• ЭИОС

Научно-исследовательская работа

Научно-исследовательская работа

Основные результаты НИР в 2016 г. 

1.   На основе полногеномного анализа охарактеризованы генетические взаимоотношения якутов с народами Сибири и Центральной Азии. По своим генетическим характеристикам якуты наиболее близки к эвенкам Якутии, из народов соседних регионов якуты проявляют большее генетическое сходство с южносибирскими этносами-тувинцами, бурятами, алтайцами и монголами. Показана большая генетическая однородность популяции якутов в сравнении с другими популяциями Сибири;

2.   Впервые определены структурные особенности генов, ответственных за наследственную глухоту (GJB2, GJB6 и GJB3 и др.) у пациентов с врожденными нарушениями слуха в Якутии;

3.   Впервые охарактеризована структура неравновесия по сцеплению гена GJB2 у больных аутосомно-рецессивной глухотой 1А типа в популяции якутов по данным 9 SNP-маркеров;

4.   Определены адаптационные механизмы формирования эндемичного очага накопления мутации сайта сплайсинга IVS1+1G>A гена GJB2;

5.   Изучены этические аспекты ДНК-тестирования некоторых эндемичных заболеваний.


Основные результаты НИР в 2015 г. 

В результате выполнения работы в 2015 году получены следующие результаты: Впервые было проведено масштабное молекулярно-эпидемиологическое исследование, основанное на полном ресеквенировании промоторной и белок-кодирующей областей гена GJB2 у 580 человек, проживающих в Якутии, из которых 393 - пациенты с врожденными нарушениями слуха (363 неродственных) и 187 - индивиды с нормальным слухом. В исследованной выборке (n=580) было выявлено 12 аллельных вариантов гена GJB2, из которых 8 являются рецессивными мутациями, 4 - вариантами не имеющими клинического значения. Всего в выборке пациентов был выявлен 21 различный GJB2-генотип, из которых 10 с двумя рецессивными мутациями были обнаружены у 192 (48.85%) пациентов. Вклад мутаций гена GJB2 в этиологию потери слуха у населения Якутии (48.85%), является максимальным среди всех ранее изученных регионов Азии. Мы обнаружили, что наиболее частой мутацией в гене GJB2 у больных якутов является с.-23+1G>A (51,82%), второй частой - c.109G>А (2,37%), и третьей частой мутацией - c.35delG (1,64%). У русских пациентов были выявлены также три наиболее частые мутации: с.35delG (22,34%), с.23+1G>A (5,31%), и c.313_326 del14 (2,12%). Частота гетерозиготного носительства двух наиболее частых мутаций гена GJB2 - с.-23+1G>A и с.109G>А в популяции якутов составила 10,20% и 2,80%, соответственно. В популяции русских были выявлены две мутации с.35delG и c.101T>C, с идентичной частотой гетерозиготного носительства (2,5%). Средняя территориальная распространенность врожденной потери слуха, обусловленной двумя наиболее частыми (с.23+1G>A и с.35delG), в Якутии составила 2.00±0.14 на 10000 населения с локальными «очагами накопления» в Нюрбинском (9.50±1.94 на 10000) и Чурапчинском (7.84±1.96 на 10000) районах (улусах). Таким образом, полученные результаты являются актуальными для проведения медико-профилактических мероприятий по предупреждению и снижению частоты врожденных нарушений слуха в Республике Саха (Якутия).

Основные результаты НИР в 2014 г. 

Впервые проведены генотип-фенотипические сопоставления порогов слуха гетерозиготных носителей мутации сайта сплайсинга IVS1+1G>A гена GJB2 (n=48) и индивидов с нормальным GJB2-генотипом (wt/wt, n=97) в эндемичном очаге накопления мутации IVS1+1G>A на территории Восточной Сибири (популяция якутов). Генотип-фенотипические корреляции были построены на основе молекулярно-генетических результатов ресеквенирования промоторной и кодирующей области гена GJB2 и аудиологического анализа в диапазоне частот: 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0 кГц. Выявлены достоверные отличия средних порогов слуха на высоких частотах (8.0 кГц) между группами индивидов с генотипом IVS1+1G>A/wt (для обоих полов) и генотипом wt/wt (p<0.05) в возрастных когортах 20-39 и 40-59 лет, с тенденцией к повышению с возрастом. В клинически значимом речевом диапазоне частот (РДЧ0.5,1.0,2.0,4.0 кГц) у индивидов с генотипом IVS1+1G>A/wt выявлено линейное повышение средних порогов слуха в зависимости от возраста (коэффициент корреляции Пирсона: для мужского пола r=0.571, p=0.001, для женского пола r=0.506, p=0.000011). Условная возрастная граница манифестации нарушений слуха у лиц с генотипом IVS1+1G>A/wt составила ~ 40 лет (r=0.573, p=0.0001). Результаты исследования свидетельствуют о том, что гетерозиготное носительство мутации IVS1+1G>A гена GJB2 ассоциировано с возрастными нарушениями слуха в популяции якутов.

Проведены совместные исследования по реконструкции заселения Американского континента. Секвенированы древние образцы ДНК из Сибири, возраст которых датируется в 24 000 лет. Образцы принадлежат древним людям из пещеры Мальта (Южная Сибирь) и Местности Антонова Гора-2 (17 000 лет, Южная Сибирь). По данным вариабельности Y-хромосомы эти люди приближаются к современному геному американских индейцев (корневая базальная линия Ma-1), а по данным мтДНК (гаплогруппа U) демонстрируют близость к древним охотникам собирателям эпохи верхнего палеолита и мезолита (Евразия). По данным диплоидного генома они однозначно отдаленны от генома популяций Восточной Азии и более близки к древним охотникам собирателям Евразии (Сибирь и древние европейцы).

Проведены совместные исследования по реконструкции заселения Европы. Был проведен сравнительный анализ геномов древних людей, живших на территории Европы более 7 тыс. лет назад и геномов современных европейцев. Для исследования были проанализированы полные геномы одного фермера, жившего семь тысяч лет назад на территории современной Германии, 8 полных геномов охотников-собирателей, которые жили восемь тысяч лет назад на территории современного Люксембурга и Швеции, и 2345 полных геномов современных людей. Исследования показали, что предками современных европейцев были три генетически разнородные популяции древних людей - охотники-собиратели из Африки, фермеры с Ближнего Востока и древнее племя из Сибири.

Основные результаты НИР в 2013 г.

Впервые проведено  исследование структуры генофонда народов Якутии (якуты, эвенки, эвены, юкагиры и долганы) как целостной популяционной системы с использованием гаплоидных генетических систем митохондриальной ДНК (n=701) и Y-хромосомы (n=318) и полногеномного анализа  600 тыс. аутосомных SNP-маркеров у 758 индивидов из 55 популяций.

Результаты демонстрируют

·         тесное генетическое родство народов Якутии с народами Южной Сибири. На генетическом уровне Якутия является продолжением Южной Сибири, наиболее близкой ее производной. Наши результаты подтверждают сценарий согласно которому территория Якутии заселялась главным образом  из регионов Забайкалья и Прибайкалья, в то время как поток генов  из Южно-Охотского региона и Камчатки был незначителен.

·         генетический разрыв между Якутией и соседними Чукоткой и Камчаткой, глубокие генетические различия между популяциями Сибири и Берингии, относительную изолированность народов крайнего Северо-Востока Евразии начиная с эпохи позднего неолита, в течение 3-4 тыс. лет.

·         двойственное происхождение европейских линий в генофонде народов РС(Я)  - часть из них привнесена европейскими этносами, заселившими Якутию с XVII в., другие имеют намного более древнее происхождение, связанное с регионами Ближнего Востока, Средней Азии и Южной Сибири, и проникли в Якутию через степную зону Евразии, простирающуюся между  Черным и Желтым морями.

Впервые проведено секвенирование генома индивида из верхнепалеолитического погребения Мальта в Южной Сибири, датируемого временем 24000 лет назад. На основании анализа мтДНК, Y-хромосомы и аутосомных локусов показана генетическая близость Мальтинского человека  к предкам современных европейцев и индейцев Америки, и отдаленность от современных народов Восточной Азии. Полученные данные позволяют предположить широкое распространение европейских популяций по степной зоне Евразии вплоть до Южной Сибири еще в верхнем палеолите, а также присутствие древнего европейского компонента в геноме коренных американцев, не связанного с завоеванием Америки Колумбом и более поздними процессами смешения коренного американского населения с мигрантами из Европы.

Впервые в Якутии проведены КТ-исследования спектра и частоты аномалий внутреннего уха, среди когорты GJB2-негативных пациентов. Выявлен редкий случай двухсторонней аплазии кохлеарных и вестибулярных структур внутреннего уха (аплазия Мишель) у пациента с врожденной двухсторонней нейросенсорной глухотой. Анализ проведен по результатам компьютерной томографии пирамиды височной кости в аксиальной проекции с толщиной томографического слоя 1 мм (шаг продвижения стола 1 мм, инкремент реконструкции 1 мм). Выявленный случай аплазии Мишель характеризуется симметричной агенезией улитки и полукружных каналов, двухсторонней аномалией развития канала лицевого нерва и сужением внутреннего слухового прохода с обеих сторон. Результаты исследования подтверждают высокую информативность компьютерной томографии пирамиды височной кости для визуализации и детальной характеристики аномалий развития внутреннего уха, что имеет важное диагностическое значение для дифференциации этиологии потери слуха и определения тактики ведения пациента.

Проведены генотип-фенотипические сопоставления порогов слуха гетерозиготных носителей мутации сайта сплайсинга IVS1+1G>A гена GJB2 (n=48) и индивидов с нормальным GJB2-генотипом (wt/wt, n=97) в эндемичном очаге накопления мутации IVS1+1G>A на территории Восточной Сибири (популяция якутов). Генотип-фенотипические корреляции были построены на основе молекулярно-генетических результатов ресеквенирования промоторной и кодирующей области гена GJB2 и аудиологического анализа в диапазоне частот: 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0 кГц. Выявлены достоверные отличия средних порогов слуха на высоких частотах (8.0 кГц) между группами индивидов с генотипом IVS1+1G>A/wt (для обоих полов) и генотипом wt/wt (p<0.05) в возрастных когортах 20-39 и 40-59 лет, с тенденцией к повышению с возрастом. В клинически значимом речевом диапазоне частот (РДЧ0.5,1.0,2.0,4.0 кГц) у индивидов с генотипом IVS1+1G>A/wt выявлено линейное повышение средних порогов слуха в зависимости от возраста (коэффициент корреляции Пирсона: для мужского пола r=0.571,p=0.001, для женского пола r=0.506, p=0.000011). Условная возрастная граница манифестации нарушений слуха у лиц с генотипом IVS1+1G>A/wt составила ~ 40 лет (r=0.573, p=0.0001). Результаты исследования свидетельствуют о том, что гетерозиготное носительство мутацииIVS1+1G>A гена GJB2 ассоциировано с возрастными нарушениями слуха в популяции якутов.

Разработана унифицированная форма анкет для опроса целевой группы респондентов (слышащие родители глухих детей) по вопросу о причинах потери слуха у их детей. Для повышения информационной доступности, анкета переведена на якутский язык, с сохранением идентичности по структуре, количеству и качеству вопросов. Впервые в Якутии проведен социологический опрос слышащих родителей (n=101), у которых один или несколько детей являются инвалидами по слуху, участвовавших в 2009-2012 гг. в научно-исследовательской программе: «Молекулярно-генетические особенности наследственных повреждений слуха в различных этнических группах населения, проживающих на территории Российской Федерации и разработка алгоритмов дородовой ДНК-диагностики тугоухости и глухоты наследственной этиологии». Проведено анкетирование целевой группы респондентов – беременных женщин и родственников из семей, отягощенных наследственной спиноцеребеллярной атаксией 1-го типа (n=60). Продолжается анкетирование жителей города Якутска по этическим, социальным вопросам ДНК-диагностики, как  геномного метода, применяемого впервые в медицине Республики Саха (Якутия) (n=500).

Основные результаты НИР за 2011-2012 гг.:

•       Проведено исследование генетической структуры и разнообразия генофонда народов РС(Я) (якуты, эвенки, эвены, юкагиры, долганы) с использованием  гаплоидных генетических систем (мтДНК и Y-хромосомы). Выявлены особенности структуры генофонда якутов, эвенков, эвенов, юкагиров и долган, охарактеризованы генетические взаимоотношения между популяциями. Полученные данные позволили расширить и уточнить существующие представления о происхождении коренных народов Якутии и получить однозначную генетическую оценку по некоторым спорным вопросам этногенеза.

•       Данные по скринингу популяций Якутии были использованы для изучения ранних процессов заселения Америки.  Установлено существование по крайней мере  трех волн заселения Америки  через Берингию. Большая часть популяций Америки являются потомками мигрантов первой волны, которые быстро распространились по океаническому побережью с севера на юг, с последующей дивергенцией и изоляцией расстоянием. Носители эскимо-алеутской языковой семьи и языков на-дене являются потомками второй и третьей волн мигрантов из Азии, в значительной мере смешавшихся с потомками первой волны переселенцев.

•       Впервые в популяции якутов с помощью анализа неравновесия по сцеплению и SSCP-анализа с последующим секвенированием образцов с измененной подвижностью идентифицирована молекулярно-генетическая причина наследственной врожденной формы глухоты, которая вызывается мутацией донорного сайта сплайсинга IVS1+1G>A гена GJB2 (Сх26) и, в соответствии с международным каталогом OMIM (Online Mendelian Inheritance in Men), классифицируется как аллельный вариант аутосомно-рецессивной глухоты 1А типа (АРГ 1А). Распространенность АРГ 1А составила 16,2 на 100000 якутского населения, а частота гетерозиготного носительства мутации IVS1+1G>A варьирует от 3,8 до 11,7% среди коренного населения Якутии (эвены, эвенки, долганы, якуты). Результаты исследования свидетельствуют о локальном накоплении мутации сайта сплайсинга гена GJB2 (Сx26) и характеризуют регион Восточной Сибири как «эндемичный очаг» распространения IVS1+1G>A, наиболее крупный в мире. Реконструкция 140 гаплотипов с IVS1+1G>A указывает на единство происхождения всех исследованных мутантных хромосом, идентифицированных на территории Якутии. Наиболее вероятный период начала экспансии носителей предкового гаплотипа в популяции якутов соответствует началу XIII века (~1200 год), что совпадает с датировкой последней, наиболее обширной волны тюркоязычных мигрантов из более южных регионов Сибири.

•       Впервые проведен сравнительный анализ распределения частот аллелей шести STR-локусов (D3S1358, D16S539, THOI, D8S1179, LPL, HUMvWFII), применяемых в судебно-медицинской практике, в популяциях Якутии (три этногеографические группы якутов, эвенки, юкагиры, долганы, русские). Установлены значения совокупного дискриминирующего потенциала (PD) изученной системы локусов для каждой из исследованных популяций. На основе аллельного полиморфизма STR-локусов оценены филогенетические взаимоотношения между изученными популяциями и популяциями других регионов – Восточной Европы, Южной Сибири, Чукотки и Камчатки. По вариабельности частот микросателлитных локусов популяции Якутии группируются вместе с популяциями Южной Сибири, отдалены от популяций Чукотки и Камчатки, что соответствует полученным ранее  данным. Исследованные аутосомные микросателлитные локусы будут использованы в дальнейшем в криминалистической  и судебной практике нашего региона, а именно в  молекулярно-генетических анализах идентификации личности, а также при установлении кровного родства.

•       Проведено комплексное исследование хронического алкоголизма, включающее поиск ассоциаций 7 полиморфных вариантов генов нейромедиаторных систем мозга и гена фермента катаболизма алкоголя с риском развития хронического  алкоголизма у больных хроническим алкоголизмом и индивидов контрольной группы из Республики Саха (Якутия). В популяциях якутов и эвенков Республики Саха (Якутия) впервые охарактеризованы частоты генотипов и аллелей полиморфных вариантов генов DRD3, DRD4, HTR2A, HTR1B, 5HTT, МАОА и ADH1B и проведен анализ ассоциаций с риском развития хронического алкоголизма. Впервые установлено, что полиморфные варианты генов DRD4, HTR1B, MAOA, ADH1B участвуют в формировании генетической структуры предрасположенности к хроническому алкоголизму в исследованных коренных этносах Республики Саха (Якутия). Маркерами повышенного риска развития хронического алкоголизма у якутов являются аллели ADH1B*143G, маркерами пониженного риска – гаплотип МАОА*Н*Т.  У эвенков маркером пониженного риска развития хронического алкоголизма является гетерозиготный генотип HTR1B*861C/C.   Маркерами повышенного риска развития хронического алкоголизма в объединенной выборке из РС(Я) являются аллели ADH1B*143G и генотип ADH1B*143G/G, маркерами пониженного риска – генотип  DRD4*L/L и гаплотип МАОА*Н*Т. 

•       Секвенирование 51 экзона и прилегающих интронных областей гена COL1A1 у больных несовершенным остеогенезом из Якутии выявило 2 различные мутации: мутация сдвига рамки считывания c.3540_3541insC (p.Gly1181AlafsX38) у больного НО якутской этнической принадлежности и мутация сайта сплайсинга c.4005+1G>T у пациента русской этнической принадлежности. Мутация c.3540_3541insC (p.Gly1181AlafsX38) в гене COL1A1 описана впервые для больных несовершенным остеогенезом.

•       С целью изучения в дальнейшем распространенности мутаций, определяющих наследственную глухоту 1 А типа в популяции, проведен аудиологический анализ порогов слуха в случайной выборке лиц молодого возраста, проживающих в Якутии (n=126 индивидов в возрасте от 17 до 44 лет), без жалоб на снижение слуха. Среди обследованных индивиды мужского пола составили 34% (n=43), женского пола – 66% (n=83), преимущественно якуты (63%) по этнической принадлежности. Показатели пороговой тональной аудиометрии на частотах 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 и 8.0 кГц, анализировались ретроспективно, отдельно на каждое ухо. Отологически здоровыми признаны 98,8%, с патологией – 1,2%. Средний показатель в речевом диапазоне частот (РДЧ) (0.5, 1.0, 2.0, 4.0 кГц) для всей выборки составил 10,2 дБ, значение медианы – 10,0 дБ. Отклонение от медианы в сторону ухудшения зарегистрировано у 11,5% ушей, отклонение от медианы в сторону лучшего слуха у 9,5%. Согласно международной классификации усредненные пороги слуха в РДЧ у 2%  соответствуют потере слуха легкой степени, слух в пределах нормы у 98%. Выявлено, что частота 4.0 кГц у обследованных воспринимается достоверно лучше, чем другие измеренные частоты (p<0.05). Порог слуха на частоте 8.0 кГц у обследованных  повышался достоверно чаще, чем на других измеренных частотах (p<0.05).

•       Впервые разработаны подходы, качественно отличающиеся от традиционных в области пренатальной профилактики наследственных заболеваний в Якутии. При соблюдении основных международных биоэтических принципов разработаны собственные биоэтические правила, адаптированные к региональным и национальным особенностям.

•       Установлена роль социальных факторов (уровень образования, возраст пациента, опытом общения с врачом-генетиком, личные жизненные установки и др.) в процессе медико-генетического консультирования, связанного с новыми медицинскими технологиями.

•       Для изучения особенностей пренатального медико-генетического  консультрования беременных с моногенными заболеваниями разработаны анкеты,  начато анкетирование женщин из семей с СЦА I типа. Установлено, что предпосылками к положительному решению семьи на пренатальное ДНК- тестирование   являются:  первый триместр беременности, достаточная информированность семьи по заболеванию, поддержка супруга, родственников,  пресимптоматическое ДНК–тестирование задолго  до беременности, ранняя манифестация заболевания у беременной, вторая и последующие беременности, зарегистрированный, устойчивый  брак.  Предпосылками к отказу от пренатального ДНК тестирования являются: положительный ДНК-тест в период данной беременности, поздняя манифестация заболевания в семье,  неприятие заболевания, надежда на появление радикальной терапии, второй триместр беременности, гражданский брак, беременность первенцем.