Цитология. 2018. Т.60. №6. С. 403-416

Открытый группой Яманака способ превращать терминально дифференцированные клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) вызвал в последнее десятилетие всплеск исследований в этой области. Появились возможности для исследований, в которых полученные от пациентов ИПСК используются как мощная платформа для изучения патогенеза заболеваний человека, особенно тех, которые прежде невозможно было изучать на клеточном уровне из-за труднодоступности материала. Однако несмотря на значительный прогресс в этой области, проблема безопасности остается во многом нерешенной, и основным дискуссионным вопросом в этом плане является влияние репрограммирования на стабильность генома. Хотя функциональные последствия нестабильности не всегда значимы, присутствие генетических аберраций в ИПСК осложняет их биомедицинское использование. Сохранение стабильного генома плюрипотентных стволовых клеток человека является ключевым фактором для большинства сфер практического применения этой технологии, таких как клеточная терапия, моделирование заболеваний и фармакологические исследования. В связи с этим представляют интерес данные об особенностях механизмов поддержания стабильности генома и специфике мутационного процесса в ИПСК, анализу которых посвящен данный обзор. Поскольку в наибольшей степени качество ИПСК снижают крупные хромосомные аберрации, акцент сделан на рассмотрении генетической целостности на хромосомном и субхромосомном уровнях организации наследственной информации. В обзоре обобщены данные об особенностях клеточного цикла и ответа на повреждение ДНК в репрограммированных клетках, влияющих на сегрегацию хромосом и возникновение в них перестроек, а также приведена информация о влиянии репликационного и окислительного стресса на стабильность генома ИПСК.

To study associations between genes of different functional classes, including fibrogenesis genes, with coronary atherosclerosis and specific features of its course. Methods. We included in this study404 patients with confirmed chronic ischemic heart disease (IHD) who had undergone coronary artery bypass grafting. Two groups of participants were distinguished - those with (n=188) and without (n=216) history of myocardial infarction (MI). Control group consisted of inhabitants of the Siberia region (n=285). Associations were analyzed using 48 single nucleotide polymorphisms (SNP) located in genes earlier determined as associated with diseases of the cardiovascular continuum (diabetes mellitus, MI, atherosclerosis). Multiplex genotyping was performed using mass spectrometry. For statistical analyses we used Statistica v8.0 and R-language with “stats” and “genetics” packages. Results. We identified several genetic markers contributing to susceptibility to development of atherosclerosis. Same markers were identified as determinants of the character ofthe course of atherosclerotic disease. Risk of development of atherosclerosis was higher in carriers of the following genotypes: TT of ITGB5 gene (rs1007856) - by 1.6 times (OR=1.59; р=0.0153); GG of ITGA4 gene - by 1.85 times (OR=1.85; р=0.0016); GG of IGFBP7 gene (rs11133482) - by 2.4 times (OR=2.36; р=0.0031). The following genotypes were identified as protective against MI and determining stable course of the disease: AA of TLR4 gene (rs4986790) (OR=0.47; р=0.0104).; CC of LDLR gene (rs2738446) (OR=0,53; р=0.0041); GG of OAS1 gene (rs1131454) (OR=0.50; р=0.0274). Conclusion. Susceptibility to coronary atherosclerosis and prognosis of disease progression were found to be associated with polymorphism of certain genes, involved in metabolism of the extracellular matrix and processes of fibrogenesis (ADAMDEC1, ITGA4, ITGB5, CDKN2B-AS1, IGFBP7), lipid metabolism (LDLR), immune system functioning (TLR4, OAS1) and DNA repair (LIG1).

Цель исследования. Оценка ассоциаций генов различных функциональных классов, в том числе фиброгенеза, с атеросклерозом коронарных артерий (КА) и особенностями его течения. Материалы и методы. В исследование включены 404 пациента с верифицированной хронической формой ишемической болезни сердца, которым проводилось коронарное шунтирование, с различным характером течения заболевания, характеризующимся наличием (n=188) или отсутствием (n=216) инфаркта миокарда (ИМ) в анамнезе; контрольная популяционная группа, состоящая из жителей Сибирского региона (n=285). Для анализа ассоциаций использованы 48 однонуклеотидных вариантов (SNP), локализованные в генах, ранее проявивших ассоциации с заболеваниями, входящими в состав сердечно-сосудистого континуума, такими как сахарный диабет, ИМ, атеросклероз. Генотипирование проведено с помощью масс-спектрометри. Результаты. Выявлены генетические маркеры, вносящие вклад в предрасположенность к развитию атеросклероза КА и определяющие характер течения заболевания. Риск развития атеросклероза выше для носителей генотипов ТТ гена ITGB5 (rs1007856) в 1,6 раза (отношение шансов - ОШ 1,59; р=0,0153); GG гена ITGA4 (rs1143674) в 1,85 раза (ОШ 1,85; р=0,0016); СС гена CDKN2B-AS1 (rs1333049) в 1,9 раза (ОШ 1,92; р=0,0017); СС гена LIG1 (rs20579) в 2,5 раза (ОШ 2,54; р= 5,1Е-06); АА гена ADAMDEC1 (rs3765124) в 1,5 раза (ОШ 1,50; р=0,0310). Риск прогредиентного течения атеросклероза с развитием ИМ выше у пациентов - носителей генотипов ТТ гена ITGB5 в 1,6 раза (ОШ 1,59; р=0,0153); GG гена ITGA4 в 1,85 раза (ОШ 1,85; р=0,0016); GG гена IGFBP7 (rs11133482) в 2,4 раза (ОШ 2,36; р=0,0031). Протективными относительно развития ИМ и обусловливающими стабильное течение заболевания являются генотипы АА гена TLR4 (rs4986790) (ОШ 0,47; р=0,0104).; СС гена LDLR (rs2738446) (ОШ 0,53; р=0,0041); GG гена OAS1 (rs1131454) (ОШ 0,50; р=0,0274). Выводы. Предрасположенность к атеросклерозу КА и прогноз развития заболевания ассоциированы с полиморфизмом отдельных генов, участвующих в метаболизме внеклеточного матрикса и процессах фиброгенеза (ADAMDEC1, ITGA4, ITGB5, CDKN2B-AS1, IGFBP7), липидном обмене (LDLR), функционировании иммунной системы (TLR4, OAS1) и репарации ДНК (LIG1).

Past decade, there is a remarkable evidence of that the variation of DNA copies number (copy number variation, CNV) is related with onset of inborn heart defects (IHD). The review is focused on an impact of CNV in IHD development. Attention is paid on widely known variations, as the microdeletions of 22q11 chromosome region, as the novel unique variations that were discovered recent years. We assume that common regard on causation of CNV includes a description of their part and characteristics of the pathology caused. Special place does take the analysis of candidate genes in IHD etiology and mechanisms of their pathological influence under the circumstances of gene doses change. A discussion provided on which genetic characteristics of CNV are more informing in assessment of probable pathogenicity of microstructural chromosomes recomposition.

За последнее десятилетие были получены убедительные доказательства того, что вариации числа копий ДНК (Copy number variation, CNV) связаны с возникновением врожденных пороки сердца (ВПС). В настоящем обзоре рассматривается вклад CNV в развитие ВПС, уделяется внимание как широкоизвестным вариациям, таким как микроделеции хромосомного региона 22q11, так и новым редким уникальным вариациям, которые обнаружены в последние годы. Мы полагаем, что общий взгляд на подходы к пониманию каузативности CNV включает в себя описание доли и характера вызываемой ими патологии. Отдельное место отведено анализу роли генов кандидатов в этиологии ВПС и механизмам их патологического влияния в условиях изменения доз генов. Обсуждается, какие генетические характеристики CNV наиболее информативны при оценке возможной патогенности микроструктурной перестройки хромосом.

The aim of this investigation was to reveal the expression TRIM16, ER., ER. and AR in prostate cancer tissues compared to benign hyperplasia and clinical and morphological parameters. Materials and methods. Fifty patients with locally advanced prostate cancer with T2-3N0M0 and twenty patients with benign hyperplasia were included in the study. Prostate cancer patients were divided into subgroups according the Gleason score. Nine patients had Gleason score of 6, eighteen patients had 7 Gleason score, seven patients got 8 Gleason score and seven patients got 9 Gleason score. PSA level was from 4 to 100 ng/ml. TRIM16, ER., ER. and AR expression was determined by PCR in real time. Results. Increase of TRIM16 expression in prostate cancers was accompanied by high AR and ER. expression. The onco-suppressor ER. was not changed in cancer tissues compared to benign hyperplasia. The Gleason score level was dependent on AR/ER. relation. Associations between the PSA, AR, ER. and TRIM16 were found in prostate cancers Conclusion. Transcription factor TRIM16 participated in prostate cancer development. The connection between the ER and AR expression and clinical and morphological factors was found.

Цель исследования заключалась в изучении экспрессии транскрипционного фактора TRIM16, эстрогеновых рецепторов.,. и андрогеновых рецепторов в ткани рака предстательной железы по сравнению с тканью аденомы, а также в связи с клинико-морфологическими особенностями заболевания. Материалы и методы. В исследование были включены 50 больных местно-распространенным раком предстательной железы (T2-3N0-M0), проходивших лечение в клиниках НИИ онкологии ТНИМЦ РАН, и 20 пациентов с доброкачественными изменениями предстательной железы. Пациенты были разделены на группы в зависимости от уровня индекса Глисона, характеризующего степень дифференцировки опухоли. Индекс Глисона, равный 6, имели 9 пациентов, 7 - 18 человек, 8 и 9 - по 7 человек. Уровень простат-специфического антигена составлял 4-100 нг/мл. Определение экспрессии ядерного фактора TRIM16, эстрогеновых рецепторов.,. и андрогеновых рецепторов в ткани проводилось методом полимеразной цепной реакции в реальном времени. Результаты. Рост экспрессии TRIM16 в ткани рака предстательной железы сопровождал увеличение экспрессии андрогеновых рецепторов и эстрогеновых рецепторов. на фоне отсутствия изменений он- косупрессора - эстрогенового рецептора.. Таким образом, к молекулярным маркерам, связанным с индексом Глисона, можно отнести соотношение уровня экспрессии андрогеновых рецепторов к эстро- геновым рецепторам.. Выявлены ассоциации между величиной простат-специфического антигена и уровнем экспрессии андрогеновых рецепторов, эстрогеновых рецепторов. и ядерного фактора TRIM16. Заключение. Показано значение транскрипционного фактора TRIM16 в развитии рака предстательной железы. Выявлена связь эстрогеновых и андрогеновых рецепторов с клинико-морфологическими пара- метрами заболевания.

Nowadays, allergic disorders have become one of the most important social problems in the world. This can be related to the advent of new allergenic agents in the environment, as well as an increasing density of human contact with known allergens, including various proteins. Thus, the development of computer programs designed for the prediction of allergenic properties of proteins becomes one of the urgent tasks of modern bioinformatics. Previously we developed a web accessible Allpred Program (

http://www-bionet.sscc.ru/ psd/cgi-bin/programs/Allpred/allpred.cgi) that allows users to assess the allergenicity of proteins by taking into account the characteristics of their spatial structure. In this paper, using AllPred, we predicted the allergenicity of proteins from 462 archaea and bacteria species for which a complete genome was available. The segregation of considered proteins on archaea and bacteria has shown that allergens are predicted more often among archaea than among bacteria. The division of these proteins into groups according to their intracellular localization has revealed that the majority of allergenic proteins were among the secreted proteins. The application of methods for predicting the level of gene expression of microorganisms based on DNA sequence analysis showed a statistically significant relationship between the expression level of the proteins and their allergenicity. This analysis has revealed that potentially allergenic proteins were more common among highly expressed proteins. Sorting microorganisms into the pathogenic and nonpathogenic groups has shown that pathogens can potentially be more allergenic because of a statistically significant greater number of allergens predicted among their proteins.

В настоящее время аллергические заболевания имеют широкое распространение. В связи с этим разработка компьютерных программ, предназначенных для предсказания аллергенных свойств белков - одна из актуальных задач современной биоинформатики. В данной работе создана web-версия программы AllPred (

http://www-bionet.sscc.ru/psd/cgi-bin/programs/Allpred/allpred.cgi), предназначенной для оценки аллергенности белков с учетом характеристик их пространственной структуры. С использованием разработанной программы проведено предсказание аллергенности белков 462 видов архей и бактерий, для которых доступны полногеномные данные. Проведенный анализ показал, что предсказанные аллергены встречаются чаще среди белков архей, чем среди белков бактерий. Разделение белков на группы по их внутриклеточной локализации показало наиболее частую встречаемость аллергенов среди секретируемых белков. Применение методов предсказания уровня экспрессии генов микроорганизмов на основе анализа последовательностей ДНК позволило обнаружить статистически значимую зависимость между уровнем экспрессии и предсказанной аллергенностью белков. Оказалось, что аллергенные белки чаще встречаются среди высокоэкспрессирующихся. При разбиении микроорганизмов на патогенные и непатогенные оказалось, что патогенные микроорганизмы могут обладать повышенной аллергенностью в связи со статистически значимо большей долей предсказанных аллергенов среди их белков.

МикроРНК представляют собой малые некодирующие одноцепочечные РНК, задействованные в регуляции экспрессии генов. В последнее время появляется все больше работ, подчеркивающих важную роль микроРНК в развитии и прогрессировании сердечно-сосудистых заболеваний, обусловленных атеросклероти-ческим поражением артерий. В обзоре обобщены данные научных работ, в которых проанализирована связь экспрессии этих биомолекул с нестабильностью атеросклеротических бляшек у модельных животных и человека. Особое внимание уделено микроРНК, информация по которым в отношении изучаемого патологического состояния представлена более чем в одной публикации (miR-21, -100, -127, -133, -143/145, -221/222 и -494). Обсуждается возможность использования отдельных микроРНК в диагностике и терапии атеросклероза и его осложнений.

A comparative analysis of gene expression profiles of carotid atherosclerotic plaques and intact internal thoracic arteries of patients with advanced atherosclerosis was performed by using the Human-12 BeadChip Microarray (Illumina, USA). The most down-regulated genes in the carotid atherosclerotic plaques were APOD, FABP4, CIDEC, and FOSB, in contrast, up-regulated gene was SPP1 ( > 64; pFDR < 0.05). The majority of differentially expressed genes were down-regulated in advanced atherosclerotic plaques. For example, genes involved in immune and inflammatory responses (arachidonic acid metabolism, cytokine-cytokine receptor interaction, NOD-like receptor signaling pathway, Jak-STAT signaling pathway, TNF signaling pathway) were down-regulated in advanced atherosclerotic plaques as compared with the healthy arteries. The most significant biological process of genes down-regulated in carotid atherosclerotic plaques (compared to intact internal thoracic arteries) was “cellular response to metal ions” (metallothioneins), and for upregulated genes was the organization of the extracellular matrix.

С использованием микрочипов HumanHT-12 BeadChip (“Illumina”, США) проведён сравнительный полногеномный анализ экспрессии генов в клетках сонных артерий, пораженных атеросклерозом, и клетках интактных внутренних грудных артерий у пациентов с клинически выраженным атеросклерозом на поздних стадиях патологического процесса. Существенное снижение уровня экспрессии в клетках сонных артерий, поражённых атеросклерозом, по сравнению с интактными внутренними грудными артериями, выявлено для генов APOD, FABP4, CIDEC и FOSB, а увеличение экспрессии – для гена SPP1 (>64; pFDR<0,05). В клетках атеросклеротически пораженных артерий по сравнению с интактными сосудами выявлено преобладание доли генов со сниженной функциональной активностью. В частности, выявлено снижение экспрессии генов иммуновоспалительного ответа (метаболизм арахидоновой кислоты, взаимодействие “цитокин-цитокиновый рецептор”, сигнальные пути NOD-подобных рецепторов, Jak-STAT и TNF). Наиболее значимыми биологическими процессами, в которых участвуют белковые продукты генов со снижением экспрессии в атеросклеротически пораженных сонных артериях по сравнению с интактными внутренними грудными артериями, являются ответы клетки на действие ионов металлов (металлотионеины), а для белковых продуктов генов с увеличением экспрессии в атеросклеротически измененных артериях - организация внеклеточного матрикса.

A developed method of multiplex genotyping of polymorphic markers of genes associated with cognitive abilities and neuropsychiatric diseases is based on multilocus PCR and MALDI-TOF mass spectrometry of DNA molecules. The frequencies of 32 single-nucleotide markers localized in 24 genes are analyzed in a sample of elderly people from the Russian population of Tomsk. The data obtained are compared with data for populations from the 1000 Genomes Project.

Разработан метод мультиплексного генотипирования полиморфных маркеров генов, ассоциированных с когнитивными способностями и нейро-психиатрическими заболеваниями, основанный на многолокусной ПЦР и MALDI-TOF-масс-спектрометрии молекул ДНК. Охарактеризованы частоты 32 однонуклеотидных маркеров, локализованных в 24 генах, в выборке пожилых людей из русской популяции г. Томска. Полученные данные сопоставлены с данными для популяций из проекта «1000 геномов».

Specificity of the structure of gene pools of different ethno-territorial groups of the human population can underlie the epidemiological features of the spread of tuberculosis (TB) and the structure of the genetic component of the susceptibility to the disease. The variability of 62 genetic variants potentially associated with the risk of the development of TB in the Russian population of the city of Tomsk has been studied and the differentiation of various ethno-territorial groups of the world by these markers has been assessed. The studied sample comprised 445 Russian residents of the city of Tomsk without bronchopulmonary pathology. For comparison, the data on the variability of the genetic markers of interest in 26 populations from the 1000 Genomes Project was involved. In the Tomsk population, only the ancestral allele was found for seven of the 58 SNPs studied; the allele frequencies for 36 markers were within the limits of the values seen in other European populations; for 12 SNPs, the observed frequencies were closer to populations with a significant Mongoloid component. By the total of the SNPs, the Tomsk population, despite the geographical distance from the rest of the European populations, did not differ from them (in genetic distances and Gst statistics), although it had some features of the gene pool. Intergroup differentiation of the world populations by these SNPs reflects mainly interracial differences. The greatest differences in the genetic structure between the studied populations were seen for the markers localized in intergenic regions. Statistically significant differences were found when comparing the levels of the average expected heterozygosity between groups of “L4 carrier populations” of mycobacteria and “non-L4” populations, which indicates the impact of the prevalence of different pathogenic lineages of M. tuberculosis on the formation of population specificity of the allelic frequencies.