Маркеры ДНК из полногеномных ассоциативных исследований сердечно-сосудистых заболеваний

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) представляют собой группу болезней сердца и кровеносных сосудов, в которую в первую очередь входят инфаркты и инсульты, являющиеся основной причиной смертности и инвалидизации населения современного мира. Высокая частота смертности в результате ССЗ и проблема восстановления пациентов, перенесших заболевание, обусловливают высокую значимость разработки адекватной системы предупреждения первичных и повторных нарушений мозгового и сердечного кровообращения. Среди факторов, влияющих на развитие ССЗ, выделяют социальные, экономические и культурные особенности, а также все более ясным становится вклад наследственных (генетических) факторов, определяющих предрасположенность к данным заболеваниям, которая зависит от наличия целого ряда генетических параметров [1].

Большие надежды клиницистов возлагаются на выявление и разработку систем генетических маркеров, которые являются важным шагом к развитию персонифицированной медицины и индивидуализированной профилактики. За последнее 10-летие в результате стремительного развития методов полногеномных ассоциативных исследований (genome-wide association studies (GWAS), основанных на анализе однонуклеотидных полиморфных вариантов, произошел прорыв в получении данных о вовлеченности генетических факторов в этиологию и патогенез многих болезней, в том числе сердечно-сосудистых [2—4]. Получен большой объем важной информации, значимой для разработки новых технологий для оценки предрасположенности к ССЗ. В настоящее время ясно, что в большинстве случаев генетический риск развития ССЗ зависит от взаимного влияния полиморфных вариантов целого ряда генов, участвующих в различных патофизиологических процессах. При этом отдельные варианты генов сами по себе могут давать незначительный вклад в наследственную предрасположенность к ССЗ, а их эффект зависит как от других полиморфных маркеров — генов риска развития заболеваний, так и от их взаимодействия с факторами внешней среды. В свете растущего массива генетических данных для успешной профилактики ССЗ все большую значимость приобретает необходимость разработки системы персонифицированной оценки генетического риска развития ССЗ. Ранее в нашей стране уже предпринимались попытки разработки диагностикума для определения индивидуального генетического риска развития инсульта, однако они не были достаточно успешны в связи с нехваткой имеющихся на тот момент научных данных и несовершенством методов анализа [5, 6]. Прежде всего это, очевидно, связано с методологическими особенностями самого GWAS-подхода, основанного на механистическом использовании принципа неравновесия по сцеплению [7]. И в этом контексте очевидно, что для диагностических целей необходимо использовать наиболее эффективные маркеры из числа тех, которые находятся в непосредственной близости (в группе сцепления) с локусом, обнаружившим корреляцию с заболеванием [8]. Последнего можно достичь применением современных методов и подходов, основанных на комбинировании данных GWAS-исследований и результатов анализа паттернов сцепления подходящих популяций из программы «1000 геномов», содержащих полные секвенированные последовательности геномов [9].

В настоящее время нами начат цикл исследований, направленный на разработку отсутствующей на данный момент тест-системы для определения индивидуальной предрасположенности к развитию ССЗ — ишемической болезни сердца и ишемического инсульта — в российской популяции, основанной на использовании ПЦР в реальном времени. Тест-система, основанная на дискриминации аллельных вариантов полиморфных маркеров с помощью ПЦР в реальном времени, имеет существенные преимущества перед другими методами, использующими в том числе гибридизационные подходы. Ее применение возможно на моделях оборудования, рутинно использующихся в научных и клинических лабораториях.

На первом этапе нами был запланирован отбор наиболее перспективных однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs) из числа локусов, продемонстрировавших ассоциации с ССЗ в полногеномных исследованиях. Списки соответствующих локусов и связанных с ними категорий были заимствованы из базы данных проекта GWAS Catalog [10, 11]. Поиск вели по ключевым словам «coronary heart disease», «coronary artery disease», «ischemic (ischaemic) stroke». В качестве пороговых уровней значимости ассоциаций использовали значения вероятностей p=5·10^-8 и p=1·10^–5. Результаты поиска представлены в табл. 1.

В дальнейший анализ были включены лишь полиморфизмы, которые были ассоциированы с рассматриваемыми заболеваниями с вероятностью p<1·10^–5 не менее чем в 2 исследованиях. Таких локусов оказалось довольно много, особенно для ишемической болезни сердца. Поэтому на начальном этапе было принято решение остановиться на разработке систем идентификации аллельных вариантов для локусов, продемонстрировавших значимые (p<1·10^–5) ассоциации в 5 исследованиях и более в случае ишемической болезни сердца и в 3 — ишемического инсульта. Всего было идентифицировано 20 таких локусов. Для 8 из них уже разработаны протоколы дискриминации аллельных вариантов с помощью ПЦР в реальном времени в технологии TaqMan и проведена оценка их встречаемости в выборке индивидов из Москвы, принадлежащих к русской этнической группе. Полученные популяционные данные представлены в табл. 2.

В ней же для сравнения приведены аналогичные данные для европейской популяции CEU из проекта «1000 геномов». Частоты встречаемости большинства аллелей оказались близкими для обеих популяций. На следующем этапе нами планируется генотипирование всех отобранных полиморфизмов в соответствующих выборках больных. Результаты работы могут быть использованы для анализа выборок больных из других регионов России.

Работа осуществлена при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований президиума РАН «Фундаментальные исследования для биомедицинских технологий».

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Информацияобавторах:

Лимборская Светлана Андреевна, д-р биол. наук, проф., заведующая отделом молекулярных основ генетики человека ИМГ РАН; e-mail: limbor@img.ras.ru

Limborska Svetlana Andreevna, Dr. Sci. Biol., prof., head of the Department of Molecular Bases of Human Genetics, Institute of Molecular Genetics RAS; e-mail: limbor@img.ras.ru

Хрунин Андрей Владимирович, канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела молекулярных основ генетики человека ИМГ РАН; e-mail: khrunin@img.ras.ru

Khrunin Andrey Vladimirovich, senior researcher of the Department of Molecular Bases of Human Genetics, Institute of Molecular Genetics RAS; e-mail: khrunin@img.ras.ru; https://orcid.org/0000−0002−7848−4688

Алиев Айдар Манапович, студент магистратуры Университета Амстердама (программа «искусственный интелект»); e-mail: aidaraliev@gmail.com

Aliev Aydar Manapovich, master’s student, M. Phil in computational biology, University of Amsterdam (the program of Artificial Intelligence); e-mail: aidaraliev@gmail.com

Для корреспонденции:Лимборская Светлана Андреевна, доктор биологических наук, профессор, заведующая отделом молекулярных основ генетики человека ИМГ РАН; e-mail: limbor@img.ras.ru