Лаборатория молекулярной генетики человека (т.06)

Проект: VI.58.1.1. Руководитель: чл.-корр. РАМН М.И. Воевода.

Особенности формирования молекулярно-генетических механизмов метаболических нарушений и наследственных заболеваний у жителей Северной Азии и разработка новых подходов к их коррекции

Основной целью исследования является изучение особенностей формирования молекулярно-генетических механизмов метаболических нарушений и некоторых редких заболеваний у жителей Северной Азии в исторической перспективе и разработка новых подходов к коррекции их нарушений. Для достижения цели предполагается решения ряда взаимосвязанных задач, таких как выявление процессов формирование генетического состава (т.е. особенностей структуры генофонда) населения в период его существования в регионе (по филогенетически информативным локусам), исследование механизмов адаптации населения к условиям региона на молекулярно-генетическом уровне (эволюция адаптативно значимых локусов генома), молекулярно-генетические механизмы приспособления населения региона к меняющимся социально-экономическим и культурным составляющим развития сообществ человека в регионе.

В плане изучения молекулярно-генетических основ глухоты в популяциях Сибири будет проведен сопоставительный анализ спектра и частоты встречаемости мутаций гена GJB2 (Сх26) в полиэтничном населении Сибири и выявление факторов, определяющих закономерности их распространенности. Генетический анализ случаев наследуемой врожденной глухоты неясной этиологии и поиск новых локусов (генов), ассоциированных с потерей слуха, с привлечением современных методов полногеномного анализа. Полученные данные внесут вклад в понимание молекулярно-генетических механизмов наследуемых форм глухоты, закономерностей их распространенности в популяциях Сибири и будут актуальны для разработки оптимальной методологии молекулярной диагностики данной патологии.

С целью поиска новых подходов к коррекции метаболических нарушений предполагается воздействовать одновременно на экспрессию нескольких белков, участвующих в конкретном метаболическом пути (синтез холестерина) и изучить возможности нового подхода. Задача не имеет аналогов, так как структуры олигонуклеотидных производных должны допускать возможность одновременного воздействия. Преимуществом предлагаемого подхода, что и делает его актуальным, являются то, что олигонуклеотидные производные, в отличие от низкомолекулярных препаратов, преимущественно накапливаются в почках и печени и минуют систему цитохрома Р450.

3. Прикладные разработки

Разработка новых медицинских технологий в области геномной медицины.

4. Иллюстрированное описание лучших результатов, полученных подразделением за последние 5 лет

Впервые в России проведена проверка ассоциации однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП), идентифицированных в недавних зарубежных полногеномных исследованиях, на пригодность в качестве маркеров риска развития инфаркта миокарда. Воспроизведены результаты полногеномных исследований по ассоциациям ОНП rs619203, rs499818, rs1333049 и rs10757278 с инфарктом миокарда и факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний для популяции русских г. Новосибирска. Для ОНП rs28711149, rs1376251, rs2549513, rs4804611, rs17465637 такие ассоциации не обнаружены.

Оценено генетическое разнообразие гена HFE в популяциях России и показана его информативность в качестве биомаркера для реконструкции картины формирования структуры современных популяций в северной части Евразии. Из палеогенетических исследований следует, что население Горного Алтая в период позднего неолита и начала I тыс. до н. э. было представлено, главным образом, носителями западноевразийских гаплотипов мтДНК, в основном гаплогруппы Н с гетерогенным составом ее вариантов. Проникновение в регион мигрантов с восточноевразийскими гаплотипами мтДНК началось в I тыс. до н. э. и коррелировало с распространением кочевого животноводства. Показано отсутствие в Барабинской лесостепи в период энеолита (IV тыс. до н. э.) и до конца II тыс. до н. э. носителей гаплогруппы Н мтДНК, распространенной среди современного населения региона. Их появление зафиксировано в начале I тыс. до н. э. Контекстным анализом структуры ДНК в местах локализации полиморфизмов IVS2(+4)t/c, IVS4(-44)t/c, IVS5(-47)a/g гена HFE определена их потенциальная функциональная значимость на разных этапах формирования сплайсосомы в ходе процессинга пре-мРНК.

Изучено распространение 23-х ОНП в генах семейства 2′-5′-олиго-аденилатсинтетаз (OAS1, OAS2, OAS3 и OASL) у жителей г. Новосибирска, перенесших клещевой энцефалит, и в популяционном контроле. Обнаружена ассоциация 5 ОНП генов OAS2 и OAS3 с предрасположенностью к тяжелым формам клещевого энцефалита.

Показано наличие достоверных различий частот аллелей и генотипов по замене G на A в позиции 15 от начала первого интрона гена TNFalpha у здоровых коров черно-пестрой породы и инфицированных вирусом лейкоза по данным серологической диагностики. Оказалось, что частоты генотипов и аллелей этого маркера существенно различаются в выборках животных, инфицированных вирусом или находящихся на различных стадиях заболевания лейкозом.

Совместно с ФГБУ «НИИ терапии» СО РАМН сформирован крупнейший в России популяционный банк генетических материалов жителей нашей страны на базе международного эпидемиологического проекта HAPIEE, создающий основу для широкомасштабных молекулярно-генетических исследований. Ведётся наблюдение с помощью регистров инсульта, инфаркта миокарда, общей смертности за судьбой лиц прошедших через скрининг. Формируются коллекции образцов ДНК ряда фенотипов (наследственные нарушения ритма, гипертрофическая кардиомиопатия, внезапная сердечная смерть, врождённые пороки сердца и др.) Постоянно ведётся работа по пополнению банка ДНК коренных народностей Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока, Центральной Азии.

Впервые в России проведена проверка ассоциации однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП), идентифицированных в недавних зарубежных полногеномных исследованиях, на пригодность в качестве маркеров риска развития сахарного диабета 2-го типа и артериальной гипертензии. Для сахарного диабета второго типа обнаружены ассоциации ОНП rs7903146 в гене TF7L2 и rs10811661 в гене CDKN2A/B, не выявлены ассоциации для ОНП rs9939609 в гене FTO и rs2237892 в гене KCNQ1.

Подтверждена ассоциация rs699 и rs5068 с артериальной гипертензией у мужчин. rs2681492 ассоциирован с систолическим и пульсовым АД и частотой сердечных сокращений. Носители разных генотипов rs4343 значимо отличаются по среднему уровню индекса атерогенности, индекса массы тела и отношению талия/бёдра.

Выполнена проверка ассоциации 28 ОНП с внезапной сердечной смертью (ВСС). В общей группе с ВСС ассоциированы rs10757278 (рис. 1), rs1333049. У мужчин до 50 лет ассоциирован с ВСС rs3010396 гена CASQ2 и ID полиморфизм гена ADRA2B (рис. 2). У мужчин ассоциирован с ВСС rs2228314 гена SREBF2 (рис. 3). У женщин старше 50 лет - rs499818. У мужчин старше 50 лет ассоциирован с ВСС rs187238 гена IL18, rs3864180 гена GPC5, rs1010 гена VAMP8. Из 28 исследованных генетических маркёров ассоциация с внезапной сердечной смертью подтверждена для 12. Генетические маркёры ВСС, найденные в зарубежных ассоциативных исследованиях необходимо проверять на российской популяции.

Изучен спектр мутаций гена рецептора липопротеинов низкой плотности в европеоидной популяции России у лиц с гиперхолестеринемией. Выявлены 7 ранее неизвестных мутаций в экзонах 9 и 12. Найдено 12 ранее описанных для других популяций мира мутаций в экзонах 2, 5, 6, 8, 9, и 11. Только одна из этих мутаций ранее была описана в России в клинической выборке пациентов с семейной гиперхолестеринемией. Показано, что в России спектр мутаций гена рецептора липопротеинов низкой плотности в популяционной выборке пациентов с гиперхолестеринемией значительно отличается от спектра мутаций пациентов с семейной гиперхолестеринемией (клинические выборки).

Впервые показана ассоциация полиморфизма гена холодового рецептора TRPM8 с рядом заболеваний человека и их факторами риска. Впервые продемонстрирована его ассоциация с показателями, характеризующими термочувствительность.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Совместно с сотрудниками Института археологии и этнографии СО РАН (координатор программ – академик В.И. Молодин) сформированы репрезентативные коллекции палеоантропологических образцов от представителей древнего населения Сибири различной этнокультурной и хронологической принадлежности – с эпохи неолита (VI–V тыс. до н. э.) до позднего средневековья (XVI–XVII в. н. э.). Проведено исследование разнообразия линий митохондриальной ДНК (мтДНК) в генофондах населения лесостепной полосы Западной Сибири (Барабинская лесостепь и прилегающие территории) эпохи неолита и различных периодов эпохи бронзы (VI – начало I тыс. до н. э.) (рис.). Высокая репрезентативность изученного материала (

200 образцов мтДНК) позволила реконструировать динамику состава генофонда мтДНК населения региона на протяжении пяти тысячелетий. Определены компоненты генофонда, свойственные наиболее ранним группам населения и маркирующие генетическую преемственность разновременных групп (варианты гаплогрупп А, С, Z, U5a). Реконструирована последовательность появления в генофонде новых для региона гаплогрупп мтДНК (гаплогруппы T, H). Комплексный междисциплинарный характер исследований (тесная интеграция палеогенетических, археологических и антропологических исследований) позволил связать изменения состава генофонда мтДНК исследованных групп с предполагаемыми демографическими и этнокультурными процессами, протекавшими в Западной Сибири в обозначенный период. Установлено, что в периоды неолита и ранней бронзы (VI–III тыс. до н. э.) доминировала преемственность в структуре генофонда мтДНК между разновременными этнокультурными группами. Значительные изменения состава линий мтДНК в генофондах произошли в результате крупных миграционных потоков в регион в периоды развитой (II тыс. до н. э.) и финальной бронзы (начало I тыс. до н. э.). Таким образом, впервые методами палеогенетики на репрезентативном материале реконструированы генетические аспекты формирования древнего населения обширного региона (западносибирской лесостепи) на протяжении длительного периода времени (около пяти тысячелетий).