Цель. Оценить взаимосвязь дыхательной активности митохондрий лейкоцитов периферической крови с полиморфизмом митохондриальной ДНК (мтДНК) у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) в зависимости от наличия риска развития внезапной сердечной смерти (ВСС). Материалы и методы. Были сформированы две группы пациентов: основная группа – пациенты с ИБС и высоким риском ВСС (n = 107), группа сравнения – пациенты со стабильным течением ИБС без риска ВСС (n = 50). Пациентам определяли гаплогруппу, носительство полиморфизмов A2706G, G3010A и G9055A мтДНК методами высокопроизводительного секвенирования. Оценивали дыхательную активность изолированных митохондрий из лейкоцитов периферической крови амперометрическим методом при использовании NAD- и FAD-зависимых субстратов окисления. Результаты. В обеих исследованных группах гаплогруппы H, U, J являлись превалирующими (74,5 и 92,5% для основной группы и группы сравнения соответственно). В основной группе минорных гаплогрупп было больше, чем в группе сравнения. Частоты встречаемости полиморфизмов A2706G, G3010A, G9055A не имели значимых межгрупповых различий. В основной группе носительство замены A2706G ассоциируется со снижением коэффициента дыхательного контроля (ДК) при FAD-зависимом дыхании (р = 0,05), а в группе сравнения – со снижением скорости потребления кислорода (СПК) в метаболическом состоянии V4 при NAD- и FAD-зависимом типах дыхания (p = 0,002 и р = 0,008 соответственно) без изменения ДК. Носительство замены G9055A в основной группе ассоциировано со снижением СПК в метаболическом состоянии V3 (p = 0,037) при FAD-зависимом дыхании. Для полиморфизма G3010A мтДНК не выявлено связи с респираторной активностью митохондрий в исследованных группах. Заключение. У пациентов с ИБС вне зависимости от риска развития ВСС частоты гаплогрупп H, U, J и полиморфизмов A2706G, G3010A, G9055A мтДНК не имеют значимых различий. У пациентов высокого риска ВСС носительство полиморфизма A2706G связано с падением ДК при FAD-зависимом дыхании, а полиморфизма G9055A – со снижением СПК в V3 при FAD-зависимом дыхании.

Обоснование. Задержка роста плода остаётся одной из значимых патологий беременности, ассоциированной с высокой перинатальной и постнатальной заболеваемостью. Несмотря на прогресс в изучении молекулярных механизмов развития патологии, роль альтернативного сплайсинга ключевых плацентарных генов, в частности FLT1, кодирующего рецептор фактора роста эндотелия сосудов-1 (VEGFR-1), изучена недостаточно. Это ограничивает понимание связи между ангиогенезом и нарушениями развития плаценты при задержке роста плода. Цель исследования. Оценить роль альтернативного сплайсинга гена FLT1, экспрессируемого в децидуальных клетках плаценты, в молекулярных механизмах задержки роста плода. Методы. В исследование включены биоптаты материнской части плаценты пациенток с физиологической беременностью (n = 8) и задержкой роста плода (n = 13). Проведено секвенирование РНК на платформе Illumina NextSeq 2000. Анализ альтернативного сплайсинга выполнен с использованием пакета MAJIQ. Результаты. Впервые проведён анализ альтернативного сплайсинга гена FLT1 в децидуальных клетках плаценты при задержке роста плода. Общими для физиологической беременности и задержки роста плода являются четыре события альтернативного сплайсинга, включающие пропуск экзона, удержание интрона и два события, образующих комплекс. Кроме того, только при задержке роста плода выявлены одно комплексное событие и три события удержания интрона, отсутствующие при физиологической беременности. Суммарно, эти изменения отражают активацию механизмов, приводящих к формированию укороченных изоформ рецептора VEGFR-1, которые действуют как антиангиогенные «ловушки» и впоследствии приводят к снижению маточно-плацентарного кровотока и развитию задержки роста плода. Заключение. Альтернативный сплайсинг гена FLT1 играет важную роль в патогенезе задержки роста плода. Избыточное удержание интронов и пропуск экзонов ведут к повышенной экспрессии укороченных антиангиогенных белков, нарушая баланс ангиогенеза и способствуя плацентарной дисфункции.

Обоснование. Задержка роста плода (ЗРП) остается одной из ведущих причин перинатальной заболеваемости, а также серьезным фактором риска неблагоприятных исходов для здоровья ребенка в долгосрочной перспективе, включая повышенную вероятность неврологических, метаболических и сердечно-сосудистых заболеваний. Несмотря на высокий интерес к этой проблеме, молекулярные механизмы, лежащие в основе ЗРП, изучены недостаточно. Особенно мало данных о роли посттранскрипционной регуляции, в частности альтернативного сплайсинга (АС), в развитии этого заболевания, хотя именно этот процесс детерминирует разнообразие изоформ РНК и широту диапазона функциональных свойств клеток, определяя способности адаптироваться к патологическим воздействиям и степень подверженности к заболеваниям, включая акушерские патологии. Цель исследования: характеристика профилей АС децидуальных клеток (ДК) плаценты, определяющих тяжесть течения ЗРП. Материал и методы. Исследование выполнено на образцах плацентарной ткани пациенток с умеренной и выраженной формами ЗРП. Осуществлен полнотранскриптомный анализ ДК плаценты, которые были получены с использованием технологии лазерной микродиссекции препаратов тонких окрашенных срезов. Полнотранскриптомное секвенирование рибонуклеиновой кислоты (РНК) выполнено с использованием SMARTer Stranded Total RNA-Seq kit v2 («Takara BIO»). Анализ событий АС проведен с помощью пакета «MAJIQ» в операционной системе Linux. Для оценки вероятности дифференциальных событий применялись стандартные параметры MAJIQ, включая порог значимости p < 0,05 и минимальное изменение индекса сплайсинга |ΔPSI| > 0,20 между группами, что соответствует рекомендациям разработчиков алгоритма для выявления биологически значимых событий. Результаты. В изученных выборках было обнаружено 13 688 событий АС в 4 002 генах, экспрессирующихся в ДК. Более 52% событий являются идентичными для обеих групп. Как среди аннотированных, так и de novo событий при выраженной форме ЗРП выявлено статистически значимое снижение частоты альтернативного первого экзона (χ2 = 8,48; p = 0,004; χ2 = 6,15; p = 0,014 соответственно). Альтернативно сплайсированные гены, специфичные для выраженной ЗРП, вовлечены в следующие биологические процессы: каталитическая активность, действующая на нуклеиновые кислоты (pFDR = 0,020); регуляция активности ГТФаз (pFDR = 0,021); регуляция активности нуклеозидтрифосфатазы (pFDR = 0,021) и активность пептидной N-ацетилтрансферазы (pFDR = 0,028). При сравнении групп с умеренной и выраженной ЗРП идентифицированы 84 дифференциально сплайсированных гена (0,200 < deltaPSI < 0,648; p < 0,05), статистически значимо ассоциированных с такими биологическими и сигнальными путями, как различные виды репарации ДНК, сигнальный путь лиганд-управляемых ионных каналов, везикулярный транспорт к плазматической мембране, регуляция метаболизма мРНК, организация пероксисом, организация лизосом, морфогенез, сигнальный путь SMAD, метаболизм серы и АТФ-зависимое ремоделирование хроматина. Заключение. Полученные данные указывают на существование определенного набора молекулярных изменений на уровне АС, характерных для ЗРП независимо от степени ее тяжести. Паттерны АС, специфичные для выраженной ЗРП, ассоциированы с нарушением базовых регуляторных систем клетки. Результаты функциональной аннотации дифференциально сплайсированных генов свидетельствуют о влиянии АС на посттранскрипционный контроль, клеточную архитектуру и межклеточные сигнальные взаимодействия при выраженной ЗРП.

Введение. Аномалии дуги аорты, в большей степени «бычья дуга» аорты, могут обусловливать развитие аневризмы восходящей аорты. Наблюдается высокий коэффициент наследуемости данной патологии, однако молекулярно-генетические исследования единичны. Поскольку «бычья дуга» является одним из вариантов развития дуги аорты и магистральных сосудов в процессе эмбриогенеза, возможно, что данная аномалия связана с генами, кодирующими белки, вовлеченные в эмбриональное развитие сердечно-сосудистой системы. Цель: поиск редких клинически значимых вариантов генов эмбрионального развития сердечно-сосудистой системы у больных со спорадической аневризмой восходящей аорты с дугой аорты нормального строения и в сочетании с «бычьей дугой». Материал и методы. В исследование включены 42 пациента со спорадической формой аневризмы восходящей аорты, в том числе 11 человек с «бычьей дугой» аорты. Анализ клинического экзома выполнялся на основании данных секвенирования ДНК-библиотек Clinical Exome Solution (Sophia Genetics, Швейцария) на приборе NextSeq 500 (Illumina, США). Поиск редких клинически значимых вариантов (частота минорного аллеля < 1%) проводился в экзонах и прилегающих к ним интронах 120 генов эмбрионального развития сердечно-сосудистой системы. Валидация выявленных вариантов выполнялась секвенированием по Сэнгеру. Результаты. У больных с аневризмой аорты и «бычьей дугой» выявлены следующие клинически значимые варианты: патогенный вариант c.610-2A>G гена CCDC39, который представляет собой однонуклеотидную замену, приводящую к потере акцепторного сайта сплайсинга (ΔScore = 0,97 Spliceailookup), и вариант с неопределенным клиническим значением (VUS – variant of uncertain clinical significance) c.2564T>C в гене ANKS6, имеющий высокие показатели патогенности по шкалам CADD (Phred = 28,3) и AlphaMissense (0,972). В группе больных с аневризмой аорты с нормальной анатомией супрааортальных сосудов выявлен вероятно патогенный вариант с.1151T>C гена ACVR2B (AlphaMissense = 0,966). Среди 38 генов, в последовательности которых обнаружены VUS в обеих группах больных, белковые продукты 17 (44,7%) вовлечены в функционирование ресничек и микротрубочек, а белки, кодируемые генами MKS1, CCDC40, DNAAF1, ANKS6, CCDC39, DNAH5, DNAAF3, отвечают и за развитие сердечно-сосудистой системы. Заключение. В развитие спорадической формы аневризмы восходящей аорты в сочетании с «бычьей дугой» вносят вклад редкие клинически значимые варианты генов CCDC39 и ANKS6, ответственные за функционирование первичных ресничек. При наличии дуги нормального строения важную роль играют варианты гена ACVR2B, принадлежащего к суперсемейству сигнальных белков TGF-бета.

Персонализированный подход является приоритетным в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Успех персонализированной терапии зависит от наличия точных диагностических тестов, направленных на определение молекулярных особенностей опухоли и оптимизацию стратегии лечения. Мультигенные NGS-панели позволяют единовременно выявлять широкий спектр генетических нарушений, включая однонуклеотидные замены, инсерции и делеции, нарушения числа копий ДНК, транслокации, микросателлитную нестабильность и мутационную нагрузку опухоли, что имеет принципиальное значение для выбора таргетной и иммунотерапии, оценки прогноза течения и мониторинга онкологического заболевания. В настоящем обзоре представлен комплексный взгляд на развитие прецизионной онкологии в XXI веке, рассмотрены возможности и преимущества NGS-диагностики в молекулярной онкологии, технические основы и аналитические характеристики различных типов мультигенных NGS-панелей, основанных как на амплификационном, так и на гибридизационном методе обогащения, и особенности их клинического применения в молекулярной диагностике. Особое внимание уделено текущему состоянию технологических решений для NGS-диагностики в России и за рубежом, подробно освещены доступные отечественные и зарубежные мультигенные NGS-панели, в том числе обозначены проблемы внедрения NGS-панелей в рутинную практику онкологических учреждений Российской Федерации.

Структура заболеваний неоднородна, характеризуется различными вариантами сочетаний болезней, включая сопутствующие патологии, а также болезни, редко проявляющиеся совместно на фенотипическом уровне. В работе изучены аспекты наследственной компоненты подверженности сочетанию бронхиальной астмы (БА) с атопическим дерматитом (АД), аллергическим ринитом (АР), гипертонической болезнью (ГБ). Оценены ассоциации полиморфных вариантов кандидатных генов с развитием туберкулеза (ТБ), как заболевания, редко проявляющего совместно у пациентов с аллергической БА. В результате исследования установлены особенности патогенетики сочетания (синтропии) БА с АД, АР и ГБ, а также несочетания (дистропии) БА с ТБ.

Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП) является частым наследственным заболеванием. Клинический полиморфизм возраста начала и характера течения заболевания даже у носителей одного и того же патогенного варианта предполагает влияние дополнительных факторов, в том числе генетических, на фенотип ГКМП. В данной работе проведен поиск связи полиморфизма генов TPM1 и TNNT2 с изменчивостью эхокардиографических параметров у пациентов с ГКМП. Выявлена ассоциация величины фракции выброса левого желудочка с генотипами по двум вариантам (rs1071646 и rs111470259), находящимся в некодирующих регионах гена TPM1, которые могут иметь значение для регуляции экспрессии гена. Также выявлена ассоциация rs1071646 с толщиной межжелудочковой перегородки, массой миокарда и индексом массы миокарда. Полученные результаты позволяют предположить, что кроме патогенных вариантов в генах саркомерных белков, которые необходимы для развития заболевания, отдельные полиморфизмы могут оказывать модифицирующий эффект на формирование фенотипа ГКМП.

Патогенные варианты в гене SMN1 приводят к аутосомно-рецессивной спинальной мышечной атрофии (СМА), включенной в перечень расширенного неонатального скрининга. Диагностика СМА проводится, главным образом, методом ПЦР в режиме реального времени, обладающим рядом ограничений. Цель исследования заключалась в разработке подхода, повышающего точность диагностики патологии за счет применения цифровой ПЦР. В результате разработана методика, позволяющая оценивать делецию экзона 7 гена SMN1 с одновременным подсчетом дозы генов SMN1, SMN2 и RPP30, в качестве референса, используя всего 2 флюоресцентных канала. Материалом послужили обезличенные образцы ДНК новорожденных, полученные из сухих пятен крови по стандартным протоколам, используемым для проведения расширенного неонатального скрининга. В результате исследования разработаны специфичные праймеры, дизайн постановки цифровой ПЦР и методика анализа результатов, в том числе сравнительный анализ с общепризнанным «золотым стандартом» MLPA. Установлено, что предложенная методика, позволяет оценить делецию экзона 7 гена SMN1, а также дозу генов SMN1 и SMN2 с высокой точностью в одной реакции цифровой ПЦР. Данная разработка потенциально может быть использована для диагностики СМА при возникновении спорных случаев в ходе неонатального скрининга

Противоречивость суждений о феномене коморбидности аневризмы восходящей аорты и атеросклероза указывает на актуальность поиска общих и специфичных молекулярно-генетических факторов, определяющих природу взаимоотношений между данными патологиями. Особый интерес представляет изучение эпигенетических модификаций, в частности, метилирования ДНК у пациентов при сочетанном течении аневризмы восходящей аорты и атеросклероза. В работе был выполнен поиск дифференциально метилированных генов, вовлеченных в развитие изолированной и коморбидной с атеросклерозом патологии аорты в крови, коже и тканях аорты пациентов с несиндромальными формами аневризмы восходящей аорты. Установлены различия уровня метилирования гена некодирующей РНК (нкРНК) NR2F1-AS1 при изолированных и сочетанных формах аневризмы и атеросклероза восходящей аорты: гипометилирование в дилатированной области и атеросклеротической бляшке аорты у пациентов с аневризмой, гиперметилирование в области атеросклеротической бляшки при атеросклерозе аорты без аневризмы. Полученные в данной работе результаты свидетельствуют о разнонаправленном изменении уровня метилирования в области гена нкРНК NR2F1-AS1 при аневризме и атеросклерозе восходящей аорты, что подтверждает важность нкРНК при формировании данных патологий.

Метод флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) остается незаменимым инструментом молекулярной диагностики, позволяющим с высокой точностью выявлять хромосомные аномалии, лежащие в основе многих наследственных и онкологических заболеваний. Движение медицины в сторону персонализированных подходов и расширение спектра диагностируемых патологий требуют постоянного совершенствования методов синтеза ДНК-зондов. Несмотря на существующие ограничения, такие как стоимость и сложность синтеза, будущее диагностики с помощью FISH связано с разработкой высокоспецифичных, мультиплексных и доступных зондов, которые позволят перейти к комплексному анализу генома и транскриптома. Данная работа написана с целью отразить эволюцию методов получения зондов от классических к высокотехнологичным, включая SABER-FISH, технологии на основе CRISPR/Cas9 (CASFISH), smFISH.

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.