В обзоре обcуждается одно из перспективных фундаментальных направлений исследований генетики многофакторных заболеваний (МФЗ), связанное с изучением вариабельности генома соматических клеток в органах-мишенях. Приведены результаты собственного исследования относительно вариабельности числа копий участков ДНК и уровня метилирования ДНК в лейкоцитах периферической крови и клетках артерий при их атеросклеротическом поражении у человека. С практической точки зрения, выявленные молекулярные мишени могут быть использованы в качестве биомаркеров для профилактики, диагностики и лечения МФЗ.

Цитогенетическая диагностика, проведенная только GTG-окрашиванием хромосом, не обеспечивает достаточной надежности и точности при идентификации структурно перестроенных хромосом. Для описания кариотипа в таких случаях требуется привлечение методов молекулярно-цитогенетического анализа. Целью данного исследования явилась отработка методов проверки, уточнения и коррекции результатов первичной цитогенетической диагностики комплексным использованием современных методов хромосомного анализа на примере двух пациентов с аномальными кариотипами. Выделение, культивирование лимфоцитов периферической крови, приготовление препаратов метафазных хромосом, GTG-, CBG-, Ag-NOR-дифференциальное окрашивание хромосом, супрессионную гибридизацию in situ проводили по стандартным протоколам. Получение и проверку качества микродиссекционных ДНК-проб выполняли, как описано ранее. Хромосомы после гибридизации in situ окрашивали красителем DAPI и идентифицировали, анализируя инвертированный DAPI-бэндинг. Используя GTG-, CВG-, Ag-NOR-дифференциальное окрашивание хромосом, супрессионную гибридизацию in situ специально подготовленных микродиссекционных ДНК-проб, кариотип пациента, ранее описанный как 46,XX,der(4)t(4;?)(p12;?) or del(4)(p12p15.2), был определен как 46,XX,del(4)(p12p15.2), а кариотип пациента, ранее описанный как 47,XY,+22, был определен как 47,XY,+inv dup(15)(q13). Использование дополнительных методов цитогенетического анализа, включающего методы дифференциального окрашивания хромосом и флуоресцентную гибридизацию in situ специально подготовленных ДНК-проб, дает возможность уточнить и, при необходимости, исправить описание кариотипа, что, в свою очередь, позволило точно и надежно описать кариотипы пациентов. Уточнение цитогенетического диагноза имеет большое значение для медико-генетического прогноза.

Протяженные хромосомные аберрации часто являются причиной задержки психомоторного развития, интеллектуальных нарушений и врожденных пороков развития. Несмотря на высокую частоту мутаций, вовлекающих, как правило, нескольких генов, а также большое разнообразие самих хромосомных аномалий, в настоящее время не существует способов эффективного лечения таких пациентов. Цель - изучение спонтанной хромосомной нестабильности у пациентов с кольцевыми хромосомами в дифференцированных и индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (ИПСК). У пациентов с интеллектуальными нарушениями и аномалиями развития в ходе стандартного кариотипирования выявлены кольцевые хромосомы 13 и 22. С использованием микрочипов Agilent 860K в кариотипе пробандов идентифицирован ряд дополнительных хромосомных мутаций. ИПСК получены путем экзогенной экспрессии транскрипционных факторов (KLF4, OCT4, SOX2 и с-MYC человека) из фибробластов кожи. У пациентов идентифицированы терминальные делеции 13q34 и 22q13.32-q13.33, обусловившие образование кольцевых хромосом 13 и 22, соответственно. Методом FISH-анализа подтверждено наличие кольцевых хромосом и установлено, что доля лимфоцитов с моносомией по хромосоме 13 составила 47%, по хромосоме 22 - 8%. На первом пассаже 50% и 24% фибробластов оказались моносомными по хромосомам 13 и 22 соответственно. На 9 пассаже зарегистрировано 56% фибробластов с моносомией по хромосоме 13. Среди лимфоцитов и фибробластов на 9 пассаже 1,8% и 1% клеток соответственно имели нормальный кариотип. К 33 пассажу число фибробластов с моносомией по хромосоме 22 достигло 44% и статистически значимо превысило исходный уровень (р<0,05). Доля ИПСК, моносомных по хромосоме 22, варьировала в пределах 6,3-17% для разных клонов. Наличие моносомных клеток у пациентов с кольцевой хромосомой указывает на хромосомную нестабильность уже in vivo . In vitro наблюдается статистически значимое увеличение числа клеток с моносомией по хромосоме 22. Клетки с нормальным кариотипом могут являться свидетельством процессов коррекции хромосомного дефекта, что лежит в основе начинающей разрабатываться так называемой «хромосомной терапии» генетических заболеваний.

Роль CNV в патогенезе умственной отсталости и аутизма значительна. Тем не менее, при анализе CNV-ассоциированных заболеваний дискуссионным вопросом остается выделение патогенетически значимых CNV, при этом механизмы фенотипического проявления унаследованных полиморфных вариантов и их неполной пенетрантности остаются во многом неясными. В настоящее время неполная пенетрантность CNV объясняется, в основном, с точки зрения аллельных взаимодействий различных генетических вариантов. При этом эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов в контексте структурных вариаций генома остаются практически неизученными. Целью настоящей работы являлся поиск дифференциально метилированных CpG-сайтов, локализованных в регионах с унаследованными CNV, в семьях с умственной отсталостью и аутизмом. В результате проведенной работы идентифицировано дифференциальное метилирование внутригенных CpG-сайтов гена IMMP2L в семье больного с умственной отсталостью и микроделецией 7q31.1. Полученные данные указывают на возможность участия метилирования ДНК в реализации механизмов неполной пенетрантности CNV-ассоциированных патологических состояний.

Охарактеризована структура генофонда коренного населения Дагестана, принадлежащего к андийской группе народов нахско-дагестанской языковой семьи, по аутосомным STR-маркерам. Исследованы популяции представляющие андийцев, ахвахцев, багулалов, ботлихцев, годоберинцев, каратинцев, тиндинцев и чамалинцев. Все пары сравниваемых выборок демонстрируют отсутствие статистически значимых различий между разными этносами по частотам аллелей STR. Основными чертами генофонда исследованных народов Дагестана являются относительно высокое генетическое разнообразие и низкий уровень генетической дифференциации между этносами.

Проведен анализ структуры генофонда хакасcких родов (сеоков) по маркерам Y-хромосомы. Результаты анализа частот гаплогрупп и YSTR-гаплотипов свидетельствуют, что хакасские сеоки являются родственными объединениями, в большинстве случаев имеющими одного родоначальника по мужской линии. Показано, что мужская часть генофонда хакасов структурирована, прежде всего, по родовому принципу. Для подавляющего большинства образцов установлена тесная генетическая близость представителей одного сеока.

У пациентов с интеллектуальной недостаточностью и нарушениями развития описано более 230 микроделеций и только порядка 80 микродупликаций с доказанной патогенетической значимостью. Факт зарегистрированного дисбаланса по числу CNV с преобладанием микроделеций может являться косвенным подтверждением устоявшегося мнения, что микродупликации являются менее патогенными ввиду более мягкого клинического проявления. Цель исследования - определить частоту и спектр патогенетически значимых хромосомных микродупликаций у пациентов с нарушениями умственного развития, оценить соотношение клинически значимых микродупликаций и микроделеций в данной группе больных. Выборка сформирована из 216 пациентов в возрасте от 2 до 18 лет: дети, страдающие нарушениями умственного развития и имеющие дизморфии и/или врожденные аномалии. Поиск хромосомных микродупликаций проводился методом матричной сравнительной геномной гибридизации на микрочипах (8х60K, Agilent Technologies). Для подтверждения обнаруженных у пробандов сегментных трисомий и определения их происхождения использовался метод количественной ПЦР в режиме реального времени. Среди выявленных патогенетически значимых вариаций числа копий участков ДНК, зарегистрированных у 81 пациента с нарушениями умственного развития (37%), несбалансированные транслокации или комбинации разных типов СNVs идентифицированы у 9 человек, 2 пациента явились носителями кольцевых хромосом 13 и 22, у 70 больных обнаружено 36 делеций и 34 дупликации, соотношение которых составило 51% и 49% соответственно. При анализе происхождения частичных трисомий установлено, что в 8 случаях (47%) микродупликации возникли de novo , а в 9 случаях (53%) были унаследованы от фенотипически здоровых родителей. Частота клинически значимых хромосомных микродупликаций в группе пациентов с нарушениями умственного развития составила 15,7%, микроделеций - 16,7%. Равнопредставленность полярных изменений копийности ДНК в нашем исследовании, вероятно, может указывать на недоучет микродупликаций как причины развития патологии и на важность их более детального изучения.

Транслокации с участием хромосомы Х и аутосомы являются довольно редким событием и характеризуются значительной вариабельностью фенотипа. Несбалансированные X-аутосомные транслокации могут приводить как к множественным врожденным порокам и задержке развития, так и вызывать только дисгенезию гонад без умственной отсталости и других аномалий фенотипа. Представлены данные клинического, цитогенетического и молекулярно-цитогенетического исследования двух пациентов с несбалансированными X-аутосомными транслокациями de novo c различными фенотипическими проявлениями, которые могут быть объяснены характером инактивации перестроенной X хромосомы.