Аннотация. Структура заболеваний у человека неоднородна, характеризуется различными вариантами сочетаний болезней, включая сопутствующие патологии, связанные общим патогенетическим механизмом, а также болезни, редко проявляющиеся совместно на фенотипическом уровне. В последнее время отмечается рост интереса к изучению закономерностей развития не отдельных болезней, а целых семейств, связанных общими патогенетическими механизмами и общими генами, вовлеченными в их развитие. В результате установлен существенный генетический компонент, контролирующий образование конгломератов болезней сложным образом, через функционально взаимодействующие модули отдельных генов в генных сетях. Аналитический обзор исследований по проблематике разных аспектов сочетания болезней и является целью настоящей работы. В обзоре использована метафора герменевтического круга для познания структуры закономерных связей между болезнями, приведены концептуальные рамки, связанные с множественностью заболеваний у индивида. Рассмотрена существующая терминология применительно к ним, среди которых мультиморбидность, полипатии, коморбидность, конгломераты, семейства, «вторые болезни», синтропия и другие. Приведены ключевые результаты, чрезвычайно полезные, прежде всего, для описания генетической архитектуры болезней многофакторной природы. Обобщения по проблеме исследования феномена сочетания болезней позволяют приблизиться к систематизации и естественной классификации болезней. С точки зрения практического здравоохранения описание феномена сочетания болезней имеет решающее значение для расширения интерпретационного горизонта клинициста и выхода за пределы узких, ориентированных на конкретную болезнь терапевтических решений.
Ключевые слова: феномен сочетания болезней; синтропия; дистропия; коморбидность; герменевтика.
Для цитирования: Брагина Е.Ю., Пузырёв В.П. Генетическая канва герменевтики феномена сочетания болезней человека. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):7-17. DOI 10.18699/VJGB-23-03

Аннотация. Буллезный эпидермолиз (БЭ) – наследственное нарушение, вызывающее хрупкость кожи, обусловленную изменениями генов, отвечающих за целостность кожи и дермо-эпидермальную адгезию. Хрупкость кожи проявляется снижением устойчивости к внешним механическим воздействиям, клинические признаки которой – образование пузырей, эрозий и ран на коже и слизистых оболочках. Для БЭ характерен широкий фенотипический спектр, при тяжелых типах, кроме кожи и слизистых, отмечаются мультисистемность поражения и развитие внекожных осложнений, высокая летальность. Выделено более 30 клинических подтипов БЭ, сгруппированных в четыре основных типа: простой, пограничный, дистрофический БЭ и синдром Киндлера. На сегодняшний день БЭ обусловливают патогенные варианты в 16 различных генах, которые кодируют белки, входящие в состав крепящих структур кожи, и сигнальные белки. Генетические дефекты в этих генах служат причиной нарушения функции клеточных структур, процессов дифференцировки, пролиферации и апоптоза клеток, приводя к механической неустойчивости кожи. Образование укороченных белков или уменьшение их количества обуславливает в основном функциональные нарушения, формируя легкие или среднетяжелые фенотипы. При нулевых генетических вариантах, вследствие которых экспрессия белка утрачивается полностью, возникают структурные нарушения, влекущие тяжелую клиническую картину. Для большинства вовлеченных в патогенез БЭ генов обнаружены определенные связи между характером и локализацией генетических дефектов с тяжестью клинических проявлений заболевания. Установление точного диагноза зависит от корреляции клинических, генеалогических и иммуногистологических данных в сочетании с молекулярно-генетическим исследованием. В целом изучение клинических, генетических и ультраструктурных изменений при БЭ значительно расширяет понимание естественного течения заболевания и пополняет данные о корреляциях генотип-фенотип, способствует поиску и изучению эпигенетических и негенетических факторов-модификаторов заболевания, а также разработке подходов к радикальному лечению заболевания. Новые возможности технологий секвенирования позволили описать новые фенотипы и изучить их генетические и молекулярные механизмы. В настоящей статье описаны патогенетические аспекты и гены, вызывающие классические и редкие синдромальные подтипы БЭ.
Ключевые слова: буллезный эпидермолиз; патогенез; корреляции генотип-фенотип; гетерогенность.
Для цитирования: Коталевская Ю.Ю., Степанов В.А. Молекулярно-генетические основы буллезного эпидермолиза. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):18-27. DOI 10.18699/VJGB-23-04

Аннотация. Невынашивание беременности является серьезной проблемой в репродукции человека, затрагивающей 10–15 % клинически распознаваемых беременностей. Среди случаев эмбриональной гибели можно выделить замершие (неразвивающиеся) беременности (НБ), при которых ультразвуковым признаком гибели эмбриона служит отсутствие сердцебиения, и анэмбрионии (АЭ) – отсутствие эмбриона в полости плодного мешка. Целью данного исследования было сравнение частоты хромосомных аномалий во внезародышевых тканях, выявляемых при стандартном цитогенетическом анализе материала спонтанных абортов, в зависимости от наличия или отсутствия эмбриона. Проведено ретроспективное исследование 1551 спонтанного абортуса, проанализированного с помощью стандартного цитогенетического исследования с 1990 по 2022 г. (266 случаев АЭ и 1285 случаев НБ) в НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ. Выполнен сравнительный анализ частоты хромосомных аномалий и распределения частот кариотипов в зависимости от наличия эмбриона в полости плодного мешка. Статистический анализ проводили с использованием критерия хи-квадрат с уровнем значимости p < 0.05. Суммарно частота хромосомных аномалий в исследованной выборке составила 53.6 % (832/1551). Доля аномальных кариотипов в группах АЭ и НБ значимо не различалась и составила 57.1 % (152/266) и 52.9 % (680/1285) для АЭ и НБ соответственно (p = 0.209). При НБ статистически значимо чаще встречались аномалии числа половых хромосом (6.8 % (88/1285) против 2.3 % (6/266), p = 0.005) и триплоидии (8.9 % (114/1285) против 4.9 % (13/266), p = 0.031). В то же время при отсутствии эмбриона статистически значимо чаще регистрировалась тетраплоидия (12.4 % (33/266) против 8.2 % (106/1285), p = 0.031). Соотношение полов (46,XY:46,XX) среди абортусов с нормальным кариотипом составило 0.54 и 0.74 для АЭ и НБ соответственно. Таким образом, хотя частоты некоторых типов хромосомных аномалий различаются между АЭ и НБ, суммарная частота хромосомных аномалий при АЭ не повышена по сравнению с НБ, что свидетельствует о необходимости поиска причин АЭ на других уровнях организации генома, включая микроструктурные перестройки хромосом, моногенные мутации, нарушения импринтинга и аберрантные эпигенетические модификации. Ключевые слова: анэмбриония; неразвивающаяся беременность; невынашивание беременности; кариотип; хромосомные аномалии; половые хромосомы; триплоидия; тетраплоидия.
Для цитирования: Никитина Т.В., Саженова Е.А., Толмачева Е.Н., Суханова Н.Н., Васильев С.А., Лебедев И.Н. Сравнительная цитогенетика анэмбрионии и неразвивающейся беременности у человека. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):28-35. DOI 10.18699/VJGB-23-05

Аннотация. Тувинцы – один из наиболее компактно проживающих народов Южной Сибири, расселенный в основном на территории Тывы. Генофонд тувинцев является достаточно обособленным за счет эндогамии и очень низкой частоты межнациональных браков. Исследована структура генофонда тувинцев и других сибирских популяций по полногеномной панели аутосомных однонуклеотидных полиморфных маркеров и маркерам Y-хромосомы. Результаты анализа частот аутосомных SNP различными методами, сходства по составу гаплогрупп Y-хромосомы и YSTR-гаплотипов показывают, что генофонд тувинцев очень гетерогенен по составу генетических компонентов. Он включает в себя древний автохтонный енисейский компонент, доминирующий у чулымских тюрков и кетов, восточносибирский, преобладающий у якутов и эвенков, и дальневосточный, частота которого максимальна у нивхов и удэгейцев. Анализ состава IBD-блоков на аутосомах демонстрирует максимальное генетическое родство тувинцев с южными алтайцами, хакасами и шорцами, которые формировались при расселении тюркских групп популяций на территории Алтае-Саянского региона. Выявлен очень разнообразный состав генофонда тувинцев по различным сублиниям Y-хромосомных гаплогрупп, большинство из которых показывают сильную этническую специфичность. Филогенетический анализ отдельных Y-хромосомных гаплогрупп демонстрирует максимальную близость генофонда тувинцев с алтайцами, хакасами и шорцами. Внутри тувинского этноса обнаружены значительные различия между выборками из западных, южных и восточных районов Тывы по доле монгольского и енисейского генетических компонентов. Генетическое разнообразие тувинцев по Y-хромосомным гаплогруппам и максимально разнородный состав генетических компонентов свидетельствуют о самом высоком разнообразии тувинского генофонда по сравнению со всеми коренными народами Сибири. Обнаружены различия по частотам гаплогрупп Y-хромосомы между тоджинцами и тувинцами и изменение частот гаплогрупп с юга на север, связанных с восточноазиатским компонентом. Большинство наиболее частых гаплогрупп Y-хромосомы у тувинцев демонстрирует эффект основателя, возраст формирования которых полностью согласуется с данными об их этногенезе.
Ключевые слова: генофонд; популяции человека; генетическое разнообразие; генетические компоненты; Y-хромосома; тувинцы.
Для цитирования: Степанов В.А., Колесников Н.А., Валихова Л.В., Зарубин А.А., Хитринская И.Ю., Харьков В.Н. Структура и происхождение генофонда тувинцев по данным аутосомных SNP и гаплогрупп Y-хромосомы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):36-45. DOI 10.18699/VJGB-23-06

Аннотация. Ханты – коренной сибирский народ, проживающий на территории Западной Сибири, в основном на территории Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов. Настоящее исследование направлено на комплексный анализ структуры генофонда хантов и их сравнение с другими популяциями коренного населения Южной и Западной Сибири. Для решения вопросов генетической близости хантов с другими коренными народами выполнено генотипирование широкого геномного набора аутосомных маркеров с помощью высокоплотных биочипов, а также расширенного набора SNP- и STR-маркеров Y-хромосомы у различных этнических групп: хакасов, тувинцев, южных алтайцев, сибирских татар, чулымцев (тюркская языковая семья) и кетов (енисейская языковая семья). Результаты анализа частот аутосомных SNP различными методами, сходства по составу гаплогрупп Y-хромосомы и YSTR-гаплотипов свидетельствуют, что генофонд хантов достаточно специфичен. При анализе аутосомных SNP в обеих выборках полностью доминирует угорский генетический компонент (до 99–100 %). Выборки хантов показали максимальное совпадение по IBD-блокам между собой, с выборкой кетов, чулымцев, тувинцев, томских татар, хакасов-качинцев и южных алтайцев. Степень совпадения IBD-блоков между хантами, кетами и томскими татарами согласуется с результатами распределения в этих популяциях частот аллелей и общих генетических компонентов. По составу гаплогрупп Y-хромосомы две выборки хантов значительно различаются между собой. Детальный филогенетический анализ различных гаплогрупп Y-хромосомы позволил описать и уточнить различия в филогении и структуре отдельных этноспецифичных сублиний, определить их родство, следы экспансии численности в генофонде хантов. Варианты разных гаплогрупп Y-хромосомы у хантов, хакасов и тувинцев восходят к общим для них предковым линиям. Результаты сравнительного анализа образцов мужчин также свидетельствуют о близком генетическом родстве между хантами и ненцами, коми, удмуртами и кетами. Специфичность гаплотипов, обнаружение различных терминальных SNP подтверждают, что ханты достаточно долго не имели контактов с другими этносами, кроме ненцев, в состав которых вошло много хантыйских родов.
Ключевые слова: генофонд; популяции человека; генетическое разнообразие; генетические компоненты; Y-хромосома; ханты.
Для цитирования: Харьков В.Н., Колесников Н.А., Валихова Л.В., Зарубин А.А., Сваровская М.Г., Марусин А.В., Хитринская И.Ю., Степанов В.А. Связь генофонда хантов с народами Западной Сибири, Предуралья и Алтая-Саян по данным о полиморфизме аутосомных локусов и Y-хромосомы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):46-54. DOI 10.18699/VJGB-23-07

Аннотация. Генофонд коренного населения Сибири представляет собой уникальную систему с точки зрения исследования популяционно- и эволюционно-генетических процессов, анализа генетического разнообразия и реконструкции генетической истории популяций. Высокое этническое разнообразие является особенностью Сибири как одного из регионов периферийного расселения современного человека. Огромные пространства этого региона и малочисленность аборигенного населения способствовали формированию значительной территориальной и генетической подразделенности. На территории сибирской историко-этнографической провинции расселены около 40 коренных народностей. Проведено масштабное популяционное исследование генофонда коренных народов Сибири на уровне высокоплотного ДНК-микрочипа Infinium Multi-Ethnic Global-8, позволяющее заполнить существенный пробел в геногеографической картине населения Евразии. Для этого были отобраны и проанализированы фрагменты ДНК, унаследованные без рекомбинации каждой парой индивидов от их недавнего общего предка, т. е. сегменты (блоки), идентичные по происхождению (IBD). Распределение блоков IBD в популяциях Сибири хорошо согласуется с географической близостью популяций и их языковой принадлежностью. Чукчи, коряки и нивхи среди сибирских популяций формируют отдельный от основной группы Сибири кластер, причем чукчи и коряки являются более близкородственными. Образуются отдельные субкластеры эвенков и якутов, кетов и чулымцев, тувинцев и алтайцев внутри сибирского кластера. Анализ SNP, которые попадали в большее количество IBD-сегментов анализируемых популяций, позволил составить список из 5358 генов. По результатам расчета, обогащенные этими генами биологические процессы связаны с обнаружением химического раздражителя, участвующего в сенсорном восприятии запаха. Обогащенные найденными генами молекулярные пути связаны с метаболизмом линолевой, арахидоновой, тирозиновой кислот и путем обонятельной трансдукции. При этом анализ литературных данных показал, что некоторые из отобранных генов, которые встречались в большем количестве блоков IBD сразу в нескольких популяциях, могут играть роль в адаптации человека к факторам окружающей среды.
Ключевые слова: IBD; популяции человека; сибирские популяции.
Для цитирования: Колесников Н.А., Харьков В.Н., Вагайцева К.В., Зарубин А.А., Степанов В.А. Идентичные по происхождению блоки в геномах коренного населения Сибири демонстрируют генетические связи между популяциями. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):55-62. DOI 10.18699/VJGB-23-08

Аннотация. Для плаценты характерен уникальный гипометилированный геном. Благодаря этой особенности плаценты в первом триместре беременности наблюдается потенциальная возможность использования регуляторных элементов, полученных от ретровирусов и ретротранспозонов, которые во взрослом организме подавляются метилированием ДНК. Кроме того, у спонтанных абортусов и с нормальным кариотипом, и с анеуплоидиями отмечается аномальное повышение уровня метилирования ретротранспозона LINE-1 в трофобласте хориона, что может быть связано с нарушением транскрипции генов с использованием регуляторных элементов LINE-1. На сегодняшний день идентифицировано 988 генов, способных экспрессироваться с альтернативных промоторов LINE-1. Из них с помощью инструмента STRING были отобраны гены, продукты которых взаимодействуют с белками, экспрессирующимися на высоком уровне в плаценте и участвующими в дифференцировке трофобласта, NUP153 и YWHAB. Целью настоящего исследования являлся анализ экспрессии генов NUP153 и YWHAB с канонических и альтернативных промоторов ретротранспозона LINE-1 в зародышевой части плаценты спонтанных и медицинских абортусов первого триместра беременности. Определение уровня экспрессии генов проводили с помощью ПЦР в режиме реального времени в лимфоцитах взрослых индивидов (n = 10), в ворсинах хориона и экстраэмбриональной мезодерме медицинских абортусов (n = 10) и спонтанных абортусов с нормальным кариотипом (n = 10) и с наиболее частыми анеуплоидиями в I триместре беременности (трисомия 16 (n = 8) и моносомия X (n = 6)). Индекс метилирования LINE-1 оценивали в ворсинах хориона спонтанных абортусов с помощью таргетного бисульфитного массового параллельного секвенирования. Уровень экспрессии обоих генов с канонических промоторов был выше в лимфоцитах крови, чем в тканях плаценты (p < 0.05). Однако уровень экспрессии гена NUP153 с альтернативного промотора LINE-1 был выше в 17 раз в ворсинах хориона и в 23 раза – в экстраэмбриональной мезодерме по сравнению с лимфоцитами (p < 0.05). Между группами спонтанных абортусов с моносомией X и остальными группами были выявлены статистически значимые различия. Уровень экспрессии NUP153 и YWHAB с канонических промоторов был выше в группе спонтанных абортусов с моносомией X по сравнению со всеми другими группами (p < 0.05). Индекс метилирования LINE-1 отрицательно коррелировал с уровнем экспрессии генов как c канонических (NUP153 – R = –0.59, YWHAB – R = –0.52, p < 0.05), так и c альтернативных промоторов LINE-1 (NUP153 – R = –0.46, YWHAB – R = –0.66, p < 0.05). Таким образом, наблюдаемое нами повышение индекса метилирования LINE-1 в плаценте спонтанных абортусов связано с уровнем экспрессии генов NUP153 и YWHAB не только с альтернативных, но и с канонических промоторов, что в дальнейшем может приводить к негативным последствиям для нормального эмбриогенеза. Ключевые слова: невынашивание беременности; плацента; ретротранспозон LINE-1; метилирование ДНК; NUP153; YWHAB.
Для цитирования: Деменева В.В., Толмачева Е.Н., Никитина Т.В., Саженова Е.А., Юрьев С.Ю., Махмутходжаев А.Ш., Зуев А.С., Филатова С.А., Дмитриев А.Е., Даркова Я.А., Назаренко Л.П., Лебедев И.Н., Васильев С.А. Экспрессия генов NUP153 и YWHAB с их канонических промоторов и альтернативных промоторов ретротранспозона LINE-1 в плаценте первого триместра беременности. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):63-71. DOI 10.18699/VJGB-23-09

Аннотация. С использованием данных GSE73003 и GSE37988, представленных в базе данных GEODataSets (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/), проведен сравнительный анализ уровня метилирования 27578 CpG-сайтов между парными образцами опухолевой и окружающей опухоль тканями печени различной степени поражения (фиброз, цирроз) у больных HCV-индуцированной гепатоцеллюлярной карциномой (ГЦК), а также между опухолевой и нормальной тканью у больного ГЦК невирусной этиологии. Выявлено значительно меньшее число дифференциально метилированных сайтов между нормальной тканью печени и ГЦК невирусной этиологии, а также между ГЦК и фиброзом (32 и 40), чем между ГЦК и циррозом (2450 и 2304 соответственно по данным GSE73003 и GSE37988). По мере прогрессирования патологического изменения окружающей опухоль ткани уменьшается соотношение количества гипер-/гипометилированных дифференциально метилированных сайтов в опухоли. Так, в опухолевой ткани по сравнению с нормальной/фиброзом/циррозом печени гиперметилированы 75/62.5/47.7 % (GSE73003) и 16 % (GSE37988) CpG-сайтов соответственно. Стойкое гиперметилирование генов ZNF154 и ZNF540, а также гипометилирование CCL20 зарегистрировано в опухолевой ткани относительно как фиброза, так и цирроза печени. Белковые продукты генов EDG4, CCL20, GPR109A и GRM8, CpG-сайты которых характеризуются изменением уровня метилирования ДНК в опухоли на фоне цирроза и фиброза, принадлежат к категории «передачи сигналов рецепторов, связанных с G-белком». Однако изменение уровня метилирования «драйверных» для онкопатологии генов (АРС, CDKN2B, GSTP1, ELF4, TERT, WT1) регистрируется в опухолевой ткани на фоне цирроза печени, но не фиброза. Среди гиперметилированных в опухолевой ткани генов на фоне цирроза печени наиболее представленными биологическими путями являются процессы развития, передачи межклеточных сигналов, регуляции транскрипции, связывания с белками Wnt-пути. Гены, гипометилированные в опухолевой ткани печени на фоне ее цирротического поражения, относятся к передаче обонятельных сигналов, нейроактивному взаимодействию лиганда с рецептором, кератинизации, иммунному ответу, ингибированию сериновых протеаз и метаболизму цинка. Гиперметилированные в опухоли гены локализуются в локусе 7р15.2 в регионе кластера HOXA, а гипометилированные CpG-сайты занимают протяженные области генома в кластерах генов обонятельных рецепторов (11p15.4), кератина и кератин-ассоциированных белков (12q13.13, 17q21.2 и 21q22.11), комплекса эпидермальной дифференцировки (1q21.3), а также функционирования иммунной системы – локусы 9p21.3 (кластер IFNA, IFNB1, IFNW1) и 19q13.41–19q13.42 (кластеры KLK, SIGLEC, LILR, KIR). Среди генов фиброгенеза или репарации ДНК cg14143055 (ADAMDEC1) локализован в регионе связывания транскрипционных факторов семейства HOX, а cg05921699 (CD79A), cg06196379 (TREM1) и cg10990993 (MLH1) расположены в области связывания транскрипционных факторов семейства белков ZNF. Таким образом, профиль метилирования ДНК в печени при HCV-индуцированной ГЦК является уникальным и различается в зависимости от степени поражения окружающей ткани – фиброз или цирроз.
Ключевые слова: метилирование ДНК; ХВГС; фиброз печени; цирроз печени; гепатоцеллюлярная карцинома.
Для цитирования: Гончарова И.А., Зарубин А.А., Бабушкина Н.П., Королева Ю.А., Назаренко М.С. Изменение профиля метилирования ДНК в ткани печени при прогрессировании HCV-индуцированного фиброза до гепатоцеллюлярной карциномы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):72-82. DOI 10.18699/VJGB-23-10

Аннотация. Метод захвата конформации хроматина в его полногеномном варианте (Hi-C) – мощный инструмент не только для выявления закономерностей пространственной организации генома, но и для понимания влияния их нарушения на развитие заболеваний. Кроме того, метод может быть использован для детекции хромосомных перестроек, в том числе сбалансированных транслокаций и инверсий. Применение метода Hi-C для поиска хромосомных перестроек получает все более широкое распространение. Это связано с тем, что современные высокопроизводительные методы анализа генома позволяют эффективно детектировать точечные мутации и несбалансированные хромосомные перестройки. Однако чувствительность этих методов для определения сбалансированных транслокаций и инверсий остается достаточно низкой. Хранение образцов цельной крови может влиять на количество и целостность выделяемой из них геномной ДНК, а кроме того, приводить к искажению результатов последующих анализов в том случае, если хранение осуществлялось в ненадлежащих условиях. Метод Hi-C крайне требователен к исходному материалу, так как необходимым условием для его успешного применения и получения качественных данных является сохранение пространственной укладки хроматина внутри ядра. Цель нашего исследования состояла в том, чтобы определить оптимальные условия хранения крови для проведения последующего анализа Hi-C. Были выбраны 10 различных условий хранения образцов крови и пробоподготовки. Для каждого условия приготовлены Hi-C библиотеки и отсеквенированы, после чего оценивалось качество полученных библиотек. В результате сформулированы требования к хранению и подготовке образцов, необходимые для получения качественных Hi-C данных. Нами установлен минимальный объем образца крови, достаточный для проведения Hi-C анализа. Помимо этого, мы определили способы выделения ядерных элементов крови и их долгосрочного хранения, наиболее подходящие для последующего проведения Hi-C анализа. Основное требование, сформулированное нами, – не замораживать цельную кровь.
Ключевые слова: Hi-C; периферическая кровь человека; хранение образцов крови.
Для цитирования: Гридина М.М., Весна Э., Миньженкова М.Е., Шилова Н.В., Рыжкова О.П., Назаренко Л.П., Беляева Е.О., Лебедев И.Н., Фишман В.С. Влияние предварительной обработки образцов периферической крови человека на качество Hi-C библиотек. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023;27(1):83-87. DOI 10.18699/VJGB-23-11