Khanty are indigenous Siberian people living on the territory of Western Siberia, mainly on the territory of the Khanty-Mansiysk and Yamalo-Nenets Autonomous Okrugs. The present study is aimed at a comprehensive analysis of the structure of the Khanty gene pool and their comparison with other populations of the indigenous population of Southern and Western Siberia. To address the issues of genetic proximity of the Khanty with other indigenous peoples, we performed genotyping of a wide genomic set of autosomal markers using high-density biochips, as well as an expanded set of SNP and STR markers of the Y-chromosome in various ethnic groups: Khakas, Tuvans, Southern Altaians, Siberian Tatars, Chulyms (Turkic language family) and Kets (Yeniseian language family). The structure of the gene pool of the Khanty and other West Siberian and South Siberian populations was studied using a genome-wide panel of autosomal single nucleotide polymorphic markers and Y-chromosome markers. The results of the analysis of autosomal SNPs frequencies by various methods, the similarities in the composition of the Y-chromosome haplogroups and YSTR haplotypes indicate that the Khanty gene pool is quite specific. When analyzing autosomal SNPs, the Ugrian genetic component completely dominates in both samples (up to 99–100 %). The samples of the Khanty showed the maximum match in IBD blocks with each other, with a sample of the Kets, Chulyms, Tuvans, Tomsk Tatars, Khakas, Kachins, and Southern Altaians. The degree of coincidence of IBD blocks between the Khanty, Kets, and Tomsk Tatars is consistent with the results of the distribution of allele frequencies and common genetic components in these populations. According to the composition of the Y-chromosome haplogroups, the two samples of the Khanty differ significantly from each other. A detailed phylogenetic analysis of various Y-chromosome haplogroups made it possible to describe and clarify the differences in the phylogeny and structure of individual ethnospecific sublines, to determine their relationship, traces of population expansion in the Khanty gene pool. Variants of different haplogroups of the Y-chromosome in the Khanty, Khakas and Tuvans go back to their common ancestral lines. The results of a comparative analysis of male samples indicate a close genetic relationship between the Khanty and Nenets, Komi, Udmurts and Kets. The specificity of haplotypes, the discovery of various terminal SNPs confirms that the Khanty did not come into contact with other ethnic groups for a long time, except for the Nenets, which included many Khanty clans.

Ханты – коренной сибирский народ, проживающий на территории Западной Сибири, в основном на территории Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов. Настоящее исследование направлено на комплексный анализ структуры генофонда хантов и их сравнение с другими популяциями коренного населения Южной и Западной Сибири. Для решения вопросов генетической близости хантов с другими коренными народами выполнено генотипирование широкого геномного набора аутосомных маркеров с помощью высокоплотных биочипов, а также расширенного набора SNP- и STR-маркеров Y-хромосомы у различных этнических групп: хакасов, тувинцев, южных алтайцев, сибирских татар, чулымцев (тюркская языковая семья) и кетов (енисейская языковая семья). Результаты анализа частот аутосомных SNP различными методами, сходства по составу гаплогрупп Y-хромосомы и YSTR-гаплотипов свидетельствуют, что генофонд хантов достаточно специфичен. При анализе аутосомных SNP в обеих выборках полностью доминирует угорский генетический компонент (до 99–100 %). Выборки хантов показали максимальное совпадение по IBD-блокам между собой, с выборкой кетов, чулымцев, тувинцев, томских татар, хакасов-качинцев и южных алтайцев. Степень совпадения IBD-блоков между хантами, кетами и томскими татарами согласуется с результатами распределения в этих популяциях частот аллелей и общих генетических компонентов. По составу гаплогрупп Y-хромосомы две выборки хантов значительно различаются между собой. Детальный филогенетический анализ различных гаплогрупп Y-хромосомы позволил описать и уточнить различия в филогении и структуре отдельных этноспецифичных сублиний, определить их родство, следы экспансии численности в генофонде хантов. Варианты разных гаплогрупп Y-хромосомы у хантов, хакасов и тувинцев восходят к общим для них предковым линиям. Результаты сравнительного анализа образцов мужчин также свидетельствуют о близком генетическом родстве между хантами и ненцами, коми, удмуртами и кетами. Специфичность гаплотипов, обнаружение различных терминальных SNP подтверждают, что ханты достаточно долго не имели контактов с другими этносами, кроме ненцев, в состав которых вошло много хантыйских родов.

Tuvans are one of the most compactly living peoples of Southern Siberia, settled mainly in the territory of Tuva. The gene pool of the Tuvans is quite isolated, due to endogamy and a very low frequency of interethnic marriages. The structure of the gene pool of the Tuvans and other Siberian populations was studied using a genomewide panel of autosomal single nucleotide polymorphic markers and Y-chromosome markers. The results of the analysis of the frequencies of autosomal SNPs by various methods, the similarities in the composition of the Y-chromosome haplogroups and YSTR haplotypes show that the gene pool of the Tuvans is very heterogeneous in terms of the composition of genetic components. It includes the ancient autochthonous Yeniseian component, which dominates among the Chulym Turks and Kets, the East Siberian component, which prevails among the Yakuts and Evenks, and the Far Eastern component, the frequency of which is maximum among the Nivkhs and Udeges. Analysis of the composition of IBD-blocks on autosomes shows the maximum genetic relationship of the Tuvans with the Southern Altaians, Khakas and Shors, who were formed during the settlement of the Turkic groups of populations on the territory of the Altai-Sayan region. A very diverse composition of the Tuvan gene pool is shown for various sublines of Y-chromosomal haplogroups, most of which show strong ethnic specificity. Phylogenetic analysis of individual Y-chromosome haplogroups demonstrates the maximum proximity of the gene pool of the Tuvans with the Altaians, Khakas and Shors. Differences in frequencies of Y-chromosome haplogroups between the Todzhans and Tuvans and a change in the frequencies of haplogroups from south to north associated with the East Asian component were found. The majority of the most frequent Y-chromosome haplogroups in the Tuvans demonstrate the founder effect, the formation age of which is fully consistent with the data on their ethnogenesis.

Тувинцы – один из наиболее компактно проживающих народов Южной Сибири, расселенный в основном на территории Тывы. Генофонд тувинцев является достаточно обособленным за счет эндогамии и очень низкой частоты межнациональных браков. Исследована структура генофонда тувинцев и других сибирских популяций по полногеномной панели аутосомных однонуклеотидных полиморфных маркеров и маркерам Y-хромосомы. Результаты анализа частот аутосомных SNP различными методами, сходства по составу гаплогрупп Y-хромосомы и YSTR-гаплотипов показывают, что генофонд тувинцев очень гетерогенен по составу генетических компонентов. Он включает в себя древний автохтонный енисейский компонент, доминирующий у чулымских тюрков и кетов, восточносибирский, преобладающий у якутов и эвенков, и дальневосточный, частота которого максимальна у нивхов и удэгейцев. Анализ состава IBD-блоков на аутосомах демонстрирует максимальное генетическое родство тувинцев с южными алтайцами, хакасами и шорцами, которые формировались при расселении тюркских групп популяций на территории Алтае-Саянского региона. Выявлен очень разнообразный состав генофонда тувинцев по различным сублиниям Y-хромосомных гаплогрупп, большинство из которых показывают сильную этническую специфичность. Филогенетический анализ отдельных Y-хромосомных гаплогрупп демонстрирует максимальную близость генофонда тувинцев с алтайцами, хакасами и шорцами. Внутри тувинского этноса обнаружены значительные различия между выборками из западных, южных и восточных районов Тывы по доле монгольского и енисейского генетических компонентов. Генетическое разнообразие тувинцев по Y-хромосомным гаплогруппам и максимально разнородный состав генетических компонентов свидетельствуют о самом высоком разнообразии тувинского генофонда по сравнению со всеми коренными народами Сибири. Обнаружены различия по частотам гаплогрупп Y-хромосомы между тоджинцами и тувинцами и изменение частот гаплогрупп с юга на север, связанных с восточноазиатским компонентом. Большинство наиболее частых гаплогрупп Y-хромосомы у тувинцев демонстрирует эффект основателя, возраст формирования которых полностью согласуется с данными об их этногенезе.

Miscarriage is an important problem in human reproduction, affecting 10–15 % of clinically recognized pregnancies. The cases of embryonic death can be divided into missed abortion (MA), for which the ultrasound sign of the embryo death is the absence of cardiac activity, and anembryonic pregnancy (AP) without an embryo in the gestationalsac. The aim of this study was to compare the frequency of chromosomal abnormalities in extraembryonic tissues detected by conventional cytogenetic analysis of spontaneous abortions depending on the presence or absence of anembryo. This is a retrospective study of 1551 spontaneous abortions analyzed using GTG-banding from 1990 to 2022 (266 cases of AP and 1285 cases of MA). A comparative analysis of the frequency of chromosomal abnormalities and the distribution of karyotype frequencies depending on the presence of an embryo in the gestational sac was carried out. Statistical analysis was performed using a chi-square test with a p < 0.05 significance level. The total frequency of chromosomal abnormalities in the study was 53.6 % (832/1551). The proportion of abnormal karyotypes in the AP and MA groups did not differ significantly and amounted to 57.1 % (152/266) and 52.9 % (680/1285) for AP and MA, respectively (p = 0.209). Sex chromosome aneuploidies and triploidies were significantly less common in the AP group than in the MA group (2.3 % (6/266) vs 6.8 % (88/1285), p = 0.005 and 4.9 % (13/266) vs 8.9 % (114/1285), p = 0.031, respectively). Tetraploidies were registered more frequently in AP compared to MA (12.4 % (33/266) vs. 8.2 % (106/1285), p = 0.031). The sex ratio among abortions with a normal karyotype was 0.54 and 0.74 for AP and MA, respectively. Thus, although the frequencies of some types of chromosomal pathology differ between AP and MA, the total frequency of chromosomal abnormalities in AP is not increased compared to MA, which indicates the need to search for the causes of AP at other levels of the genome organization, including microstructural chromosomal rearrangements, monogenic mutations, imprinting disorders, and epigenetic abnormalities.

Невынашивание беременности является серьезной проблемой в репродукции человека, затрагивающей 10–15 % клинически распознаваемых беременностей. Среди случаев эмбриональной гибели можно выделить замершие (неразвивающиеся) беременности (НБ), при которых ультразвуковым признаком гибели эмбриона служит отсутствие сердцебиения, и анэмбрионии (АЭ) – отсутствие эмбриона в полости плодного мешка. Целью данного исследования было сравнение частоты хромосомных аномалий во внезародышевых тканях, выявляемых при стандартном цитогенетическом анализе материала спонтанных абортов, в зависимости от наличия или отсутствия эмбриона. Проведено ретроспективное исследование 1551 спонтанного абортуса, проанализированного с помощью стандартного цитогенетического исследования с 1990 по 2022 г. (266 случаев АЭ и 1285 случаев НБ) в НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ. Выполнен сравнительный анализ частоты хромосомных аномалий и распределения частот кариотипов в зависимости от наличия эмбриона в полости плодного мешка. Статистический анализ проводили с использованием критерия хи-квадрат с уровнем значимости p < 0.05. Суммарно частота хромосомных аномалий в исследованной выборке составила 53.6 % (832/1551). Доля аномальных кариотипов в группах АЭ и НБ значимо не различалась и составила 57.1 % (152/266) и 52.9 % (680/1285) для АЭ и НБ соответственно (p = 0.209). При НБ статистически значимо чаще встречались аномалии числа половых хромосом (6.8 % (88/1285) против 2.3 % (6/266), p = 0.005) и триплоидии (8.9 % (114/1285) против 4.9 % (13/266), p = 0.031). В то же время при отсутствии эмбриона статистически значимо чаще регистрировалась тетраплоидия (12.4 % (33/266) против 8.2 % (106/1285), p = 0.031). Соотношение полов (46,XY : 46,XX) среди абортусов с нормальным кариотипом составило 0.54 и 0.74 для АЭ и НБ соответственно. Таким образом, хотя частоты некоторых типов хромосомных аномалий различаются между АЭ и НБ, суммарная частота хромосомных аномалий при АЭ не повышена по сравнению с НБ, что свидетельствует о необходимости поиска причин АЭ на других уровнях организации генома, включая микроструктурные перестройки хромосом, моногенные мутации, нарушения импринтинга и аберрантные эпигенетические модификации.

Epidermolysis bullosa (EB) is an inherited disorder of skin fragility, caused by mutations in a large number of genes associated with skin integrity and dermal-epidermal adhesion. Skin fragility is manifested by a decrease in resistance to external mechanical influences, the clinical signs of which are the formation of blisters, erosions and wounds on the skin and mucous membranes. EB is a multisystemic disease and characterized by a wide phenotypic spectrum with extracutaneous complications in severe types, besides the skin and mucous membranes, with high mortality. More than 30 clinical subtypes have been identified, which are grouped into four main types: simplex EB, junctional EB, dystrophic EB and Kindler syndrome. To date, pathogenic variants in 16 different genes are associated with EB and encode proteins that are part of the skin anchoring structures or are signaling proteins. Genetic mutations cause dysfunction of cellular structures, differentiation, proliferation and apoptosis of cells, leading to mechanical instability of the skin. The formation of reduced proteins or decrease in their level leads mainly to functional disorders, forming mild or intermediate severe phenotypes. Absent protein expression is a result of null genetic variants and leads to structural abnormalities, causing a severe clinical phenotype. For most of the genes involved in the pathogenesis of EB, certain relationships have been established between the type and position of genetic variant and the severity of the clinical manifestations of the disease. Establishing an accurate diagnosis depends on the correlation of clinical, genealogical and immunohistological data in combination with molecular genetic testing. In general, the study of clinical, genetic and ultrastructural changes in EB has significantly expanded the understanding of the natural history of the disease and supplemented the data on genotype-phenotype correlations, promotes the search and study of epigenetic and non-genetic disease modifier factors, and also allows developing approaches to radical treatment of the disease. New advances of sequencing technologies have made it possible to describe new phenotypes and study their genetic and molecular mechanisms. This article describes the pathogenetic aspects and genes that cause main and rare syndromic subtypes of EB.

Буллезный эпидермолиз (БЭ) – наследственное нарушение, вызывающее хрупкость кожи, обусловленную изменениями генов, отвечающих за целостность кожи и дермо-эпидермальную адгезию. Хрупкость кожи проявляется снижением устойчивости к внешним механическим воздействиям, клинические признаки которой – образование пузырей, эрозий и ран на коже и слизистых оболочках. Для БЭ характерен широкий фенотипический спектр, при тяжелых типах, кроме кожи и слизистых, отмечаются мультисистемность поражения и развитие внекожных осложнений, высокая летальность. Выделено более 30 клинических подтипов БЭ, сгруппированных в четыре основных типа: простой, пограничный, дистрофический БЭ и синдром Киндлера. На сегодняшний день БЭ обусловливают патогенные варианты в 16 различных генах, которые кодируют белки, входящие в состав крепящих структур кожи, и сигнальные белки. Генетические дефекты в этих генах служат причиной нарушения функции клеточных структур, процессов дифференцировки, пролиферации и апоптоза клеток, приводя к механической неустойчивости кожи. Образование укороченных белков или уменьшение их количества обуславливает в основном функциональные нарушения, формируя легкие или среднетяжелые фенотипы. При нулевых генетических вариантах, вследствие которых экспрессия белка утрачивается полностью, возникают структурные нарушения, влекущие тяжелую клиническую картину. Для большинства вовлеченных в патогенез БЭ генов обнаружены определенные связи между характером и локализацией генетических дефектов с тяжестью клинических проявлений заболевания. Установление точного диагноза зависит от корреляции клинических, генеалогических и иммуногистологических данных в сочетании с молекулярно-генетическим исследованием. В целом изучение клинических, генетических и ультраструктурных изменений при БЭ значительно расширяет понимание естественного течения заболевания и пополняет данные о корреляциях генотип-фенотип, способствует поиску и изучению эпигенетических и негенетических факторов-модификаторов заболевания, а также разработке подходов к радикальному лечению заболевания. Новые возможности технологий секвенирования позволили описать новые фенотипы и изучить их генетические и молекулярные механизмы. В настоящей статье описаны патогенетические аспекты и гены, вызывающие классические и редкие синдромальные подтипы БЭ.

The structure of diseases in humans is heterogeneous, which is manifested by various combinations of diseases, including comorbidities associated with a common pathogenetic mechanism, as well as diseases that rarely manifest together. Recently, there has been a growing interest in studying the patterns of development of not individual diseases, but entire families associated with common pathogenetic mechanisms and common genes involved in their development. Studies of this problem make it possible to isolate an essential genetic component that controls the formation of disease conglomerates in a complex way through functionally interacting modules of individual genes in gene networks. An analytical review of studies on the problems of various aspects of the combination of diseases is the purpose of this study. The review uses the metaphor of a hermeneutic circle to understand the structure of regular relationships between diseases, and provides a conceptual framework related to the study of multiple diseases in an individual. The existing terminology is con- sidered in relation to them, including multimorbidity, polypathies, comorbidity, conglomerates, families, “second diseases”, syntropy and others. Here we summarize the key results that are extremely useful, primarily for describing the genetic architecture of diseases of a multifactorial nature. Summaries of the research problem of the disease connection phenomenon allow us to approach the systematization and natural classification of diseases. From practical healthcare perspective, the description of the disease connection phenomenon is crucial for expanding the clinician’s interpretive horizon and moving beyond narrow, disease-specific therapeutic decisions.

Структура заболеваний у человека неоднородна, характеризуется различными вариантами сочетаний болезней, включая сопутствующие патологии, связанные общим патогенетическим механизмом, а также болезни, редко проявляющиеся совместно на фенотипическом уровне. В последнее время отмечается рост интереса к изучению закономерностей развития не отдельных болезней, а целых семейств, связанных общими патогенетическими механизмами и общими генами, вовлеченными в их развитие. В результате установлен существенный генетический компонент, контролирующий образование конгломератов болезней сложным образом, через функционально взаимодействующие модули отдельных генов в генных сетях. Аналитический обзор исследований по проблематике разных аспектов сочетания болезней и является целью настоящей работы. В обзоре использована метафора герменевтического круга для познания структуры закономерных связей между болезнями, приведены концептуальные рамки, связанные с множественностью заболеваний у индивида. Рассмотрена существующая терминология применительно к ним, среди которых мультиморбидность, полипатии, коморбидность, конгломераты, семейства, «вторые болезни», синтропия и другие. Приведены ключевые результаты, чрезвычайно полезные, прежде всего, для описания генетической архитектуры болезней многофакторной природы. Обобщения по проблеме исследования феномена сочетания болезней позволяют приблизиться к систематизации и естественной классификации болезней. С точки зрения практического здравоохранения описание феномена сочетания болезней имеет решающее значение для расширения интерпретационного горизонта клинициста и выхода за пределы узких, ориентированных на конкретную болезнь терапевтических решений.

At present, transcriptomics is one of the fastest developing fields of molecular biology, which allows to obtain detailed information about the functional activity of the genome in both normal and pathological conditions. We used modern transcriptomic technologies to comprehensively characterize the whole genome gene expression profile of human placental syncytiotrophoblast cells (STB) in physiological pregnancy and preeclampsia (PE). As a result of our analysis, we identified 26 differentially expressed genes (DEGs) in the STB cells between healthy and diseased states. The cluster of DEGs contains not only well-known candidate genes identified earlier in many foreign whole genome studies of the placenta (for example, LEP, INHBA, and FLT1) but also new genes (AC098613.1, AC087857.1, FCRLB, TENM4, PTP4A1P7, LINC01225, etc.) that can be considered as new biological markers of PE and are of interest for further study. Functional enrichment annotation indicated that most of the DEGs were implicated in the signaling pathways of regulation of hormonal secretion, MAPK cascade, ERK1 and ERK2 cascade, positive regulation of cell adhesion, and proliferation of endothelial cells. These processes may be associated with the development of PE at the level of STB cells. Additionally, we revealed that alternative splicing of the FLT1 gene indicates the important role of this RNA processing mechanism in the pathogenetics of PE due to a significant increase in the transcriptional diversity of genes in STB cells. The expression level of the transcript encoding the protein isoform FLT-1 e15a was significantly increased in patients with PE compared to the control group. This study expands understanding of the molecular mechanisms involved in PE and can serve as a basis for development of preventive, prognostic, and therapeutic strategies in the field of personalized obstetrics.

На сегодняшний день транскриптомика – одна из самых быстро развивающихся областей молекулярной биологии, позволяющая получить детальную информацию о функциональной активности генома как в норме, так и при патологии. В представленной работе мы использовали современные транскриптомные технологии для всесторонней характеристики полногеномного профиля экспрессии генов клеток синцитиотрофобласта (СТБ) плаценты человека при физиологической и осложненной преэклампсией (ПЭ) беременности. В результате проведенного нами анализа выявлены 26 генов, экспрессия которых статистически значимо различается в клетках СТБ женщин с ПЭ и физиологическим течением беременности. Кластер дифференциально-экспрессирующихся генов (ДЭГ) содержит не только известные гены-кандидаты, выявленные ранее во многих зарубежных полногеномных исследованиях плаценты (к примеру, LEP, INHBA и FLT1), но и новые гены (AC098613.1, AC087857.1, FCRLB, TENM4, PTP4A1P7, LINC01225 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 на уровне СТБ могут быть связаны сигнальные пути регуляции гормональной секреции, MAPK-каскада, ERK1 и ERK2 каскада, положительной регуляции клеточной адгезии и пролиферации эндотелиальных клеток. Полученные результаты анализа альтернативного сплайсинга гена FLT1 свидетельствуют о важной роли в патогенетике ПЭ данного механизма процессинга РНК за счет существенного увеличения транскрипционного разнообразия генов в клетках СТБ. Уровень экспрессии транскрипта, кодирующего белковую изоформу FLT-1 e15a, был значительно повышен у пациенток с ПЭ по сравнению с контрольной группой. Это исследование расширяет представление о задействованных в ПЭ молекулярных механизмах и может служить основой для разработки профилактических, прогностических и терапевтических стратегий в области персонифицированного акушерства.

Central precocious puberty (СPP) is caused by premature reactivation of the hypothalamic–pituitary–gonadal axis. Genetic, epigenetic, and environmental factors play a crucial role in determining the timing of puberty. In recent years, the KISS1, KISS1R, MKRN3, and DLK1 variants have been identified as hereditary causes of CPP. The MKRN3 and DLK1 genes are imprinted, and therefore epigenetic modifications that alter the expression of these genes are also considered as a cause of precocious puberty. With the progression of CPP, epigenetic factors such as DNA methylation, posttranslational modifications of histones and noncoding RNAs can mediate the relationship between the influence of genetic variants and the environment. CPP is also associated with other short- and long-term adverse health effects. This is the basis for research aimed at understanding the genetic and epigenetic causes of СPP. The purpose of this review is to summarize the published data on the molecular genetic and epigenetic mechanisms of the formation of СPP.

Центральное преждевременное половое созревание (ППС) вызвано преждевременной реактивацией гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси. В определении сроков полового созревания решающую роль играют генетические, эпигенетические и экологические факторы. В последние годы варианты в генах KISS1, KISS1R, MKRN3 и DLK1 были идентифицированы как наследственные причины ППС. Гены MKRN3 и DLK1 являются импринтированными, в связи с чем эпигенетические модификации, изменяющие экспрессию данных генов, также рассматриваются в качестве причины преждевременного полового созревания. При прогрессировании ППС эпигенетические факторы, такие как метилирование ДНК, посттрансляционные модификации гистонов и некодирующие РНК, могут опосредовать взаимосвязь между влиянием генетических вариантов и окружающей среды. ППС связано и с другими краткосрочными и долгосрочными неблагоприятными последствиями для здоровья. Это является основанием для исследований, направленных на понимание генетических и эпигенетических причин ППС. Цель настоящего обзора – обобщение данных литературы о молекулярно-генетических и эпигенетических механизмах формирования ППС.