Роль CNV в патогенезе умственной отсталости и аутизма значительна. Тем не менее, при анализе CNV-ассоциированных заболеваний дискуссионным вопросом остается выделение патогенетически значимых CNV, при этом механизмы фенотипического проявления унаследованных полиморфных вариантов и их неполной пенетрантности остаются во многом неясными. В настоящее время неполная пенетрантность CNV объясняется, в основном, с точки зрения аллельных взаимодействий различных генетических вариантов. При этом эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов в контексте структурных вариаций генома остаются практически неизученными. Целью настоящей работы являлся поиск дифференциально метилированных CpG-сайтов, локализованных в регионах с унаследованными CNV, в семьях с умственной отсталостью и аутизмом. В результате проведенной работы идентифицировано дифференциальное метилирование внутригенных CpG-сайтов гена IMMP2L в семье больного с умственной отсталостью и микроделецией 7q31.1. Полученные данные указывают на возможность участия метилирования ДНК в реализации механизмов неполной пенетрантности CNV-ассоциированных патологических состояний.

Протяженные хромосомные аберрации часто являются причиной задержки психомоторного развития, интеллектуальных нарушений и врожденных пороков развития. Несмотря на высокую частоту мутаций, вовлекающих, как правило, нескольких генов, а также большое разнообразие самих хромосомных аномалий, в настоящее время не существует способов эффективного лечения таких пациентов. Цель - изучение спонтанной хромосомной нестабильности у пациентов с кольцевыми хромосомами в дифференцированных и индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (ИПСК). У пациентов с интеллектуальными нарушениями и аномалиями развития в ходе стандартного кариотипирования выявлены кольцевые хромосомы 13 и 22. С использованием микрочипов Agilent 860K в кариотипе пробандов идентифицирован ряд дополнительных хромосомных мутаций. ИПСК получены путем экзогенной экспрессии транскрипционных факторов (KLF4, OCT4, SOX2 и с-MYC человека) из фибробластов кожи. У пациентов идентифицированы терминальные делеции 13q34 и 22q13.32-q13.33, обусловившие образование кольцевых хромосом 13 и 22, соответственно. Методом FISH-анализа подтверждено наличие кольцевых хромосом и установлено, что доля лимфоцитов с моносомией по хромосоме 13 составила 47%, по хромосоме 22 - 8%. На первом пассаже 50% и 24% фибробластов оказались моносомными по хромосомам 13 и 22 соответственно. На 9 пассаже зарегистрировано 56% фибробластов с моносомией по хромосоме 13. Среди лимфоцитов и фибробластов на 9 пассаже 1,8% и 1% клеток соответственно имели нормальный кариотип. К 33 пассажу число фибробластов с моносомией по хромосоме 22 достигло 44% и статистически значимо превысило исходный уровень (р<0,05). Доля ИПСК, моносомных по хромосоме 22, варьировала в пределах 6,3-17% для разных клонов. Наличие моносомных клеток у пациентов с кольцевой хромосомой указывает на хромосомную нестабильность уже in vivo. In vitro наблюдается статистически значимое увеличение числа клеток с моносомией по хромосоме 22. Клетки с нормальным кариотипом могут являться свидетельством процессов коррекции хромосомного дефекта, что лежит в основе начинающей разрабатываться так называемой «хромосомной терапии» генетических заболеваний.

В связи с все более частым использованием новейших технологий секвенирования в различных областях научной и медицинской деятельности назрела необходимость стандартизации качества исследований, а также подходов к биоинформатической обработке получаемых данных. Представленный проект руководства является первым документом в Российской Федерации, регламентирующим интерпретацию результатов, полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS), и определяющим необходимые качественные и количественные характеристики результатов MPS. Руководство - результат совместной работы специалистов различных областей: биоинформатиков, врачей лабораторных генетиков и врачей-генетиков. Оно предназначено для специалистов, работающих с технологиями MPS, а его основной целью является унификация подходов к интерпретации и контроль качества получаемых результатов.

В связи с все более частым использованием новейших технологий секвенирования в различных областях научной и медицинской деятельности назрела необходимость стандартизации качества исследований, а также подходов к биоинформатической обработке получаемых данных. Представленный проект руководства является первым документом в Российской Федерации, регламентирующим интерпретацию результатов, полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS), и определяющим необходимые качественные и количественные характеристики результатов MPS. Руководство - результат совместной работы специалистов различных областей: биоинформатиков, врачей лабораторных генетиков и врачей-генетиков. Оно предназначено для специалистов, работающих с технологиями MPS, а его основной целью является унификация подходов к интерпретации и контроль качества получаемых результатов.

В контексте исследования генетических причин исключительно редкой сочетаемости атопической бронхиальной астмы (БА) и туберкулеза (ТБ) проведен ассоциативный анализ полиморфизма генов IL1B, IL8, IL10, TNF, TNFRSF1B, CXCL10 у 713 индивидов, проживающих на территории г. Томска и Томской области. Выявлена ассоциация полиморфизма гена CXCL10 rs56061981 с развитием ТБ. Установлена ассоциация полиморфного варианта IL10 rs1800872 с развитием, как БА, так и ТБ легких. Таким образом, полученные данные свидетельствуют в пользу значимости гена IL10 в развитии БА и ТБ, которые требуют дальнейших исследований сигнального пути IL10 для уточнения возможной роли в развитии «обратной» коморбидности между инфекционными и аллергическими болезнями.

В контексте исследования генетических причин исключительно редкой сочетаемости атопической бронхиальной астмы (БА) и туберкулеза (ТБ) проведен ассоциативный анализ полиморфизма генов IL1B, IL8, IL10, TNF, TNFRSF1B, CXCL10 у 713 индивидов, проживающих на территории г. Томска и Томской области. Выявлена ассоциация полиморфизма гена CXCL10 rs56061981 с развитием ТБ. Установлена ассоциация полиморфного варианта IL10 rs1800872 с развитием, как БА, так и ТБ легких. Таким образом, полученные данные свидетельствуют в пользу значимости гена IL10 в развитии БА и ТБ, которые требуют дальнейших исследований сигнального пути IL10 для уточнения возможной роли в развитии «обратной» коморбидности между инфекционными и аллергическими болезнями.

A great amount of copy number variations (CNVs) are identified in the human genome. Most of them are neutral; nevertheless, the role of CNVs in the pathogenesis of hereditary diseases is still significant. Especially, this is important for neuropsychiatric disorders, such as intellectual disability and autism. When analyzing the CNV-associated diseases, the controversial question is to distinguish the pathogenic CNVs among common polymorphic variants and to predict the disease risk in other children of the family. Unfortunately, the mechanisms of phenotypic expression and incomplete penetrance of CNVs remain largely unknown. Currently, incomplete penetrance and variable expressivity of CNVs are attributed mainly to allelic interaction of different genetic variations. However, epigenetic mechanisms of gene expression regulation in the context of structural variation of the genome are poorly explored. It is possible that epigenetic modifications of the genome regions with CNVs may underlie the understanding of ways of phenotypic manifestations of structural variations in the human genome.

В геноме человека известно огромное количество вариаций числа копий повторов ДНК (copy number variations, CNVs), большинство из которых фенотипически нейтральны. Тем не менее роль CNVs в патогенезе наследственных заболеваний значительна, что особенно актуально для нервно-психических заболеваний, таких как умственная отсталость и аутизм. При анализе CNV-ассоциирован-ных заболеваний дискуссионным вопросом остается выделение патогенетически значимых CNVs среди широко распространенных полиморфных вариантов и прогноз риска проявления заболевания у других детей в семье, при этом механизмы фенотипического проявления CNVs и их неполной пенетрантности остаются во многом неясными. В настоящее время неполная пенетрантность CNVs объясняется в основном только с точки зрения аллельных взаимодействий различных генетических вариаций. При этом эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов в контексте структурных вариаций генома остаются практически неизученными. Возможно, что именно эпигенетические модификации участков генома с CNVs могут лежать в основе понимания возможностей фенотипического проявления структурных вариаций генома у человека.

MicroRNAs are small non-coding single-strand RNAs that regulate gene expression. There are an increasing number of studies highlighting the important role of microRNAs in development and progression of cardiovascular diseases caused by atherosclerotic lesions of arteries. Here we review the available data on the association of microRNA expression with instability of atherosclerotic plaques in model animals and in humans. We emphasis data on miR-21, -100, -127, -133, -143/145, -221/222, and -494 because they were analyzed in more than one study. We discuss the possibility of using microRNAs in diagnosis and therapy of atherosclerosis and its complications.

In this study, we for the first time described the variability of methylation levels of 71 CpG sites in microRNA genes in leukocytes and blood vessels (coronary artery atherosclerotic plaques, intact internal thoracic arteries, and great saphenous veins) in patients with atherosclerosis using the Infinium HumanMethylation27 BeadChip microarray. Most of the analyzed CpG sites were characterized by the low variability, and most of these low-variable sites were hypomethylated in all tissue samples. CpG sites in coronary artery atherosclerotic plaques and leukocytes were similar in their methylation status. The highest variability of CpG methylation levels between different tissues was found for the CpG sites of the MIR10B gene; the methylation levels of these sites in leukocytes and atherosclerotic arteries were lower than in intact blood vessels. We also found that several cardiovascular disease risk factors, as well as medications, might affect methylation levels of CpG sites in microRNAs.

В настоящем исследовании впервые охарактеризована вариабельность уровней метилирования 71 CpG-сайта генов микроРНК в лейкоцитах крови и тканях сосудов (область атеросклеротических бляшек коронарных артерий, морфологически неизмененные внутренние грудные артерии и большие подкожные вены) у больных атеросклерозом (использованы данные с микрочипа Infinium Human Methylation27 BeadChip). Установлено, что для большинства изученных CpG-сайтов генов микроРНК характерна незначительная вариабельность метилирования, среди них преобладают CpG-сайты с низким уровнем метилирования во всех образцах тканей. По уровню метилирования всех изученных CpG-сайтов генов микроРНК более близки между собой были ткани из области атеросклеротических бляшек коронарных артерий и лейкоциты крови. Наиболее высокая межтканевая вариабельность уровня метилирования установлена для CpG-сайтов гена MIR10B, причем в лейкоцитах и пораженных атеросклерозом артериях зарегистрирован более низкий уровень метилирования изученных CpG-сайтов по сравнению с непораженными тканями сосудов. Выявлена связь уровней метилирования CpG-сайтов генов микроРНК с некоторыми факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний, а также приемом лекарственных препаратов.

The genotoxic effects of exposure to ionizing radiation during the early stages of human embryonic development can be fatal. Despite this, the radiosensitivity of human embryonic and differentiated extraembryonic cells is poorly studied. In this work, the efficiency of a DNA double-strand break repair in human extraembryonic fibroblasts was investigated. It was shown that the repair of radiation-induced DNA damage in human extraembryonic fibroblasts is likely to reflect the ability of these cells to repair spontaneous DNA double-strand breaks.

Genetic diversity of native populations of North Eurasia is investigated using a panel of genetic markers of candidate genes for cold climate adaptation. A high level of within- and between-population variability is detected. Comparative analysis of data on North Eurasian populations combined with data on worldwide populations from the 1000 Genomes and HDGP projects reveals correlations of genetic diversity in candidate genes for cold climate adaptation with key climate parameters, as well as the increase of genetic diversity in markers of this group of genes with the increase of latitude, that is, as modern humans migrated out of Africa. Using the method of searching for extreme empirical values of the coefficient of genetic diversity, signals of directional selection for markers of six genes adaptive to cold (MYOF, LONP2, IFNL4, MKL1, SLC2A12, and CPT1A) are found. The data are discussed in framework of the hypothesis of decanalization of genome–phenome relationships under the pressure of natural selection during human settlement throughout the world.

Исследовано генетическое разнообразие популяций коренного населения Северной Евразии по панели генетических маркеров кандидатных генов адаптации к холодному климату. Обнаружен высокий уровень внутрипопуляционного и межпопуляционного разнообразия в исследованных популяциях. Сравнительный анализ полученных данных с данными по мировым популяциям из проектов “1000 геномов” и HGDP выявил корреляции генетического разнообразия кандидатных генов адаптации к холодному климату с ключевыми климатическими характеристиками, а также обнаружил рост генетического разнообразия маркеров этой группы генов по мере удаления от экватора, т.е. в ходе расселения человека из Африки. Методом поиска крайних эмпирических значений коэффициента генетического разнообразия выявлены сигналы направленного отбора для маркеров шести генов адаптации к холоду - MYOF, LONP2, IFNL4, MKL1, SLC2A12 и CPT1A. Данные обсуждаются в рамках гипотезы деканализации геном-феномных отношений под действием естественного отбора в ходе расселения человека по территории земного шара.

The genetic structure of susceptibility to type 1 diabetes (T1D) in the population of Tomsk was studied. We had a group of T1D patients (N = 285) and a population sample (N = 300) and we studied 58 SNPs localized in the 47 genes which products are involved in various metabolic pathways and processes as fibrogenesis, endothelial dysfunction, and inflammation. Genotyping was performed by mass spectrometry using the Sequenom MassARRAY system (United States). We compared the group of T1D patients and the population sample and found an association with the predisposition to disease for seven markers: rs3765124 of the ADAMDEC1 gene, genotype AA (p = 0.004), allele A (p = 0.033); rs1007856 of the ITGB5 gene, genotype TT (p = 0.015), allele T (p = 0.036); rs20579 of the LIG1 gene, genotype CC (p = 0.004), allele C (p = 0.002); rs12980602 of the IFNL2 gene, allele C (p = 0.029); rs4986819 of the PARP4 gene, allele C (p = 0.044); rs1143674 of the ITGA4 gene genotype GG (p = 0.002); rs679620 of the MMP3 gene, genotype AA (p = 0.008). Thus, the products of genes associated with T1D belong to different molecular classes: metalloproteases (ADAMDEC1, MMP3), cytokines (IL28A), cell surface receptors (ITGA4), adhesion molecules (ITGB5), DNA ligases (LIG1), and ribosyltransferase enzymes (PARP4). The ADAMDEC1, ITGA4, and ITGB5 genes belong to two biological processes: cell communication and signal transduction. The LIG1 and PARP4 genes regulate the metabolism of nucleic acids, MMP3 is involved in the regulation of protein metabolism, and the IFNL2 is involved in the immune response.