Постзиготические соматические варианты в генах, ассоциированных с развитием опухолей, лежат в основе ряда синдромов, проявляющихся избыточным ростом и сосудистыми мальформациями. Одним из ключевых заболеваний этой группы является спектр синдромов избыточного роста, ассоциированный с PIK3CA (PROS – PIK3CA-related overgrowth spectrum), объединяющий более 20 состояний, характеризующихся асимметричным избыточным ростом и сосудистыми мальформациями. Ген PIK3CA кодирует каталитическую субъединицу p110α фосфатидилинозитол-3-киназы и подвергается мутациям при различных видах рака. Мутационные события при PROS происходят на этапе эмбрионального развития, приводя к мозаичному распределению мутаций. Разнообразие и тяжесть клинических проявлений PROS определяются комбинацией ряда факторов, включая степень активации PI3K конкретным вариантом, тип пораженной ткани, момент появления мутации и влияние дополнительных факторов. Высокая фенотипическая вариабельность PROS, сходство с другими синдромами избыточного роста и сосудистых мальформаций и особенности молекулярно-генетической диагностики мозаичных вариантов затрудняют диагностику синдрома. В данном обзоре обобщены имеющиеся знания о молекулярном механизме PROS, участии регуляторной субъединицы в патогенезе PROS, а также обсуждены особенности диагностики и терапии этого заболевания.

Введение. Подавляющее большинство обнаруженных на данный момент миссенс-вариантов имеет неизвестное клиническое значение. В связи с этим классификация таких вариантов является актуальной проблемой медицинской генетики, поскольку невозможность установить клиническую значимость варианта затрудняет диагностику наследственных болезней, а также разработку или применение существующих терапевтических стратегий. В данной работе использован новый биоинформатический инструмент AlphaMissense для оценки эффективности классификации вариантов в гене TCF4.

Цель: прогнозирование патогенных эффектов всех возможных миссенс-вариантов в гене TCF4 с помощью инструмента AlphaMissense, основанного на машинном обучении, и оценка способности классификации вариантов данным инструментом с использованием ROC-анализа.

Методы. Для создания и анализа данных, рассматриваемых в работе, были использованы среда разработки Google Colab, язык программирования Python v3.10, библиотеки Biopython для работы с биологическими последовательностями, scikit-learn для проведения ROC-анализа. В качестве референса была использована последовательность гена TCF4 из геномной сборки версии GRCh38.p14 (транскрипт NM_001083962.2), содержащаяся в базе данных NCBI. Были созданы 1241319 вариантов однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), из которых 6906 вариантов находятся в кодирующей последовательности, из них 3747 были определены, как миссенс-варианты. Аннотация полученных данных производилась по базам данных ClinVar и AlphaMissense с использованием инструмента OpenCRAVAT. Из всех обнаруженных миссенс-вариантов оценку AlphaMissense получили 979 варианта, из которых всего 101 вариант был указан в базе данных ClinVar.

Результаты. При сравнении показателей чувствительности (Se), специфичности (Sp), а также графиков ROC-кривых и значений показателей площади под кривой (AUC) явное отличие имеет оценка классификации SNP, как вероятно патогенных (AUC = 0,81, Se = 0,68, Sp = 0,78). Она может быть использована как дополнительный критерий при определении клинической значимости вариантов в диагностике синдрома Питта-Хопкинса. И напротив, классификация вариантов как вероятно доброкачественных или неопределенных не обладает достаточными чувствительностью и специфичностью, а показатели AUC характеризуют их как модели со средним качеством. Таким образом, варианты, вошедшие в эти группы, требуют дополнительной переоценки другими инструментами.

Заключение. Измеренные показатели показывают, что лучше всего инструмент AlphaMissense определяет вероятно патогенные варианты. Однако стоит с сомнением относиться к вариантам, определенным как вероятно доброкачественные или неопределенные и делать проверку с использованием других инструментов. Варианты, полученные в ходе искусственного мутагенеза и оцененные как вероятно патогенные, но не указанные в базах данных, могут быть полезны при определении ранее неизвестных вариантов в гене TCF4 и помочь в диагностике и разработке терапии ассоциированных заболеваний.

Мутационные события в генах эпигенетического аппарата влекут за собой изменения в метилировании ДНК. Уникальные паттерны метилирования ДНК (эписигнатуры) являются высокоспецифичными биомаркерами заболеваний и могут использоваться для косвенной диагностики хроматинопатий и для интерпретации вариантов в эпигенах. В этой работе мы провели поиск наиболее значимых CpG-динуклеотидов из широкогеномной эписигнатуры синдрома Сотоса и разработали классифицирующую модель для косвенной диагностики синдрома Сотоса на основании выявленной эписигнатуры. Данная модель применима в качестве теста второй линии при клинической картине синдрома Сотоса и отсутствии молекулярно-генетического диагноза. Наличие эписигнатуры синдрома Сотоса устанавливает диагноз, но заставляет искать другие варианты ДНК в гене NSD1, которые могут приводить к патологии.

Введение. Определение хромосомного дисбаланса имеет важное клиническое и биологическое значение при спонтанном прерывании беременности. Оно необходимо для установления причины невынашивания, исключения наследственных факторов, дальнейшего генетического консультирования, а также для понимания механизмов формирования хромосомных аномалий. Золотым стандартом анализа кариотипа является микроскопический анализ хромосом после GTG-окрашивания. Однако этот метод имеет ограничения, так как зависит от митотической активности клеток и наличия хорошо визуализированных хромосом. Альтернативным цитогеномным подходом для определения хромосомного дисбаланса может быть полногеномное секвенирование с низким покрытием и его модифицированные алгоритмы для сверхнизкого покрытия, применяемые для детекции анеуплоидий и крупных вариаций числа копий.

Цель: провести полногеномное секвенирование со сверхнизким покрытием для молекулярного кариотипирования спонтанных и медицинских абортусов.

 Методы. В работе использовался некультивируемый материал экстраэмбриональной мезодермы спонтанных и медицинских абортусов. Молекулярное кариотипирование выполнено методом полногеномного секвенирования со сверхнизким покрытием. Полученные результаты верифицировались посредством флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) и ПЦР в реальном времени.

Результаты. Среди спонтанных абортусов анеуплоидии были выявлены в 25 из 71 (35,2%) случая, наиболее частыми нарушениями оказались трисомии по аутосомам (92%), в то время как аномалии числа половых хромосом были выявлены в 8% случаев. Полиплоидия была выявлена в 4 из 71 случая (5,6%), что дало суммарную частоту встречаемости хромосомных аномалий 40,8%.

Выводы. Определение эффективности и специфичности полногеномного секвенирования со сверхнизким покрытием для обнаружения анеуплоидий показало значения в 100% для обоих показателей в контрольных группах. Подтверждение аномалий кариотипа спонтанных абортусов референсными методами показало, что полногеномное секвенирование со сверхнизким покрытием эффективно в диагностике анеуплоидий при отсутствии альтернативных методов.

Известно, что плацента нормально развивающихся эмбрионов человека I триместра беременности, плодов II и III триместров обогащена CNV. Предполагается, что данное свойство необходимо для успешного функционирования органа и протекания беременности. В то же время, в плацентах спонтанных абортусов (СА) выявляются патогенные вариации, ассоциированные с известными микроделеционными и микродупликационными синдромами. Однако эти данные получены на ДНК, выделенной из общего пула клеток плаценты, в то время как плацентарные ткани в I триместре можно разделить на цитотрофоласт хориона (ЦХ) и экстраэмбриональную мезодерму (ЭМ), происходящие из разных зародышевых листков. Изучение этих двух тканей позволит проследить распределение CNV в плаценте, установить de novo варианты, возникшие после разделения зародышевых листков, а при наличии ДНК обоих родителей – выделить унаследованные CNV. В данном исследовании впервые ЦХ и ЭМ (34 СА), а также ДНК родителей (17 пар) были изучены на микрочипах Agilent 180K. CNV были обнаружены в одной или обеих исследованных тканях у 21 (62%) СА. Всего выявлено 226 вариаций, из которых 126 (56%) обнаружены в одной из тканей (75 в ЦХ (33%) и 51 в ЭМ (23%)); одновременно в обеих присутствовало 100 CNV (44%). В ЦХ варианты встречались в 1,5 раза чаще, по сравнению с ЭМ. Соотношение de novo и унаследованных CNV составило 3:1. Патогенные и вероятно патогенные вариации присутствовали либо в обеих тканях, либо только в ЦХ.

Болезни геномного импринтинга (БГИ) являются следствием нарушений механизма геномного импринтинга, регулирующего экспрессию гомологичных аллелей генов различного родительского происхождения в импринтированных районах хромосом. Для отдельно взятой БГИ характерна аномалия метилирования в пределах специфичного для нее импринтированного района. Для мультилокусных нарушений импринтинга (MLID) характерны аномалии метилирования в нескольких импринтированных районах. Для БГИ установлены четыре класса молекулярно-генетических изменений: делеции/дупликации, однородительские дисомии, эпимутации и мутации в импринтированных генах. MLID выявляются чаще среди пациентов с эпимутациями. Причинами MLID являются патогенные варианты в генах, кодирующих ооцитарные и зиготические факторы развития эмбриона, таких как NLRP2, NLRP5, NLRP7, KHDC3L, OOEP, PADI6, TLE6, UHRF1, ZFP57, ARID4A, ZAR1, ZFP42, ZNF445, TRIM28, участвующих в жизненном цикле импринтинга. Наличие таких вариантов в семье пациента с MLID существенно увеличивает риск репродуктивных потерь и рождения детей с БГИ и MLID в отличие от однолокусной эпимутации в пределах одного импринтированного хромосомного района, что делает важным дообследование на MLID пациентов с однолокусной эпимутацией. В ходе исследования проведена метилчувствительная мультиплексная лигаза-зависимая амплификация зондов районов 6q24.2; 7q32.2; 11p15.5; 14q32.2; 15q11.2; 19q13.43; 20q13.32 (МЧ-MLPA MLID) на 209 образцах ДНК пациентов обоих полов. В выборке пациентов с ранее подтвержденными диагнозами БГИ без CNVs (113 образцов) ранее полученные результаты были подтверждены в 113 случаях, дополнительно удалось выявить MLID в 7 (6,2%) случаях. При сравнении спектра БГИ в выборках пациентов с ранее выявленными БГИ без CNVs и впервые выявленными БГИ показан рост выявляемости синдрома Темпл с 1 (0,9%) до 5 случаев (15,2%) с использованием МЧ-MLPA MLID. В выборке с ранее не подтвержденными диагнозами БГИ (25 образцов) удалось не только молекулярно-генетически подтвердить клинические диагнозы в 6 (24,0%) случаях, но и выявить аномалии метилирования, отличные от предполагаемых клинических диагнозов, в 2 (8,0%) случаях, а также MLID в 4 случаях (16,0%). В группе пациентов, впервые направленных на диагностику БГИ (56 образцов) молекулярно-генетически были подтверждены клинические диагнозы в 17 (30,4%) случаях, выявлены другие молекулярные нарушения в 3 (5,4%) случаях, MLID выявлены в 1 случае (1,8%). По результатам оценки фенотипа пациентов с MLID показано, что фенотипические признаки MLID могут совпадать с признаками известных БГИ, частично перекрываться с признаками отдельных известных БГИ и быть неспецифичными, что затрудняет клиническую диагностику. В ходе полногеномного исследования пациента с ТНСД-MLID был выявлен ранее не описанный гомозиготный вариант NM_001109809.4.8(ZFP57): c.115delG (p.Val39fs), который согласно критериям ACMG был расценен как вероятно патогенный (PVS1+PM2). Родители являются гетерозиготными носителями варианта, что определяет риск повторного деторождения с ТНСД-MLID в 25%. По результатам исследования предложен алгоритм диагностики БГИ, где МЧ-MLPA MLID является тестом первой линии.   

Синдром Клайнфельтера (СК) – наиболее частая гоносомная анеуплоидия, обусловленная наличием в кариотипе одной, реже 2-4 дополнительных Х-хромосом у пациентов мужского пола. Фенотипическая вариабельность заболевания может быть связана с влиянием цитогенетического варианта СК, а также других генетических и эпигенетических факторов. В ряде работ установлено влияние родительского происхождения и инактивации Х-хромосомы, а также ее генов и их вариантов, в частности, CAG-полиморфного локуса гена андрогенового рецептора (AR). Однако частота отдельных аллельных вариантов и генотипы по данному полиморфному локусу у пациентов с СК не исследованы. В данной работе исследован CAG-полиморфный локус гена AR у 222 пациентов с СК. Количество тринуклеотидных повторов определяли методом ПДАФ (полиморфизм длин амплифицированных фрагментов), основанном на ПЦР. Количество CAG-повторов варьировало от 14 до 32, среднее их число составило 22,3±2,7. В исследованной выборке 59 пациентов являлись гомозиготами, 163 – гетерозиготами по исследованному локусу. В обеих группах частые аллели содержали 20-25 CAG-повторов, медиана – 22 повтора. Обнаружено статистически значимое (p <0,05) отличие по аллельной частоте наиболее частого варианта CAGn, n=21 между гомозиготами и гетерозиготами. Выявленное различие между пациентами с СК, являющихся гомозиготами и гетерозиготами по CAGn полиморфному локусу гена AR, может быть объяснено возможными различиями в частоте нерасхождения гоносом в половых клетках их родителей, что требует дальнейшего исследования.

Вариации числа копий участков ДНК (CNV) являются причиной интеллектуальных нарушений, расстройств аутистического спектра, синдрома дефицита внимания и гиперактивности, а также других поражений нервной системы. Те же самые патогенные CNV могут наследоваться от здоровых родителей, а также встречаются у внутриутробно погибших зародышей человека, поднимая вопрос о неполной пенетрантности и плейотропных свойствах некоторых вариаций. В данной работе мы сообщаем о случае моногенной микродупликации в регионе 2q23.1, содержащей ген MBD5, унаследованной от здорового отца, и рассматриваем возможную ассоциацию данной микроструктурной хромосомной аномалии не только с рождением больного ребенка в семье, но и с неразвивающейся беременностью у его матери.

Мукополисахаридоз тип IIIС (МПС IIIС, синдром Санфилиппо) − наследственное заболевание, обусловленное патогенными вариантами в гене HGSNAT, который кодирует лизосомный фермент альфа-глюкозаминид N-ацетилтрансферазу. Характерный фенотип является первичным показанием для направления на биохимическую диагностику болезней накопления и последующее молекулярно-генетическое исследование. Пациент наблюдался с задержкой психомоторного развития, аутоподобным поведением. При внешнем осмотре обращали на себя внимание грубые черты лица, долихоцефалическая форма черепа, жесткие темные волосы, густые брови, выпяченная нижняя губа, короткая шея, гипертрихоз, цилиндрическая грудная клетка, пупочная грыжа, длинные руки, плосковальгусные стопы. При осмотре психиатром выявлена задержка психо-речевого и моторного развития, аутоподобное поведение. По результатам биохимической диагностики выявлено повышение общей концентрации гликозаминогликанов. По результатам одномерного электрофореза гликозаминогликанов выявлена повышенная экскреция гепарансульфата с мочой. При молекулярно-генетическом исследовании обнаружены два патогенных варианта c.848C>T и c.743+1del в гене HGSNAT, унаследованные от родителей-носителей. На основании клинических данных, результатов биохимического и молекулярно-генетического исследования поставлен диагноз «Мукополисахаридоз тип IIIС». Клинический случай демонстрирует МПС IIIС с характерными фенотипическими признаками и поражением центральной нервной системы. Представленный случай демонстрирует необходимость установления генетического диагноза наследственной патологии в семье для дальнейшего планирования деторождения.