Реферат: Березина Г. М., Святова Г. С., Салимбаева Д. Н., Махмутова Ж

ГЕНОМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В КАЗАХСТАНЕ

Березина Г.М., Святова Г.С., Салимбаева Д.Н., Махмутова Ж.С

Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии МЗ РК

Изучение структуры генофонда, его дифференциации и степени генетического сходства современных этносов является одной из ключевых задач популяционной генетики и молекулярной медицины.

Современные достижения в области молекулярной биологии по расшифровке точной нуклеотидной последовательности генома человека существенно расширили возможности генетических исследований современных популяций. Сегодня наряду с классическим изучением полиморфизма на уровне белков и ферментов, широко используется ПДРФ-анализ ДНК для решения популяционно-генетических проблем.

Особое место среди высокополиморфных генетических систем принадлежит митохондриальной ДНК (мтДНК). Материнский характер наследования, отсутствие рекомбинации и высокий уровень изменчивости позволяют использовать мтДНК как высокоинформативный инструмент в решении вопросов эволюционной, популяционной и медицинской генетики.

Впервые было проведено изучение гаплотипического разнообразия казахских популяций по данным о полиморфизме нуклеотидных последовательностей гипервариабельного сегмента 1 контрольного региона мтДНК.

Изучение соотношения восточноевразийских и западноевразийских линий в генофонде казахов по данным о полиморфизме ГВСI мтДНК позволило обнаружить большую пропорцию восточноевразийских (55%) и меньшую западноевразийских (41%) линий в этносе казахов, с преобладанием западноевразийской гаплогруппы Н и восточноевразийских гаплогрупп D, C, G, М.

На дендрограмме через генетические расстояния по частотам гаплогрупп мтДНК представлены генетические взаимоотношения между популяциями Азии и Европы. Казахи образуют единый кластер с другими народами Средней и Центральной Азии. Этот кластер состоит из нескольких субкластеров. Единый субкластер образуют казахи, уйгуры, узбеки и южные алтайцы. Второй большой кластер образуют народы Волго-Уральского региона.

С помощью метода картографии представлено геногеографическое распределение частот гаплогрупп мтДНК по местам рождения индивидов. На слайде видно, что наибольшие генетические расстояния по данным полиморфизма мтДНК для казахов в общем отмечаются в северо-западных, северо-восточных, южных и юго-восточных районах, а наименьшие характерны для центральных и восточных районов. Это позволяет предположить, что наиболее интенсивный обмен генами происходит с соседними популяциями на северо-западе, севере, северо-востоке республики Казахстан. В то же время, обмен генами с популяцией Алтая на востоке, по-видимому, имеет меньшую интенсивность.

Графически методом медианной сети представлены все гаплотипы, которые были определены в выборке 304 человек. Медианная сеть демонстрирует гетерогенность и гаплотипическое разнообразие линий мтДНК в популяции казахов. В популяции казахов уровень гаплотипического разнообразия равен 0,996, уровень уникальных гаплотипов - 80,7%.

Современные достижения в области молекулярной биологии и медицинской генетики предоставили широкие возможности для изучения структуры и эволюции популяций на уровне ДНК, носителя наследственной информации. Аутосомные локусы ядерной ДНК обладают свойством структурного полиморфизма, благодаря чему возможно их использование в качестве нейтральных генетических маркеров. Помимо этого, популяционные особенности распределений частот генов-кандидатов могут рассматриваться как предикторы риска различных мультифакториальных заболеваний.

Были определены популяционные частоты генотипов и аллелей ядерных локусов ACE, APOA1, PV92, TPA25, NBC27 и полиморфизмов С677Т и А1298С гена MTHFR для казахского населения (N=300). Частоты инсерций ACE, APOA1, PV92, TPA25, NBC27 в казахской популяции составили: 51,3 %, 85 % ,52,7 % ,48,4 % и 28,3 %, соответственно. По гену MTHFR. распределение частот генотипов С677Т полиморфизма имеет значимые отличия от равновесия Харди-Вайнберга (2=5,6, р0,05), по полиморфизму А1298С гена MTHFR и локусов: ACE, APOA1, PV92, TPA25, NBC27 отличия от равновесия Харди-Вайнберга не наблюдается. Анализ полиморфизма генофонда казахов позволил выявить региональные особенности популяционного распределения частот полиморфных генов, что в дальнейшем будет использовано для диагностики наследственной патологии методами молекулярной генетики.

Развивается новое направление пренатальной диагностики: молекулярно-цитогенетический анализ плодного материала методом FISH. Проведено 84 анализа плодного материала. Выявлено 8 хромосомных нарушений, что составило 9,5%. При стандартных методах цитогенетического анализа аналогичный показатель не превышает 6-8%. Спектр выявленной хромосомной патологии: синдром Дауна -50% и по 17% - синдром Патау, синдром Эдвардса и синдром Клайнфельтера.

. В Республиканской медико-генетической консультации НЦАГиП и Институте молекулярной медицины проводится диагностика наследственной патологии (фенилкетонурия, муковисцидоз, миодистрофия Дюшенна / Беккера, дефекты невральной трубки, несиндромальная нейросенсорная тугоухость).

. Средняя частота фенилкетонурии в Казахстане составила 1:6980. Оценка генетического полиморфизма, спектра и частоты мутаций в гене PAH в Казахстане показали, что в целом популяция Казахстана по спектру мутаций гена PAH отличается от других популяций мира, что косвенно подтверждается большим количеством неидентифицированных мутаций. Большинство больных ФКУ компаунд-гетерозиготы, имеющие наиболее распространенную мутацию R408W, и либо R261Q,, IVS10nt546, IVS12nt1 мутации, либо какую-то неизвестную и неописанную ранее мутацию. Кроме этого, выявлен полиморфизм V245V в 7 экзоне гена PAH (частота мутации 0,20), не приводящий к изменению функций белка PAH. Мутации R408W и R261Q гена PAH в здоровой выборке казахов не обнаружены, что свидетельствует о низкой частоте гетерозиготного носительства этих мутаций в популяции казахов. С учетом этнического состава населения частота заболевания составляет 0,69 у казахов и 1,56 у русских на 100 тысяч населения.

Муковисцидоз (МВ) – одно из наиболее частых моногеннонаследуемых заболеваний с полиорганной манифестацией. Причиной МВ является мутация гена, который обозначается как трансмембранный регулятор проводимости (CFTR – custic fibrosis transmembrane conductance regulator).

В настоящее время РК зарегистрировано – 39 больных с муковисцидозом. Средний возраст больных 2,7 года Частота муковисцидоза составляет 1 на 8000 рождений. Молекулярно-генетической анализ больных и членов семьи позволил определить спектр мутаций:. 33% имели мутацию delF508, 19% - Del21kb, 16% - 394delTT, по 13% - 3821delT и del507, 6% - 1677delTA.

Проведено изучение роли полиморфизма гена MTHFR при дефектах невральной трубки плода в популяции Казахстана.

Целый ряд научных работ посвящен проведению молекулярно-генетических исследований наследственно предрасположенных заболеваний в Республике Казахстан. Была изучена предрасположенность к акушерским осложнениям: привычное невынашивание беременности, синдром потери плода, преэклампсия; к гинекологическим заболеваниям: предрасположенность к эндометриозу, остеопорозу; диагностика наследственных факторов мужского бесплодия; молекулярно-генетическая диагностика резус-фактора (в том числе плода).

В Республиканской медико-генетической консультации были проведены научные исследования по изучению генов-кандидатов предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям: артериальной гипертензии, инфаркту миокарда, инсульту, тромбоэмболическим осложнениям, к онкологическим заболеваниям (рак молочной железы, рак щитовидной железы, рак желудка, рак толстого кишечника), к сахарному диабету 1 и 2 типа и диабетической нефропатии, шизофрении и т.д.

Совместно с научным центром педиатрии и детской хирургии было проведено исследование по изучению генетических аспектов бронхиальной астмы в казахской популяции.

Поскольку Республиканская медико-генетическая консультация располагается на базе Научного центра акушерства, гинекологии и перинатологии, то ряд работ посвящен изучению генетических факторов акушерских осложнений, в частности, синдрома потери плода, фетоплацентарной недостаточности, преэклампсии. Были изучены гены детоксикации, липидного обмена, фолатного метаболизма, генов свертывающей системы крови. Проведенные исследования позволили предложить схему патогенеза развития синдрома потери плода и вариант генетического паспорта репродуктивного здоровья. Также нами разработан вариант паспорта здоровья ребенка.

Научно-исследовательская деятельность Республиканской медико-генетической консультации: защищено 10 докторских диссертаций, более 20 кандидатских диссертаций. В области медицинской генетики опубликовано – свыше 1000 печатных работ, издано 6 монографий, 5 методических рекомендаций, авторских свидетельств на изобретения более 10.

Сотрудниками Республиканской медико-генетической консультации ведется организационно-методическая работа. Проводится подготовка практических кадров для Республики в области медицинской генетики: врачей-генетиков, цитогенетиков:

резидентура по специальности «Медицинская генетика» (2 года)

переподготовка «Медицинская генетика» (1080 час.)

4 цикла повышения квалификации от 108 до 216 час.

В Республиканской медико-генетической консультации успешно выполнены более 30 Международных и Республиканских Грантов, результаты научных исследований неоднократно достойно представлялись на Международных и Европейских Конгрессах. В 2011 г. стартует проект по молекулярно-генетическому обследованию пациенток с гестозами второй половины беременности по 7 рамочной программе совместно с европейскими учеными (FRAMEWORK PROGRAMME NOTTINGAM UK).

О высоком признании научных достижений медицинских генетиков свидетельствует широкое комплексирование в области медицинской генетики с ведущими Международными и Республиканскими центрами (Университет Швейцарского фонда науки г. Цюрих, медико-генетические центры Великобритании, Германии и Израиля, Медико-генетический научный Центр РАМН (г. Москва), Томский НИИ медицинской генетики Сибирского отделения РАМН, Институт цитологии и общей генетики РАН (г. Уфа), НИИ педиатрии и детской хирургии, НИИ офтальмологии, НИИ хирургии им. А.Н. Сызганова, Алматинским Государственным медицинским Университетом, Научным ядерным Центром, НИИ радиационной безопасности, Семипалатинской медицинской Академией и т.д.).

Успешная подготовка научных кадров и квалифицированных специалистов, развитие новых направлений в области популяционной генетики человека, молекулярной медицины и медико-генетического тестирования, создание научной школы медицинских генетиков, становление молекулярной медицины, изучение генофонда казахов, внедрение уникальных новейших технологий в области молекулярной и медицинской генетики, способствующих международному признанию казахстанской медицинской генетики – это лишь небольшой перечень достижений медико-генетической службы РК.