На сегодняшний день известно около 7000 наследственных заболеваний. Однако современные методы ДНК диагностики выявляют причину возникновения заболеваний примерно в 40% случаев. Отчасти это обусловлено сложностью и большим разнообразием молекулярных механизмов их патогенеза. МикроРНК являются одним из мощнейших регуляторов экспрессии генов. Однако участие их в патогенезе наследственных заболеваний пока недостаточно изучено из-за сложностей поиска таких нарушений. В данной работе проведён анализ описанных механизмов патогенеза наследственных заболеваний, опосредованных нарушениями регуляции экспрессии генов посредством микроРНК. Такие случаи были выявлены при таких наследственных заболеваниях как муковисцидоз, миодистрофия Дюшенна, бета-талассемия, глаукома, лице-лопаточно-плечевая миодистрофия Ландузи-Дежерина, болезнь Гиршпрунга, синдром Ретта, синдром Туретта, пемфигус (болезнь Хейли-Хейли).

Идентификация причин формирования аномалий развития у пациентов со сбалансированными хромосомными перестройками на сегодняшний день является актуальным и не в полной мере изученным направлением в цитогенетической практике, требующим разработки уникального подхода с использованием современных молекулярно-генетических технологий. Целью данного исследования явилась этиологическая диагностика геномного дисбаланса у пациентов со сбалансированными хромосомными перестройками и аномалиями развития. 20 пациентов с аномальным фенотипом и сбалансированными хромосомными перестройками, выявленными при стандартном кариотипировании, были обследованы методами хромосомного микроматричного анализа (ХМА) и FISH. Геномный дисбаланс (CNV) обнаружен в 13 случаях из 20, что составило 65%. Использование ХМА позволило установить, что в 69,2% случаев носительства сбалансированных хромосомных перестроек причиной аномального фенотипа являлось наличие микроделеций/микродупликаций, ассоциированных с точками разрывов при перестройках, а в 20,8% случаев наблюдались микроделеции/микродупликации на хромосомах, не задействованных в аберрациях. Несмотря на то, что ХМА позволил выявить причины аномалий развития в большинстве случаев, 7 пациентам (35%) не удалось установить окончательный молекулярно-цитогенетический диагноз. Более того, у некоторых пациентов выявленные CNVs не полностью отражают генотип-фенотип корреляцию, что требует проведения дополнительных молекулярно-генетических исследований. При отсутствии геномного дисбаланса при ХМА, а также при неполной генотип-фенотип корреляции, диагностика этиологии аномалий развития и патологического фенотипа должна быть продолжена молекулярными методами более высокого разрешения.

Разнообразие причин возникновения суставного синдрома (СС) и сходство его клинической картины при многих заболеваниях значительно осложняют проведение дифференциальной диагностики. Для ювенильного идиопатического артрита (ЮИА) до сих пор не существует высокоспецифичных лабораторных тестов, при этом прогноз течения и эффективность терапии зависят от своевременной постановки диагноза. Цель: изучить ассоциации полиморфных вариантов генов, продукты которых вовлечены в регуляцию и реализацию функций иммунной системы, с риском развития различных подтипов ЮИА и другой патологии суставов у детского населения Республики Беларусь. В трех группах детей (275 пациентов с ЮИА, 230 - с патологией суставов различного генеза, за исключением ЮИА, 291 - без аутоиммунных и хронических воспалительных заболеваний (контроль)) методами real-time PCR и PCR-RFLP был проведен молекулярно-генетический анализ 11 полиморфных локусов 8 генов: STAT4 (rs7574865), CTLA4 (rs231775), PTPN2 (rs2542151, rs7234029), IL-6 (rs1800795), IL-6R (rs2228145, rs4845618), RUNX1 (rs9979383), FOXP3 (rs3761548, rs2232365), TRAF1/C5 (rs3761847). Установлено, что гомозиготы СС в локусе rs1800795 гена IL-6 ассоциированы с ЮИА в целом (OR 1,75 [1,18-2,58], р=0,0058), а гомозиготы GG в локусе rs3761847 гена TRAF1/C5 - с системной формой ЮИА (OR 2,79 [1,29-6,06], p=0,01). Показано, что генотип GG по локусу rs3761847 гена TRAF1/C5 (р=0,04; OR 1,66 [1,03-2,68]), генотип СС (р=0,0002; OR 2,26 [1,47-3,47]) и аллель С (р=0,006; OR 2,01 [1,14-3,52]) по локусу rs1800795 гена IL6 ассоциированы c дебютом ЮИА в возрасте до 5 лет. Олигоартрит, серонегативный полиартрит и системный ЮИА различаются между собой по частотам распространенности аллельных вариантов в локусах rs3761847 гена TRAF1/C5 и rs7574865 гена STAT4. Группа пациентов с ЮИА в целом значительно отличается от группы пациентов с СС по индивидуальным локусам генов IL-6R (rs2228145, rs4845618), FOXP3 (rs2232365), TRAF1/C5 (rs3761847), а также по частотам 33 парных комбинаций генотипов исследуемых полиморфных вариантов. Среди пациентов с ЮИА выявлены зависимые от пола особенности распространения генотипов по полиморфным вариантам генов IL-6R (rs2228145, rs4845618) и RUNX1 (rs9979383). Полученные данные о генетически обусловленных различиях отдельных подтипов ЮИА, а также ЮИА и СС при другой патологии суставов могут служить основой для разработки дополнительных критериев дифференциальной диагностики заболеваний суставов у детей.

Распространенные и зачастую сочетающиеся кардио- и цереброваскулярные заболевания (КЦВЗ), включающие артериальную гипертензию (АГ), ишемическую болезнь сердца (ИБС) и мозговой инсульт (МИ), представляют собой основную причину смертности во всем мире. Окислительный стресс имеет множество патологических эффектов на сосудистый гомеостаз и в настоящее время рассматривается как один из общих механизмов развития КЦВЗ. Целью исследования было изучение ассоциации однонуклеотидных полиморфизмов генов редокс-гомеостаза rs2070424 SOD1, rs4880 SOD2, rs769214 CAT, rs713041 GPX4, rs41303970 GCLM, rs17883901 GCLC, rs854560 PON1, rs7493 PON2, rs1695 GSTP1, rs2266782 FMO3 с развитием изолированных и сочетанных форм КЦВЗ. Материалом для исследования послужила выборка неродственных индивидов славянского происхождения, общей численностью 2702 человека. В исследование вошли 1815 пациентов с различными кардио- и цереброваскулярными заболеваниями и их сочетаниями: с изолированной АГ (иАГ), с изолированной ишемической болезнью сердца (иИБС), с сочетанием АГ и ИБС (АГ+ИБС), с мозговым инсультом (МИ) на фоне АГ (АГ+МИ); с коморбидной кардио- и цереброваскулярной патологией (АГ+ИБС+МИ). Из общей выборки здоровых лиц (N=887) были сформированы 5 контрольных групп, соответствующих по полу и возрасту каждой из групп нозологических форм заболеваний. Генотипирование SNP проводили методом ПЦР в режиме реального времени путем дискриминации аллелей с помощью TaqMan-зондов. Для анализа ассоциаций генотипов с развитием заболеваний пользовались лог-аддитивной регрессионной моделью. Все расчеты выполнены относительно минорного аллеля; введены поправки на пол и возраст. SNP rs1695 GSTP1 был связан исключительно с развитием иАГ (OR=1,19, 95%CI=1,01-1,39, р=0,034). SNP rs7493 PON2 был связан с развитием всех исследованных коморбидных кардио- и цереброваскулярных заболеваний: АГ+ИБС (adjOR=1,32, adj95%CI=1,07-1,63, adjp=0,01); АГ+МИ (adjOR=1,79, adj95%CI=1,45-2,21, adjp<0,0001); АГ+ИБС+МИ (adjOR=1,51, adj95%CI=1,09-2,09, adjp=0,01), а также с укорочением протромбинового времени (adjDifference=-0,35; adjp=0,01). SNP rs2266782 FMO3 был связан с фенотипом АГ+МИ (adjOR=1,24, adj95%CI=1,02-1,51, adjp=0,03), а также снижал возраст манифестации МИ (adjDifference=-2,31; adjp=0,03). Таким образом, установлено, что однонуклеотидные полиморфизмы генов редокс-гомеостаза могут представлять важную генетическую компоненту формирования дифференцированности кардио- и цереброваскулярных фенотипов.

Согласно одной из современных концепций старения и долголетия человека, причиной деградации эндогенных процессов является повышение нестабильности генома с возрастом. К факторам генетической нестабильности относятся транспозоны, или мобильные генетические элементы. В геноме человека широко распространены Alu-ретротранспозоны. Среди членов данного семейства AluYa5 и AluYb8 являются единственными, сохранившими транспозиционную активность. С целью проверки гипотезы о роли активности транспозонов AluYa5 и AluYb8 в старении и долголетии человека проведен сравнительный анализ уровня их экспрессии среди лиц разного возраста. В исследовании приняли участие 75 здоровых жителей Республики Башкортостан в возрасте от 21 до 97 лет. Общая выборка дифференцирована на возрастные группы: среднюю (38 человек, 21-39 лет), старческую (23 человека, 82-89 лет) и группу долгожителей (14 человек, 90-97 лет). Образцы РНК выделяли из лейкоцитов периферической венозной крови стандартным тризольным методом. Количественный анализ содержания AluYa5-РНК и AluYb8-РНК в лейкоцитах крови проводили методом ПЦР в реальном времени. Относительное количество мРНК определяли с помощью ΔΔCt-метода. Сравнение возрастных групп проводили с использованием однофакторного дисперсионного анализа Краскела-Уоллиса. В общей анализируемой выборке показатели относительного уровня экспрессии субсемейств AluYa5 и AluYb8 составили 0,84 и 0,80 отн. ед. соответственно. Согласно сравнительному анализу относительного уровня AluYa5-РНК и AluYb8-РНК в лейкоцитах крови людей, относящихся к трем возрастным группам, не наблюдается статистически значимых различий в экспрессии транспозонов семейств AluYa5 (Н=3,59, p=0,17) и AluYb8 (Н=2,65, p=0,27). После объединения групп лиц старческого возраста и долгожителей и сравнения их с лицами среднего возраста различия в показателях значений медианы также не достигли уровня статистической значимости (p=0,1). При этом у людей в возрасте 82 лет и старше наблюдается более низкий уровень экспрессии Alu-элементов субсемейства AluYa5 (0,75 против 2,69 отн. ед.) и AluYb8 (0,73 против 2,15 отн. ед.). Таким образом, в исследованной выборке не было обнаружено статистически значимых изменений относительного уровня экспрессии субсемейств AluYa5 и AluYb8 с возрастом.

Влияние популяционно-генетической структуры на распространенность моногенной наследственной патологии неоднократно подтверждалось как отечественными, так и зарубежными исследователями. Целью данного исследования является изучение половозрастной структуры населения Северной Осетии-Алании в рамках комплексного генетико-эпидемиологического обследования населения и сравнение с полученными данными распределения половозрастных характеристик пациентов с наследственной патологией. На основании статистических данных на 1 января 2018 года стандартным образом проанализирована половозрастная структура населения Северной Осетии, 1054 пациента с подтвержденным диагнозом и типом наследования выявлены в 4 районах: Ардонском, Алагирском, Правобережном, Кировском. Составлены половозрастные пирамиды для городского и сельского населения Северной Осетии, имеющие форму колокола, между которыми не выявлено существенных различий. Наблюдается некоторое увеличение рождаемости в городском населении, связанное с оттоком молодежи в города из сельской местности. Дорепродуктивная часть не превышает четверти населения. Наблюдается преобладание женщин в старших возрастных группах. Соотношение мужчин и женщин 1:1,19 в городском населении, 1:1,11 - в сельском, в разных возрастных когортах это соотношение различно. Коэффициент старения 17,2%. Коэффициент демографической нагрузки 39,4%. Доля детей и лиц старшего возраста практически совпадает. Половозрастная структура Северной Осетии характеризуется стационарным типом и старым населением с практически простым характером воспроизводства. Среди пациентов с наследственной патологией наблюдаются иные характеристики половозрастной структуры, во всех возрастных когортах численность мужчин превышает численность женщин.

Рассмотрено современное состояние исследований в области генетической токсикологии лекарственных средств, освещены стоящие перед ней прикладные и фундаментальные задачи.

Показано, что паракват (1,1-диметил-4,4дипиридилия дихлорид) индуцирует люминесценцию биосенсоров, несущих промоторы генов soxS и katG, специфично реагируюших на супероксид-анион радикал и перекись водорода, соответственно. Антиоксиданты глутатион и ацетилцистеин снижали уровень как люминесценции биосенсоров, так и разрывов ДНК в бактериальных клетках.

Наночастицы при однократном и многократном введении увеличивают уровень повреждений ДНК в легких, печени и почках мышей, а также в клетках костного мозга in vitro. В условиях однократного и многократного введения наночастицы не индуцируют хромосомные аберрации в клетках костного мозга мышей.

Изучена генотоксичность более 200 технических продуктов (ТП) пестицидов. Разработан алгоритм оценки эквивалентности ТП оригинальным действующим веществам (ДВ) по критерию «мутагенность». Обоснована необходимость изучения генотоксической активности комбинаций ДВ пестицидов. Установлены ограничения тестов на генотоксичность, обусловленные токсичностью пестицидов разных химических классов. Выявлена зависимость ингибирующего эритропоэз действия триазоловых пестицидов от структуры ДВ. Изучено влияние и предложен общий механизм действия карбендазима на процессы кариокинеза, экструзии ядер и цитокинеза в эритроидных клетках костного мозга млекопитающих. Разработаны критерии экспертной оценки мутагенности пестицидов.

Исследована индукция мутаций цисплатином у самок дрозофил, несущих маркерные мутации yellow, white, singed в одной хромосоме, при скрещивании с самцами дикого типа Canton-S.

С использованием теста Эймса и микроядерного теста in vivo на эритроцитах млекопитающих изучена генотоксичность некоторых фосфорорганических пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве. Технические продукты хлорпирифоса и диазинона не проявляли генотоксичности ни в условиях in vitro, ни in vivo. Выявлены слабые мутагенные эффекты диметоата на штаммах бактерий. Некоторые технические продукты глифосата, диметоата, а также пиримифос-метил индуцировали цитогенетические нарушения у мышей линии CD-1. Наблюдаемые эффекты in vivo были низкими даже на уровне максимальных переносимых доз, поэтому все исследованные фосфорорганические пестициды могут быть отнесены к 3 или 4 классам опасности по критерию «мутагенность» согласно принятой в Российской Федерации классификации.

Выявлено генотоксичное воздействие паклитаксела на хромосомный материал дифференцированных клеток костного мозга самцов и самок мышей в ранние и отдаленные сроки исследования. Установлено, что в эти же сроки наблюдения паклитаксел вызывает гипоплазию костного мозга и снижает в костном мозге экспериментальных животных количество ранних клеток-предшественников эритропоэза, а также способствует уменьшению их пролиферативного потенциала независимо от пола.

Разработана методология оценки первичных повреждений ДНК в одно- и двухклеточных зародышах мышей методом ДНК-комет. Применимость разработанной методологии для оценки генотоксичности в зародышевых клетках in vivo и in vitro подтверждена в экспериментах с модельными генотоксикантами метилметансульфонатом, диоксидином, этопозидом и митомицином С.

Изучали генотоксическое действие бактерицидных средств диоксидина, фурацилина и налидиксовой кислоты на клетки дейтерированной культуры lux-биосенсора E.coli MG1655 (pColD::lux), люминесцирующего в результате активации промотора гена колицина colD в ответ на повреждение ДНК. Впервые показано, что оксид дейтерия (D2O) в концентрации 9% усиливает SOS-ответ, индуцированный исследуемыми лекарственными препаратами, в 1,6-2,8 раза в клетках E. coli.

Изучена антимутагенная активность противолучевых препаратов разного механизма действия: беталейкина, флагеллина, индралина и рибоксина в краткосрочных и хроническом экспериментах на мышах in vivo. Все препараты проявили антимутагенные свойства в клетках костного мозга, а также гепатопротекторное действие. Наибольший эффект при используемых условиях эксперимента отмечен для беталейкина и нового противолучевого препарата флагеллина.

Используя различные концентрации экстракта Achillea millefolium L. выбрана 5%, демонстрирующая более выраженные протекторные свойства относительно токсического воздействия этопозида. Установили стимуляцию плодовитости при выращивании особей на питательной среде с экстрактом. Генотоксических проявлений у экстракта A. millefolium L. в 5% концентрации не обнаружили.

Проведен анализ выживаемости клеток, оценка уровня фокусов белков репарации ДНК и частоты радиационно-индуцированных микроядер в условиях дифференциальной экспрессии генов ADAMTS1, RBFOX2, THBS1 и WHSC1 в модельных системах in vitro и в лимфоцитах периферической крови человека. Полученные результаты указывают на потенциальную возможность использования уровня экспрессии данных генов для выявления индивидов с повышенной радиочувствительностью.

Изучено влияние мексидола, дигидрокверцитина, диборнола и пара-тирозола на количество ДНК-повреждений и редокс-потенциал в клетках тестикулярной ткани крыс. Установлено, что в условиях ДНК-повреждений клеток сперматогенной ткани все исследуемые соединения, кроме мексидола, снижали в клетках число разрывов ДНК и оказывали нормализующее действие на их редокс-потенциал. Наибольшая терапевтическая активность выявлялась у дигидрокверцетина.

В качестве модели для исследования были выбраны фибробласты с мутацией m.14441 T>C в гене ND6 и фибробласты здорового донора. Было показано, что данная мутация в гене ND6 митохондриальной ДНК (мтДНК) оказывает значительное влияние на ответ клеток во время окислительного стресса.

Представлены результаты оценки повреждения ДНК в щелочной модификации метода комет в образцах свежих и криоконсервированых клеток при температуре -80С и -196С.

Исследована значимость геномной нестабильности и процессов мутагенеза для механизмов формирования онкологических заболеваний и наличие трансгенерационного феномена у I-II поколений, подвергшихся действию радиационного фактора.

Впервые дана оценка влияния качественных и количественных изменений состава бактериального микробиома в мокроте 17 пациентов, страдающих раком легкого, и 17 контрольных доноров на показатели цитогенетического гомеостаза соматических клеток. Доноры с высокими значениями (свыше 3,5 %) частот хромосомных аберраций (ХА) имели в микробиоме достоверное снижение представителей родов Prevotella, Selenomonas, Veillonella, а также увеличение представителей рода Kocuria по сравнению с донорами с низким уровнем ХА в лимфоцитах. На видовом уровне были обнаружены различия в содержании Anaerosinus glycerini, Selenomonas bovis, Actinomyces hyovaginalis, Granulicatella balaenopterae и Clostridium bolteae. При этом только последний вид был представлен чаще в мокроте доноров с высоким уровнем ХА, остальные 4 вида бактерий были достоверно чаще представлены в мокроте доноров с низким уровнем мутаций в лимфоцитах.

Работа посвящена изучению возможных связей между содержанием тяжелых металлов в организме и кариологическими показателями клеток буккального эпителия. Обследовали детей, проживающих в районе расположения вольфрамо-молибденового комбината. Несмотря на повышенное содержание тяжелых металлов в объектах окружающей среды, их накопления в организме детей не выявлено. Обнаружены достоверные корреляции между содержанием марганца, цинка и меди в волосах с показателями клеточной пролиферации.

При хроническом применении мелаксена в дозе 10 мг/кг индукции генотоксических эффектов в костном мозге крыс не выявлено. Метафазный анализ после хронического совместного внутрижелудочного введения соли кадмия 0,3 мг/кг (в пересчете на металл) и мелаксена показал протекторные свойства последнего (р<0,01).

С использованием микроядерного теста было показано протекторное влияние мелаксена (10 мг/кг) при хронической экспериментальной интоксикации кадмием (0,3 мг/кг) в крови крыс, p<0,001. Исследуемый лекарственный препарат продемонстрировал способность снижать ожидаемое число микроядер и полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ), индуцированных кадмием при двухнедельной и месячной экспозиции. При хроническом внутрижелудочном введении мелаксена не зафиксирован рост числа микроядер и ПХЭ по сравнению с контролем, p>0,05.