Preeclampsia is one of the most severe gestational complications which is one of the leading causes of maternal and perinatal morbidity and mortality. A growth in the incidence of severe and combined forms of the pathology has been observed in recent years. According to modern concepts, inadequate cytotrophoblast invasion into the spiral arteries of the uterus and development of the ischemia-reperfusion syndrome in the placental tissue play the leading role in the development of preeclampsia, which is characterized by multipleorgan failure. In this regard, our work was aimed at studying the patterns of placental tissue transcriptome that are specific to females with PE and with physiological pregnancy, as well as identifying the potential promising biomarkers and molecular mechanisms of this pathology. We have identified 63 genes whose expression proved to differ significantly in the placental tissue of females with PE and with physiological pregnancy. A cluster of differentially expressed genes (DEG) whose expression level is increased in patients with preeclampsia includes not only the known candidate genes that have been identified in many other genome-wide studies (e.g., LEP, BHLHB2, SIGLEC6, RDH13, BCL6), but also new genes (ANKRD37, SYDE1, CYBA, ITGB2, etc.), which can be considered as new biological markers of preeclampsia and are of further interest. The results of a functional annotation of DEG show that the development of preeclampsia may be related to a stress response, immune processes, the regulation of cell-cell interactions, intracellular signaling cascades, etc. In addition, the features of the differential gene expression depending on preeclampsia severity were revealed. We have found evidence of the important role of the molecular mechanisms responsible for the failure of immunological tolerance and initiation of the pro-inflammatory cascade in the development of severe preeclampsia. The results obtained elaborate the concept of the pathophysiology of preeclampsia and contain the information necessary to work out measures for targeted therapy of this disease.

Преэклампсия (ПЭ) - одно из наиболее тяжелых гестационных осложнений, занимает ведущее место среди причин материнской и перинатальной заболеваемости и смертности, причем в последние годы отмечается рост тяжелых и сочетанных форм данной патологии. Согласно современным представлениям в развитии ПЭ, которая характеризуется синдромом полиорганной недостаточности, ведущую роль играют нарушение инвазии цитотрофобласта в спиральные артерии матки и формирование в плацентарной ткани синдрома ишемии-реперфузии. В связи с этим цель нашей работы состояла в изучении паттернов транскриптома плацентарной ткани, специфичных для женщин с ПЭ и с физиологическим течением беременности, а также в выявлении потенциальных перспективных биомаркеров и молекулярных механизмов развития данной патологии. Выявлены 63 гена, экспрессия которых статистически значимо различается в плацентарной ткани женщин с ПЭ и с физиологическим течением беременности. Кластер дифференциально экспрессирующихся генов (ДЭГ), уровень экспрессии которых повышен при ПЭ, содержит не только известные гены-кандидаты, выявленные ранее во многих зарубежных полногеномных исследованиях (к примеру, LEP, BHLHB2, SIGLEC6, RDH13, BCL6), но и новые гены (ANKRD37, SYDE1, CYBA, ITGB2 и др.), которые могут рассматриваться в качестве новых биологических маркеров ПЭ и представляют интерес для дальнейшего изучения. Результаты функциональной аннотации ДЭГ показывают, что с развитием ПЭ могут быть связаны реакция на стресс, иммунные процессы, регуляция межклеточных взаимодействий, внутриклеточные сигнальные каскады и др. Кроме того, выявлены особенности дифференциальной экспрессии генов, зависящие от степени тяжести ПЭ, получены доказательства важной роли молекулярных механизмов, обуславливающих нарушения иммунологической толерантности и запуск провоспалительного каскада в развитии тяжелой формы ПЭ. Полученные результаты расширяют представление о патофизиологии ПЭ и содержат информацию, необходимую для разработки мероприятий таргетной терапии этого заболевания.

A replicative association analysis of Alzheimer’s disease (AD) was carried out for 15 genetic markers that have been associated with cognitive disorders in genome-wide association studies. In the Russian population, AD was associated with CSMD1 rs2616984 (OR = 1.50, 95% CI 1.07–2.09, p-value = 0.018) and, potentially, with NOTCH4 rs313296 (OR = 1.53, 95% CI 0.98–2.39, p-value = 0.06) and NRIP1 rs2229741 (OR = 1.35, 95% CI 0.99–1.85, p-value = 0.061). Combinations of epistatically interacting genes (CSMD1 and NRIP1; NOTCH4, CSMD1, and NRIP1; and TLR4, CSMD1, and NRIP1) were identified, along with their genotype combinations that showed a significant association with AD and the highest predictive values. Possible molecular mechanisms of the gene involvement in AD pathogenesis are discussed. A bioinformatics analysis of the biological processes, molecular functions, and protein-protein interactions for the AD genes indicated that the genes may play a modulating or modifying role, acting together in various regulatory and signaling pathways involved in AD.

В работе проведен репликативный анализ ассоциаций с болезнью Альцгеймера (БА) 15 генетических маркеров, связанных по результатам полногеномных исследований с когнитивными нарушениями. В российской популяции выявлена ассоциация БА с rs2616984 гена CSMD1 (OR = 1.50, 95% CI = 1.07–2.09, p-value = 0.018) и возможные взаимосвязи с заболеванием rs3131296 гена NOTCH4 (OR = 1.53, 95% CI = 0.98–2.39, p-value = 0.06) и rs2229741 гена NRIP1 (OR = 1.35, CI = 0.99–1.85, p-value = 0.061). Обнаружены комбинации эпистатически взаимодействующих генов (CSMD1 и NRIP1; NOTCH4, CSMD1 и NRIP1; TLR4, CSMD1 и NRIP1) и сочетания их генотипов, значимо ассоциированные с БА и характеризующиеся наибольшей прогностической значимостью. Обсуждаются возможные молекулярные механизмы вовлечения изученных генов в патогенез заболевания. Биоинформационный анализ биологических процессов, молекулярных функций и белок-белковых взаимодействий генов БА показывает, что исследованные гены могут играть модулирующую или модифицирующую роль, соучаствуя в различных регуляторных и сигнальных путях, задействованных в процессах развития заболевания.

Autosomal gene pools of 27 populations representing 12 ethnic groups of Siberia, Central Asia, and the Far East have been characterized for the first time using a set of eight polymorphic Alu insertions. The results of our analysis indicate a significant level of genetic diversity in populations of northern Eurasian and the considerable differentiation of their gene pool. It was shown that the frequency of the Alu (−) allele at the CD4 locus was inversely related to the magnitude of the Mongoloid component of the gene pool: the lowest and highest frequencies of the CD4 Alu deletion were recorded in Eskimos (0.012) and in Russians and Ukrainians (0.35), respectively. A gene flow analysis showed that Caucasoid populations (Russians, Tajiks, and Uzbeks), as well as Turkic ethnic groups of southern Siberia (Altaians and Tuvans), Khanty, and Mansi populations, in contrast to ethnic groups of eastern Siberia and the Far East, have been recipients of a considerable gene flow. A correlation analysis showed that genetic distances determined using polymorphic Alu insertions were correlated with the anthropological characteristics of the populations studied.

Используя набор из восьми полиморфных Alu-инсерций, впервые охарактеризовали аутосомный генофонд населения Сибири, Средней Азии и Дальнего Востока (27 популяций 12 этнических групп). Результаты анализа свидетельствуют о значительном уровне генетического разнообразия в популяциях Северной Евразии и о существенной дифференциации генофонда населения этого региона. Установлено, что в локусе CD4 частота аллеля Alu (–) обратно пропорциональна количеству “монголоидного компонента” популяции. Наименьшую частоту Alu-делеции в локусе CD4 имели эскимосы (0.012), а наибольшую – русские и украинцы (0.35). Показано, что европеоидные популяции Северной Евразии (русские, таджики, узбеки), так же как тюркские этнические группы Южной Сибири (алтайцы, тувинцы) и популяции хантов и манси являются реципиентами значительного потока генов по сравнению с этносами Восточной Сибири и Дальнего Востока. Результаты корреляционного анализа свидетельствуют о связи генетических расстояний с антропологическими характеристиками популяций.

The variability of eight polymorphic variants of the IL4, IL4R, IL10, IL13, IL12A, and IL12RB2 genes encoding key cytokines and their receptors in 57 world populations has been assessed. A correlation between the allele frequency distribution of the examined genes and climatic and geographic factors was observed.

Представлены данные об изменчивости восьми полиморфных вариантов генов IL4, IL4R, IL10, IL13, IL12A и IL12RB2, кодирующих ключевые цитокины и их рецепторы, в 57 популяциях мира. Показана корреляция распределения частот аллелей изученных генов с климатогеографическими факторами.

The structure of the Buryat gene pool has been studied based on the composition and frequency of Y-chromosome haplogroups in eight geographically distant populations. Eleven haplogroups have been found in the Buryat gene pool, two of which are the most frequent (N1c1 and C3d). The greatest difference in haplogroup frequencies was fixed between western and eastern Buryat samples. The evaluation of genetic diversity based on haplogroup frequencies revealed that it has low values in most of the samples. The evaluation of the genetic differentiation of the examined samples using an analysis of molecular variance (AMOVA) shows that the Buryat gene pool is highly differentiated by haplotype frequencies. Phylogenetic analysis within haplogroups N1c1 and C3d revealed a strong founder effect, i.e., reduced diversity and starlike phylogeny of the median network of haplotypes that form specific subclusters. The results of a phylogenetic analysis of the haplogroups identified common genetic components for Buryats and Mongols.

Изучена структура генофонда бурят по составу и частоте гаплогрупп Y-хромосомы из восьми территориально дистанцированных популяций. В бурятском генофонде обнаружено 11 гаплогрупп, две из которых являются наиболее частыми (N1c1 и С3d). По частотам гаплогрупп наибольшие отличия зафиксированы между западными и восточными выборками бурят. Оценка генетического разнообразия на основании частот диаллельных гаплогрупп показывает относительно низкие его значения для большинства выборок. Оценка генетической дифференциации с помощью анализа молекулярной дисперсии (AMOVA) показывает, что генофонд бурят сильно дифференцирован в соответствии с географическим принципом. Филогенетический анализ в пределах основных гаплогрупп N1с1 и С3d выявил сильный эффект основателя – пониженное разнообразие и “звездообразную” филогению медианной сети гаплотипов, образующих отдельные специфичные для бурят кластеры. Результаты филогенетического анализa гаплогрупп демонстрируют тесное генетическое родство бурят с монголами.

The contribution of chromosomal abnormalities to recurrent pregnancy loss (RLP) is reviewed in the paper. Data from conventional cytogenetic analysis of the karyotype of parents and spontaneous abortions, as well as the results of molecular cytogenetic investigations and preimplantation genetic diagnostics, are discussed. Information about the significance of epigenetic impairments (abnormalities of imprinting and X-chromosome inactivation) for recurrent pregnancy loss is also considered. Cytogenetic analysis of products of conception enables ascertainment of the causes of embryonic death in a large proportion of families, more accurate estimation of the therapeutic efficiency of treatment and drugs (when women with abnormal embryos were excluded), and a statistically valid prognosis about the next pregnancy outcome.

В обзоре анализируется вклад хромосомных мутаций в привычное невынашивание беременности. Рассматриваются данные стандартного метафазного анализа кариотипа родителей и погибших эмбрионов, а также результаты молекулярно-цитогенетических исследований, в том числе на преимплантационной стадии развития. Также приведены данные о роли эпигенетических нарушений (аномалии геномного импринтинга и инактивации Х-хромосомы) в этиологии привычных потерь беременности. Показано, что цитогенетическое обследование абортивного материала позволяет установить в значительной доле случаев причину гибели эмбриона, более точно определить эффективность терапевтического воздействия применяемых при привычном невынашивании беременности процедур и/или препаратов (если исключить из анализа женщин с абортусом, имевшим хромосомную патологию) и дать статистически обоснованный прогноз относительно возможного исхода последующей беременности.

The analysis of modern data on multiple epimutations of imprinted genes, their role in disruption of intrauterine development processes and in the formation of hereditary diseases was carried out. The mechanisms of genetic control of the epigenetic status of imprinted genome loci are discussed.

Проведен анализ современных данных о множественных эпимутациях импринтированных генов, их роли в нарушении процессов внутриутробного развития и в формировании наследственных болезней. Обсуждаются механизмы генетического контроля эпигенетического статуса импринтированных локусов генома.

The first data on the existence of multiple genomic rearrangements, such as copy number variation (CNV) and copy neutral loss of heterozygosity, in vascular tissues and peripheral blood leukocytes from patients with atherosclerosis, are presented. Compared to internal mammary arteries and peripheral blood leukocytes, right coronary arteries in the atherosclerotic plaque area presented with a higher CNV length and number of genes located in their vicinity. In each of the patients, 6–16% of CNVs were common to the three types of tissues examined. Therefore, most of the copy number variations in the tissues affected by atherosclerosis (from 68 to 91% in each of the patients) were of somatic origin. The gains in 3p21.31 (CACNA2D2), 7q32.1 (FLNC), 19p13.3 (C19orf29, PIP5K1C), and 21q22.3 (COL6A1) were detected in vascular tissues but not in peripheral blood leukocytes. Moreover, the gain in 7p15.2 (SKAP2), detected in the patients with atherosclerosis, did not overlap with any CNV regions currently reported in The Database of Genomic Variants. The loss of heterozygosity in 12 out of 13 chromosomal regions was copy neutral and covered tumor suppressor genes (SFRP1, CEBPD, RB1CC1, DIRAS3, TUSC3, and ZDHHC2).