Депрессия — хроническое рецидивирующее психическое заболевание, манифестирует чаще всего в молодом и среднем возрасте и существенно снижает качество жизни и социальное функционирование пациентов. Депрессия играет наиболее значимую среди психических заболеваний роль в структуре глобального бремени болезней, и, по прогнозу ВОЗ, к 2030 г. станет одной из ведущих причин инвалидизации и смертности [1]. Эти прогнозы основываются на высокой распространенности депрессии: в течение жизни заболевание отмечается у 19% общей популяции, а в целом затрагивает более 350 млн человек по всему миру [1]. Кроме того, от 30% до 50% здоровых людей испытывают субклиническую депрессию, которая не соответствует диагностическим критериям для расстройств настроения, но значительно связана с риском формирования клинически значимой патологии [2].

Негативна для здоровья популяции как депрессия сама по себе, так и ее роль как этиологического и триггерного фактора, провоцирующего развитие и ухудшающего прогноз ряда соматических заболеваний, прежде всего сердечно-сосудистых, эндокринологических и онкологических [3]. В совокупности средняя ожидаемая продолжительность жизни у пациентов с депрессией снижена более чем на 10 лет [4].

С депрессией связан высокий риск суицида — второй наиболее частой причины смертности в возрасте 15—29 лет. Ежегодно в результате суицида в мире погибают около 800 тыс. человек [1]. Данные ВОЗ свидетельствуют, что ²/₃ совершивших суицидальную попытку имели депрессивные проявления. С другой стороны, 21% пациентов, страдающих депрессивным расстройством, совершают суицидальные попытки, из которых значительная часть завершенные [5].

Депрессия, как и большинство хронических соматических болезней, входит в обширный класс мультифакториальных заболеваний полигенной природы с наследственным предрасположением, и генетические факторы играют значительную роль в формировании и развитии депрессии, а также влияют на ее клинические проявления [6, 7]. Клинические проявления депрессии формируются в результате сложного взаимодействия генетических и эпигенетических факторов, особенностей раннего развития, а также влияния специфических характеристик систем реагирования на стрессоры, в результате которых эффекты стрессоров могут приводить к запуску механизмов патогенеза депрессии [8].

Генетический риск развития этого класса заболеваний как вероятность их возникновения, обусловленная только генетическими причинами, формируется за счет множества вариаций в геноме (генетических полиморфизмов) [9]. Полигенная модель предполагает, что предрасположенность к болезни ассоциирована с носительством различных вариантов генетического полиморфизма, и в случае выявления наиболее значимых генетических маркеров будет возможен прогноз индивидуального генетического риска развития заболеваний на основе генетического профилирования [10].

Генетический риск — «спектральный» популяционный феномен, и каждый индивидуум в популяции имеет свой уровень генетического риска. В рамках биопсихосоциальной модели патогенеза реализация генетического риска происходит в процессе взаимодействия трех доменов: биологического (генетического), личностного и социального, причем два последних также имеют свои уровни генетического контроля [11, 12]. Генетическое влияние на черты личности, темперамент и характер оценивается в 55—65% [11], а генетический контроль социального домена осуществляется на уровне систем реагирования на стрессоры [12], социальной адаптации и социального функционирования [13], формирующих индивидуальный интегральный паттерн эффекта воздействия социальных факторов в механизмах этиопатогенеза заболевания.

Личностный и социальный домены выступают «триггерами» и «модификаторами» исходного (данного при зачатии) уровня генетического риска. При невысоких уровнях риска воздействие триггеров и модификаторов должно быть максимальным для реализации риска и развития заболевания, при высоких уровнях риска их влияние может быть минимальным, и развитие заболевания облегчено и происходит внешне «спонтанно» [6]. Уровень генетического риска пропорционально связан с реальным, фактическим риском развития депрессии, который изменяется во времени и находится под существенным контролем триггеров и модификаторов риска.

Согласно данным близнецовых и семейных исследований, показатели наследуемости депрессивного расстройства невысоки (37—38%) [14], в отличие от, например, шизофрении (до 81%) [15], что может быть проявлением условно «мягкого» генетического влияния в совокупности с более низкой обращаемостью и гиподиагностикой депрессий. Можно предположить, что генетический риск депрессий имеет совершенно иное популяционное распределение, чем генетические риски шизофрении, но сходное с распределением генетических рисков многих широко распространенных соматических заболеваний.

В мире проведено значительное количество молекулярно-генетических исследований депрессии с использованием подхода «генов-кандидатов», однако на сегодня нет убедительных результатов, позволяющих оценивать общие и индивидуальные генетические риски развития заболевания [16, 17]. Общепринятым для большинства болезней наследственного предрасположения, и для депрессии в частности, считается положение о том, что генетическое влияние и уровень генетического риска обусловлены совместным эффектом множества локусов с небольшим эффектом, что трудно обнаружить, используя современные генетические методики [17].

Проведенные в последние 10 лет полногеномные ассоциативные исследования (англ. GWAS, Genome-Wide Association Studies) достаточно больших выборок с использованием разных вариантов клинического фенотипа депрессии также не выявили достоверных маркеров риска [18, 19]. Имеющиеся результаты с номинальной полногеномной значимостью не подтверждаются и не реплицируются на других когортах пациентов и контрольных группах. Считается, что проблема идентификации маркеров высокого уровня генетического риска таких полигенных заболеваний, как депрессия, может быть связана с относительно небольшими выборками, этнической стратификацией или сопутствующими психическими или соматическими расстройствами [17].

Крайне важным и, вероятно, критическим является способ формирования фенотипа заболевания при проведении исследований типа GWAS: депрессия клинически гетерогенна, возможно существование и специфических нейробиологических профилей разных типов и подтипов депрессии. Кроме того, часто те или иные симптомы депрессии проявляются по-разному у разных пациентов, что дополнительно осложняет процесс адекватного фенотипирования и может быть причиной невоспроизводимости генетических исследований депрессии.

Важным фактом является высокий уровень генетической гетерогенности при сравнении потенциальных маркеров генетического риска в разных популяциях. Российская популяция остается совершенно не изученной в данном аспекте, являясь при этом значительной по размеру и полиэтничной по структуре.

Наиболее часто применяемым подходом для прогнозирования генетического риска полигенных заболеваний человека является вычисление показателей шкал полигенного риска (polygenic risk scores, PRS) на основе данных GWAS [20]. PRS вычисляется как взвешенная сумма количества аллелей риска для выбранного набора локусов. Вес для каждого локуса вычисляется, как правило, на основании соответствующих эффектов для аллелей риска в GWAS-исследованиях. Для обеспечения достоверности PRS важно, чтобы величины эффекта оценивались в независимой когорте.

Результаты современных исследований позволили построить PRS для наиболее распространенных психических заболеваний, которые объясняют 7% дисперсии признака при шизофрении, 4% — для биполярного расстройства и 1,9% — для депрессии [21]. При соматических заболеваниях данный подход позволил выявить в популяции группы высокого риска (риск развития заболеваний в 3 раза выше, чем среднепопуляционный) для таких заболеваний, как ишемическая болезнь сердца (8% популяции), мерцательная аритмия (6,1%), диабет 2-го типа (3,5%), воспалительные заболевания кишечника (3,2%) и рак молочной железы (1,5%) [22]. Эти данные дают основания для разработки адекватных и корректных подходов к построению полигенных шкал риска и для депрессии. Данная технология может использоваться в рамках профилактики для раннего вмешательства, при котором группы пациентов, подверженные высокому риску, более эффективно идентифицируются с помощью PRS еще на доманифестном этапе заболевания. Требуются большие выборки, чтобы повысить клиническую релевантность данных методов диагностики, тем не менее они уже сейчас могут применяться в научных исследованиях и имеют перспективы для практического применения.

Таким образом, задача изучения генетической архитектуры депрессии и выявления генетических маркеров высокого уровня генетического риска развития депрессии представляет собой крайне сложную научную и медицинскую проблему.

В данной статье описываются методология и дизайн проекта, направленного на разработку генетической тест-системы развития депрессии, на основе PRS с учетом полиэтничности и мультикультурального характера российской популяции.

GWAS и PRS в исследованиях геномики депрессии: научные конкуренты

На сегодня опубликовано несколько исследований, близких по задачам и методам к предлагаемому проекту. Важно, что практически все они выполнены в сотрудничестве национальных научных государственных организаций и коммерческих инновационных компаний, занимающихся генетическим тестированием и предоставляющих эти услуги населению. Именно такой подход обеспечивает возможность преодоления ряда серьезных ограничений генетических популяционных исследовании психических заболеваний, связанных с небольшими размерами выборок, возможностями их набора в обозримые периоды времени и большими затратами на клиническую диагностику участников этих групп. При планировании нашего исследования мы опирались на самый передовой опыт наших научных конкурентов.

В 2016 г. в «Nature Genetics» были опубликованы результаты самого большого на тот момент исследования депрессии типа GWAS. Авторы использовали базу данных генетической компании 23andMe (США), где было собрано 75 607 геномов лиц, которые сами сообщили (self-report) в результате он-лайн опроса о наличии у них диагноза депрессии, и 231 747 геномов здорового контроля [19]. Кроме того, был проведен метаанализ полученных и уже опубликованных результатов GWAS у пациентов с депрессией и выявлено 17 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP)-генетических маркеров в 15 геномных локусах, достоверно связанных с риском развития депрессии на уровне полногеномной значимости.

Другое широкомасштабное исследование использовало несколько уровней фенотипирования и послужило точкой опоры для нас при формулировке научной гипотезы и планировании дизайна нашего исследования. В 2018 г. в «Nature Communications» была опубликована статья D. Howard и соавт., основанная на анализе данных Биобанка Великобритании, в которой представлены результаты GWAS у 322 580 человек [23]. Авторы сформировали при анализе три уровня фенотипов: 1) сообщение самим пациентом об обращении в прошлом за помощью по поводу «депрессии, стресса или тревоги» (фенотип «расширенная депрессия»); 2) сообщение самим пациентом о депрессивных симптомах (фенотип «вероятное депрессивное расстройство»); 3) диагноз «депрессивное расстройство», выставленный согласно критериям МКБ-9 и МКБ-10 (фенотип «депрессивное расстройство, диагностированное по МКБ»). Как отмечают сами авторы, расширенный фенотип депрессии, вероятно, будет включать в себя ряд личностных и других психических расстройств, в то время как «вероятное депрессивное расстройство» и депрессивное расстройство, диагностированное по МКБ, потенциально предлагают более надежные в клиническом плане определения депрессии.

Было обнаружено 17 независимых локусов, статистически значимо ассоциированных с 3 различными фенотипами депрессии (14 из них с «расширенной депрессией», 2 — с «вероятным депрессивным расстройством» и 1 — с «депрессивным расстройством, диагностированным по МКБ»). Очень хорошо видно, что чем более клинически корректно описан фенотип, тем меньше достоверных генетических маркеров удается обнаружить. Авторы исследования в процессе метаанализа сопоставили свои данные с другим GWAS компании 23andMe, проведенным C. Hyde и соавт. [19] с выборкой 75 607 человек, и обнаружили значительную связь всех 17 локусов с депрессией, причем 14 из них были новыми находками. Авторы отдельно выделили гены, которые представляют потенциальный интерес для понимания этиологии и патогенеза депрессивных состояний. К ним относится регулятор нейронального роста 1 (NEGR1), метаботропный глутаматный рецептор 5 (GRM5), ионотропный глутаматный рецептор каинатного типа субъединицы 3 (GRIK3), а также трансмембранный протеин 106 B (TMEM106B). Ряд других найденных генов (SORCS3, DRD2, CABP1) участвует в функционировании возбуждающих нейромедиаторов, постсинаптической передачи и функционировании дендритов, что дает возможность предположить их вклад в развитие депрессивных состояний за счет дисбаланса возбуждения и торможения в головном мозге.

В этом исследовании были найдены сильные положительные генетические корреляции между 3 фенотипами депрессии, и интересно, что самая высокая генетическая корреляция с клинически подтвержденными случаями депрессивных расстройств была характерна для фенотипа «расширенной депрессии». Каждый из 3 фенотипов депрессии имел свои ограничения. Однако, опираясь на данные C. Hyde и соавт. [19], авторы этого исследования обнаружили, что фенотип «расширенной депрессии» (когда пациент сам заявляет об обращении за помощью по поводу депрессии) генетически значительно коррелировал с данными, полученными из когорт с клинически подтвержденной депрессией. Авторы делают крайне важный вывод о том, что анализ больших когорт с «расширенной депрессией», по-видимому, дает большую мощность для обнаружения генетических эффектов, чем ограниченные по объему выборок исследования с более надежным клиническим фенотипом [23]. Кроме того, фенотип «расширенная депрессия» генетически коррелировал и с другими психическими расстройствами, такими как шизофрения, биполярное аффективное расстройство и синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), что согласуется с данными Консорциума Психиатрической Геномики (PGC) [23].

В 2019 г. в «Nature Neuroscience» был опубликован самый большой на сегодня метаанализ исследований методом GWAS у пациентов с депрессией из коллекций 23andMe, Биобанка Великобритании и Консорциума психиатрической геномики [23], в котором был преодолен знаковый рубеж в 1 млн участников. Были проанализированы данные 807 553 человек (246 363 пациента с депрессией и 561 190 контрольных участников). Авторами было обнаружено 9744 полиморфизмов, значимо ассоциированных с депрессией. Аллели 102 полиморфизмов, расположенных в 101 локусе, имели независимый характер сегрегации. Значимость этих 102 полиморфизмов также была оценена на еще большей независимой выборке из 1 306 354 испытуемых (414 055 пациентов с депрессией и 892 299 контрольных участников). После коррекции оказалось, что 87 из данных 102 полиморфизмов были значимо ассоциированы и в этой выборке, что усиливает надежность полученных данных.

В этом исследовании было обнаружено 269 генов, предположительно ассоциированных с депрессией. Наиболее значимым геном оказался ген сортилин-связанного VPS10-домен-содержащего рецептора 3 (SORCS3), расположенного на 10-й хромосоме. Этот белок связан с постсинаптическим сигналлингом и транспортом и особенно интенсивно экспрессируется в головном мозге. Примечательно, что этот ген также ассоциирован с болезнью Альцгеймера, а нокдаун данного гена в клеточных культурах приводит к усилению процессинга предшественника амилоида. Кроме того, с депрессией с высоким уровнем достоверности был связан ген нейронального фактора роста 1 (NEGR1). Был проведен GSEA (от англ. gene set enrichment analysis, анализ обогащения по функциональной принадлежности), и показано, что гены, в которых были обнаружены значимые генетические маркеры, имеют наиболее высокие уровни экспрессии в нейронах фронтальной и передней поясной коры головного мозга.

Авторы оценили предиктивную способность данного набора полиморфизмов в отношении большого депрессивного расстройства (БДР, англ. MDD, major depression disorder). Для этого авторы получили PRS и использовали их на независимой когорте пациентов с клинически диагностированным депрессивным расстройством из баз Generation Scotland (975 пациентов и 5 971 контрольных), Muenster (960 пациентов и 834 контрольных) и BiDirect (811 пациентов и 469 контрольных). Оказалось, что установленный набор полиморфизмов в составе PRS статистически значимо ассоциирован с диагнозом БДР и обладает хорошей предиктивной способностью [23]. Подтвердились данные о генетических корреляциях между депрессией и шизофренией (rG=0,32), биполярным расстройством (rG=0,33), ишемической болезнью сердца (rG=0,13), повышенным уровнем триглицеридов (rG=0,16), увеличением объема жировой ткани (rG=0,16), индексом талии/бедра (rG=0,12).

Таким образом, изучение генетической архитектуры депрессии в полиэтничной популяции России и построение системы полигенных шкал риска развития депрессии в российской популяции являются сложной научной проблемой. Решение этой проблемы возможно при проведении мультицентрового национального проекта с использованием комбинированного дизайна на популяционной выборке с валидацией на клинической выборке с качественным клиническим фенотипом. Далее мы описываем гипотезу, цели и задачи, методологию и дизайн этого проекта.

Базовая гипотеза исследования

Мы предположили, что в популяции имеются специфические системы генетических маркеров высокого риска развития депрессии, которые можно обнаружить и описать с использованием полигенных шкал риска. Специфичность этих систем маркеров, вероятно, различна и существенно зависит от дефиниции того фенотипа, который выбирается или строится при оценке риска. Широкий категориальный фенотип (диагноз депрессии) может быть менее информативным в сравнении с фенотипами, включающими более узкие симптомы или количественные оценки (баллы), что позволяет выявить генетические эффекты выраженности количественных признаков. Использование нескольких фенотипов, возможно, связанных между собой, с различной степенью выраженности в популяционной когорте может позволить выявить неочевидные при логическом построении фенотипа признаки, уровень генетического контроля которых может быть значительно выше, чем категориальных «диагностических» фенотипов.

В процессе валидации полигенных шкал риска с такими «узкими» и часто количественными фенотипами появляется возможность сопоставления предиктивной мощности, а также чувствительности и специфичности полигенных шкал риска в популяции и клинической выборке. Наличие дополнительной группы скринированного контроля с точно такой же методологией фенотипирования, как и для пациентов с депрессией, дает возможность доказательной оценки как элементов сложного фенотипа депрессии, так и характеристик предиктивных моделей, основанных на полигенных шкалах риска.

В случае успешного построения полигенных шкал риска отдельных «узких» фенотипов возможны построение их комплексной системы и ее использование для разработки генетической тест-системы для оценки уровней генетического риска развития депрессии без необходимости глубокой, часто сложной и затратной, а иногда и объективно невозможной клинической диагностики заболевания.

Разработка такой генетической тест-системы даст возможность ее применения для стратификации популяционных когорт с целью выявления групп с высоким и ультравысоким уровнем генетического риска развития депрессии в рамках превентивных профилактических программ. Полученные в нашем проекте результаты станут базовыми для финальной валидации предложенной генетической тест-системы.

На основании предложенной гипотезы нами разработан план исследования, целью которого является разработка генетической тест-системы развития депрессии на основе PRS с учетом полиэтничности российской популяции, а также клиническая валидация и адаптация этой тест-системы для проведения популяционного скрининга направленного на выявление групп высокого генетического риска развития депрессии.

Для достижения цели проекта предполагается выполнить ряд промежуточных исследований.

Провести первое в России полногеномное ассоциативное исследование депрессии типа GWAS с использованием популяционного подхода и психометрических инструментов на основании он-лайн опроса для оценки симптомов депрессии на достаточной выборке из популяции РФ. Сравнить результаты этого исследования с результатами подобных исследований в мире для выявления популяционных особенностей выборки в РФ.

По результатам GWAS разработать PRS для оценки риска как депрессии, так и ее отдельных симптомов в рамках психометрических инструментов, а также дополнительных фенотипических характеристик, связанных с соматическими проявлениями депрессии. Провести оценку уровней генетической корреляции между отдельными фенотипическими характеристиками депрессии. Выбрать наиболее информативные системы PRS для дальнейшей валидации.

Набрать ограниченную выборку пациентов с клиническим диагнозом депрессии и здорового контроля с широким клиническим, социально-демографическим, соматическим и поведенческим фенотипом из популяции РФ, сравнимую по характеристикам с выборкой, изученной в GWAS. Провести генотипирование участников ограниченной выборки пациентов и здорового контроля с использованием ДНК-микрочипов высокой плотности Illumina.

Провести валидацию PRS из GWAS-исследования на выборке пациентов с депрессией и здорового контроля для оценки предиктивных характеристик PRS в отношении как клинического диагноза, так и отдельных симптомов заболевания с учетом пола, возраста, социально-демографических характеристик и психотравмирующих факторов детства. Провести оценку влияния психотравмирующих факторов детства как модификаторов генетического эффекта PRS с учетом пола, возраста и симптомов заболевания.

Выбрать систему PRS, показавшую наилучшие характеристики чувствительности и специфичности, а также предиктивной мощности в отношении диагноза депрессии и важнейших симптомов заболевания с учетом критерия минимальной достаточности, и на ее основе предложить конструкцию генетической тест-системы на основе PRS для дальнейшей валидации.

На финальном этапе исследования планируется рекомендовать полученную генетическую тест-систему для популяционного скрининга индивидуумов с высоким генетическим риском развития депрессии после прохождения дополнительной валидации тест-системы слепым методом вне рамок данного проекта как перспективное направление развития результатов проекта.

Методология и дизайн исследования

Проект предполагает использование PRS как новый подход к принципам анализа, выявления и валидизации системы генетических маркеров высокого риска развития депрессии. Предполагается изучение не менее 5800 участников из разных регионов России с применением мультицентрового дизайна исследования. Исследование планируется как комплексное, будут использоваться методы и методологии нескольких научных дисциплин — психиатрии, психологии, генетики и биоинформатики. Междисциплинарный проект сочетает в себе преимущества генетического исследования в двух методологических вариантах и клинического исследования с использованием квантифицируемых показателей для количественного анализа.

Исследование является поперечным, ассоциативным типа «случай—контроль», включает этап валидации и несколько групп сравнения. Проект имеет три фазы: поисковая, фаза клинической валидации и фаза конструирования тест-системы на основе полигенных шкал риска. Фазы реализуются параллельно.

Поисковая фаза: проведение первого в России полногеномного ассоциативного исследования депрессии типа GWAS с использованием популяционного подхода и психометрических инструментов на основании онлайн-опроса для оценки симптомов депрессии на достаточной выборке из популяции РФ. Участники: популяционная выборка из числа клиентов компании «Генотек», прошедших полногеномный анализ, давших согласие на исследования и заполнивших он-лайн опросник. Планируемый объем выборки: до 5000 человек.

В процессе выполнения поисковой фазы по результатам оценки онлайн-опроса будет выделено две группы сравнения виде категориальных фенотипов: «потенциальная депрессия» и «здоровый контроль». Сравнение этих групп в процессе выполнения GWAS даст возможность формирования PRS для дальнейшего анализа. Будет проведен анализ количественных вариантов фенотипа — баллов, набранных участником онлайн-опроса при ответах на разделы самоопросника, сформированных на основе клинически значимых международных психометрических инструментов. При выявлении значимых вариантов количественных фенотипов будут проведены дополнительные GWAS по этим фенотипам и построены PRS.

По итогам поисковой фазы будет проведено конструирование полигенных шкал риска (PRS) для наличия депрессии, отдельных симптомов депрессии, количественных оценок выраженности симптомов, а также для дополнительных фенотипических признаков (индекс массы тела, курение табака, употребление алкоголя). Будет проведен анализ влияния пола и возраста, а также этнической принадлежности участников. Планируется проведение оценки уровней генетической корреляции между различными вариантами фенотипов и их элементами.

Фаза клинической валидации: набор и полногеномное генотипирование ограниченной выборки участников с широким клиническим, социально-демографическим, соматическим и поведенческим фенотипом из популяции РФ, сравнимой по характеристикам с выборкой, изученной в GWAS: пациенты с клиническим диагнозом депрессии и контрольные психически здоровые индивидуумы.

Проведение валидации систем PRS из исследования GWAS на выборке пациентов с депрессией и контроля для оценки предиктивных характеристик PRS в отношении как клинического диагноза, так и отдельных симптомов заболевания и их выраженности с учетом пола, возраста, социально-демографических характеристик и психотравмирующих факторов детства. Сравнительный анализ разных вариантов систем PRS и выбор системы с наилучшими показателями чувствительности и специфичности с учетом клинической адекватности фенотипов и их вариантов.

Участники ограниченной выборки: 1) амбулаторные и стационарные пациенты с клиническим диагнозом депрессии. Планируемый объем выборки: до 300 человек; 2) психически здоровые индивидуумы, прошедшие полный комплекс идентичных клинических и психометрических исследований (скрининг). Планируемый объем выборки: до 500 человек.

Фаза конструирования тест-системы: не предполагает дополнительного набора участников, начинается с момента анализа данных поисковой фазы и завершается после набора и анализа всех данных исследования.

В исследовании изучаются две выборки.

1. Популяционная выборка поисковой фазы исследования. Популяционное когортное исследование проводится среди клиентов ООО «Генотек», давших информированное согласие на участие в исследовании при условии наличия их геномных данных в базе данных ООО «Генотек». Для фенотипирования участников исследования планируется использование онлайн-опросника, состоящего из 2 блоков:

а) в 1-м блоке содержатся вопросы, соответствующие основным диагностическим критериям депрессивного расстройства по DSM-5 и МКБ-10 [24];

b) 2-й блок представляет собой адаптированную для интернет-опроса версию международной скрининговой шкалы «Госпитальная шкала депрессии и тревоги» (HADS) [25].

Дополнительно будет получена информация о половой принадлежности, возрасте, индексе массы тела, курении, паттерне употребления алкоголя, уровне физической активности участников.

2. Клиническая выборка и группа психически здоровых лиц фазы клинической валидации: исследование будет проведено в рамках Российского национального консорциума по психиатрической генетике (РНКПГ), веб-сайт — https://rncpg.org. Консорциум обеспечивает выполнение единого протокола исследования, координацию, контроль и администрирование набора участников, выступает как методический и аналитический центр исследования [26, 27].

В связи с трудностями адекватного набора лиц с депрессией (низкая обращаемость, гиподиагностика, низкая выявляемость) исследование планируется как мультицентровое. Основные Центры исследования и набора участников (3 Центра): ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр им. В.М. Бехтерева (Санкт-Петербург); ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского (Москва); Научный центр психического здоровья (Москва).

Дополнительные Центры исследования и набора участников (5 Центров): НИИ психического здоровья «Томский национальный исследовательский медицинский центр» Российской академии наук (Томск); Институт биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук (Уфа); «Липецкая областная психоневрологическая больница» (Липецк); Ростовский государственный медицинский университет (Ростов-на-Дону); «Рязанский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова» (Рязань).

Пациенты и здоровые участники исследования (контрольная группа) проходят одинаковое комплексное исследование. С участниками исследования будут работать врач-психиатр, медицинский психолог.

Диагностические процедуры. При включении в исследование со всеми участниками будет проведено полуструктурированное диагностическое интервью MINI для верификации клинического диагноза или его отсутствия (M.I.N.I. Russian Version Translation 7.0.0. для DSM-5). В исследование планируется включение пациентов с диагнозами, соответствующими диагностическим критериям МКБ-10 депрессивный эпизод (F32) и рекуррентное депрессивное расстройство (F33) вне зависимости от стадии расстройства (обострения или ремиссии), и здоровых лиц (контрольная группа).

Психометрические инструменты

Для заполнения врачом: шкала Монтгомери—Асберг (MADRS) для оценки выраженности депрессивной симптоматики [28]; Колумбийская шкала оценки тяжести суицида (C-SSRS) [29].

Для самостоятельного заполнения участниками: 1. Шкала Клонинджера для оценки черт личности, характера и темперамента (Temperament Character Inventory, TCI) [30]; 2. Госпитальная шкала тревоги и депрессии (HADS) [25]; 3. Опросник гипомании (HCL-32) для исключения пациентов со скрытой (гипо-)маниакальностью [31]; 4. Тест отношения к приему пищи (Eating Attitude Test, EAT-26) для оценки нарушений пищевого поведения, коморбидных депрессии [32]; 5. Шкала ангедонии Снайта—Гамильтона (SHAPS) [33]; 6. Анкета детской травмы (Childhood Trauma Questionnaire, CTQ) для тщательной ретроспективной оценки выраженности и интенсивности перенесенного в прошлом стресса, включая информацию о внутриутробном периоде развития, и далее, в детском и подростковом возрасте [34]; 7. Шкала AUDIT (Alcohol Use Disorders Identification Test) для оценки паттерна потребления алкоголя, последствий его употребления и возможного наличия доклинических форм алкогольной зависимости [35].

Генетический анализ. Биоматериал (венозная кровь и/или слюна) участников исследования доставляется в лабораторию ООО «Генотек» (Москва) для проведения генетического анализа — микроматричный анализ, обеспечивающий высокую точность анализа и приемлемую стоимость (SNP-array, «Illumina», США). Генотипирование будет проведено с использованием ДНК-микрочипов высокой плотности Illumina Infinium Global Screening Array-24 v3.0 BeadChip (~654,000 SNPs) (США). Выделение ДНК будет производиться с использованием наборов Qiagen (Blood Mini kit), для контроля качества — Qubit BR kit, согласно протоколам производителя. Процесс пробоподготовки производится согласно протоколам производителя.

Биоинформатическая обработка данных генотипирования, полногеномный анализ (GWAS) и построение полигенных шкал риска (PRS)

Обработка сигналов со сканера микрочипов HiScan будет производиться с использованием программного обеспечения GenomeStudio с использованием стандартного протокола определения генотипов и первичного контроля качества от производителя сканера и чипов «Illumina». Вторичный контроль качества исключению близкородственных образцов и образцов с низким качеством генотипирования (call rate <0,9), генетических вариантов с низким качеством и не удовлетворяющих условиям равновесия по Харди—Вайнбергу. Кроме того, будет применяться фильтрация по частоте минорного аллеля (MAF >0,5%). Предобработка и контроль качества будут выполняться с использованием инструментов PLINK, bcftools, vcftools и собственных скриптов на языка R/Python.

Для анализа популяционной структуры будут применяться различные техники визуализации многомерных данных (PCA, tSNE, UMAP). Более детально популяционная стратификация будет исследоваться с помощью инструментов ADMIXTURE [36] и fineSTRUCTURE [37].

Будет проведена процедура восстановления генотипов по неравновесному сцеплению (imputation). Данный подход за счет увеличения количества исследуемых генетических вариантов позволяет достигать более значимых результатов в GWAS-анализе при поиске полногеномных ассоциаций. Восстановление по неравновесному сцеплению (импьютирование) исследуемых когорт планируется проводить с использованием инструмента BEAGLE 5.1 [38]. В качестве референсной панели для импьютирования будет использоваться панель Haplotype Reference Consortium [39]. В дальнейший анализ будут включены генетические маркеры с высоким информационным скором (DR2 >0,7). Полногеномный поиск генетических вариантов (GWAS), ассоциированных с депрессией, будет производиться согласно рекомендациям [40] с использованием программного обеспечения PLINK.

В качестве переменной отклика будут использоваться как бинарная величина статуса заболевания, так и количественные переменные (баллы по шкалам по разделам он-лайн опросника, созданным на основе психометрических шкал).

GWAS анализ будет произведен в разных конфигурациях: с включением в качестве ковариат пола, возраста, статуса курения, потребления алкоголя, этничности (первые главные компоненты) и других переменных. В качестве поправки на множественные сравнения планируется применять коррекцию Бонферрони и FDR-метод. Аннотация генетических вариантов будет производиться с использованием базы dbSNP и др.

Для построения и валидации полигенных шкал риска (PRS) будет производиться разделение когорты на обучающую и тестирующую, а также использование процедуры кросс-валидации. В качестве первичных данных об ассоциациях будут использоваться результаты доступных GWAS-анализов (например, summary statistics из GWAS в Psychiatric Genetics Consortium). Для конструирования полигенных шкал риска будут использоваться наиболее популярные инструменты: PRSice [41], LDPred [42], lassosum [43]. Для оценки объясненной дисперсии и генетических корреляций между различными фенотипами и их вариантами планируется применить LD Score regression [44]. Дальнейший анализ может состоять в построении более сложных нелинейных моделей (например, случайных лесов, градиентного бустинга и др.), вовлекающих, помимо полигенных рисковых шкал, негенетические факторы риска депрессии.

Ожидаемые результаты проекта

В результате выполнения исследования будут впервые получены данные о генетической архитектуре депрессии и выявлены полигенные шкалы риска (PRS) развития депрессии в популяции России с учетом ее полиэтничности. Данный факт крайне важен с учетом известной гетерогенности генетических структур разных популяций, особенно с учетом отсутствия на сегодняшний день генетических данных в отношении депрессии в популяции России.

Будет проведено первое в России полногеномное ассоциативное исследование депрессии в популяционной выборке, сформированы полигенные шкалы риска для отдельных симптомов депрессии с последующей валидацией на клинической выборке пациентов и группе психически здоровых лиц с применением идентичной процедуры фенотипирования.

Будет разработана генетическая тест-система на основе комплекса валидных маркеров (PRS) для выявления групп высокого генетического риска развития депрессии в популяции. Тест-система позволит проводить эффективный скрининг населения после проведения масштабной валидации на независимых выборках (вне рамок данного проекта). Появление генетической тест-системы, разработанной при изучении российской популяции и в условиях постоянного снижения стоимости генетических исследований, позволит осуществить эффективный переход к развитию превентивной медицины в области психического здоровья. Появление генетической тест-системы для генетического профилирования населения в отношении такого распространенного и социально-значимого заболевания, как депрессия, будет соответствовать Указу Президента РФ от 11 марта 2019 г. №97 «Об Основах государственной политики Российской Федерации в области обеспечения химической и биологической безопасности на период до 2025 г. и дальнейшую перспективу».

В настоящее время изучение генетической архитектуры депрессии в полиэтничной популяции России и построение системы полигенных шкал риска (PRS) развития депрессии в российской популяции имеют высокий уровень научной значимости и новизны. Впервые в российской популяции будет проведено полногеномное исследование депрессии типа GWAS. Важным аспектом с высокой новизной является параллельное использование двух выборок — популяционной и клинической, что позволяет провести дополнительную оценку качества фенотипирования участников исследования. Впервые будет проведен анализ связи геномных данных с двумя типами фенотипических характеристик: качественными и категориальными (диагноз, наличие симптомов) и количественными (балльные оценки выраженности симптомов). Впервые будет проведен сравнительный анализ PRS для отдельных симптомов заболевания, выявленных на основе самооценок участников, что имеет решающее значение для популяционного скрининга без осмотра врача. Впервые будет проведена процедура валидации и оценки предиктивной мощности полигенных шкал риска для симптомов в популяционной выборке на качественно описанной выборке пациентов с применением современных международных клинических и психометрических инструментов. Впервые в популяции России будет проведена оценка влияния психотравмирующих факторов детства как модификаторов генетического эффекта PRS с учетом пола, возраста и симптомов заболевания.

Впервые будет применен подход оценки «минимальной достаточности фенотипа» на основании биоинформатического анализа геномных и клинических данных, что позволит разработать «минимальный фенотип» депрессии для проведения популяционного скрининга. Впервые будет использован подход комплексной оценки нескольких полигенных шкал риска с различными фенотипическими дефинициями в виде «системы PRS» для построения генетической тест-системы для использования в скрининговых исследованиях.

Результаты выполнения проекта дадут возможность сравнения данных с результатами изучения других популяций в мире, включая азиатскую, европейскую и смешанные популяции (американская). Полиэтничность российской популяции с учетом существенного влияния мультикультурности представляет собой уникальный объект для изучения методами популяционной медицинской генетики, что даст возможность появления новых знаний о генетических системах этиологии и патогенеза заболевания.

Результаты выполнения проекта представляют научную и практическую ценность в условиях большой распространенности заболевания при низком уровне обращаемости за медицинской помощью и крайне ограниченными возможностями клинической диагностики.

При проведении исследования планируются разработка PRS на выборке из популяции на основе самоопросников и последующее тестирование и валидация PRS на выборке пациентов с верифицированным клиническим диагнозом и здорового контроля с идентичной методологией фенотипирования. Такой подход приведет к формулировке «минимально достаточного» фенотипа, применение которого в комплексе с разработанной генетической тест-системой даст возможность проведения дальнейших исследований на больших выборках с минимальными затратами на клиническую диагностику. Кроме того, элементы такого фенотипа могут стать базой для построения диагностических скрининговых систем нового поколения, в основе которых будут лежать только «генетически валидированные» симптомы заболевания.

На сегодня основные диагностические подходы по выявлению депрессии и риска ее развития по-прежнему основываются на конвенциальных, описательных классификациях, а не на научно обоснованном базисе. До сих пор не выделено четких биологических предиктивных маркеров (включая генетические), которые могли бы обосновать патофизиологический риск развития депрессии. Понимание генетических основ в отношении нарушений функционирования нервной системы и связанных с ними фенотипов депрессивного расстройства может способствовать поиску его биологических механизмов [45].

В контексте современной персонализированной медицины и реальной трансляции достижений фундаментальных исследований в клиническую практику наиболее важным направлением является развитие превентивной медицинской помощи с акцентом на профилактику как альтернативу малоэффективному терапевтическому процессу.

В последние годы в мире активно формируется новое направление «превентивной медицины» [46], функционал которого существенно выходит за рамки профилактики в традиционном смысле слова. В результате широкомасштабных биомедицинских исследований стали понятны реальные факторы риска (биологические, генетические, популяционные) многих распространенных заболеваний наследственного предрасположения мультифакториальной природы [47]. Оценка таких факторов в их развитии у конкретного индивидуума создает доказательную научную базу для проведения профилактических мероприятий адресного характера — не для всех и сразу, а для некоторых и в критические моменты их жизни.

В России до сих пор подобных исследований не проводилось. Этот проект является первым в этой области в РФ, и его результаты могут лечь в основу научно обоснованного подхода к превентивному подходу в области психического здоровья.

В рамках превентивной медицины профилактика депрессии становится персонализированной и научной, что позволяет не только повысить ее эффективность, но и существенно сэкономить ресурсы. Вместо популяционных мероприятий с миллионами участников профилактических программ «для всех» возможно применение специфических целевых программ для групп высокого генетического риска развития заболевания, что при меньших затратах в целом дает возможность увеличить затраты на каждого участника программы. Согласно мировым данным, переход к профилактической модели оказания медицинской помощи имеет существенные экономические преимущества и его внедрение приводит к реальному повышению продолжительности жизни населения.

Предлагаемый проект имеет ряд предпосылок для успешного выполнения. Поставленная цель и задачи представляются успешно достижимыми с учетом возможностей участников проекта и значительного научного задела. На сегодня в исследование включены более 1000 участников в рамках популяционной выборки-клиентов компании «Генотек», прошедших полногеномный анализ, давших согласие на исследования и заполнивших онлайн опросник. В рамках набора клинической выборки в исследование уже включены более 100 пациентов. Исследование будет проведено в рамках Российского национального консорциума по психиатрической генетике (РНКПГ), веб-сайт — https://rncpg.org. Консорциум — единственная в России национальная профессиональная коллаборация специалистов в области психиатрической генетики, целью которой является изучение генетических основ психических заболеваний в российской популяции для повышения эффективности их профилактики и лечения [26, 27].

Проект планируется как комплексный и междисциплинарный по структуре исследовательских инструментов. Статистический и биоинформатический анализы будут проведены с использованием современных инструментов, методов и подходов. Дизайн исследования построен с использованием принципов доказательной медицины. Исследование является сопоставимым с мировым уровнем по совокупности цели, задач, дизайна, методических и научных подходов, используемого исследовательского инструментария и объему когорт в исследовании.

Строгий клинический подход к конструированию фенотипов депрессии и анализу их клинического и биологического смысла, а также их вариантов и элементов в сочетании с технологическими и биоинформатическими возможностями и значительным опытом проведения доказательных мультицентровых исследований обеспечивает предлагаемому проекту хорошие шансы выполнения и получения новых знаний о генетической архитектуре депрессий.

Исследование поддержано грантом РНФ 20-15-00132.

Проект реализуется в рамках Российского национального консорциума по психиатрической генетике (РНКПГ).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.