично развиваемую область современной клинической цитогенетики, обеспечивая эффективную и высокоразрешающую диагностику несбалансированных микроструктурных хромосомных перестроек. Настоящие рекомендации определяют показания к назначению хромосомного микроматричного анализа для постнатальной и пренатальной диагностики конститутивных хромосомных аномалий, а также рассматривают вопросы интерпретации клинической значимости выявляемых хромосомных вариантов, и медико-генетического консультирования семей пациентов с хромосомными болезнями. Делаются акценты на приоритетности экспертного мнения и необходимости диалога молекулярного цитогенетика и врача-генетика в оценке патогенетической значимости хромосомных вариантов и тактики дальнейшего лабораторного обследования пациента.

Преимплантационное генетическое тестирование (ПГТ) развивается как вариант ранней дородовой профилактики наследственных заболеваний. Таргетный вариант ПГТ моногенного заболевания (ПГТ-М) предусматривает сочетание анализа патогенного генетического варианта и косвенных ДНК-маркеров. Перечень сцепленных с геном CFTR ДНК-маркеров для целей ПГТ муковисцидоза (МВ) варьирует у разных авторов. Цель: разработка панели STR-маркеров для ПГТ МВ. Методы. С использованием данных литературы, баз данных выбраны внутригенные и внегенные STR-маркеры, сцепленные с геном CFTR. Панель маркеров протестирована на образцах ДНК семи семей с МВ, в которых заболевание обусловлено патогенным вариантом F508del. Только в одной семье второй мутацией была CFTRdele2,3(21kb). Для тестирования применяли методы ПЦР и фрагментного анализа на генетическом анализаторе. Результаты. Подобрана панель из 15 основных и 4 дополнительных STR-маркеров. Основная панель STR была достаточно информативна для большинства образцов родителей – носителей патогенного варианта гена CFTR. Дополнительная панель потребовалась в связи с тем, что в одном из изученных образцов наблюдалась низкая информативность по косвенным маркерам вследствие особого гаплотипа, выявленного у одного из обследованных.

Популяции коренных этносов Средней Азии представляют значительный интерес для популяционной геномики по причине специфичности их генофондов, развивавшихся в различных генетико-демографических условиях. Данные о сигналах направленного отбора являются важным дополнением к существующим данным о эволюции генофондов и механизмах генетической адаптации населения Евразии. Мы использовали массив генотипов по 1779819 SNP в выборке из 128 человек, включающей 5 популяций населения Средней Азии, для поиска сигналов направленного отбора с помощью тестов на протяженную гомозиготность гаплотипов (nSL, iHS). Обнаружено, что все исследованные популяции сильно отличаются друг от друга по составу генов, которые демонстрируют влияние отбора. Наибольшее число значимых сигналов естественного отбора выявлено в популяциях киргизов и узбеков. Среди локусов генома, несущих наиболее выраженные сигналы направленного отбора, в популяциях выделяются гены CUEDC1, ERC1, FAM20C, MRC1

 У больных атеросклерозом сонных артерий проведен полногеномный сравнительный анализ экспрессии между клетками сонных артерий в области атеросклеротических бляшек (САБ, n = 3) и интактными внутренними грудными артериями (ВГА, n = 2) с использованием микрочипов HumanHT-12_V4 BeadChip (Illumina, США). Выполнена таргетная оценка экспрессии генов ADAMDEC1, ITGB5, TIMP2 и ММР3 в лейкоцитах крови пациентов с атеросклерозом сонных артерий (n = 21). Выявлено что в САБ наблюдается существенное увеличение экспрессии генов внеклеточного матрикса (CD44, COL1A2, COL3A1, COL5A2, FMOD, HAPLN1, ITGA11, ITGAV, SPARC, SPP1, SULF1, TIMP1; |FC|≥2; pFDR = 1,44×10-7). Гены ADAMDEC1, ITGB5 и TIMP2 характеризуются увеличением экспрессии в САБ по сравнению с ВГА (рFDR = 0,018; рFDR = 0,011; рFDR = 0,006 соответственно). Гены ADAMDEC1, ITGB5 и TIMP2 экспрессируются в лейкоцитах периферической крови больных, где набольший уровень экспрессии показан для гена TIMP2. Оценка изменения уровня экспрессии в зависимости от генотипов показала, что у носителей генотипа ТТ rs1007856 гена ITGB5 наблюдается самый низкий уровень экспрессии гена по сравнению с носителями генотипов СС и СТ (p = 0,034). Таким образом, атеросклероз сонных артерий связан с увеличением функциональной активности генов фиброгенеза в сосудах и лейкоцитах крови. Полиморфизм rs1007856 является eQTL для гена ITGB5 в лейкоцитах крови пациентов.

В нестабильных атеросклеротических бляшках сонных артерий усиливается экспрессия микроРНК miR-100, что может быть связано с вариабельностью метилирования CpG-сайтов гена MIR100 и его регуляторных регионов. Целью работы был анализ связи уровня метилирования ДНК предполагаемого регуляторного региона гена MIR100 (E-box) с клинически выраженным атеросклерозом сонных артерий методом таргетного бисульфитного секвенирования. В качестве материала использовались ткани сосудов и лейкоциты крови пациентов с клинически выраженным атеросклерозом сонных артерий (n=19), а также лейкоциты периферической крови относительно здоровых индивидов (n=18). В результате выявлена тканеспецифичность паттерна метилирования региона chr11:122,024,891-122,025,506 (сборка генома GRCh37/hg19), включающего E-box — уровень метилирования в непоражённых сонных артериях снижен по сравнению как с венами (p<0,001), так и с лейкоцитами периферической крови (p<0,007). При этом в атеросклеротических бляшках наблюдается значимое гипометилирование относительно непоражённых артерий, однако уровень метилирования ДНК в лейкоцитах крови пациентов с атеросклерозом не отличается от такового в лейкоцитах крови контрольной группы. Полученные результаты позволяют говорить о тканеспецифичности метилирования предполагаемого регуляторного региона гена MIR100 (E-box) и о возможной его связи с атеросклеротическим поражением артерий, однако метилирование исследуемого региона нельзя применять в качестве диагностического биомаркера атеросклероза.

Клональный гемопоэз (КГ) — распространенное возраст-зависимое состояние, сопровождающееся экспансией мутантных гемопоэтических стволовых клеток, как результат соматических мутаций, связанное с высоким риском сердечно-сосудистых осложнений и новообразований кроветворной ткани. КГ имеет латентное течение и к 70 годам доля мутантных клонов может уже составлять >2% от общего пула циркулирующих ядросодержащих клеток крови. Ввиду непостоянства темпов накопления мутантных клонов признаки КГ могут наблюдаться и в более молодом возрасте. В целом КГ может выступать как факультативное предраковое состояние, так и как фактор риска острых сердечно-сосудистых событий атеросклеротического происхождения, таких как острый инфаркт миокарда и инсульт. Современные данные указывают, что соматические мутации в «драйверных» генах КГ значительно повышают риск таких ранее считавшихся не связанных острых состояний, как острый миелоидный лейкоз и острый инфаркт миокарда. Высокая смертность и широкая распространенность сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, и их сильная ассоциация с КГ с неопределенным потенциалом, делает последнее состояние объектом пристального изучения.

. In this study we compared methylation levels of 27,578 CpG sites between paired samples of the tumor and surrounding liver tissues with various degrees of damage (fibrosis, cirrhosis) in HCV-induced hepatocellular carcinoma (HCC) patients, as well as between tumor and normal tissue in non-viral HCC patients, using GSE73003 and GSE37988 data from GEODataSets (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/). A significantly lower number of differentially methylated sites (DMS) were found between HCC of non-viral etiology and normal liver tissue, as well as between HCC and fibrosis (32 and 40), than between HCC and cirrhosis (2450 and 2304, respectively, according to GSE73003 and GSE37988 datasets). As the pathological changes in the tissue surrounding the tumor progress, the ratio of hyper-/hypomethylated DMSs in the tumor decreases. Thus, in tumor tissues compared with normal/fibrosis/cirrhosis of the liver, 75/62.5/47.7 % (GSE73003) and 16 % (GSE37988) of CpG sites are hypermethylated, respectively. Persistent hypermethylation of the ZNF154 and ZNF540 genes, as well as CCL20 hypomethylation, were registered in tumor tissue in relation to both liver fibrosis and liver cirrhosis. Protein products of the EDG4, CCL20, GPR109A, and GRM8 genes, whose CpG sites are characterized by changes in DNA methylation level in tumor tissue in the setting of cirrhosis and fibrosis, belong to “Signaling by G-protein-coupled receptors (GPCRs)” category. However, changes in the methylation level of the “driver” genes for oncopathology (АРС, CDKN2B, GSTP1, ELF4, TERT, WT1) are registered in tumor tissue in the setting of liver cirrhosis but not fibrosis. Among the genes hypermethylated in tumor tissue in the setting of liver cirrhosis, the most represented biological pathways are developmental processes, cell-cell signaling, transcription regulation, Wnt-protein binding. Genes hypomethylated in liver tumor tissue in the setting of liver cirrhosis are related to olfactory signal transduction, neuroactive ligand-receptor interaction, keratinization, immune response, inhibition of serine proteases, and zinc metabolism. The genes hypermethylated in the tumor are located at the 7p15.2 locus in the HOXA cluster region, and the hypomethylated CpG sites occupy extended regions of the genome in the gene clusters of olfactory receptors (11p15.4), keratin and keratin-associated proteins (12q13.13, 17q21.2, and 21q22.11), epidermal differentiation complex (1q21.3), and immune system function loci 9p21.3 (IFNA, IFNB1, IFNW1 cluster) and 19q13.41–19q13.42 (KLK, SIGLEC, LILR, KIR clusters). Among the genes of fibrogenesis or DNA repair, cg14143055 (ADAMDEC1) is located in the binding region of the HOX gene family transcription factors (TFs), while cg05921699 (CD79A), cg06196379 (TREM1) and cg10990993 (MLH1) are located in the binding region of the ZNF protein family transcription factor (TF). Thus, the DNA methylation profile in the liver in HCV-induced HCC is unique and differs depending on the degree of surrounding tissue lesion – liver fibrosis or liver cirrhosis.

С использованием данных GSE73003 и GSE37988, представленных в базе данных GEODataSets (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/), проведен сравнительный анализ уровня метилирования 27 578 CpG-сайтов между парными образцами опухолевой и окружающей опухоль тканями печени различной степени поражения (фиброз, цирроз) у больных HCV-индуцированной гепатоцеллюлярной карциномой (ГЦК), а также между опухолевой и нормальной тканью у больного ГЦК невирусной этиологии. Выявлено значительно меньшее число дифференциально метилированных сайтов между нормальной тканью печени и ГЦК невирусной этиологии, а также между ГЦК и фиброзом (32 и 40), чем между ГЦК и циррозом (2450 и 2304 соответственно по данным GSE73003 и GSE37988). По мере прогрессирования патологического изменения окружающей опухоль ткани уменьшается соотношение количества гипер-/гипометилированных дифференциально метилированных сайтов в опухоли. Так, в опухолевой ткани по сравнению с нормальной/фиброзом/циррозом печени гиперметилированы 75/62.5/47.7 % (GSE73003) и 16 % (GSE37988) CpG-сайтов соответственно. Стойкое гиперметилирование генов ZNF154 и ZNF540, а также гипометилирование CCL20 зарегистрировано в опухолевой ткани относительно как фиброза, так и цирроза печени. Белковые продукты генов EDG4, CCL20, GPR109A и GRM8, CpG-сайты которых характеризуются изменением уровня метилирования ДНК в опухоли на фоне цирроза и фиброза, принадлежат к категории «передачи сигналов рецепторов, связанных с G-белком». Однако изменение уровня метилирования «драйверных» для онкопатологии генов (АРС, CDKN2B, GSTP1, ELF4, TERT, WT1) регистрируется в опухолевой ткани на фоне цирроза печени, но не фиброза. Среди гиперметилированных в опухолевой ткани генов на фоне цирроза печени наиболее представленными биологическими путями являются процессы развития, передачи межклеточных сигналов, регуляции транскрипции, связывания с белками Wnt-пути. Гены, гипометилированные в опухолевой ткани печени на фоне ее цирротического поражения, относятся к передаче обонятельных сигналов, нейроактивному взаимодействию лиганда с рецептором, кератинизации, иммунному ответу, ингибированию сериновых протеаз и метаболизму цинка. Гиперметилированные в опухоли гены локализуются в локусе 7р15.2 в регионе кластера HOXA, а гипометилированные CpG-сайты занимают протяженные области генома в кластерах генов обонятельных рецепторов (11p15.4), кератина и кератин-ассоциированных белков (12q13.13, 17q21.2 и 21q22.11), комплекса эпидермальной дифференцировки (1q21.3), а также функционирования иммунной системы – локусы 9p21.3 (кластер IFNA, IFNB1, IFNW1) и 19q13.41–19q13.42 (кластеры KLK, SIGLEC, LILR, KIR). Среди генов фиброгенеза или репарации ДНК cg14143055 (ADAMDEC1) локализован в регионе связывания транскрипционных факторов семейства HOX, а cg05921699 (CD79A), cg06196379 (TREM1) и cg10990993 (MLH1) расположены в области связывания транскрипционных факторов семейства белков ZNF. Таким образом, профиль метилирования ДНК в печени при HCV-индуцированной ГЦК является уникальным и различается в зависимости от степени поражения окружающей ткани – фиброз или цирроз.

The genome-wide variant of the chromatin conformation capture technique (Hi-C) is a powerful tool for revealing patterns of genome spatial organization, as well as for understanding the effects of their disturbance on disease development. In addition, Hi-C can be used to detect chromosomal rearrangements, including balanced translocations and inversions. The use of the Hi-C method for the detection of chromosomal rearrangements is becoming more widespread. Modern highthrough put methods of genome analysis can effectively reveal point mutations and unbalanced chromosomal rearrangements. However, their sensitivity for determining translocations and inversions remains rather low. The storage of whole blood samples can affect the amount and integrity of genomic DNA, and it can distort the results of subsequent analyses if the storage was not under proper conditions. The Hi-C method is extremely demanding on the input material. The necessary condition for successfully applying Hi-C and obtaining high-quality data is the preservation of the spatial chromatin organization within the nucleus. The purpose of this study was to determine the optimal storage conditions of blood samples for subsequent Hi-C analysis. We selected 10 different conditions for blood storage and sample processing. For each condition, we prepared and sequenced Hi-C libraries. The quality of the obtained data was compared. As a result of the work, we formulated the requirements for the storage and processing of samples to obtain high-quality Hi-C data. We have established the minimum volume of blood sufficient for conducting Hi-C analysis. In addition, we have identified the most suitable methods for isolation of peripheral blood mononuclear cells and their long-term storage. The main requirement we have formulated is not to freeze whole blood.