Медицинская патогенетика – это краткое обозначение «генетического» патогенеза болезней человека, генетических основ детерминант как собственно наследственной патологии, так и заболеваний, в основе которых лежит наследственное предрасположение, определяющее весь путь от генома до проявления болезни на всех уровнях организации, взаимодействующего с окружающей средой и развивающегося в конкретном семейно-популяционном контексте организма.

Медицинская генетика. 2014. Т. 13. № 10 (148). С. 10-17.

В настоящей работе методом микрочипового анализа на платформе Infinium Human Methylation27 BeadChip (Illumina, США) охарактеризован уровень метилирования 27 578 CpG-сайтов, локализованных в 14 475 генах, в тканях сосудистого русла больных атеросклерозом, экстраэмбриональной мезодерме спонтанных и медицинских абортусов I триместра с нормальным кариотипом. В результате установлены различия в профиле метилирования ДНК тканей, выявлены дифференциально метилированные гены, в том числе и те, эпигенетический статус которых при развитии атеросклероза изменяется в соответствии с гипотезой парадоминантного наследования.

Биомедицинские исследования все больше приобретают практическую направленность, а одним из наиболее актуальных направлений исследований является изучение основ многофакторных заболеваний (МФЗ). Во многих странах для достижения этой цели учреждены и успешно используются биологические банки (биобанки), где хранятся образцы ДНК, крови, тканей, клеточных культур больных и здоровых индивидов из различных популяций. Отсутствие опыта по созданию биобанков в России не позволяет в полной мере использовать накопленные разными исследовательскими коллективами ресурсы биологических коллекций. Анализ существующего опыта организации норм и правил международного биобанкинга и их адаптация к российским условиям позволит учесть и нивелировать многие проблемные моменты, с которыми могут столкнуться биологические банки на этапе их становления в России и стимулировать развитие данного направления биотехнологий. К числу таких вопросов относятся правовые нормы регулирования создания и функционирования биобанков, технические и инфраструктурные проблемы, менеджмент сопроводительной информации и т.д.

В группе больных с ишемической болезнью сердца (ИБС) проанализирован полиморфизм ядерных генов (генов подверженности заболеваниям сердечно-сосудистой системы - ADRB2, NOS3, ACE, AGTR1, GNB3, PPP3R1, GATA4 ; генов регуляции иммунного ответа - LTA, TNF, TNFRSF1В, IL4, IL4R, IL12A, IL12B, IL12RB1, IFNG, IFNGR2 ) и митохондриальной ДНК (мтДНК). При сравнении группы больных с популяционным контролем по частотам аллелей, генотипов, сочетаний генотипов и гаплотипов установлены ассоциации с ИБС семи изученных генов, относящихся как к генам предрасположенности к заболеваниям сердечно-сосудистой системы ( GNB3, ACE, NOS3 ), так и к генам регуляции иммунного ответа ( TNF, LTA, TNFRSF1B и IL12RB1 ). Статистически значимые различия между сравниваемыми группами выявлены по частотам аллелей и генотипов (для rs4291 ( АСЕ ), rs1061622 ( TNFRSF1B ), rs5443 ( GNB3 )), по сочетаниям генотипов (для замен в генах АСЕ, NOS3, TNF / LTA,IL12RB1 ) и по частотам гаплотипов ( TNF / LTA ).

Геномный импринтинг является ключевым феноменом, вовлечённым в регуляцию внутриутробного развития. Показано, что не однородительская дисомия, нарушающая дозу импринтированных генов на уровне хромосом, а множественные эпимутации импринтированных генов могут быть причиной остановки эмбрионального развития человека. Очерчен круг генов с материнским эффектом ( NLRP7 и C6orf221/KHDC3L ), ответственных за формирование эпимутаций в импринтированных генах у человека. Рассмотрены вопросы влияния геномного импринтинга на применение вспомогательных репродуктивных технологий.

Активное использование микрочиповых технологий в последние годы выявило новую форму структурной вариабельности генома - вариации числа копий ДНК (CNV). Установлено, что CNV являются важным фактором, участвующим в эволюции приматов, определяющим фенотипическое разнообразие между индивидами и популяциями, а также предрасполагающим ко многим патологическим состояниям: задержка развития, интеллектуальные нарушения, аутизм, шизофрения, ожирение, эпилепсия и др. В данном обзоре рассмотрены особенности архитектуры генома, предрасполагающие к возникновению микроделеций и микродупликаций, механизмы образования этих аберраций, модели их клинического проявления и классификация фенотипических признаков.

В настоящем исследовании был оценен уровень метилирования промоторного региона гомеобоксного гена HOXD4 в тканях сосудистой стенки различной локализации, а также лейкоцитах периферической крови у больных атеросклерозом. Выявлено гипометилирование анализируемого региона в выраженных атеросклеротических бляшках правых коронарных и сонных артерий, а также лейкоцитах периферической крови по сравнению с внутренними грудными артериями и большими подкожными венами нижних конечностей, которые практически не подвергаются атеросклеротическому изменению.

Проведён анализ ассоциаций 27 SNP и 1 VNTR, локализованных в 17 ядерных генах и четырёх SNP в мтДНК с рядом качественных и количественных признаков ишемической болезни сердца (ИБС). Получены ассоциации с патогенетически значимыми для ИБС признаками для 17 полиморфных вариантов 12 генов ( ACE, GNB3, ADRB2, NOS3, PPP3R1, GATA4, LTA, TNFRSF1B, IL4R, IL12A, IFNG, IFNGR2 ) и гаплогруппы U мтДНК. Для генов IL12A и IFNGR2 вовлечённость в развитие сердечно-сосудистой патологии показана впервые. Вклад ассоциированных генов в детерминацию изменчивости количественных признаков был невысок, только для rs2070744 в гене NOS3 значение G превышало10%. Полученные результаты подтверждают существенную роль воспаления в развитии сердечно-сосудистой патологии.

Проведён сравнительный анализ частоты врождённых пороков развития (ВПР) и их структуры у новорождённых в городских популяциях Томской области (г.Томск), Республики Алтай (г.Горно-Алтайск), Республики Хакасии (г.Абакан). Временной период наблюдения составил 16 лет (1986-2001 гг.). Показаны статистически значимые различия в структуре и частотах пороков развития в рассматриваемых популяциях, которые выявляются независимо от спектра учитываемых форм ВПР.

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.