Актуальность. У эмбрионов человека на преимплантационном этапе развития часто регистрируется явление хромосомного мозаицизма. Это может быть обусловлено особенностями сегрегации хромосом на данном этапе онтогенеза. Использование внеклеточной ДНК из внутриполостной жидкости может способствовать изучению частоты и механизмов возникновения хромосомного мозаицизма в бластоцисте путем анализа кариотипа клеток, подвергшихся апоптозу и недоступных для кариотипирования с применением традиционных технологий цитогенетического исследования. Цель: оценка частоты хромосомного мозаицизма у эмбрионов человека на стадии бластоцисты. Материалы и методы. CGH-анализ 14 эмбрионов человека на 5 день развития с разделением на внутреннюю клеточную массу, трофэктодерму и внутриполостную жидкость. Результаты. Анализ клеток эмбриобласта и трофобласта 14 бластоцист показал, что мозаицизм в каждом эмбрионе наблюдается в среднем по 5 хромосомам. При этом дополнительное использование внеклеточной ДНК приводит к увеличению спектра мозаичных хромосомных аномалий до 7 на образец. Анализ молекулярных кариотипов с использованием внеклеточной ДНК доказывает преимущественную элиминацию клеток с аутосомными моносомия из эмбриобласта. Выводы. Использование внеклеточной ДНК из полости бластоцисты повышает частоту регистрации хромосомного мозаицизма в циклах экстракорпорального оплодотворения и преимплантационной генетической диагностики в основном за счет анеуплоидий, представленных во внутренней клеточной массе бластоцисты.

Введение. Показано, что патогенные CNV связаны с интеллектуальными нарушениями, психоневрологическими и нервно-мышечными заболеваниями. Тем не менее, до настоящего времени клиническое значение CNV не всегда определяется однозначно. Мы сообщаем о пациенте, 2-летнем мальчике, с фармакорезистентной эпилепсией, у которого была обнаружена микродупликация 12q24.12, унаследованная от здоровой матери. У пациента отмечается ряд фенотипических особенностей, грубая задержка психомоторного развития, генерализованные тонико-клонические судороги, не купирующиеся противосудорожной терапией. Материалы и методы. Микродупликация 12q24.12 размером 125 т.п.н. была диагностирована методом матричной сравнительной геномной гибридизации (8 x 60K, Agilent Technologies). С использованием ПЦР в режиме реального времени было подтверждено ее наличие у пробанда и определено родительское происхождение. Результаты. Затронутая микродупликацией область содержат три гена: ACAD10, который экспрессируется в головном мозге плода, MAPKAPK5, участвующий в неврологических процессах, и ALDH2, который вовлечен в процессы нейродегенерации. Клинические признаки и гены, содержащиеся в области микродупликации, имеют значение для дальнейшего разграничения фенотипа микродупликации 12q24.12.

Актуальность: Сравнительный анализ молекулярных кариотипов внеклеточной ДНК из внутриполостной жидкости, внутренней клеточной массы и трофэктодермы бластоцисты позволяет зарегистрировать феномен реципрокных анеуплоидий. Это дает возможность определить источник происхождения числовых хромосомных нарушений, а также предположить механизмы их возникновения, связанные с постзиготическими ошибками сегрегации хромосом. Цель: Оценка частоты реципрокных анеуплоидий у эмбрионов человека на стадии бластоцисты. Материалы и методы: CGH-анализ 14 эмбрионов человека на 5 день развития с разделением на внутреннюю клеточную массу, трофэктодерму и внутриполостную жидкость. Результаты: При сравнении молекулярных кариотипов ДНК из внутриполостной жидкости, внутренней клеточной массы и трофэктодермы обнаружено, что у 64% эмбрионов имелись от 1 до 3 реципрокных анеуплоидий (9/14). В формирование реципрокных аномалий были вовлечены хромосомы 19 (33%), 16 (27%), 17, 21, 22 (по 13%). Частота реципрокных анеуплоидий в расчете на пару гомологичных хромосом, полученная на основе сравнительного анализа молекулярных кариотипов внеклеточной ДНК, внутренней клеточной массы и трофэктодермы, составила 24% (16/67); при сравнении внеклеточной ДНК и внутренней клеточной массы - 21% (14/67), внеклеточной ДНК и трофэктодермы - 3% (2/67), а при сравнении внутренней клеточной массы и трофэктодермы - 10% (7/67). Выводы: Использование внеклеточной ДНК из полости бластоцисты в качестве источника дополнительной информации о хромосомной конституции эмбриона позволяет на 56% повысить вероятность выявления реципрокных анеуплоидий, отражающих интенсивность постзиготических митотических ошибок сегрегации хромосом.

Актуальность. Одной из генетических причин интеллектуальных расстройств (ИР) являются вариации числа копий участков ДНК (CNV). Несмотря на то, что для некоторых вариаций показана связь с известными синдромами, большая их часть является редкими. Как правило, CNVs затрагивают протяженные области, включающие несколько генов. В ряде случаев мутации касаются единичных генов, что дает возможность связать изменение их дозы с наблюдаемыми клиническими аномалиями у пациента. Цель. Настоящая работа направлена на характеристику структурной вариабельности генома человека при ИР и картирование кандидатных генов. Материалы и методы. На микрочипах 44K и 60K (Agilent Technologies) проведено молекулярное кариотипирование 136 детей в возрасте от 3 до 17 лет с задержкой развития и ИР. Результаты. У 87 чел. (64%) кариотип оказался условно нормальным. Молекулярный диагноз поставлен 18 пациентам (13%). У 31 ребенка (23%) выявлены потенциально патогенные мутации. Для синдромов микроделеций 15q24 и 16p11.2 выделены минимальные регионы микроделеции, в которых идентифицированы гены-кандидаты. Впервые обнаружены реципрокные микроделеция и мипродупликация единственного гена CNTN6, экспрессируюшегося в мозге и ставшего кандидатным для ИР. Выводы. aCGH-анализ является эффективным методом генетической диагностики, который при обнаружении моногенных мутаций является информативным для идентификации новых генов-кандидатов ИР.

Актуальность. Вариации числа копий участков ДНК (CNV) у пациентов с интеллектуальными расстройствами, при которых хромосомная мутация затрагивает единственный ген, зачастую проявляются патологическими процессами не только в ЦНС, но и в других системах организма. Ранее нами и другими авторами было показано, что изолированные микроделеции и микродупликации гена CNTN6 у пациентов с умственной отсталостью сопровождаются аномалиями черепа, лицевыми дисморфиями, сколиозом, кардиологическими нарушениями, эпилептиформными припадками. Однако чем обусловлен такой эффект, неизвестно. Цель. Поиск молекулярных путей и партнеров гена CNTN6 в регуляции краниогенеза. Материалы и методы. На ДНК-микрочипах 44K и 60K (Agilent Technologies) проведено молекулярное кариотипирование 117 детей в возрасте от 3 до 17 лет с задержкой развития, недифференцированными интеллектуальными расстройствами (ИР) и дисморфиями. Анализ потенциальных молекулярных взаимодействий CNTN6 и белковых продуктов генов, вовлеченных в CNVs, проведен путем построения генных сетей в ресурсе STRING. Результаты. Патогенные и потенциально патогенные CNVs обнаружены у 30 чел., среди которых аномалии черепа диагностированы у 24 пробаднов. Для трех детей с изолированной мутацией в гене CNTN6 значимыми оказались сигнальные пути Notch и CAM, гены которых NOTCH1 и ALCAM участвуют в регуляции остеогенеза. При построении сетей для 17 пациентов с CNVs, затрагивающими другие хромосомные области, с аномалиями черепа (N = 11) и без (N = 6), вовлечение генов CAM-пути выявило еще для одного ребенка с аномалией черепа. Вовлечение Notch-сигнального пути было отмечено в обеих группах. Выводы. Аномалии черепа у пациентов c изолированными микроделециями и микродупликациями в гене CNTN6 наиболее вероятно опосредованы CAM-сигнальным путем через взаимодействие CNTN6 с продуктом гена ALCAM.

Актуальность. Числовые хромосомные нарушения - одни из наиболее значительных для клетки и организма генетических повреждений. Известно, что анеуплоидия может вызывать хромосомную нестабильность в опухолевых клетках. Однако остается неизвестным, приводит ли наличие числовых хромосомных нарушений в клетке к индукции хромосомной нестабильности в эмбриогенезе. Цель. Настоящая работа направлена на выявление влияния числовых хромосомных нарушений на частоту потерь хромосомных фрагментов и целых хромосом в фибробластах экстраэмбриональной мезодермы спонтанных абортусов I триместра беременности. Материалы и методы. Проведен анализ частоты центромеро-негативных микроядер, содержащих хромосомные фрагменты, и центромеро-позитивных микроядер, образующихся вокруг целых отставших в ходе митоза хромосом, в фибробластах экстраэмбриональной мезодермы 21 спонтанного абортуса с различными кариотипами (9 абортусов с нормальным кариотипом, 7 абортусов с анеуплоидией, и 5 абортусов с триплоидией). В качестве контрольной группы были исследованы 19 медицинских абортусов I триместра. Результаты. Несмотря на повышенную частоту хромосомного отставания в подгруппе спонтанных абортусов с анеуплоидией по сравнению со спонтанными абортусами с нормальным кариотипом и медицинскими абортусами, статистически значимых отличий обнаружено не было. Выводы. Для возникновения хромосомной нестабильности в эмбриогенезе человека недостаточно наличия числовых хромосомных нарушений в клетке, что указывает на существование механизмов поддержания стабильности генома в экстраэмбриональных тканях, нечувствительных к анеуплоидии и полиплоидии.

Рассматриваются возможные причины распространения заболеваний многофакторной природы в современных популяциях с позиций несоответствия эволюционно сложившегося генетического разнообразия и стремительно изменяющихся факторов среды (в частности пищевого поведения). Приводятся данные о генетических ассоциациях с уровнем ряда нутриентов в организме человека. Более детально анализируются роль дефицита магния (Mg) в формировании многофакторных заболеваний, генетические механизмы поддержания гомеостаза Mg. Приводятся данные о наличии ассоциаций генов, задействованных в поддержании гомеостаза Mg в организме, с болезнями, обусловленными недостатком Mg. Сделано заключение о важности установления роли генно-средовых взаимоотношений (касающихся нутриентов), для возможности разработки программ индивидуальной профилактики широко распространенных заболеваний.

Преэклампсия - осложнение беременности, которое характеризуется наличием артериальной гипертензии и протеинурии и является ведущей причиной материнской и перинатальной заболеваемости и смертности. К настоящему времени выдвинуто более 40 теорий этиологии и патогенеза преэклампсии, включая теорию генетической детерминированности, однако ни одна из них не объясняет в полной мере механизмы данного патологического состояния и не определяет однозначно факторы, предрасполагающие к его развитию. В обзоре освещены вопросы, связанные с изучением роли генетической компоненты в формировании подверженности преэклампсии. Обобщены результаты, полученные в метаанализах исследований ассоциации аллельных вариантов генов-кандидатов с данной патологией, и охарактеризована функциональная значимость ряда ассоциированных полиморфных маркеров генов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, метаболизма фолатов, факторов свертывания крови и фибринолиза. Показана важность учета этнической принадлежности индивидов при изучении роли генетических факторов в развитии преэклампсии. Обсуждаются возможные факторы, обусловливающие противоречивость результатов метаанализов, полученных разными исследователями.

Введение. Сахарный диабет типа 1 (СД1) и типа 2 (СД2) характеризуется рядом общих этиологических факторов и имеет сходные механизмы развития. Представляется актуальной оценка общей генетической компоненты в возникновении и формировании 2 типов диабета. Целью исследования было на основании анализа генетических баз данных провести поиск общих и специфических генов для СД1 и СД2. Материалы. Источниками данных об ассоциациях генетических маркеров с СД1 и СД2 послужили 2 базы - The Genetic Association Database (GAD) и Catalog of Published Genome-Wide Association Studies (GWAS); сведения о биологических процессах, в которые вовлечены ассоциированные гены, взяты из Human Protein Reference Database.

Результаты. Современные генетические базы данных (GAD и GWAS) фиксируют 381 ген, варианты которых ассоциированы с развитием СДу человека, их них 92 специфичны для СД1, 237- для СД2, а 59 генов являются общими для этих заболеваний. Общие для 2 заболеваний гены оказались также ассоциированы с диабетическими осложнениями, параметрами углеводного обмена и рядом других сложнонаследуемых заболеваний и признаков (ожирение, ишемическая болезнь сердца, показатели метаболизма липидов, хронические заболевания кишечника). Среди общих для СД1 и СД2 генов наибольшее значение имеют гены, продукты которых задействованы в передаче сигналов и клеточных взаимодействиях, а также вовлеченные в регуляцию метаболизма (главным образом обеспечивающие энергетические пути). Среди специфичных для СД1 более представлены гены иммунного ответа, для СД2 - гены, продукты которых регулируют метаболизм нуклеиновых кислот.

Заключение. В структуре наследственной компоненты предрасположенности к СД1 и СД2 идентифицируются как специфические, так и общие гены. Утверждается, что как персонализация, так и унификация в лечении и прогнозе при различных формах нарушений углеводного обмена, складывающихся в многообразие нозологических форм СД, должны учитываться в организации медицинской помощи больным.

Цель исследования: изучить функцию легких у детей с муковисцидозом (МВ) при различных фенотипах заболевания по данным национального регистра больных муковисцидозом РФ 2014 г. В исследовании были включены данные детей с МВ в возрасте от 6 до 18 лет, внесенных в национальный регистр 2014 г. Дети составили 1535 человек (70,8%). Анализ частоты встречаемости бактериальной флоры в различные возрастные периоды выявил снижение инфицирования S. aureus в монокультуре с возрастом и симметричный рост инфицирования группы с доминированием P. aeruginosa, «перекрест» этих двух инфекций отмечен в возрасте 12-16лет. С 8 лет отмечается рост B. cepacia и в подростковый период - Achromobacter sp., у последних отмечена самая низкая функция легких. Хроническое инфицирование P. аeruginosa как в монокультуре, так и в сочетании с другими возбудителями в детском возрасте встречается в 2 раза реже, чем у взрослых. При этом интермиттирующий высев P. aeruginosa встречается в 2 раза чаще в детском возрасте. Функция легких была выше у детей в общей группе, чем у взрослых (83,2±23,7% для ОФВ1 против 61,1±27,1% у взрослых, p<0,0001). У детей с низким нутритивным статусом (перцентиль ИМТ<25 кг/м2) функция внешнего дыхания (ФВД) была достоверно ниже по сравнению с остальными детьми. Корреляционный анализ показал, что существует достоверная прямая корреляционная связь между нутритивным статусом (ИМТ) и респираторной функцией (ОФВ]) у детей (r=0,315; p<0,001). В группе детей, страдающих муковисцидоззависимым сахарным диабетом (МЗСД), было выявлено достоверное снижение показателей ФВД по сравнению с детьми без МЗСД (61,7±26,5% для ОФВ1 против 83,1±22,1% в группе без диабета, p<0,005), такая же зависимость была и при наличии пневмоторакса. Не получено влияния цирроза печени, аллергического бронхолегочного аспергиллеза, электролитных нарушений (синдром псевдо-Барттера), полипоза носа, наличия мекониального илеуса в анамнезе на параметры ФВД. Таким образом, на функцию легких детей и подростков больных МВ негативно влияют нарушение углеводного обмена, снижение ИМТ, характер микрофлоры респираторного тракта (грамотрицательная флора), наличие пневмоторакса, возраст больного.

Проведен анализ соответствия молекулярных кариотипов, реконструированных с помощью сравнительной геномной гибридизации образцов внеклеточной ДНК из полости бластоцисты, хромосомному набору клеток трофэктодермы и внутренней клеточной массы бластоцист человека на преимплантационных этапах развития. Продемонстрированы различные типы распределения клеток с хромосомными аномалиями между разными тканями бластоцисты и ее внутриполостной жидкостью. Впервые показано, что источником внеклеточной ДНК в полости бластоцисты могут являться не только клетки трофэктодермы, традиционно используемые при проведении преимплантационной генетической диагностики хромосомных заболеваний, но и внутренней клеточной массы. Полученный факт поддерживает перспективность бластоцентеза как новой технологии преимплантационной генетической диагностики, обеспечивающей возможность интегрального анализа нарушений кариотипа в различных клетках бластоцисты.

LINE-1 retrotransposon is the most common mobile genetic element in the genomes of various mammals, including humans. Its genes are represented by the greatest number of copies. For a long time, it has been considered that the presence of LINE-1 in genome reflects the limited ability of cells to eliminate it, and the retrotransposon activity is negative owing to the insertional mutagenesis. In recent years, the increased expression of LINE-1 retrotransposon and the activity of their encoded proteins observed in mammalian cells at different stages of development and, first of all, in early embryogenesis have been discussed in the literature. Is early embryogenesis the stage of development when the organism is more susceptible to the activity of retrotransposons, or does LINE-1 play some positive role in early embryonic development? This review is aimed at classifying the available data on the epigenetic regulation and the role of LINE-1 retrotransposon in embryogenesis of mammals. The link between the mechanisms of regulation of LINE-1 expression and the waves of epigenetic reprogramming is tracked in germ cells, during fertilization, and in blastocyst, as well as during the differentiation of embryonic and extraembryonic tissues. English translation of the paper published in Russian Journal of Genetics, 2016, Vol. 52, No. 12, is available ONLINE by subscription from:

Ретротранспозон LINE-1 – наиболее распространенный мобильный генетический элемент в геномах различных млекопитающих (включая человека), а его гены представлены в наибольшем количестве копий. Долгое время считалось, что присутствие LINE-1 в геноме отражает ограниченную возможность клеток к его удалению, а активность самого ретротранспозона имеет лишь отрицательную сторону в виде инсерционного мутагенеза. В последние годы появились работы, указывающие на повышенную экспрессию ретротранспозона LINE-1 и активность кодируемых им белков в клетках млекопитающих на различных стадиях индивидуального развития организма и в первую очередь – в раннем эмбриогенезе. Связано ли это с тем, что именно на этих этапах развития организм наиболее чувствителен к активности ретротранспозонов, или LINE-1 играет определенную позитивную роль в процессах раннего эмбрионального развития? Настоящий обзор посвящен систематизации имеющихся пока еще немногочисленных данных об эпигенетической регуляции ретротранспозона LINE-1 и о его роли в эмбриогенезе млекопитающих. Впервые в сравнительном аспекте проанализирована связь между механизмами регуляции экспрессии LINE-1 и волнами эпигенетического репрограммирования в половых клетках, при оплодотворении и в бластоцисте, а также при установлении дифференцированного состояния зародышевых и экстраэмбриональных тканей.

The problem of development and dispersion of complex diseases in human populations requires new views, approaches, hypotheses, and paradigms. Evolutionary medicine provides one of the promising approaches to this problem, putting the disease into an evolutionary context. Unlike classic approaches oriented to proximate issues on structure and mechanisms of a disease, evolutionary considerations are broader. It provides the basis for understanding the origin, dispersion, and maintenance of the high frequencies of pathological phenotypes in modern human populations. In the current paper, we try to review the modern concepts on the evolution of human genetic diversity, to shape the outlines of evolutionary medicine, and to illustrate evolutionary medical problems using our experimental data. Data on genome-wide search for the signals of decanalization and adaptation in the human genome and on related biological processes and diseases are presented. Some hypotheses and concepts of evolutionary medicine may be productive for revealing the mechanisms of origin and dispersion of complex diseases and for pathogenetics of multifactorial diseases. One of such concepts is the hypothesis of decanalization of genome–phenome relationships under natural selection during modern human dispersion. Probably, the high frequency of alleles associated with complex diseases (and partially the high prevalence of diseases themselves) could be explained in the framework of the hypothesis. English translation of the paper published in Russian Journal of Genetics, 2016, Vol. 52, No. 7, is available ONLINE by subscription from:

Установление механизмов возникновения и распространения комплексных многофакторных заболеваний (МФЗ) в современных популяциях человека требует нового взгляда, новых подходов, новых гипотез и парадигм. Одним из таких перспективных подходов в понимании природы болезней человека является изучение заболеваний человека в эволюционном контексте. В отличие от классических подходов, ориентированных на прикладные вопросы о структуре и механизмах развития болезни, эволюционный подход шире, так как позволяет рассматривать происхождение, распространение и поддержание высокой частоты патологических фенотипов в популяциях. В настоящей статье мы попытались обобщить современные представления об эволюции генетического разнообразия человека, очертить контуры эволюционной медицины, проиллюстрировать эволюционно-медицинскую проблематику рядом современных концепций и собственными данными. Приводятся данные поиска сигналов деканализации и адаптации в масштабе всего генома человека и связанных с этими сигналами биологических процессов и заболеваний. Некоторые гипотезы и концепции эволюционной медицины могут быть продуктивными для выявления механизмов возникновения, распространения и патогенетики МФЗ. Одной из таких концепций является гипотеза канализации-деканализации геном-феномных отношений под действием естественного отбора в ходе расселения современного человека. Вероятно, высокая частота аллелей, ассоциированных с комплексными болезнями в некоторых популяциях человека (а отчасти и высокая частота самих болезней многофакторной природы), может быть рассмотрена и объяснена в рамках этой гипотезы.