описание

Исследование генетической предрасположенности к широко распространенным многофакторным заболеваниям является чрезвычайно актуальной задачей медицинской генетики человека, решение которой направлено на познание структурно-функциональной организации генома, ее связи с патогенезом соответствующих заболеваний, что, в целом, является основой для разработки эффективных методов их ДНК-диагностики, способов прогнозирования, профилактики и лечения. Наследственную предрасположенность к многофакторным заболеваниям обусловливает целый комплекс генетических факторов, которыми могут являться как более функционально значимые изменения структуры генов – мутации, так и полиморфные варианты генов, встречающиеся с более высокой частотой в популяциях. За отчетный период проведены исследования молекулярно-генетических причин развития следующих многофакторных заболеваний: рака молочной железы, рака почки, мелкоклеточного рака легкого, бронхиальной астмы.  В результате этих исследований получены результаты, представленные ниже.С целью поиска генетических маркеров риска развития рака молочной железы у 68521 женщин с РМЖ и 54865 индивидов контрольной группы с использованием технологии OncoArray – чипа, включающего ~ 500000 SNPs, было проведено генотипирование по четырем миссенс - мутациям в гене HOXB13: p.G84E, p.P190L, p.R217C и p.R268Q. В результате данного исследования все мутации были выявлены у женщин европейского происхождения, но не у азиатов. Мутации p.P190L и p.R217C выявлены также у женщин африканского происхождения. Варианты p.P190L и p.R268Q являются слишком редкими, поэтому невозможно получить достоверные оценки риска развития рака груди. Анализ частоты мутаций p.G84E и p.R217C в гене HOXB13 показал, что они не ассоциированы с риском развития рака молочной железы. Также не выявлено ассоциации с разными подтипами РМЖ.С использованием современной технологии массового параллельного секвенирования у женщин с РМЖ / РЯ был проведен поиск патогенных вариантов генов, ответственных за развитие этих заболеваний. Инсерция c.180dupT в гене PLEKHG7 (Plecstrin homology domain-containing protein, family G, member 7) в гетерозиготном состоянии определена у 35 летней пациентки с протоковой карциномой молочной железы (семейная форма). Скрининг варианта PLEKHG7*c.180dupT у 800 пациенток с РМЖ не выявил дополнительных носителей этого мутантного варианта.Для поиска маркеров эффективности терапии больных раком почки ингибиторами контрольных точек иммунитета (ИКТИ) сформирована коллекция образцов венозной крови и выделена ДНК 40 пациентов с метастатическим раком почки, получающих терапию ИКТИ, а также 100 индивидов контрольной группы, первостепенные родственники которых не имели онкологических заболеваний. Предполагается проведение дальнейших исследований с использованием данной коллеции биологического материала.С целью изучения генетических основ мелкоклеточного рака легкого у 70 больных МРЛ методом MLPA проведен поиск делеций и дупликаций в хромосомной области 17p13, содержащей ген TP53. Установлено, что более трети из исследованных образцов опухолевой ткани больных мелкоклеточным раком легкого имели структурные изменения в кодирующих областях гена TP53. Наиболее частыми событиями являлись дупликации 1-го экзона, выявленные у 23% больных, и делеции с 4-го по 6-й и 11-го экзонов гена TP53, выявленные у 17% пациентов.При изучении фармакогенетических аспектов аллергических заболеваний, в рамках данной работы проведено исследование полиморфных вариантов генов, участвующих в метаболизме гистамина (HRH1, HRH2, HRH3, HRH4) и b2-агонистов (ARG1, ARG2), у больных бронхиальной астмой и в контрольной группе индивидов, проживающих в Республике Башкортостан. Результаты проведенного исследования раскрывают определенные аспекты молекулярного патогенеза БА и свидетельствуют о вовлеченности полиморфных вариантов генов ARG1, ARG2, HRH1, HRH3, HRH4 в развитии бронхиальной астмы. Установлена модель ген-генных взаимодействий (HRH1-HRH3-HRH4), ассоциированная с развитием данного заболевания.С целью изучения генетических и эпигенетических механизмов развития онкологических и аллергических заболеваний был проведен анализ литературных данных и выбраны полиморфные варианты в генах предшественников микроРНК, генах биосинтеза и процессинга микроРНК и сайтах связывания микроРНК с мишенью с использованием баз данных Национального центра биотехнологических информаций (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/), Ensembl Genome Browser (www.ensembl.org), полиморфизма сайта связывания микроРНК (http://compbio.uthsc.edu/miRSNP/miRSNP_detail_all.php) и сформирована панель для проведения генотипирования с использованием технологии микрочипов QuantStudio™12K Flex Real-Time PCR System . Предполагается использование данной панели в последующих этапах исследования в рамках настоящего проекта. Наследственные моногенные (олигогенные) заболевания, в частности, наследственные спастические параплегии, являются тяжелыми инвалидизирующими заболеваниями, для которых в настоящее время не существует эффективного лечения. Для многих подобных заболеваний, в том числе, для НСП, характерны клиническая и генетическая гетерогенность, существуют популяционные различия по частоте встречаемости и спектру мутаций генов, детерминирующих их развитие. Кроме того, в большинстве популяций существует еще значительная доля пациентов, для которых установить генетическую причину заболевания пока не удается, и в настоящее время для решения этой проблемы используются методы NGS секвенирования. Идентификация причинных мутаций, обусловливающих развитие заболевания, является основой для познания его патогенеза и разработки патогенетических методов лечения. На основе сведений об этноспецифических особенностях распространения генетических форм олигогенных заболеваний, спектра и частоты мутаций в ответственных генах, разрабатываются оптимальные для конкретных регионов алгоритмы их ДНК- диагностики, значительно повышающие эффективность медико-генетического консультирования в семьях больных, направленного на профилактику данных таких заболеваний, что имеет большое медицинское и социально-экономическое значение. За отчетный период проведен анализ секвенирования экзома у пациента с аутосомно-доминантной спастической параплегией с неустановленной генетической причиной заболевания.  Идентифицирован патогенный вариант с.1246С>T (p.Arg416Cys) в гене атластина (ATL1), подтвержденный секвенированием по Сэнгеру. Установлена частота его распространения среди 63-х неродственных пациентов с НСП, жителей Республики Башкортостан, составившая 4,7%.Проводимые научные исследования молекулярных основ патогенеза частых, тяжелых многофакторных и моногенных (олигогенных) заболеваний направлены на разработку и совершенствование способов их ранней диагностики и новейших терапевтических подходов, в целом, способствующих снижению заболеваемости данными патологиями и связанной с ними смертности.

основные результаты по этапу (подробно)

Проведено исследование с оценкой ассоциации рака молочной железы (РМЖ) с аллелями и генотипами 29 полиморфных локусов, расположенных в генах биогенеза микроРНК DROSHA / RNASEN, DGCR8, DICER1, XPO5, RAN, PIWIL1 / HIWI, AGO1 / EIF2C1, AGO2, GEMIN4, GEMIN3 / DDX20, DDX5 и микроРНК miR196a-2, miR27a в группах сравнения случай / контроль (больные РМЖ и контрольная группа) у индивидов русской, татарской и башкирской этнической принадлежности. По результатам мета-анализа данных установлено, что аллели полиморфных локусов rs595055 в гене AGO1, rs11584657 и rs197412 в гене DDX20, rs1640299 в гене DGCR8 ассоциированы с риском развития РМЖ. У носителей редкого аллеля полиморфных локусов rs595055*С, rs11584657*Т, rs197412*С снижается риск развития опухоли молочной железы (OR = 0.84, OR = 0.83, OR = 0.85, соответственно). У женщин - носителей аллеля rs1640299*G вероятность возникновения РМЖ увеличивается OR = 1.93. Сравнительный анализ генотипов позволил определить, что наиболее предпочтительной моделью ассоциации полиморфного локуса rs1640299 с риском развития РМЖ является рецессивная модель: ТТ-GТ vs GG OR = 1.38, p=0.024. Для полиморфных локусов rs11584657 и rs197412 более информативна аддитивная модель, отражающая понижение рисков развития заболевания у носителей минорного аллеля. Для полиморфных локусов rs642321, rs4867329 в гене DROSHA и rs3809142 в гене RAN была определена высокая популяционная гетерогенность, поэтому анализ ассоциации аллелей и генотипов с риском развития РМЖ проводился отдельно в каждой этнической группе - русских, татар и башкир. Аллель rs3809142*Т ассоциирован с пониженным риском развития злокачественных опухолей молочных желез у татар: OR = 0.45, PFDR= 0.007. Согласно доминантной модели комбинация генотипов СТ-ТТ полиморфного локуса rs3809142 снижает вероятность развития РМЖ: OR = 0.45, p = 0.0003. Наши результаты демонстрируют, что однонуклеотидные полиморфные варианты генов DGCR8, AGO, DDX20, RAN, продукты которых вовлечены в процессинг микроРНК, связаны с риском возникновения РМЖ. Эти данные требуют подтверждения путем дальнейших исследований с увеличением размеров выборки, а также изучения механизмов, с помощью которых генетическая вариабельность генов, вовлеченных в биогенез микроРНК, может влиять на развитие рака.
С целью поиска генетических маркеров риска развития метастатического почечно-клеточного рака и эффективности терапии ИКТИ у пациентов с почечно-клеточным раком проведен анализ 13 полиморфных локусов в генах предшественников микроРНК, генах биосинтеза и процессинга микроРНК и сайтах связывания микроРНК с мишенью у пациентов со светлоклеточной почечно-клеточной карциномой, получающих терапию ИКТИ. Анализ ассоциации аллелей и генотипов полиморфного варианта rs2910164 гена микроРНК-146а выявил, что носительство генотипа СС у пациентов со скПКК ассоциировано с риском развития более тяжелых форм нежелательных явлений после терапии ИКТИ (OR=4,2; 95% CI 1,02-18,1).
С целью изучения генетических основ мелкоклеточного рака легкого проведена оценка уровня метилирования промоторной области гомеобокссодержащего гена SHOX2 у 30 больных МРЛ. Гиперметилирование промоторной области гена SHOX2 выявлено в 17 образцах МРЛ, что составило 57%. В их числе у 6 образцов уровень метилирования составил 25%, а у 9 образцов – 50%. Образцов с уровнем метилирования 75% в нашем исследовании не выявлено. Определение других значений уровня метилирования не проводилось. Все исследованные больные МРЛ с гиперметилированием промоторной области SHOX2 имели распространенную форму МРЛ.
С целью изучения генетических и эпигенетических маркеров риска развития бронхиальной астмы проведено исследование 24-х полиморфных локусов генов, кодирующих микроРНК, и генов-мишеней микроРНК у больных БА и здоровых индивидов русской, татарской и башкирской этнической принадлежности. Установлено, что с развитием БА у русских ассоциированы аллели и генотипы полиморфных вариантов гена убинуклеина UBN2 (rs10255774) и гена прогибитина PHB (rs6917); у татар – гена FAM114A1 (rs6840077), у башкир – генов MIR4432HG (rs1512226), SOCAR, MIR4435-2HG (rs12623041), FAM114A1 (rs6840077), MIR4471, ANKRD46 (rs7830057), RPH3A (rs2240193). При мета-анализе результатов исследования ассоциаций полиморфных локусов генов, кодирующих микроРНК, и генов-мишеней микроРНК, у индивидов русской, татарской и башкирской этнической принадлежности не установлено статистически значимых различий по изученным 24 полиморфным локусам генов, кодирующих микроРНК, и генов-мишеней микроРНК между больными БА и здоровыми индивидами. Полученные результаты мета-анализа свидетельствуют о выраженных межэтнических различиях генетических маркеров риска развития БА и подчеркивают значимость проведения ассоциативных исследований в отдельных этнических группах. Результаты проведенного исследования в целом раскрывают определенные аспекты молекулярного патогенеза БА и свидетельствуют о вовлеченности полиморфных вариантов генов биогенеза и генов-мишеней микроРНК в развитии бронхиальной астмы.
Проведен поиск методом секвенирования экзома патогенного нуклеотидного варианта, обусловливающего развитие аутосомно-доминантной спастической параплегии в семье с ранее неустановленной генетической причиной заболевания. Идентифицирован патогенный вариант с.396C>A (p.Tyr132*) в гене NSG1, кодирущем нейрон специфичный эндосомальный белок NEEP21. Данная нуклеотидная замена, представляющая собой нонсенс-вариант, обнаружена только у больных членов семьи и не выявлена у здорового родственника. Ген NSG1 ранее не был описан как причастный к развитию НСП, однако, на основании полученных результатов, а также на основании сведений о функциональной роли кодируемого геном белка можно предположить, что нуклеотидная замена с.396C>A (p.Tyr132*) может являться причиной развития НСП, и ген NSG1 может претендовать на роль нового гена – кандидата, мутации в котором могут приводить к развитию данного нейродегенеративного заболевания. Для подтверждения этого предположения требуются дополнительные, в том числе, функциональные исследования.
Проводимые научные исследования молекулярных основ патогенеза частых, тяжелых многофакторных и моногенных (олигогенных) заболеваний направлены на разработку и совершенствование способов их ранней диагностики и новейших терапевтических подходов, в целом, способствующих снижению заболеваемости данными патологиями и связанной с ними смертности.
Краткое названиеGZ-2021
АкронимМ1_2020 - 2
СтатусЗавершено
Эффективные даты начала/конца23/03/2131/12/21

    Области исследований

  • онкологические заболевания, аллергические заболевания, генетические факторы, терапия, фармакогенетика, эпигенетика

ID: 75429582