Cystic fibrosis (CF) is a disease with a broad clinical and genetic spectrum of manifestations, significantly impacting the quality and duration of life of patients. At present, a diagnosis of CF enables the disease to be identified at the earliest stages of its development. The accelerated advancement of scientific knowledge and contemporary research techniques has transformed the methodology employed in the treatment of CF, encompassing a spectrum of approaches from symptomatic management to pathogenetic therapies. Pathogenetic therapy represents an approach to treatment that aims to identify methods of restoring the function of the CFTR gene. The objective of this review was to analyse and summarize the available scientific data on the pathogenetic therapy of CF. This paper considers various approaches to the pathogenetic therapy of CF that are based on the use of targeted drugs known as CFTR modulators. The article presents studies employing gene therapy techniques for CF, which are based on the targeted delivery of a normal copy of the CFTR gene cDNA to the respiratory tract via viral or non-viral vectors. Some studies have demonstrated the efficacy of RNA therapeutic interventions in restoring splicing, promoting the production of mature RNA, and increasing the functional expression of the CFTR protein. The review also analyzes literature data that consider methods of etiotropic therapy for CF, which consists of targeted correction of the CFTR gene using artificial restriction enzymes, the CRISPR/Cas9 system and a complex of peptide-nucleic acids. In a prospective plan, the use of cell therapy methods in the treatment of lung damage in CF is considered.

Муковисцидоз (МВ) – заболевание с широким клиническим и генетическим спектром проявлений, оказывающее значительное влияние на качество и продолжительность жизни пациента. В настоящее время диагностика МВ позволяет выявлять заболевание на самых ранних стадиях. Стремительное развитие науки и современные методы исследования изменили подходы в лечении МВ, начиная от симптоматического лечения до методов патогенетической терапии. Подходы патогенетической терапии направлены на поиск способов восстановления функции гена CFTR. Целью обзора стали анализ и обобщение имеющихся научных сведений о патогенетической терапии МВ. Рассмотрены подходы патогенетической терапии МВ на основе приема пациентами таргетных препаратов – CFTR-модуляторов. Приведены исследования с использованием методов генной терапии МВ, в основе которых лежит целенаправленная доставка нормальной копии кДНК гена CFTR в дыхательные пути с помощью вирусных или невирусных агентов. В некоторых исследованиях показано применение методов РНК-терапии для восстановления сплайсинга, продукции зрелой РНК и функционального белка CFTR. Также в обзоре проведен анализ литературных данных, в которых рассмотрены методы этиотропной терапии МВ, заключающейся в направленной коррекции гена CFTR с использованием искусственных ферментов рестрикции, системы CRISPR/Cas9 и комплекса пептидно-нуклеиновых кислот. В перспективном плане обсуждаются методы клеточной терапии в лечении поражения легких при муковисцидозе.

Митохондриальная ДНК является небольшой, но важной и особенной частью генома. Исследования изменчивости мтДНК человека являются актуальными в различных аспектах. Цель исследования – обозначение основных современных направлений изучения митохондриальной ДНК человека, ее изменчивости и ее роли в формировании фенотипа. Современные работы по этой тематике направлены на анализ полной последовательности митохондриальной ДНК, а в последнее время большое значение приобретают исследования «древней» ДНК. Наследственный полиморфизм митохондриальной ДНК может иметь функциональное значение и вносить вклад в адаптацию к условиям жизненной среды, а также в предрасположенность к многофакторным заболеваниям. Изучение вклада полиморфизма митохондриальной ДНК в формирование фенотипа как в норме, так и при патологии сталкивается с проблемами оценки сочетанного эффекта нескольких вариантов. Роль полиморфизма мтДНК в предрасположенности к заболеваниям можно рассматривать в рамках гипотезы «экономных» генотипов. Таким образом, изучение полиморфизма митохондриальной ДНК в популяциях человека и при различных заболеваниях имеет как теоретическое, так и прикладное значение. 

Метилирование ДНК играет важную роль в развитии плаценты и физиологичном протекании беременности. Аномалии метилома плацентарных тканей могут приводить к различным патологическим состояниям и, в частности, были показаны при спонтанном аборте, преэклампсии и гестационном сахарном диабете. В данной работе был проведен сравнительный анализ профилей метилирования ДНК между рассматриваемыми патологиями в клетках ворсин хориона I и III триместров. Среди дифференциально-метилированных генов (ДМГ) при спонтанном аборте, преэклампсии и гестационном сахарном диабете были обнаружены 7 ДМГ, общих для всех рассматриваемых нозологий (3 гипометилированных, 3 гиперметилированных и 1 с различным направлением метилирования в разных частях гена). Кроме того, при спонтанном аборте было выявлено 114 уникальных ДМГ, не встречающихся при других патологиях беременности (33 гипометилированных и 81 гиперметилированный). Функциональная аннотация выявленных уникальных ДМГ указывает на их потенциальную вовлеченность в патогенез невынашивания беременности, а некоторые из них могут быть напрямую связаны с эмбриональной гибелью – LRRC8A, HDLBP, HIC1 и ST14. Дальнейшие исследования выявленных дифференциально-метилированных генов могут иметь важное прогностическое и диагностическое значение в области акушерства и репродуктивных технологий.

Алтайцы в основном проживают на территории Республики Горный Алтай. Проведено исследование состава и частот гаплогрупп Y-хромосомы у северных и южных алтайцев. Описано распределение частот гаплогрупп Y-хромосомы у коренного населения Республики Алтай – северных алтайцев (кумандинцев, челканцев, тубаларов) и южных алтайцев (теленгитов и алтай-кижи) для подробной характеристики структуры их генофондов с помощью описания состава гаплогрупп Y-хромосомы и YSTR-гаплотипов, определяемых на основании генотипирования большого количества SNP и 44 YSTR-маркеров ее нерекомбинирующей части. Для большинства алтайских народов характерно наличие различных вариантов гаплогруппы R1a1, но для каждой отдельной сублинии показано специфичное распределение по частотам у различных этносов. Варианты этой гаплогруппы связаны с расселением на территорию современной Южной Сибири тюркских племен. Гаплотипы по разным гаплогруппам также достаточно сильно различаются в разных этнических выборках. Гаплогруппы Q1b1a1a1g~ (YP3951) и Q1b1a3b1a (YP1693) являются наследием аборигенных племен енисейской языковой семьи. Наличие гаплогруппы N1a2b1b1 (B478) в генофондах северных и южных алтайцев связано с аборигенным самодийским населением, которое проживало на этих территориях до прихода тюрков и монгольских племен. Полученные результаты состава и частот гаплогрупп Y-хромосомы свидетельствуют о смешении различных предковых групп. Гаплогруппы C2a1a2a2a (Y12825), C2a1a3a1c (Y12782), C2b1a1a1a1, N1a1a1a1a3a2 (B219) у алтай-кижи и теленгитов унаследованы от монгольских племен, переселившихся на территорию Алтая за последние сотни лет. Состав и частоты гаплогрупп между всеми исследованными этносами сильно различаются между ними. Это соответствует данным антропологов и этнографов, описывающих достаточно сложное этническое происхождение этих народов.

 Наследственные спастические параплегии представляют собой группу клинически и генетически разнообразных нейродегенеративных наследственных болезней. Заболевание преимущественно проявляется прогрессирующей спастичностью и слабостью нижних конечностей. Патогенные варианты гена SPAST являются наиболее распространенной причиной наследственных спастических параплегий. Описан клинический случай мужчины 53 лет с изменением походки, постоянными болями внизу живота и в пояснице, особенно при физической нагрузке. Таргетное секвенирование нового поколения выявило новый, вероятно, патогенный вариант в сайте сплайсинга гена SPAST – c.1173+1G > С. Этот вариант нарушает канонический сайт сплайсинга, и прогнозируется, что он значительно нарушает структуру белка. Таким образом, этот новый вариант в сайте сплайсинга расширяет круг патогенных вариантов, приводящих к наследственной спастической параплегии 4-го типа, предоставляя возможность дальнейшего изучения патогенеза данного заболевания. 

Альтернативный сплайсинг мРНК – ключевой этап посттранскрипционной регуляции экспрессии генов, который обеспечивает экспрессию различных изоформ РНК. Этот механизм играет важную роль в развитии и функционировании плаценты. В качестве объекта исследования выбраны децидуальные клетки, которые имеют ключевую роль как в поддержании физиологической беременности, так и в развитии акушерских осложнений. В исследовании проведено глубокое РНК секвенирование с детальным анализом событий альтернативного сплайсинга в плацентарной ткани при физиологическом течении беременности. Для анализа аннотированных классических событий альтернативного сплайсинга использованы программы MAJIQ, rMATS, SGSeq. В децидуальных клетках идентифицировано с помощью программы MAJIQ 3 501 аннотированное бинарное событие АС для 2 731 генов; с помощью программы rMATS – 66 687 событий для 14 784 генов; с помощью программы SGSeq – 15 782 события для 5 616 генов. Идентифицировано 15 887 экспрессирующихся в плаценте и подверженных альтернативному сплайсингу, из которых 1 857 генов являются общими по результатам трех различных программ. Анализ реконструированной генной сети позволил выявить регуляторные связи, обеспечивающие координированную экспрессию большинства центральных генов, которые ассоциированы с иммунной системой, клеточной миграцией, межклеточными контактами и регуляцией экспрессии. Полученные результаты подтверждают важность альтернативного сплайсинга, который существенно увеличивает транскрипционное разнообразие и представляет собой значимый механизм регуляции генов в децидуальных клетках. 

Потребность в увеличении информативности генетической экспертизы при установлении родства как в случаях экспертизы в гражданских делах, так и при идентификации личности людей, погибших в авиакатастрофах, природных и техногенных пожарах, террористических атаках, ураганах, цунами и прочих крупномасштабных бедствиях привела к активной разработке дополнительных наборов маркеров для ДНК-идентификации. Для корректного использования новых мультиплексов необходимо иметь представление о генетической структуре популяции, из которой происходит анализируемый ДНК-профиль. В данной работе представлены результаты анализа генетического разнообразия двух популяций южных алтайцев по двум системам генетических маркеров, способных увеличить надежность и информативность генетической экспертизы при определении родства в сложных случаях. Первая система основана на микросателлитных маркерах X-хромосомы, вторая включает 23 STR-маркера аутосом. Показано, что уровень ожидаемой гетерозиготности по обеим системам маркеров в популяции теленгитов ниже, чем в популяции алтай-кижи. Полученные результаты показали значимые генетические различия между теленгитами и алтай-кижи (Rst 0,006–0,007, p = 0,000–0,002), которые необходимо учитывать при проведении вероятностных расчетов в генетической экспертизе.

 Расселение современного человека около 100 000 лет назад из места происхождения в Восточной Африке по территории земного шара сопровождалось различными процессами генетической адаптации. Для характеристики адаптивной эволюции в современных популяциях человека необходима информация о локусах генома, которые были под действием положительного отбора. Эти данные являются ценным материалом для понимания генетической структуры популяций человека, а также для установления причин подверженности к ряду распространенных болезней и их распределению в современных популяциях. В нашей работе выполнен поиск сигналов естественного отбора в локусах генома, ассоциированных с заболеваниями, приводящими к нарушениям когнитивных функций человека, в 16 популяциях Северной Евразии. Для мультиплексного генотипирования 28 SNP-маркеров использовали технологию MALDI-TOF масс-спектрометрии. При оценке селективной нейтральности исследованных генетических маркеров с помощью теста Эвенса–Ваттерсона отклонение от нейтральности обнаружено для 10 SNP. В популяциях Северной Евразии действие естественного отбора вносит вклад в формирование генетического разнообразия по генам, ассоциированным с шизофренией и болезнью Альцгеймера.

Метилирование ДНК является фундаментальным механизмом эпигенетической модификации, который играет значимую роль в регуляции активности генов и лежит в основе развития ряда заболеваний. В настоящей статье мы сфокусировались на анализе результатов полногеномных исследований метилирования при задержке роста плода (ЗРП), в которых сообщалось об идентификации дифференциально метилированных областей или генов с использованием высокопроизводительных технологий. Анализ результатов включенных работ показал, что при ЗРП наблюдается значительное изменение паттернов метилирования ДНК, затрагивающее 1022 дифференциально метилированных гена (ДМГ), которые сверхпредставлены в процессах иммунного ответа, сигнальных путей PI3K/AKT/mTOR и MAPK. Из них только 4% ДМГ, связанных с процессами трансдукции сигнала, клеточного морфогенеза, формировании нервной системы и межклеточной адгезии, реплицируются между исследованиями. Кроме того, нами выявлен кластер генов, для которых наряду с дифференциальным метилированием в плацентарной ткани обнаружено также статистически значимое изменение экспрессии генов при ЗРП. Эти общие гены и их продукты принимают участие в процессах межклеточного взаимодействия, миграции клеток, организации цитоскелета, апоптоза и развития нервной системы. Полученные данные свидетельствуют о том, что определенные паттерны метилирования ДНК, ассоциированные с развитием ЗРП во внутриутробном периоде, могут являться основой для повышенной восприимчивости к таким заболеваниям как сахарный диабет, ожирение, патология бронхолегочной системы и иммунологическая дизрегуляция в дальнейшей жизни. Результаты нашей работы указывают на важную роль комплексного полногеномного анализа метилирования ДНК и экспрессии генов в изучении генетической компоненты, лежащей в основе ЗРП.

Мукополисахаридоз-плюс синдром (МПСПС, OMIM # 617303) представляет собой редкое аутосомно-рецессивное наследственное заболевание, вызванное патогенным вариантом c.1492C>T в экзоне 12 гена VPS33A. Заболевание характеризуется фенотипом «гаргоилизма», включающим скелетные аномалии, поражение сердца, контрактуры суставов, задержку психомоторного и физического развития, а также дополнительные нарушения со стороны почек и гемопоэтической системы. Впервые клиническая картина МПСПС была описана в 2014 году врачами медико-генетического центра г. Якутска, а молекулярно-генетическая причина была установлена в 2017 году. В работе при анализе неравновесия по сцеплению 11 микросателлитных маркёров установлен «гаплотип основателя» локуса МПСПС, что, вероятно, свидетельствует о накоплении мутации в результате эффекта основателя. Определено время распространения мутации в Якутии, которое составило 2312 ± 1375 лет. Среднее значение числа поколений, прошедших после начала распространения патогенного варианта c.1492C> T в якутской популяции, составило 92,5.

Ишемическая болезнь сердца представляет собой важную медико-социальную проблему. Наиболее тяжелой формой заболевания, с поражением всех слоев сердечной мышцы, считается инфаркт миокарда с подъемом сегмента ST (ИМпST). Одним из диагностических критериев дисфункции эндотелия при инфаркте миокарда является уровень sE-селектина – молекулы клеточной адгезии, осуществляющей рекрутинг нейтрофилов и индукцию нейтрофильного воспаления. В настоящем исследовании изучен интронный полиморфизм (rs5353, rs3917412, rs1534904) гена SELE, кодирующего Е-селектин, у пациентов с ИМпST. Проанализированы две выборки: пациенты с ИМпST (n = 74) и популяционная выборка г. Томска (n = 136). По частотам генотипов rs5353 в гене SELE зарегистрированы статистически значимые различия между пациентами и контрольной выборкой (p = 0.004). Генотип СС является рисковым по отношению к ИМпST (OR = 6.93, CI:95 % (1.84–26.04), χ2 = 8.69, p = 0.002). Проанализированные маркеры не изучались ранее при сердечно-сосудистых заболеваниях и вообще редко привлекались к ассоциативным исследованиям; в ведущих базах данных отсутствует информация об ассоциациях этих маркеров с заболеваниями. Вместе с тем все три варианта по классификации RegulomeDB относятся к функциональному классу 1f и, соответственно, с высокой вероятностью обладают регуляторным потенциалом относительно не только гена SELE, но и других генов близлежащего региона. Анализ функциональной значимости изученных маркеров показал наличие более обширного, чем один ген, региона, корегулируемого данными нуклеотидными заменами. Выявленная в настоящем исследовании ассоциация rs5353 с ИМпST еще раз подтверждает вовлеченность гена SELE в развитие сердечно-сосудистых заболеваний. Не исключено, что опосредованно (через системы воспаления, иммунного ответа и репарации ДНК) весь этот регион генома может быть вовлечен в патогенез сердечно-сосудистых заболеваний.

Background: Mitochondrial dysfunction in myocardium cells has been implicated in arrhythmogenesis, including ventricular tachycardia (VT). A carriage of point mitochondrial DNA (mtDNA) polymorphisms may contribute to the risk of certain arrhythmias. Therefore, it is hypothesized that mtDNA genotype could predict the risk of sustained VT (SVT). We aimed to explore whether specific mtDNA polymorphisms of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) can serve as biomarkers for predicting the risk of SVT in patients with indications for an implantable cardioverter-defibrillator (ICD). Methods: A total of 122 patients with ICD implantation indications who underwent transthoracic echocardiography (TTE) were enrolled in the study. Total DNA from PBMC was isolated using the phenolchloroform extraction method. Genotyping of mtDNA polymorphisms A2706G, G3010A and G9055A was performed using restriction fragment length polymorphism analysis. Correlations between clinical parameters and mtDNA polymorphisms with SVT registered prior to ICD implantation were evaluated. Based on our data, we developed a risk model for SVT. Results: Prior to ICD implantation, 70 (56.6%) patients had SVT (1st group) and 52 (43.4%) patients did not have SVT (2nd group). Patients with SVT were significantly older than patients without SVT (66.9 ± 9.9 year vs. 59.5 ± 10.6 year, p < 0.001), had a lower value estimated glomerular filtration rate (eGFR) (65.7 ± 19.7 mL/min/1.73 m2 vs. 77.9 ± 16.1 mL/min/1.73 m2, p < 0.001) and less frequently had A2706G mtDNA polymorphism (55.7% vs. 76.9%, p = 0.015). According to the multivariable logistic regression, age (odds ratio (OR) = 1.055, 95% confidence interval (CI) 1.009–1.103, p = 0.017), eGFR (OR = 0.974, 95% CI 0.949–0.999, p = 0.041) and absence of A2706G mtDNA polymorphism (OR = 0.335, 95% CI 0.141–0.797, p = 0.013) were independently associated with the SVT. We constructed a logistic equation with calculation of the cut-off value. The discriminative ability of the receiver operating characteristic curve (area under the curve) was 0.761 (95% confidence interval 0.675–0.833; sensitivity 65.71%; specificity 76.92%). Conclusions: In patients with ICD implantation indications, a carriage of mtDNA polymorphism A2706G is associated with SVT. Our risk model including age, eGFR and absence of A2706G mtDNA substitution was able to distinguish patients with SVT. Further investigations of their predictive significance are warranted. 

 Преждевременное половое созревание (ППС, Е30.1, Е22.8, Е30.9 по МКБ 10, MIM 176400, 615346) у детей – заболевание, при котором вторичные половые признаки появляются раньше возрастной нормы. Сроки полового созревания регулируются сложным взаимодействием генетических и эпигенетических факторов, а также факторов окружающей среды и питания. Цель настоящего исследования – поиск генетических причин формирования у девочек клинической картины ППС. Поиск клинически значимых генетических вариантов (патогенных, вероятно патогенных вариантов или вариантов с неопределенным клиническим значением (variant of uncertain significance, VUS)) проведен в генах KISS1, KISS1R (GPR54), DLK1 и MKRN3 у девочек с клинической картиной ППС и нормальным кариотипом методом таргетного массового параллельного секвенирования. Все найденные генетические варианты были подтверждены методом секвенирования ДНК по Сэнгеру. Патогенность идентифицированных генетических вариантов и функциональная значимость кодируемого ими белка проанализированы с использованием онлайн-алгоритмов прогнозирования патогенности Variant Effect Predictor, Franklin и Varsome, а также PolyPhen2 (согласно рекомендациям по интерпретации результатов анализа NGS). Клинически значимые генетические варианты были обнаружены в гетерозиготном состоянии в генах KISS1R, DLK1 и MKRN3 у 5 из 52 пробандов (9.6 %) с ППС, из них 3 из 33 (9.1 %) – в группе с центральным ППС и 2 из 19 (10.5 %) – в группе с гонадотропин-независимой формой ППС. Два ребенка с гонадотропин-независимой формой ППС имели VUS в гене KISS1R (c.191T>C, p.Ile64Thr и c.233A>G, p.Asn78Ser), один из которых был унаследован от отца, второй – от матери. У остальных пациентов с центральным ППС были вероятно патогенные генетические варианты DLK1:c.373delC(p.Gln125fs) de novo и DLK1:c.480delT(p.Gly161Alafs*49) отцовского происхождения. Еще один пробанд имел вариант VUS в гене MKRN3 (c.1487A>G, p.His496Arg), унаследованный от отца. Все выявленные генетические варианты описаны впервые при ППС. Таким образом, в настоящем исследовании найдены новые генетические варианты в генах KISS1R, DLK1 и MKRN3 у девочек с преждевременным половым созреванием.

The goal of this study was to analyze copy number variations (CNVs) in spontaneous abortions with a euploid karyotype, irrespective of the method used for CNV detection. This systematic review was performed in accordance with the PRISMA guidelines. Articles published between 2006 and 2023 were selected through the PubMed database. Studies were included if they involved CNV analysis in spontaneous abortions using any CNV detection method. The pathogenic significance of CNVs was interpreted based on the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) guidelines. Nineteen publications met the inclusion criteria. A total of 1425 CNVs were identified in 550 samples from 3953 euploid spontaneous abortions, representing 14% of the cases. Among the detected CNVs, 9% were classified as pathogenic, and 7.5% were likely pathogenic. The most frequently observed pathogenic CNVs included 22q11.2 deletion/duplication, 16p13.11 deletion, 15q11.2 deletion/duplication, 1p36.33 duplication, and 17p13.3 duplication. The genomic regions with the highest frequency of CNVs, regardless of their pathogenic effect, were 8q24.3, 16p13.3, 21q22.3, Xp22.33, Xp22.31, and Xq28. No clear associations were found between specific CNVs and pregnancy loss. However, deletions in the 22q11.2 region emerged as the most likely candidates contributing to lethality during the early stages of embryonic development.