Представлен краткий обзор эволюции взглядов на явление плейотропии; рассмотрены вопросы оценки значимости плейо-тропных эффектов в формировании патологических состояний человека, прежде всего многофакторных заболеваний (МФЗ). Плейотропные эффекты генов-кандидатов МФЗ проиллюстрированы на основании результатов собственных исследований авторов. Показана вовлеченность одних и тех же однонуклеотидных полиморфных вариантов (SNP) в детерминацию различных функциональных состояний организма, а также в формирование фенотипической вариабельности различных эндофенотипов при некоторых патологиях. Полученные результаты указывают на важность накопления знаний о функциональной роли генов и их полиморфных вариантов путем анализа ассоциаций с конечными фенотипами (болезнь), эндофенотипами, а также интегральными показателями оценки функционирования организма человека.

В обзоре обобщены результаты исследований по определению доминирующих механизмов формирования и персистенции воспаления при тяжелой бронхиальной астме (БА). По данным современных исследований, наиболее вероятные причинные факторы и молекулы, лежащие в основе формирования тяжелой БА и терапевтической резистентности, можно условно разделить на следующие группы: дисбаланс цитокинового профиля, феномен резистентности к глюкокортикоидам, ангиогенез и ремоделирование бронхов, детерминация иммунного ответа в направлении ТН2-звена. Данные механизмы в перспективе могут быть использованы в диагностических целях, а также стать новыми таргетными мишенями терапии БА.

Медицинская генетика. 2013. Т. 12. № 7 (133). С. 17-25.

Анемия Фанкони (АФ) представляет собой аутосомно-рецессивное наследственное заболевание, возникающее вследствие мутаций в одном из 16 генов. Ключевым геном АФ является FANCD2, входящий в кластер генов BRCA/FA, объединяющий гены-супрессоры опухолевого роста BRCA1/2 и гены АФ (FA). Продукты этих генов участвуют в передаче сигналов о хромосомных повреждениях клеточной системе репарации ДНК. В настоящей работе исследована связь мутаций в гене FANCD2 с клеточными процессами (миграцией, инвазией, адгезией) соседствующих раковых клеток. Обнаружена индукция экспрессии металлопротеиназ MMP-2, MMP-9, интерлейкинов IL-6, IL-8 и ряда факторов эпителиально-мезенхимальной трансформации в клетках с мутациями в гене FANCD2 и продемонстрирована зависимость такой индукции от активности промотора фактора транскрипции NF-kB.

Представлены данные о частотах полиморфных вариантов генов систем репарации ДНК ( MLH1 (rs1799977), PMS2 (rs1805321), XRCC1 (rs25487)), контроля клеточного цикла ( TP53 (rs1042522)) и детоксикации ксенобиотиков ( Cyp2C19 (rs4244285), GSTT1 (del) и GSTM1 (del)) у индивидов с наличием в организме инкорпорированного плутония-239 и в контрольной группе, а также в подгруппах, характеризующихся различной частотой хромосомных аномалий (три группы сравнения: с высоким и низким уровнем частоты хромосомных аберраций, анеуплоидии и микроядер). Ни по одному из исследованных локусов не зарегистрировано статистически значимых различий по частотам аллелей и генотипов между группой контроля и группой с наличием в организме инкорпорированного плутония-239. Однако установлены статистически значимые различия в частотах генотипов по rs1799977 гена MLH1 между подгруппами с высоким и низким уровнем хромосомных аберраций (p=0,047), а также по частоте комбинаций генотипов GSTT1/GSTM1 между подгруппами с разным уровнем анеуплоидии (p=0,032). Для других исследованных локусов отмечены некоторые различия по частотам генотипов между группами с высокой и низкой частотой хромосомных нарушений разных типов, которые, однако, не достигали уровня статистической значимости. Частоты аллелей между сравниваемыми группами варьировали в меньшей степени; статистически значимые различия зарегистрированы только между подгруппами с разным уровнем хромосомных аберраций (для rs25487 в гене XRCC1, p=0,039).

Преэклампсия (ПЭ), обусловливающая значительный уровень материнской и перинатальной заболеваемости и смертности, является одним из наиболее тяжёлых гестационных осложнений, в реализации которого участвует множество генетических и средовых факторов. Используя метод позиционного клонирования в комбинации с биоинформационными подходами и анализом экспрессионных профилей генов, зарубежные исследователи в качестве высокоприоритетного позиционного кандидата ПЭ обозначили локус 2q22, включающий область гена рецептора активина 2-го типа - ACVR2A. В представленной работе проведён анализ роли наследственной вариабельности гена ACVR2А в формировании предрасположенности к ПЭ в различных этнических группах России. Установлена ассоциация полиморфизма rs17742342 гена ACVR2А с развитием тяжёлой формы ПЭ у русских, выявлены два рисковых гаплотипа. Показана популяционная специфичность в структуре неравновесия по сцеплению и распределении гаплотипов гена ACVR2a.

Исследовано генетическое разнообразие популяций четырёх этнических групп коренного населения Сибири (буряты, якуты, кеты, ханты) по SNP-маркёрам генов интерлейкина 4 и a-цепи рецептора интерлейкина 4. В исследованных популяциях, за исключением хантов, выявлен близкий спектр частот аллелей, сходный уровень ожидаемой гетерозиготности и показана низкая степень генетической дифференциации популяций.

Представлены данные о распределении в 15 мировых популяциях частот аллелей семи маркёров в генах, участвующих в клеточном иммунном ответе на паразитарные инфекции, поляризации иммунного ответа по Th2-пути и ассоциированных с атопическими и аллергическими фенотипами. Гены и популяции для исследования были выбраны исходя из гипотезы о сдвиге баланса иммунного ответа от Th2 к Th1-типу по мере расселения современного человека из экваториальной Африки в регионы с умеренным и арктическим климатом под действием естественного отбора, обеспечивающего адаптацию популяций к новым условиям среды обитания. В настоящем исследовании выявлено систематические изменение частот аллелей, играющих роль в иммунном ответе и в воспалительных реакциях, в популяциях человека по мере расселения из Африки. Показано, что эти изменения связаны со сменой климато-географических условий среды обитания, опосредованы естественным отбором, имеют отношение к подверженности распространённым болезням, и могут быть объяснены с позиций гипотезы канализации/деканализации взаимоотношений генотип-среда под действием естественного отбора.

Лизосомные болезни накопления относятся к врождённым нарушениям обмена. Несмотря на относительную редкость отдельных нозологических форм, более 50 различных лизосомных болезней накопления проявляются в неонатальный период и они должны быть учтены при дифференциальной диагностике патологических состояний новорождённых. В статье рассмотрены ранние клинические проявления лизосомных болезней накопления. Знание этих признаков может помочь уменьшить ошибки диагностики, содействовать раннему выявлению и назначению специальной терапии.

У больных с протезированными клапанами сердца г.Кемерова оценены частоты аллельных вариантов (SNP) генов CYP2C9 (rs1799853, rs1057910) и VKORC1 (rs9923231) методом TaqMan-генотипирования. Было показано, что в группе больных наблюдается отклонение от равновесия Харди-Вайнберга для rs1799853 гена CYP2C9 вследствие избытка гетерозигот СТ и отсутствия гомозигот по мутантному аллелю, ассоциированному со сниженной активностью фермента. В целом, частоты аллелей и генотипов по всем изученным полиморфным вариантам находятся в пределах величин, характерных для популяций европеоидного происхождения и больных с сердечно-сосудистой патологией, принимающих антикоагулянты. Все изученные SNP статистически значимо связаны с индивидуальной терапевтической дозой варфарина. Однако наиболее существенное значение при назначении антикоагулянтной терапии имеет определение SNP rs9923231 гена VKORC1, поскольку наблюдаются наибольшие различия в необходимой терапевтической дозе варфарина между носителями различных генотипов (АА - 3,61 мг, AG - 4,25 мг, GG - 5,94 мг (р = 9,7е-16)).

В двух сибирских популяциях (русские и тувинцы) проведено изучение генов IL12B, IL12RB1, IFNGR1, IFNGR2, STAT1, IKBKG, приводящих к развитию «синдрома атипичных семейных микобактериозов» (MIM 209950). При исследовании распространённости 12 наиболее часто встречающихся мутаций генов установлен мономорфизм по аллелям «дикого типа». Методом секвенирования генов мутации, приводящие к развитию синдрома менделирующей подверженности микобактерийным заболеваниям (МПМЗ), также не выявлены, однако идентифицированы 15 известных ранее полиморфных вариантов. При поиске ассоциаций этих вариантов с туберкулёзом (ТБ) в исследуемых популяциях методом «случай-контроль» впервые обнаружена связь полиморфизма rs2066797 гена STAT1 с заболеванием (р = 0,02).

Проведён анализ связи полиморфизма генов, участвующих в регуляции Th1- и Th2-профиля иммунного ответа, с бронхиальной астмой (БА) и туберкулёзом (ТБ). Полиморфные варианты rs12756687 гена PIAS3 и rs6737848 гена SOCS5 ассоциированы с развитием БА, а rs3760903 гена PIASY ассоциирован с развитием ТБ. Обнаружена разнонаправленная ассоциация полиморфизма rs2069705 гена IFNG в отношении изученных заболеваний: гетерозиготный генотип ассоциирован с БА, в то время как гомозиготный генотип CC этого гена оказывает протективный эффект в отношении риска ТБ. Специфичность полученных ассоциаций может рассматриваться как фактор, способствующий редкому сочетанию двух иммунологически «полярных» заболеваний.

В первом триместре 15—20% клинически распознаваемых беременностей заканчиваются спонтанными абортами, причиной которых в половине случаев являются хромосомные аномалии у эмбриона. Выявление таких аномалий помогает оценить повторный риск при будущих беременностях. Однако кариотип эмбриона зачастую не может быть установлен методом стандартного цитогенетического анализа вследствие неудач культивирования или контаминации культур клетками материнского происхождения, а также при наличии субмикроскопических перестроек. Матричная сравнительная геномная гибридизация (aCGH) позволяет преодолеть эти ограничения и установить с высоким разрешением реальный хромосомный статус плода. Кроме того, эта технология даёт возможность исследовать вариации крупных блоков повторов (CNV) с целью поиска вариантов, связанных с невынашиванием беременности. В конечном итоге, это поможет выявить гены, нарушения в которых приводят к остановке эмбрионального развития.

The methylation profiles of the placental tissues of human embryos with normal karyotype and trisomy 16 were compared using an Infinium HumanMethylation27 BeadChip array (Illumina, United States). Numerous differences between the extraembryonic tissues with diploid and aneuploid karyotypes were observed. The extraembryonic mesoderm of embryos with trisomy 16 appeared to be less methylated than the diploid tissue, whereas the cytotrophoblast of aneuploid embryos was hypermethylated. The presence of the supernumerary chromosome was shown to influence the epigenetic profile of the genome by changing the level of methylation of CpG sites of all chromosomes. However, the largest number of differentially methylated loci was found on chromosome 16. Furthermore, more often, the epimutations were tissuespecific. In both tissues, the hypomethylated genes belong to the groups of genes responsible for different metabolic processes, whereas the hypermethylated genes control the processes of development, cell adhesion, immune response, and response to stimulus.

Сравнение профиля метилирования ДНК в плацентарных тканях эмбрионов с нормальным кариотипом и эмбрионов с трисомией хромосомы 16, выполненное с использованием платформы “Infinium HumanMethylation27 BeadChip” (“Illumina”, США), выявило существование множественных различий между внезародышевыми тканями с диплоидным и анеуплоидным кариотипом. Показано, что во внезародышевой мезодерме эмбрионов с трисомией 16 ДНК менее метилирована, чем у зародышей с нормальным кариотипом, тогда как в цитотрофобласте ДНК гиперметилирована. Присутствие дополнительной хромосомы влияет на эпигенетический профиль генома, изменяя уровни метилирования CpG-сайтов на всех хромосомах, при этом наибольшее число дифференциально метилированных локусов находится на самой хромосоме 16. Эпимутации в большинстве случаев тканеспецифичны. Гипометилированные гены в обеих тканях относятся к группам генов, ответственных за различные метаболические процессы, тогда как гиперметилированные отвечают за развитие, адгезию клеток, иммунный ответ и ответ на стимул.

For the first time, the epigenetic status of breast benign proliferative processes, malignant breast tumors, and metastases to regional lymph nodes has been studied using the GoldenGate Cancer Panel I DNA methylation microarray (Illumina, United States). The functional groups of differentially methylated genes were identified in each set of samples. The aberrant methylation of genes that regulate cell proliferation and mobility was found in the samples of benign proliferative breast processes. The aberrant methylation of genes responsible for cell differentiation and proliferation, as well as protein phosphorylation and cell mobility, was observed in the samples of malignant breast tumors. The differential methylation of the genes that regulate cell adhesion, the formation of anatomical structures, angiogenesis, immune response, signal transduction, and protein phosphorylation were found in samples with metastases to regional lymph nodes compared to the unaltered breast epithelium. It was found that tissues that range from benign proliferative processes and metastases to regional lymph nodes were generally characterized by a relatively lower level of epigenetic variability compared to the tissues of the primary tumor.