Представлен анализ современных тенденций исследований на стыке молекулярной цитогенетики, вспомогательных репродуктивных технологий и клеточного репрограммирования, направленных на моделирование патогенеза хромосомных заболеваний в динамике индивидуального развития.

Перицентрические инверсии (ПИ) - это сбалансированные структурные хромосомные перестройки, частота которых в популяции варьирует от 0,12% до 0,7% [1]. Особенностью синапсиса и рекомбинации ПИ в мейозе является формирование инверсионной петли, единичный кроссинговер в которой может приводить к образованию рекомбинантных хромосом c дупликацией/делецией дистального по отношению к инверсии сегмента короткого плеча и делецией/дупликацией дистального сегмента длинного плеча соответственно. Клиническая значимость ПИ определяется риском формирования у носителя гамет (зигот) с хромосомным дисбалансом (ХД), приводящим к раннему спонтанному прерыванию беременности, мертворождению или рождению детей с пороками и/или аномалиями развития. Проведена оценка эмпирической частоты формирования сперматозоидов с рекомбинантными хромосомами, а также риска формирования гамет и выживаемости потенциальных зигот с ХД у четырех мужчин-носителей ПИ.

Проведен анализ генной экспрессии в нейронах, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов с идиопатическими интеллектуальными нарушениями и реципрокными хромосомными мутациями в регионе 3p26.3, затрагивающими единственный ген CNTN6. Для нейронов с различным типом хромосомных аберраций была показана глобальная дисрегуляция генной экспрессии. В нейронах с вариациями числа копий гена CNTN6 была снижена экспрессия генов, продукты которых вовлечены в процессы развития центральной нервной системы.

Митотическая нестабильность кольцевых хромосом может приводить к появлению клеточных клонов с различной генетической структурой. В качестве модели нестабильности кольцевых хромосом в митозе мы использовали фибробласты от пациентов с r(8), r(13), r(18) и r(22) и полученные из них индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Линии ИПСК с r(22) имели относительно стабильный кариотип на протяжении десятков (до 60) пассажей и сохраняли неизменную структуру кольцевой хромосомы. Кариотип линий ИПСК с r(8) и r(18) на ранних пассажах стабильный, планируется его изучение на поздних пассажах. Наибольшее разнообразие кариотипа выявлено в линиях ИПСК с r(13), в которых наблюдали различные перестройки и выраженную клеточную гетерогенность. Определение факторов, влияющих на митотическую стабильность кольцевых хромосом, может иметь значение для консультирования пациентов.

Концепция мейотической коориентаци негомологичных хромосом (МКНХ) как модели мейоза, экспериментально подтвержденная на Drosophila, была предложена в 1971 г. для объяснения интерхромосомного эффекта у человека, но с тех пор не получила достаточных доказательств. Представленные в настоящей статье данные «неканонического» поведения половых хромосом в определенных ситуациях являются основанием для признания существования этого явления в сперматогенезе человека.

Аутосомные реципрокные транслокации (АРТ) приводят к повышенному риску образования несбалансированных гамет вследствие патологической сегрегации хромосом в мейозе у носителей. В настоящей статье приведены результаты анализа типов сегрегации для 26 АРТ, а также определены теоретически возможные варианты сегрегации хромосом. В 73% случаев у носителей АРТ в более, чем 50% бластомеров наблюдалось совпадение теоретического и детектируемого типов сегрегации. Полученные данные можно использовать для оптимизации персонализированного медико-генетического консультирования семей, где один из супругов является носителем АРТ, и имеющих репродуктивные проблемы, высокий риск неразвивающейся беременности и/или рождения ребенка с хромосомной патологией.

Смещение инактивации Х-хромосомы может быть следствием и маркером нарушения клеточной пролиферации при вариациях числа копий ДНК на Х-хромосоме. Х-сцепленные CNV выявляются как у женщин с невынашиванием беременности и смещением инактивации Х-хромосомы (с частотой 33,3%), так и у пациентов с умственной отсталостью и смещением инактивацией у их матерей (с частотой 40%).

Представлены результаты экспертной оценки качества цитогенетических исследований в лабораториях РФ в системе межлабораторных сличительных испытаний «ФСВОК» в 2018-2019 гг. Обсуждаются наиболее частые причины неудовлетворительных результатов экспертизы и возможные пути улучшения качества цитогенетических исследований.

Идентификация хромосомных аномалий на субмикроскопическом уровне и установление их роли в этиологии интеллектуальных расстройств являются важной научной и практической задачей. Оценка патогенного значения менее изученного типа вариаций копийности ДНК - хромосомных микродупликаций представляет актуальный предмет для обсуждения. В исследовании предложен алгоритм интерпретации клинической значимости частичных трисомий, который является неотъемлемой составляющей в диагностике и профилактике хромосомных болезней.

Для обследования пациентов с кольцевыми хромосомами разработан и апробирован алгоритм молекулярно-цитогенетической диагностики, включающий дополнительно к уже проведенному стандартному кариотипированию микрочиповое исследование (aCGH), ПЦР в реальном времени и флуоресцентную in situ гибридизацию (FISH).

Делеции короткого плеча хромосомы 9 представляют собой клинически и генетически гетерогенную группу. Большинство описанных случаев представляют собой терминальные делеции или несбалансированные транслокации с различными с точками разрыва на коротком плече хромосомы 9. Интерстициальные делеции короткого плеча хромосомы 9 - крайне редко встречающаяся хромосомная патология. Мы сообщаем о пациенте с задержкой психомоторного развития, гипоплазией мозжечка и гипоспадией у которого при проведении хромосомного микроматричного анализа диагностирована интерстициальная делеция 9p24.3-p23, затрагивающая ген DMRT1.

Представлены семейные случаи микроструктурных перестроек с вариабельной клинической картиной: синдром микродупликации Xq28 (MECP2) с классическим фенотипом у девочки вследствие несбалансированной транслокации Х-хромосомы и хромосомы 4, унаследованной от матери, имеющей сбалансированный кариотип, и синдром делеции 22q11 (Ди Джорджи) с разной клинической картиной у сестер, у отца которых наблюдался редкий вариант сбалансированной структурной перестройки с маркерной хромосомой.

Представлены клинические и молекулярно-генетические результаты обследования девочки с задержкой психомоторного, речевого и физического развития, микроцефалией, гипоплазией моста и мозжечка. Хромосомный микроматричный анализ позволил выявить делецию Хр11.4, затрагивающую ген CASK, который ассоциирован с клиническими проявлениями MICPCH-синдрома (mental retardation and microcephaly with pontine and cerebellar hypoplasia).

Представлены результаты анализа исходов беременностей у 4 носителей перицентрической инверсии inv(9)(p24q32) и сравнительный анализ с опубликованными случаями носителей inv(9)(p24q34.1) и inv(9)(p22q32). Показано, что патология репродукции в изученной когорте пациентов с протяженными (>50%) инверсиями хромосомы 9 в кариотипе включает спонтанные аборты (собственные наблюдения) и рождение жизнеспособного потомства с комбинированным хромосомным дисбалансом rec(9)dup(q)/del(p) (опубликованные случаи).

Интерхромосомные инсерции - редкие хромосомные перестройки. Носители имеют высокий риск репродуктивных потерь и рождения потомства с хромосомным дисбалансом. Представлен семейный случай ins(5;4)(q31;q23q31). Проанализирована репродукция семьи. Показано, что среди плодов с хромосомной патологией выявляются варианты c частичной трисомией 4q23-q31. Приведены данные патоморфологического исследования абортированных плодов.

Синдром инвертированной дупликации короткого плеча хромосомы 8 со смежной терминальной делециенй (inv dup del(8p), ORPHA 96092) - редкая хромосомная аномалия (ХА) с частотой 1/10000-1/30000 живорожденных. В статье представлены клинические и молекулярно-цитогенетические характеристики двух неродственных пациентов с синдромом inv dup del(8p) и уточнены механизмы формирования хромосомного дисбаланса.

Представлены результаты исследования FISH лимфоцитов крови и буккального эпителия 9 пациентов с синдромом Клайнфельтера и азооспермией.

Цель исследования - оценить распространенность и типы хромосомных аномалий у пациентов с множественными врожденными пороками развития (МВПР), комплексами малых аномалий развития (МАР), задержкой развития, умственной отсталостью (ЗР/УО) и расстройствами аутистического спектра (РАС) за период с 2013 по 2019 гг. Методом хромосомного микроматричного анализа (ХМА) было обследовано 6516 пациентов с МВПР, ЗР/УО, РАС и МАР. В результате проведенного анализа причина заболевания была обнаружена у 1212 (18,6%) пациентов, у 4868 (74,7%) пациентов хромосомный дисбаласнс отсутствовал, а 436 (6,7%) пациентов имели варианты, возможно имеющие отношение к причине заболевания. Вывод: Полученные нами результаты указывают на необходимость использования ХМА в качестве теста первой линии, вместо стандартного кариотипирования, в постнатальной диагностике.

Представлены исходы беременностей и результаты цитогенетических исследований 50 случаев дискордантности кариотипов по трисомиям аутосом при получении нормального кариотипа в клетках трофобласта или мезенхимальной стромы ворсин.

Сравнительное молекулярное кариотипирование внеклеточной ДНК из внутриполостной жидкости бластоцисты, а также эмбриобласта и трофэктодермы позволило получить свидетельства в пользу наличия механизмов самокоррекции эмбрионального кариотипа на преимплантационном этапе развития человека.

Проведено изучение частоты и спектра хромосомных аномалий (ХА) у 76 плодов при кистозных образованиях брюшной полости и малого таза, выявленных при пренатальном скрининге в I триместре беременности. Спектр патологических образований составили киста холедоха, атрезии двенадцатиперстной и прямой кишки/ануса, дисгенезия клоаки и мегацистис. Наряду с атрезиями желудочно-кишечного тракта и мочевых путей, в I триместре выявляются и другие патологические состояния: гетеротаксия и правосторонняя диафрагмальная грыжа. Частота ХА при выявлении у плода кистозных образований брюшной полости и малого таза в ранние сроки беременности в среднем составляет 23,7%.

Представлен редкий случай трисомии 2, подтверждённый пренатально на сроке 18/19 недель беременности методом хромосомного микроматричного анализа (arrayCGH) ворсин плаценты.

Представлен первый случай пренатальной диагностики оро-фацио-дигитального синдрома I типа (OMIM 311200) у плода с частичной моносомией Хр22.2. Причиной оро-фацио-дигитального синдрома I типа являются мутации в гене OFDI, случаи заболевания вследствие хромосомных микроделеций, затрагивающих ген OFDI встречаются редко. При ультразвуковом исследовании плода во втором триместре беременности выявлены врожденный порок развития головного мозга и множественные эхографические маркеры хромосомной и синдромальной патологии. Биологический образец плода (пуповинная кровь) получен в 21 неделю гестации посредством кордоцентеза. Молекулярно-цитогенетический анализ ДНК, выделенной из лимфоцитов пуповинной крови плода, с применением матричной сравнительной геномной гибридизации выявил частичную моносомию региона Хр22.2, размером 2,6 млн п.н.: arr[hg19] Xp22.2(11135472_13798048)×1. Наличие перестройки, а также ее de novo происхождение, подтверждено количественной ПЦР в режиме реального времени.

Распространение НИПТ с оценкой риска аберраций половых хромосом привело к увеличению количества пациентов, нуждающихся в генетическом консультировании в отношении этих заболеваний. Анализ факторов, влияющих на репродуктивный выбор семьи, необходим для улучшения качества предоставляемой семье информации.

Молекулярное кариотипирование в нашем исследовании показало увеличение выявляемости хромосомных аберраций на 6,4% по сравнению c классическими цитогенетическими методами, однако для определения и/или уточнения природы микроскопических или субмикроскопических аномалий и для выявления сбалансированных перестроек необходимо их совместное применение.

Микроделеционные и микродупликационные синдромы выявляются примерно у 8% плодов с врожденными пороками развития (ВПР), однако диагностика патогенных CNVs в пренатальном периоде в данный момент не регламентирована и зачастую основана на технических возможностях лаборатории. Представлены результаты исследования плодов, которые имели ВПР и/или маркеры хромосомной патологии, установленные по УЗИ, методом хромосомного микроматричного анализа (ХМА). В выборке (N=1048) у 10,3% плодов были обнаружены числовые аномалии хромосом и у 7,4% плодов были выявлены патогенные хромосомные аномалии, которые невозможно выявить при стандартном кариотипировани из-за их малого размера. Результаты нашего анализа согласуются с данными литературы, демонстрирующей большую эффективность SNP-микроматриц по сравнению с классическими цитогенетическими методами.

Цель исследования - оценить распространенность и типы хромосомных аномалий (ХА) в абортивном материале за период с 2015 по 2019 гг. Методом хромосомного микроматричного анализа был исследован 2201 образец ДНК, выделенной из абортивного материала при неразвивающейся беременности. ХА были обнаружены в 49,57% случаев, из них анеуплоидии, в том числе нескольких хромосом и мозаичные формы, составляют 79,65%, триплоидия - 10,72%, другие ХА, возможно имеющие клиническое значение, - 8,62%, тетраплоидия - 1,01%. Таким образом, хромосомный микроматричный анализ может быть рекомендован как рутинный метод для поиска несбалансированных ХА в абортивном материале при невынашивании беременности.

Используемый в настоящее время в России пренатальный скрининг хромосомной патологии основан на косвенных маркерах и имеет ограничение по чувствительности и специфичности. Поэтому более перспективным является применение неинвазивного пренатального ДНК-скрининга анеуплоидий (НИПС). Целью данной работы являлась оценка возможности применения полногеномного НИПС при оказании акушерско-гинекологической помощи. Проведена валидация ДНК-скрининга на образцах с известными результатами пренатальной инвазивной диагностики (N=1134). Доказана возможность транспортировки и хранения образцов (N=477). Проведено отсроченное исследование аликвот плазмы через год после первоначального исследования (N=70). Оценены факторы, которые могут влиять на результаты НИПС - доля плодовой ДНК, индекс массы тела (ИМТ), срок беременности, мозаицизм и другие.

Неинвазивный пренатальный ДНК-скрининг (НИПС) начал использоваться в клинической практике в 2011г. и в настоящее время широко применяется, как и в мире, так и в России. Проанализирована встречаемость «редких» анеуплоидий при проведении полногеномного НИПС у 2061 пациенток и исходы беременностей при наличии таких результатов. Показано, что при анализе всего генома для полногеномного варианта НИПС можно получить дополнительную информацию, важную как для прогноза течения беременности, так и для прогноза плода. Это позволяет выделить дополнительную небольшую группу беременных, которым может быть рекомендовано более пристальное наблюдение в течение беременности или проведение дополнительных диагностических процедур. Однако для определения чувствительности и специфичности определения «редких» анеуплодий и CNV в настоящий момент недостаточно данных.

Представлены результаты оригинальной технологии использования неинвазивного пренатального скрининга на основе полногеномного секвенирования внеклеточной ДНК (вкДНК) плода в материнской крови. Охарактеризованы основные параметры технологии и предложены новые возможности ее использования.

Проанализировано мнение 800 беременных женщин, проходящих ранний пренатальный скрининг (РПС) врожденных пороков развития и хромосомных аномалий у плода, относительно различных характеристик пренатальных тестов Проведенный опрос позволит сравнить результаты с другими странами, где НИПТ используется в РПС, и выработать собственные рекомендации.

В ходе анализа результатов раннего пренатального скрининга (РПС) в России за 2018 г. (Аудит-2019) дана оценка качества мероприятий, общей эффективности и тенденций развития системы РПС в субъектах РФ посредством сравнения рассчитанных основных организационных, методологических и интегральных показателей с международными референтными значениями.

Важную роль в профилактике врожденной и наследственной патологии играет ранний пренатальный скрининг (РПС), включающий УЗИ, исследование сывороточных маркеров РАРР-А и β-ХГЧ, аудит. Обработка результатов обследования проводилась с помощью программы «Astraia». Анализ результатов РПС в Ивановской области за период 2013-2019 г.г. показал, что при охвате скринингом, в среднем, 85,3% беременных, вставших на учет до 14 недель гестации, выявлено 157 случаев хромосомной патологии и 126 случаев врожденных пороков развития. Однако в 55 случаях хромосомная патология плода не была заподозрена при скрининге, пациентки не попали в группу риска и родили больных детей (все дети имели трисомию 21). При этом в трети случаев (у 19 пациенток - 34,5%) риск трисомии 21 оценивался как промежуточный и находился в интервале от 1:100 до 1:1000, в том числе у 3 женщин (5,5%) - в интервале от 1:100 до 1:300. Мы полагаем, что пациентки с промежуточным значением риска хромосомной патологии плода нуждаются в дальнейшем обследовании с целью верификации диагноза, и их необходимо информировать о возможностях неинвазивного пренатального теста.

Разработан программный комплекс «Пренатальный скрининг» для раннего пренатального скрининга врожденных пороков развития у детей в Краснодарском крае.

Приведена информация о необходимости использования современных генетических методов диагностики у пациентов с нарушением репродукции.

Рассмотрены современные возможности медико-генетического обследования мужчин с нарушением фертильности, а также приведены показания и алгоритмы диагностики генетических причин мужского бесплодия, связанного с различными формами патозооспермии.

Обследованы 19 мужчин с нарушением фертильности, носителей транслокаций rob(13;14) и rob(13;15). Показано, что нарушение репродуктивной функции обусловлено блоком сперматогенеза в профазе I мейоза, приводящего к азооспермии или олигоастенотератозооспермии и мужскому бесплодию.

Хромосомные аномалии (ХА), в том числе, анеуплоидии, являются одной из причин спонтанного прерывания беременности, бесплодия, рождения детей с нарушениями и пороками развития. Одним из способов оценки вероятности возникновения анеуплоидных зигот является анализ родительских гамет, однако информации об уровне анеуплоидии в таких клетках недостаточно. Был проведена оценка частоты анеуплоидии, совместимой с жизнеспособностью зигот, в ядрах сперматозоидов 82 фенотипически нормальных бесплодных мужчин с нормальным и нарушенным сперматогенезом.

Методом FISH-анализа определена частота анеуплоидии по хромосомам 13, 18, 21, X и Y в сперматозоидах у фертильных мужчин с нормозооспермией и у мужчин с нарушенной фертильностью, связанной с патозооспермией. Частота анеуплоидии у мужчин с патозооспермией превосходит частоту встречаемости сперматозоидов с анеуплоидией среди мужчин с нормозооспермией в среднем в 2 раза. Статистически значимое различие между данными группами обнаружено по частоте дисомии по хромосомам 13 и 18 (p=0,03 и p=0,01, соответственно), нуллисомии по хромосомам 13 и 21 (p=0,02 и p=0,03, соответственно) и дисомии XY (p=0,01).

Приводятся данные исследования вариантов гена CFTR у российских мужчин с различными формами патозооспермии и пациентов с синдромом CBAVD, сравнение спектра генотипов в этих группах.

Приводятся данные обследования мужчин с азооспермией и олигозооспермией тяжелой степени, имеющих и не имеющих микроделеции длинного плеча Y-хромосомы, а также результаты биопсии тестикулярной ткани. Отсутствие делеций региона AZF, отсутствие гипоплазии яичек, а также нормальные показатели ФСГ, ЛГ и ингибина В являются прогностически благоприятными критериями в отношении успешности получения сперматозоидов при биопсии ткани яичка для проведения экстракорпорального оплодотворения (ЭКО).

Транссексуализм - многофакторное нарушение формирования пола, этиология и патогенез которого, недостаточно изучены. В работе представлены результаты комплексного клинического и медико-генетического обследования 55 пациентов с транссексуализмом (ТС), проанализированы данные собственных цитогенетических исследований и исследования состояния гаметогенеза.