Использование полногеномного анализа ассоциаций молекулярно-генетических маркеров с различными фенотипами в настоящее время рассматривается как один из наиболее эффективных методов определения генетических факторов мультифакторных заболеваний. Несколько таких исследований в случае аллергических заболеваний уже опубликовано, но в России такого анализа до сих пор не проводили. Нами впервые проведен полногеномный анализ ассоциации аллергических заболеваний с генетическими маркерами в популяции русских Западной Сибири. Обнаружено два участка генома, ассоциированных с детской бронхиальной астмой (20q13.12, rs2425656, P = 1.99 ? 10-7; 1q32.1, rs3817222, rs12734001, P = 2.18 ? 10-7 и 2.79 ? 10-7 соответственно), а также с аллергическим ринитом (2q36.1, rs1597167, P = 3.69 ? 10-7). Гены, расположенные в установленных регионах, – YWHAB и PPP1R12B (астма) и KCNE4 (аллергический ринит) – представляют собой новые гены-кандидаты для этих заболеваний. Кроме того, гены BAT1 (6p21.33), MAGI2 (7q21.11) и ACPL2 (3q23), возможно, являются общими (синтропными) генами аллергических болезней и атопической сенсибилизации. Не исключено также, что гены RIT2 (18q12.3) и FSTL4 (5q31.1) вовлечены в контроль функции внешнего дыхания. Результаты исследования дополняют информацию о генетических факторах аллергий и расширяют список генов, связанных с развитием этих болезней.

Mutation theory of atherogenesis proved by “loss of heterozygosity” and microsatellite instability in the area of atherosclerotic plaques is complemented by data on epigenetic variability of genetic loci involved in the pathologic process. However, only recently large-scale analysis of epigenetic modifications in the human genome became possible. For the first time, the quantitative microarray-based methylation profiling of 1505 CpG-sites in 807 genes was performed in atherosclerotic plaques of aorta and carotid artery from humans using the GoldenGate Methylation Cancer Panel I (Illumina, United States). One hundred and three (7%) CpG-sites in 90 (11%) genes were differentially methylated between tissue samples. The most pronounced differences in DNA methylation levels were registered for a site located in CpG-island of the imprinted gene H19. By comparing 90 genes that were differentially methylated between tissue samples in our study, 10 genes (ICAM1, GSTM1, IGFBP1, POMC, APOA1, IL1RN, INS, LTA, MMP3, THBS2) were overlapped with data in the Human Genome Epidemiology Network (HuGENet), in which they were identified as candidates for cardiovascular disease continuum.

Мутационная концепция атерогенеза, подтверждаемая “потерей гетерозиготности” и нестабильностью микросателлитов в области атеросклеротических бляшек, дополняется данными об эпигенетической вариабельности локусов, вовлеченных в патологический процесс. Однако только недавно появилась возможность крупномасштабного анализа эпигенетических модификаций генома. В представленной работе с использованием микрочипа на платформе GoldenGate Methylation Cancer Panel I (“Illumina”, США) впервые определен уровень метилирования 1505 CpG-сайтов в 807 генах в образцах атеросклеротических бляшек аорты и сонной артерии человека. Установлено дифференциальное метилирование 103 (7%) CpG-сайтов 90 (11%) генов. Наиболее существенные различия в уровне метилирования характерны для сайта, расположенного в CpG-островке импринтированного гена H19. В базе данных по генетической эпидемиологии человека (HuGENet) 10 из 90 генов, дифференциальное метилирование которых показано в нашей работе (ICAM1, GSTM1, IGFBP1, POMC, APOA1, IL1RN, INS, LTA, MMP3, THBS2), отнесены к генам, предположительно связанным с широким спектром патологий, составляющих сердечно-сосудистый континуум.

The sex ratio and X-chromosome inactivation were analyzed in placental tissues of human spontaneous abortuses with pure and mosaic forms of chromosome 16 trisomy. The sex ratio value was found to decrease with an increase in the share of cells with the trisomic karyotype, which suggests differential survival of embryos belonging to different sexes. The pattern of X-chromosome inactivation in cells of extraembryonic mesoderm in the control group of embryos and in spontaneous abortuses with the level of trisomy 16 below 80% corresponded to random X-inactivation, whereas in most embryos with a frequency of trisomy 16 exceeding 80% skewed inactivation was observed. Our results support the hypothesis about the existence of an autosomal transfactor influencing the initiation of X-chromosome inactivation and suggest its possible localization on chromosome 16.

Проведен анализ соотношения полов и характера инактивации Х-хромосомы в плацентарных тканях внутриутробно погибших эмбрионов человека с чистыми и мозаичными формами трисомии по хромосоме 16. Выявлена тенденция к снижению показателя “соотношение полов” с увеличением доли клеток с трисомным кариотипом, указывающая на дифференциальную жизнеспособность эмбрионов разного пола. Показано, что характер инактивации Х-хромосомы в клетках экстраэмбриональной мезодермы в контрольной группе зародышей и у спонтанных абортусов с уровнем трисомии 16 менее 80% соответствовал равновероятной, тогда как у большинства эмбрионов с частотой трисомии 16 более 80% была выявлена асимметричная инактивация. Полученные данные поддерживают гипотезу о существовании аутосомного транс-фактора, влияющего на инициацию инактивации Х-хромосомы, и указывают на его возможную локализацию на хромосоме 16.

This article is a review of scientific publications, in which issues of pathogenetics of multifactorial diseases (MFDs) are considered from the viewpoint of evolution and ontogeny. Concepts explaining significance of evolutionary processes in the formation of genetic architecture of human chronic diseases (“thrifty” genomes and phenotypes, “drifty genes,” decanalization) are analyzed. The roles of natural selection and genetic drift in the formation of hereditary diversity of genes for susceptibility to MFDs are considered. The modern concept of “disease ontogeny” (somatic mosaicism, loss of heterozygosity, paradominant inheritance, epigenetic variability) is discussed. It is demonstrated that the evolutionary and ontogenetic approaches to analysis of genimuc and other “-omic” data are essential for understanding the biology of diseases.

Представлен обзор научных публикаций, в которых вопросы патогенетики многофакторных заболеваний (МФЗ) рассматриваются с эволюционной и онтогенетической точек зрения. Анализируются некоторые концепции (“экономных генотипов и фенотипов”, “дрейфующих генов” деканализации), объясняющие значение эволюционных процессов в формировании генетической архитектуры хронических болезней человека. Приводятся данные о роли естественного отбора и генетического дрейфа в формировании наследственного разнообразия по генам подверженности хроническим болезням многофакторной природы. Рассматривается современная концепция “онтогенеза болезни” (соматический мозаицизм, потеря гетерозиготности, парадоминантное наследование, эпигенетическая вариабельность). Обосновывается, что эволюционный и отногенетический подходы анализа геномных и других “-омных” данных составляют в настоящее время основу для понимания биологии болезней.

A brief overview of the current views on the functional role of genetic VNTR polymorphism in humans is given. Data on the involvement of VNTRs in the regulation of gene expression and in the formation of complex phenotypes are presented. According to these data, the effects of VNTRs are determined by the number of repeats, the structure of their monomers and flanking haplotypes, epigenetic mechanisms (in the case of localization in imprinted regions) and can be modified by environmental factors. Some possible mechanisms of the influence of VNTRs on the level of expression are considered.

В статье дается краткий обзор современных представлений о функциональной значимости генетического полиморфизма по VNTR у человека. Приводятся данные о вовлеченности VNTR в регуляцию экспрессии генов и формирование сложных фенотипов, согласно которым эффекты VNTR определяются числом повторов, структурой их мономеров и фланкирующих гаплотипов, эпигенетическими механизмами (в случае локализации в импринтированных регионах) и могут быть модифицированы средовыми факторами. Рассматриваются некоторые возможные механизмы влияния VNTR на уровень экспрессии.

Представлены результаты анализа динамики структуры браков в отношении возраста вступления в брак, национальной принадлежности и местам рождения супругов сельского шорского населения Таштагольского района Кемеровской области за интервал времени, равный длине двух поколений. За исследуемый временной период в целом в шорской популяции по данным показателям зарегистрирована высокая положительная брачная ассортативность с одновременной тенденцией к временному ее снижению. Для шорской популяции показано статистически значимое увеличение среднего брачного возраста к 2000–2005 гг. по сравнению с 1940–1945 гг. и 1970–1975 гг. как для мужчин, так и для женщин. Уровень брачной ассортативности по возрасту составил r = 0.60 в 1940–1945 гг., r = 0.73 в 1970–1975 гг. и r = 0.66 в 2000–2005 гг. Индекс ассортативности по месту рождения снизился с 79.63% в 1970–1975 гг. до 70.64% в 2000–2005 гг. Индекс этнической брачной ассортативности шорцев демонстрирует стабильное снижение за изученный интервал времени (96.92, 89.95 и 80.98% соответственно в 1940–1955 гг., 1970–1975 гг. и 2000–2005 гг.) суммарно для сельского населения Таштагольского района.

Изучена взаимосвязь полиморфизма -308G/A гена фактора некроза опухолей α (TNF) и полиморфизма -251А/Т гена интерлейкина-8 (IL8) с клиническими особенностями течения хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) у сибирских татар и русских. Проведен анализ ассоциаций данных генетических маркеров с количественными признаками, патогенетически значимыми в формировании ХОБЛ (биохимическими и иммунологическими показателями сыворотки крови и мокроты). При анализе ассоциаций полиморфных вариантов генов TNF и IL8 с биохимическими и иммунологическими показателями сыворотки крови и мокроты установлено наличие межэтнических особенностей в регуляции уровня провоспалительных и защитных механизмов, играющих роль в формировании хронического воспаления при ХОБЛ.

Исследована ассоциация полиморфизма -308G/A гена фактора некроза опухолей α (TNF) и полиморфизма -251А/Т гена IL8 с развитием хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) в двух популяциях г. Томска (сибирские татары и русские). Получены данные о межэтнических различиях в структуре предрасположенности к ХОБЛ. У сибирских татар в развитии заболевания играет роль аллельный вариант -308G/A гена TNF. У русских не показано ассоциации изученных генетических маркеров с ХОБЛ.

Целью данного исследования явился поиск эпимутаций импринтированных локусов KCNQ1OT1, CDKN1C, IGF2/H19, PLAGL1, SNRPN и MEG3 при ранней внутриутробной гибели эмбрионов человека. Анализ статуса метилирования показал наличие эпимутаций в генах KCNQ1OT1 и PLAGL1: 8 из 84 (9,5 %) и 9 из 87 (10,3 %) эмбрионов, соответственно, показали потерю импринтинга на материнских хромосомах, которая была обнаружена либо в экстраэмбриональной мезодерме, либо в цитотрофобласте хориона, что свидетельствует о соматическом происхождении эпимутаций на постимплантационных этапах развития. Таким образом, результаты проведенного исследования свидетельствуют в пользу гипотезы о проявлении эпигенетической изменчивости в потомстве супружеских пар с проблемами в репродукции.

Проведено комплексное исследование хромосомных нарушений у персонала радиохимического производства с инкорпорированным 239Pu с применением технологии анализа рутинно и дифференциально окрашенных метафазных хромосом, а также методов интерфазного FISH-исследования анеугенных и кластогенных повреждений с использованием центромероспецифичных ДНК-зондов на цитокинез-блокированных двухъядерных клетках. Полученные данные впервые свидетельствуют как о кластогенном, так и об анеугенном влиянии инкорпорированного 239Pu в диапазоне активности от 0.37 до 6.95 кБк на хромосомный аппарат соматических клеток человека. Анализ соотношений частот хромосомных аберраций с нарушениями цитома позволил установить значимую связь между рядом показателей метафазного и интерфазного исследований. Результаты проведенного исследования поддерживают гипотезу о том, что в процессы анеугенеза вовлекаются преимущественно аберрантные хромосомы. Показано, что определение хромосомных повреждений в двухъядерных клетках позволяет расширить спектр выявляемых хромосомных нарушений, а также детализировать характер мутагенного влияния исследуемого фактора с учетом механизмов генерации анеуплоидии. Хорошая согласованность результатов метафазного и интерфазного анализа свидетельствует о высокой информативности FISH-исследования цитокинез-блокированных двухъядерных клеток, который может использоваться как самостоятельный тест для определения кластогенных и анеугенных эффектов факторов внешней среды.