Пропионовая ацидемия (ПА) - редкое наследственное заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования, относится к «классическим», т.е. наиболее часто диагностируемым органическим ацидемиям. В данной работе представлена биохимическая и молекулярно-генетическая характеристика 16 пациентов с ПА, выявленных в Российской Федерации. У большинства обследованных пациентов первые симптомы проявились в первые месяцы жизни, наиболее частые из них: нарушения вскармливания, судороги, мышечная гипотония, угнетение сознания. При биохимическом исследовании (ГХ-МС и МС/МС) у пациентов было выявлено повышение концентрации 3-гидроксипропионой кислоты, метилцитрата, пропионилглицина, C3, глицина, которые являются патогномоничными маркерами этой патологии. В результате молекулярно-генетического анализа в генах PCCA и PCCB было выявлено 6 неописанных ранее вариантов нуклеотидной последовательности (4 варианта в гене PCCA, 2 - в гене PCCB), один из которых (PCCB: c.655-2A>G) имеет высокую частоту (17,2%, 5/29 мутантных аллелей генов PCCA и PCCB) в исследуемой выборке. Локализация миссенс-вариантов и их влияние на структуру белка были продемонстрированы на 3D-модели фермента пропионил-КоА-карбоксилазы. Выявленным вариантам были присвоены критерии патогенности в соответствии с рекомендациями American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG).

Ранее методом полноэкзомного секвенирования (WES) в Якутии была выявлена генетическая причина ювенильной аутосомно-рецессивной глухоты (DFNB103, OMIM 616042), обусловленной нонсенс-вариантом c.644G>A p.(Trp215*) гена CLIC5. В настоящей работе приводятся результаты анализа частоты гетерозиготного носительства c.644G>A p.(Trp215*) у 512 взрослых индивидов без признаков нарушения слуха из 8 популяций Восточной Сибири (русские, русские старожилы, якуты, эвенки, эвены, долганы, юкагиры и чукчи). С наибольшей частотой гетерозиготного носительства данная мутация обнаружена в популяции юкагиров (3,2%), с промежуточными частотами у эвенов (1,4%) и эвенков (1,4%), с наименьшей у якутов (0,8%). Мутация отсутствовала у русских (в том числе среди старожилов), долган и чукчей. Проведен анализ гаплотипов, реконструированных в результате генотипирования ~730000 SNP-маркеров у 18 пациентов с DFNB103 различного этнического происхождения (тунгусо-манчжурская группа - эвены и эвенки, тюркская группа - якуты), гомозиготных по мутации c.644G>A p.(Trp215*) и 83 индивидов без данной мутации. У всех 18 человек с гомозиготным вариантом c.644G>A p.(Trp215*) выявлены различные по длине блоки гомозиготности на хромосоме 6, отсутствовавшие у лиц без данной мутации. Все блоки перекрывались в одной области, протяженностью 785,5 т.п.н. (224 SNP), что свидетельствует в пользу гипотезы о едином происхождении мутации c.644G>A p.(Trp215*). Оценка возраста гаплотипов, несущих c.644G>A p.(Trp215*), показала, что экспансия мутантных хромосом могла начаться в позднем неолите (бронзовый или ранний железный век), и, вероятнее всего, не в тюркской, а в тунгусо-язычной, или даже в уральской или палеоазиатской среде. Полученные данные свидетельствуют об актуальности таргетного анализа мутации c.644G>A p.(Trp215*) гена CLIC5 в целевых группах пациентов, среди автохтонного населения Сибири и Восточной Азии, а также, возможно, в популяциях арктического побережья Евразии и Северной Америки.

В диагностике наследственной несиндромальной потери слуха высокую информативность обеспечивают методы молекулярно-генетического анализа мутаций гена GJB2 (Cx26). Впервые в Республике Бурятия (Восточная Сибирь) путем прямого секвенирования были определены спектр и частота мутаций гена GJB2 у 165 индивидов с нарушениями слуха. В обследованной выборке было обнаружено 13 известных аллельных вариантов гена GJB2 (c.-254C>T, c.-49G>A, c.-23+1G>A, c.35delG, c.79G>A, c.101T>C, c.109G>A, c.235delC, c.299_300delАТ, c.327_328delinsA, c.341A>G, c.457G>A и c.516G>C). У пациентов бурятов мутационный спектр был представлен пятью патогенными GJB2-вариантами: c.-23+1G>A (4,1%), c.109G>A (0,6%), c.235delC (1,4%), c.327_328delGGinsA (0,6%), c.516G>C (0,6%). Среди русских пациентов было обнаружено пять мутаций: c.35delG (25,7%), c.-23+1G>A (3,3%), c.101Т>С (0,6%), c.109G>A (1,9%), c.299_300delАТ (0,6%). Вклад биаллельных мутаций гена GJB2 в этиологию потери слуха в общей выборке пациентов из Бурятии составил 15,8% (26/165). При распределении пациентов по этнической принадлежности вклад биаллельных мутаций гена GJB2 в этиологию потери слуха у русских составил 28,9% (22/76), в то время как у бурятов лишь 5,1% (4/79). Таким образом, результаты нашего исследования свидетельствуют о том, что мутации гена GJB2 не являются основной причиной потери слуха у бурятов. Вероятно, у большей части GJB2-негативных пациентов потеря слуха может быть обусловлена мутациями в других генах, ответственных за развитие наследственных нарушений слуха.

Наследственные кардиомиопатии характеризуются неблагоприятным прогнозом и низкой пятилетней выживаемостью пациентов с выраженной клиникой. При этом лечение, за исключением хирургического, в основном паллиативное, во многих случаях лишь трансплантация сердца может улучшить состояние пациента и прогноз. Часть наследственных кардиомиопатий ассоциирована с аутосомно-доминантными мутациями в гене DES, кодирующем белок промежуточных филаментов десмин, дефекты в котором ведут к развитию десминопатий с вовлечением наиболее активно работающих мышц - скелетных, миокарда, мышц дыхательной системы. Новые терапевтические подходы, основанные на методах геномного редактирования, могут позволить устранить каузативный генетический дефект. Так как имеются данные об отсутствии клинических симптомов у людей с гетерозиготными нонсенс мутациями в гене DES, по-видимому, имеется возможность снизить тяжесть протекания десминопатий путем нокаута мутантного аллеля в случае гетерозиготной мутации. Целью работы являлась проверка возможности специфического нокаута аллелей гена DES, несущих гетерозиготные мутации, ассоциированные с десминопатиями, методами геномного редактирования. Нами был получен генетический материал трех пациентов с десминопатиями, связанными с мутациями в гене DES (c.330_338del, p.A337P (c.1009G>C) и p.R355P (c.1064G>C)). Направляющие РНК, совместимые с нуклеазами SaCas9 и eSpCas9(1.1), были подобраны, используя онлайн сервис Benchling, и клонированы в плазмиды, несущие соответствующие эндонуклеазы Cas9. Редактирующие плазмиды котрансфицировали в клетки HEK293T вместе с «таргетными» плазмидами, содержащими участки гена DES с мутациями. Анализ характерных для негомологичного соединения концов инделов в выделенной из клеток спустя 48 часов после трансфекции тотальной ДНК проводился посредством TIDE-анализа полученных сиквенсов целевых участков, либо методом Т7Е1 анализа. Наибольшая средняя эффективность 2,22% (до 8,06%) показана при использовании sgRNA на мутацию c.330_338del в комбинации с eSpCas9(1.1). Эффективность других комбинаций направляющих РНК и Cas9 не превышала 3%. Достигнутая эффективность нокаута очевидно недостаточна для коррекции десминопатии на уровне организма. Необходимость специфического нокаутирования мутантных аллелей не позволяет использовать другие направляющие РНК для CRISPR/Cas9, поэтому необходимо совершенствование разработанных систем для повышения их эффективности либо использование новых, более эффективных, направляемых нуклеаз.

Задержка психического развития (ЗПР) и умственная отсталость (УО) являются частыми причинами направления пациентов на медико-генетическое консультирование. Наблюдаемый в последние годы значительный рост числа нозологических форм моногенных и хромосомных болезней среди пациентов с ЗПР или УО медико-генетической консультации Медико-генетического научного центра отражает повышение эффективности диагностики наследственных форм данной патологии. Цели исследования: оценка долей клинически и/или лабораторно подтвержденных хромосомных, моногенных заболеваний и болезней геномного импринтинга, диагностированных у пациентов с ЗПР или УО; определение эффективности разных методов диагностики генетических форм ЗПР и УО; расчет сегрегационной частоты для оценки вклада моногенных форм с аутосомно-рецессивным и X-сцепленным рецессивным типами наследования в недифференцированные ЗПР и УО. Выборка включала 2350 пациентов с ЗПР или УО различных степеней тяжести и пациентов с диагнозом, предполагающим развитие ЗПР или УО по мере взросления, проконсультированных врачами-генетиками консультативного и научно-консультативного отделов Медико-генетического научного центра им. Бочкова в 2006, 2007, 2016 гг. и первой половине 2017 г. В исследуемый период (2006, 2007, 2016 и первая половина 2017 г.) отмечается тенденция к снижению доли хромосомной патологии среди всех пациентов выборки. В группе пациентов с ЗПР или УО с аномалиями хромосом с течением времени отмечается значительный рост доли структурной хромосомной патологии и снижение доли заболеваний, обусловленных изменением числа хромосом. Доля моногенных форм остается практически неизменной в исследуемый период. Внутри данной группы отмечается некоторый рост доли аутосомно-доминантной патологии. Доля пациентов с ЗПР или УО, обусловленных болезнями геномного импринтинга, достоверно различается в исследуемые годы, со временем отмечается тенденция к ее уменьшению. Доля только клинически установленных синдромов без лабораторного подтверждения значительно снижается в исследуемый период. Максимальная диагностическая эффективность среди лабораторных генетических методов показана для микросателлитного анализа, MLPA, хромосомного микроматричного анализа и секвенирования нового поколения.

Популяционная частота редких хромосомных аномалий (ХА) до сих пор достоверно не определена. Выполнить эту задачу можно путем регистрации случаев редких ХА среди плодов, живорожденных и мертворожденных в популяционных регистрах врожденных пороков развития, которые существуют в большинстве стран мира. По данным эпидемиологического регистра Московской области за период с 2011 по 2019 годы частота редких ХА составила 0,49 случаев на 1000 рождений, их доля в структуре всех ХА составляет 11,3%. В процентном соотношении структура редких ХА выглядит следующим образом: триплоидии - 41,2%, делеции - 23,9%, несбалансированные транслокации - 10,6%, редкие трисомии - 6%, дупликации - 5,6%, маркерные хромосомы - 3,7%, другие редкие ХА - 9%. Учитывая международные данные можно предполагать, что полученная популяционная частота редких ХА является заниженной за счет их недоучета и недостаточной диагностики в исследуемом регионе, что требует дальнейших исследований.