CC BY
29
СТРУКТУРНАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ГЕНОМА ЛЕЙКОЦИТОВ И КЛЕТОК АРТЕРИЙ ПРИ АТЕРОСКЛЕРОЗЕ У ЧЕЛОВЕКА
Слепцов А. А.1, Назаренко М. С.1,2,3, Пузырев В. П.1,3
В обзоре рассмотрены существующие представления о структурной изменчивости генома соматических клеток как компоненты, связанной с атеросклерозом. Приведены результаты собственного исследования о спектре вариаций числа копий участков ДНК в лейкоцитах периферической крови и клетках артерий при их атеросклеротическом поражении у человека. Обозначены перспективы исследования структурной вариабельности генома соматических клеток для понимания патогенетики многофакторных заболеваний человека.
Российский кардиологический журнал 2017, 10 (150): 140-146
http://dx.doi.org/10.15829/1560-4071-2017-10-140-146
Ключевые слова: атеросклероз, CNV, вариации числа копий участков ДНК, микрочипы, биомаркеры, диагностика.
Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск; 2ФГБНУ Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний, Томск; 3фГБОУ ВПО Сибирский государственный медицинский университет" Минздрава России, Томск, Россия.
Слепцов А. А. — м.н.с. лаборатории популяционной генетики, Назаренко М. С.* — к.м.н., руководитель лаборатории популяционной генетики, Пузырев В. П. — д.м.н., академик РАМН, профессор, научный руководитель, научный руководитель.
*Автор, ответственный за переписку (Corresponding author): maria.nazarenko@medgenetics.ru
aCGH — англ. array-based Comparative Genomic Hybridization, матричная сравнительная геномная гибридизация, CNV — англ. Copy Number Variation, вариабельность числа копий участков ДНК, DGV — англ. Database of Genomic Variants, база данных геномных вариаций человека, HMGR — 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктаза, iPSCs — англ. induced Pluripotent Stem Cells, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, pFDR — достигнутый уровень значимости статистического теста, скорректированный методом Benjamini-Hochberg, ГМК — гладкомышечные клетки, ДНК — дезоксирибону-клеиновая кислота.
Рукопись получена 21.06.2017 Рецензия получена 09.08.2017 Принята к публикации 04.09.2017
STRUCTURAL VARIABLITY OF LEUCOCYTE GENOME AND ARTERIAL CELLS IN HUMAN ATHEROSCLEROSIS
1 12 3 13
Sleptsov A. A. , Nazarenko M. S. '' , Puzyrev V. P. '
The review is focused on current views on the structural variation of genome of somatic cells as components related to atherosclerosis. The original data presented on the variation spectrum of DNA areas copies in peripheral blood leucocytes and arterial cells in human atherosclerosis. The future directions sketched for the research on somatic cells genome variation with the aim for pathogenetics of multifactorial diseases.
Russ J Cardiol 2017, 10 (150): 140-146
http://dx.doi.org/10.15829/1560-4071-2017-10-140-146
Key words: atherosclerosis, CNV, DNA areas copies variation, microchips, biomarkers, diagnostics.
1SRI of Medical Genetics, Tomsk National Research Center of RAS, Tomsk; 2SRI of Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Tomsk; 3Siberian State Medical University (SSMU), Tomsk, Russia.
Хорошо известно, что патогенез атеросклеротиче-ского поражения артерий представляет собой многофакторный и многостадийный процесс, в развитие которого существенный вклад вносит генетическая компонента [1, 2]. Несмотря на активное проведение исследований в области генетики атеросклероза и его клинических осложнений, список генов, изменчивость которых может быть фактором риска развития и прогрессии данных заболеваний, относительно небольшой, а однонуклеотидный полиморфизм объясняет лишь малую долю наследуемости данных заболеваний. Исследования ассоциаций выявляют генетическую детерминированность факторов риска атеросклероза (дислипидемия и артериальная гипер-тензия) и, следовательно, ранних этапов атерогенеза, но не проясняют всего спектра молекулярных меха-
низмов патологических изменений, происходящих в стенке артерий при развитии сосудистых осложнений [3, 4].
Можно предположить, что одна из причин такого состояния дел в данной области знаний связана с исключительным вниманием к наследуемым полиморфным генетическим вариантам. В то же время, вне фокуса внимания исследователей находятся изменения нуклеотидной последовательности ДНК, возникающие в соматических клетках в ходе онтогенеза или, по крайней мере, на этапах, предшествующих развитию заболевания. Недавние работы показывают, что приобретенные человеком в течение жизни (постзиготические) и ненаследуемые изменения генома соматических клеток представляют собой недооцененный источник вариабельности в развитии
и прогрессии различных заболеваний, в том числе, многофакторной природы [5-8]. Не исключено, что генетическая вариабельность клеток артерий может модифицировать развитие и течение их атеросклеро-тического поражения у индивидов, предрасположенных к данному заболеванию [2].
Теоретические предпосылки существования соматической вариабельности генома в клетках сосудов
В рамках разрабатываемых теорий мутационной изменчивости соматических клеток особое внимание уделяется особой форме неменделевского наследования — "парадоминантному наследованию" [9-11]. Сущность парадоминантного наследования заключается в комбинации унаследованных генетических изменений с возникшими de novo соматическими мутациями в том же локусе (рис. 1). Гетерозиготные по парадоминантной мутации индивидуумы имеют нормальный фенотип и передают мутантный аллель через поколения без проявления, а гомозиготы являются летальными. Патологический признак (фенотип, болезнь) проявляется только в том в случае, если соматическая мутация возникает на очень ранних стадиях эмбриогенеза, что приводит к потере гетеро-зиготности и формированию гомозиготных или геми-зиготных популяций клеток. В результате эмбрион становится мозаичным. Такие мозаичные генотипы могут обнаруживаться у нескольких членов одной родословной, формируясь у каждого из родственников независимо в ходе онтогенеза, но на общей генетической основе. Это симулирует аутосомно-доми-нантный тип наследования, что и отражено в названии механизма "парадоминантность". Парадоми-нантное наследование напоминает, но не соответствует двухударной модели Кнудсена, согласно которой, вторая мутация происходит в любой момент в постнатальном онтогенезе [2].
Первоначально предполагалось, что концепция парадоминантного наследования может выступать в качестве объяснения этиологии ряда наследственных синдромов, проявляющихся патологией кожных покровов — синдром МакКьюна-Олбрайта, пигментные невусы Беккера [9, 10]. Однако последующие исследования показали, что данный феномен наблюдался и при локальных структурных нарушениях, которые возникают в ходе васкулогенеза [12]. Например, в клетках вен при их мультифокаль-ных аномалиях на коже и слизистых у одного и того же человека идентифицированы как унаследованные, так и мутации de novo в гене эндотелиаль-ной тирозиновой киназы (TEK) [12]. Мутации de novo выявлены также в тканях сосудов у больных при аневризме абдоминальной части аорты [13] и легочной артериальной гипертензии [14]. Данные примеры подчеркивают важность анализа вариабельности нуклеотидной последовательности ДНК не только в лейкоцитах периферической крови
Рис. 1. Схематичное представление гипотезы "парадоминантного наследования". Аллель "А" — норма; аллель "а" — мутация [цитируется по 2].
индивидов, но и в других клетках, особенно, в органах-мишенях заболеваний.
Сосуществование мажорных и минорных генетических вариантов, как в нормальных, так и в пораженных заболеванием тканях, позволило сформулировать гипотезу о предсуществующей внутритканевой генетической гетерогенности как высокоспециализированной форме соматического мозаи-цизма [15, 16]. Предполагается, что во время раннего эмбрионального развития существует краткий период времени, когда в определенных тканях временно инак-тивированы механизмы репарации ДНК, что приводит к аккумуляции нескольких генетических вариантов. Мутации не являются результатом процесса de novo, а предсуществуют, хотя и в очень небольшом количестве клеток определенной ткани. Основное отличие данной гипотезы от "парадоминантного наследования" заключается в том, что отбор мутаций будет являться более критичным событием в патогенезе заболевания, чем собственно спонтанный мутагенез.
Экспериментальные работы по изучению вариабельности генома при атеросклерозе
События, которые инициируют атерогенез в артериях, активно обсуждаются на протяжении нескольких десятилетий. Открытие моноклональности глад-комышечных клеток (ГМК) в стенке артерий послужило причиной рассмотрения формирования атеросклеротических бляшек с позиций неопластического процесса. В этом случае, мутация в одной из ГМК приводит к ее трансформации в клетку-предшественника пролиферативного клона [17]. В пользу соматической мутационной концепции атерогенеза
свидетельствует большое количество экспериментальных исследований [17-19]. Повреждение ДНК, характерное для клеток атеросклеротических бляшек на ранних стадиях заболевания, возрастает с увеличением степени тяжести патологии и почти универсально обнаруживается в клетках на поздних стадиях атеросклероза [20].
Одной из первых соматических мутаций, обнаруженных в ГМК атеросклеротических бляшек коронарных и сонных артерий человека, является мутация в полиадениновом тракте гена рецептора трансформирующего ростового фактора р, II типа (TGFBR2) [21]. В связи с тем, что данная мутация выявлена в единичных первичных и рестенотических атеро-склеротических бляшках артерий, полагают, что она не принимает участие в патогенезе заболевания [22, 23]. Мутации в гене TGFBR2 часто выявляются при микросателлитной нестабильности в опухолевых клетках. Неудивительно, что в ГМК артерий, пораженных атеросклерозом, по сравнению с интакт-ными сосудами, также описаны феномены микроса-теллитной нестабильности и потери гетерозиготно-сти по целому ряду локусов [24-28].
Потеря гетерозиготности выявлена в генах мисматч-репарации ДНК в атеросклеротических бляшках аорты, что может приводить к нарушению репарации и прогрессирующему накоплению мутаций в геноме клеток [25]. В другой работе показано, что потеря гетерозиготности является частым событием в клетках сонных артерий, и она обнаружена в динуклеотидном повторе гена NOS3 [27]. Фермент NOS3 участвует в образовании оксида азота, который обладает сосудорасширяющим эффектом, и задействован в патогенезе атеросклероза, ингибируя пролиферацию ГМК, адгезию лейкоцитов, агрегацию тромбоцитов.
Кроме того, в макрофагах и ГМК атеросклероти-ческих бляшек зарегистрированы другие варианты повреждений ДНК в виде разрывов, модификаций оснований (окисление) и ДНК-аддуктов [18, 21]. В данных клетках обнаружены маркеры повреждения ДНК и активации системы репарации, и фосфорили-рованные формы белков ATM и yH2AX, которые связаны с тяжестью атеросклероза.
С другой стороны, имеются свидетельства о "макроповреждениях" ДНК, которые представлены числовыми и структурными перестройками хромосом в ГМК артерий с атеросклеротическими изменениями, полученные в результате использования методов классической цитогенетики и флуоресцентной in situ гибридизации. Наиболее частые перестройки включают моносомию по Y- и трисомию по 7 хромосомам. Трисомия по 7 хромосоме связана с увеличением экспрессии генов PDGFA, MET и EGFR, локализованных на данной хромосоме. Белковые продукты данных генов могут стимулировать пролиферацию ГМК, что
косвенно подтверждает моноклональную гипотезу атерогенеза. Хромосомные аномалии в ГМК обнаруживались только в нестабильных атеросклеротических бляшках сонных артерий [29, 30]. Кроме ГМК, высокий уровень анеуплоидии выявлен в мультинуклеар-ных эндотелиальных клетках аорты из области атеро-склеротических бляшек. Причем, данные клетки отличались повышенным уровнем поглощения холестерина ЛПНП и, в последующем, его скоплением в субэндо-телиальном слое интимы [31].
Таким образом, повреждение ДНК, выявленное в макрофагах, эндотелиальных и гладкомышечных клетках артерий, тесно связано с патогенезом атеросклероза. При атеросклеротическом поражении артерий повреждение ДНК происходит в клетках при репликации, а также под влиянием окислительного стресса и различных факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний (курение, дислипидемия, артериальная гипертензия, сахарный диабет 2 типа, ожирение, хронические инфекции, гипергомоцистеине-мия, лекарственная терапия и др.). Уменьшение уровня антиоксидантов и снижение эффективности репарации ДНК, которое увеличивается с возрастом, также вносит вклад в повреждение ДНК при атероге-незе. В результате, клетки замедляют или останавливают процесс деления и в них активируется система репарации ДНК. В том случае, если повреждение ДНК нельзя исправить, клетки подвергаются преждевременному старению, которое проявляется укорочением теломер, и апоптозу.
Функциональные последствия повреждения ДНК в клетках артерий при атеросклерозе изучены не в полной мере. Полагают, что уменьшение пролиферации и преждевременное старение ГМК может ингибиро-вать рост атеросклеротических бляшек, в то же время, секреция провоспалительных цитокинов при старении клеток способствует развитию атеросклероза. Апоптоз ГМК увеличивает атерогенез, прогрессию и нестабильность атеросклеротических бляшек [32]. Следует отметить, что кроме клеток артерий маркеры повреждения и репарации ДНК идентифицированы в лейкоцитах периферической крови больных атеросклерозом и они коррелируют с факторами риска и степенью тяжести атеросклероза, а также развитием острых сосудистых событий [33, 34].
На данный момент времени, ни одна из выявленных генетических аномалий в клетках атеросклероти-чески измененных артерий не была специфичной, а также достаточно частой и подтвержденной в нескольких работах, чтобы предположить патогенетический механизм или потенциальный маркер заболевания. Отчасти это связано с тем, что методические подходы, которые использовались при изучении повреждений ДНК в клетках атеросклеротических бляшек, обладали рядом ограничений. В частности, стандартный цитогенетический анализ выполнен
с использованием культивирования клеток, что может приводить к ошибочным результатам за счет селективного роста отдельных клонов клеток в культуре. Оценка хромосомных аберраций в клетках сосудов проводилась с помощью анализа на препаратах метафазных хромосом с низким разрешением [29].
В последнее время широкое распространение получил метод сравнительной геномной гибридизации, основанный на использовании высокоразрешающих микрочиповых технологий array-CGH (англ. array Comparative Genomic Hybridisation). Данная технология одномоментно в образце выявляет такие микроструктурные хромосомные перестройки, как делеции, амплификации и вариации числа копий участков ДНК или CNV (англ. copy number Variation). Кроме того, array-CGH позволяет избежать этапа культивирования клеток. В результате использования данного метода показано, что у здоровых индивидов с возрастом увеличивается доля лейкоцитов периферической крови, содержащих CNV [5, 35]. Кроме того, в клетках различных тканей и органов идентифицировано большое количество CNV, затрагивающих гены, белковые продукты которых вовлечены в регуляцию различных процессов [36].
Работы, описывающие вклад CNV в риск развития атеросклероза и его осложнений, немногочисленны и противоречивы [37-41]. В данных исследованиях проводилось тестирование только одной ткани — лейкоцитов периферической крови. Тем самым, не была учтена вариабельность генома клеток артерий, которая может вносить вклад в формирование локальной предрасположенности к атеросклеротиче-скому процессу. Не исключено, что накопленный груз и спектр мутаций может различаться в лейкоцитах и клетках артерий, внося вклад в подверженность и особенности течения атеросклероза и его клинических проявлений. В связи с этим, мы предположили, что методика матричной сравнительной геномной гибридизации может оказаться ценной в доказательстве участия мутаций соматических клеток при формировании атеросклеротической бляшки через сравнительный анализ гибридизационных профилей ДНК из клеток артерий, пораженных атеросклерозом, а также лейкоцитов периферической крови у тех же самых индивидов. При этом изменения, выявленные во всех обследованных тканях, с высокой степенью вероятности имеют герминативное происхождение, тогда как варианты, идентифицированные только в одной из тканей, особенно пораженной патологическим процессом, могут быть расценены как соматические.
Характеристика спектра вариаций числа копий участков ДНК в лейкоцитах периферической крови и клетках артерий при их атеросклеротическом поражении
Для исследования использованы образцы ДНК, выделенные из правых коронарных артерий с атеро-
склеротическими бляшками и лейкоцитов периферической крови. Образцы тканей получены от десяти одних и тех же больных с ишемической болезнью сердца. Матричная сравнительная геномная гибридизация выполнена с помощью микрочипов SurePrint G3 Human CGH+SNP Microarray 2x400 K (Agilent Technologies, США). Подробное описание условий эксперимента приведено в опубликованной ранее статье [42].
Всего в анализируемых тканях идентифицировано 90 вариаций числа копий участков ДНК. Все выявленные CNV, кроме одной в хромосомном регионе 10q24.31 (ERLIN1), реферируются в базе данных геномных вариаций человека — DGV (Database of Genomic Variants) и, скорее всего, представляют собой полиморфизмы. При сравнении образцов атероскле-ротически измененных правых коронарных артерий и лейкоцитов периферической крови, взятых у одного и того же индивида, специфических для какой-либо ткани изменений числа копий участков ДНК не выявлено. Не исключено, что соматические структурные вариации генома могли быть пропущены из-за малого объема выборок, существующих ограничений дизайна микрочипов, а также использованных строгих критериев при биоинформационном анализе данных.
Семьдесят две CNV содержат гены. При функциональной аннотации данных генов, согласно базам данных KEGG и Gene Ontology, наиболее представленными оказались категории, связанные с иммуно-воспалительным ответом (семейство генов DEFB, APOBEC pFDR <0,05), функционированием обонятельных рецепторов и передачей сигналов (OR2, OR4 и OR11, pFDR <0,05). Кроме того, белковые продукты генов, подверженных вариациям числа копий участков ДНК, вовлечены в метаболизм различных веществ (AMY2B, CELA2A, CELA2B, UGT2B17, UGT2B28, GSTT1, pFDR <0,05). Это согласуется с другими работами, что наиболее часто CNV выявляются в регионах генома, содержащих гены, продукты которых отвечают за взаимодействие с факторами внешней среды [43].
Четырнадцать хромосомных регионов содержали CNV, в которых локализовались гены, ранее ассоциированные с атеросклеротическим поражением артерий или его факторами риска (рис. 2). Размер данных CNV варьировал от 4,4 кб до 418,3 кб. Лишь 5 из 14 CNV выявлены у более чем одного больного, остальные 9 CNV зарегистрированы в единичных случаях. Уменьшение числа копий участков ДНК выявлено в восьми хромосомных регионах: 1p21.1 (AMY2B), 1q31.3 (CFHR3, CDHR1), 3p21.1 (SFMBT1), 7q33 (LRGUK), 9p21.1 (LINGO2), 10q21.3 (CTNNA3), 16q13.11-q13.12 (PDXDC1), 22q11.23 (GSTT1, LOC391322), а увеличение числа копий участков ДНК — в шести регионах: 1p22.2 (GBP3), 10q21.1
1р22.2 ТрЛЛ
Iqîl ,3
(увеличение числа копий участков ДНК (Уменьшение числа копий участков ДНК
GBP3 AMY2B
* CFHR3. iCDHR1
*
H
Зр21.1 SFjMBTJ
Jqîî ЕХОС4. LRGUK
в
UNG02
1<H2lll lOaZU 10qZ4.kl
(
>
PCDHT5 CTNNAJ ERUN I *
uwS.
AC At В
10 11 12
Ассоциация однонуклеотиднога полиморфизма генов с ате роен леротичес ним поражением артерий или его факторами риска в ранее про&еденных исследованиях:
* кальцификация коронарных артерий и утолщение комплекса интима-меди я сонных артерий - GBP3, PCDH15]
* ишемическая болезнь сердца -GSTT1, PDPR;
* гипертеизия - CFHR3. CFHR1, SFMBT1, GSTTJ;
* индекс массы тела - LING02;
* неалкогольная болезнь печени - ERLIN1:
- сахарный диабет 2 типа AMY2B-,
* метаболический синдром ■ ЕХ0С4, LRGUK, АС АС В, PDXDC1, MTRNR2L1;
* аритмогенная кардиомиопатия правого яелудочкэ - CTNNA3.
Рис. 2. Связь генов, картированных в области вариаций числа копий участков ДНК (CNV) в клетках артерий и лейкоцитах, с атеросклерозом или его факторами риска.
16q13.11q1î.1i PDX0Ç1 16022.1 PDPR 13 14 15
IQ 21 22
CSTT1. LOC391322
(PCDH15), 10q24.31 (ERLIN1), 12q24.11 (UNG, ACACB), 16q22.1 (PDPR), 17p11.2 (MTRNR2L1, FAM27L, FLJ36000).
У одного больного во всех анализируемых тканях выявлено увеличение числа копий участков ДНК, в хромосомном регионе 10q24.31, размером 33 кб. Данная аберрация не представлена в базе данных DGV и содержит ген — ERLIN1 (endoplasmic reticulum lipid raft associated 1). Однонуклеотидный полиморфизм в области гена ERLIN1 показал ассоциацию с неалкогольной жировой болезнью печени и ее маркером — уровнем аланин-аминотрансферазы в плазме крови, а также с геморрагическим инсультом [44, 45]. Механизм связи полиморфизма в данном гене с патологией неизвестен. Белковый продукт гена ERLIN1 является холестерол-связывающим белком, который взаимодействует с комплексом SREBP—Scap—Insig и ингибирует продукцию холестерола при условии его достаточного содержания в клетке [46, 47]. Кроме того, данный белок входит в состав липидных рафтов эндоплазматического ретикулума, которые представляют собой микродомены плазматической мембраны, обогащенные сфинголипидами и холестеролом. Они служат платформой для передачи различных сигналов, в том числе, иммуновоспалительного ответа — важного звена в патогенезе атеросклероза. Белок ERLIN1 взаимодействует с ERLIN2, формируя функциональный комплекс, который способствует ER-
ассоциированной деградации белков, в том числе мишени для статинов — 3-гидрокси-3-метилглута-рил-КоА-редуктазы (HMGR) [47]. Учитывая эти данные, не исключено, что изменение числа копий участков ДНК может быть связано с риском атеро-склеротического поражения артерий либо непосредственно, модулируя функциональную активность гена в клетках артерий и вызывая нарушение гомео-стаза липидов, либо опосредованно, влияя на предрасположенность к его фактору риска — неалкогольной жировой болезни печени. Кроме того, поскольку ERLIN1 способствует деградации HMGR, увеличение копийности в хромосомном субсегменте 10q24.31 (ERLIN1), может быть связано с измененным ответом пациентов на лечение статинами.
Мы провели подтверждающее исследование CNV в хромосомном регионе 10q24.31 (ERLIN1) в образцах ДНК из правых коронарных артерий с атеросклероти-ческими бляшками и лейкоцитов периферической крови с помощью количественной ПЦР в режиме реального времени с применением TaqMan проб [48]. В хромосомном субсегменте 10q24.31 (ERLIN1) в образцах ДНК лейкоцитов периферической крови у 3-х из 315 больных атеросклерозом, что составило 1%, обнаружено увеличение числа копий участка ДНК. В то время как в образцах ДНК лейкоцитов крови индивидов контрольной группы, напротив, установлено уменьшение числа копий в анализируе-
мом хромосомном субсегменте у 3 (1%) индивидов. У одного больного увеличение числа копий участков ДНК в хромосомном субсегменте 10q24.31 (ERLIN1) выявлялось во всех исследуемых образцах ДНК тканей артерий и лейкоцитов крови, в то же самое время у двух больных увеличение копийности данного участка ДНК наблюдалось лишь в образцах ДНК лейкоцитов крови. Таким образом, уровень детекции увеличения числа копий участка ДНК в хромосомном регионе 10q24.31 (ERLIN1) различался для парных образцов тканей (лейкоциты и артерии). Возможно, что у некоторых больных атеросклерозом в лейкоцитах данные CNV унаследованы, а у других увеличение копийности анализируемых участков ДНК произошло в результате постзиготических событий.
Заключение
Работы, связанные с исследованием структурной вариабельности генома соматических клеток, важны не только для понимания патогенеза многофакторных заболеваний, но и для использования полученных знаний при создании линий индуцированных плюрипотентных стволовых клеток — iPSCs (induced Pluripotent Stem Cells). Данные клетки могут быть дифференцированы в различные типы клеток и даже в отдельные органы. В настоящее время iPSCs применяются для моделирования заболеваний, а также их лечения в регенеративной медицине, а в перспективе и в прецизионной медицине [49].
В большинстве случаев, iPSCs, полученные из клеток конкретного больного, уже содержат повреждения ДНК, в том числе и в виде CNV. Исследования iPSCs будут информативны для установления причинной связи CNV с заболеванием и ее механизмов, в том случае, если функциональная значимость генетического варианта не была установлена ранее при обследовании
Литература
1. Dzizinskiy AA, Puzyrev VP. Heredity and atherosclerosis. Nauka. Novosibirsk: 1977 p. 176. (In Russ.) Дзизинский АА, Пузырев ВП. Наследственность и атеросклероз. Наука. Новосибирск: 1977. с. 176.
2. Puzyrev VP, Nazarenko MS, Lebedev IN, et al. Phenomenon of paradominant inheritance in atherosclerosis. Meditsinskaya Genetika. 2014; 10: 41-8. (In Russ.) Пузырев ВП, Назаренко МС, Лебедев ИН, и др. Феномен парадоминантного наследования при атеросклерозе. Медицинская Генетика 2014, 10: 41-8.
3. Bjorkegren JLM, Kovacic JC, Dudley JT, et al. Genome-Wide Significant Loci: How Important Are They? J Am Coll Cardiol 2015; 65: 830-45.
4. Khera AV, Kathiresan S. Genetics of coronary artery disease: discovery, biology and clinical translation. Nat Rew Genet 2017, 18: 331-44.
5. Jacobs KB, Yeager M, Zhou W, et al. Detectable clonal mosaicism and its relationship to aging and cancer. Nat Genet 2012; 44: 651-8.
6. Laurie CC, Laurie CA, Rice K, et al. Detectable clonal mosaicism from birth to old age and its relationship to cancer. Nat Genet 2012; 44: 642-50.
7. Forsberg LA, Absher D, Dumanski JP. Non-heritable genetics of human disease: spotlight on post-zygotic genetic variation acquired during lifetime. J Med Genet 2013; 50: 1-10.
8. Forsberg LA, Gisselsson D, Dumanski JP. Mosaicism in health and disease - clones picking up speed. Nat Rev Genet 2016; 18: 128-42.
9. Happle R. The McCune-Albright syndrome: a lethal gene surviving by mosaicism. Clin Genet 1986; 29: 321-4.
10. Happle R. Paradominant inheritance: A possible explanation for Becker's pigmented hairy nevus. Eur J Dermatol 1991: 39-40.
больного. Обширная область использования iPSCs касается лечения заболеваний. Данные клетки, содержащие С№У, могут быть использованы в качестве суррогатного материала для поиска терапевтических мишеней и оценки влияния лекарств на клетки конкретного индивида. Кроме того, если повреждение ДНК уже существует в соматических клетках и связано с патологией, то в процессе репрограммирования соматических клеток можно исправить данный дефект и получить iPSCs без изменения числа копий участков ДНК. С другой стороны, при репрограммировании соматических клеток можно индуцировать С№У, которые будут обеспечивать клетку протективными свойствами в отношении заболевания.
В то же время, данный подход, как и любые другие технологии, имеет ограничения. При репрограмми-ровании соматических клеток в них происходит аккумуляция хромосомных аберраций, что приводит к гетерогенности iPSCs. С другой стороны, поскольку часто содержат гены супрессоры опухоли и онкогены, при проведении iPSCs терапии может увеличиваться риск развития злокачественных новообразований. Таким образом, исследование структурных генетических вариаций соматических клеток имеет различные области использования в биологии и медицине, что делает данный раздел науки особенно важным для будущих исследований.
Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда "Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами"" по теме "Постзиготическая вариабельность ядерного и митохондриального геномов при атеросклеротическом поражении сосудов человека" (соглашение № 14-15-00305).
11. Happle R. What is paradominant inheritance? J Med Genet 2009; 46: 648.
12. Limaye N, Boon LM, Vikkula M. From germline towards somatic mutations in the pathophysiology of vascular anomalies. Hum Mol Genet 2009; 18: R65-R74.
13. Gottlieb B, Chalifour LE, Mitmaker B, et al. BAK1 gene variation and abdominal aortic aneurysms. Hum Mutat 2009; 30: 1043-7.
14. Fessel JP, Loyd JE, Austin ED E. The Genetics of Pulmonary Arterial Hypertension. Circ Res 2014; 115: 189-202.
15. Gottlieb B, Beitel LK, Alvarado C, et al. Selection and mutation in the "new" genetics: An emerging hypothesis. Hum Genet 2010; 127: 491-501.
16. Gottlieb B, Beitel LK, Trifiro M. Changing genetic paradigms: creating next-generation genetic databases as tools to understand the emerging complexities of genotype/ phenotype relationships. Hum Genomics 2014; 8: 9.
17. Benditt EP, Benditt JM. Evidence for a monoclonal origin of human atherosclerotic plaques. Proc Natl Acad Sci U S A 1973; 70: 1753-6.
18. De Flora S, Izzotti A. Mutagenesis and cardiovascular diseases. Molecular mechanisms, risk factors, and protective factors. Mutat Res - Fundam Mol Mech Mutagen 2007; 621: 5-17.
19. Weakley SM, Jiang J, Kougias P, et al. Role of somatic mutations in vascular disease formation. Expert Rev Mol Diagn 2010; 10: 173-85.
20. Uryga A, Gray K, Bennett M. DNA Damage and Repair in Vascular Disease. Annu Rev Physiol 2016; 78: 45-66.
21. McCaffrey TA, Du B, Consigli S, et al. Genomic instability in the type II TGF-beta1 receptor gene in atherosclerotic and restenotic vascular cells. J Clin Invest 1997; 100: 2182-8.
22. Bobik A, Agrotis A, Kanellakis P, et al. Distinct patterns of transforming growth factor-beta isoform and receptor expression in human atherosclerotic lesions. Colocalization implicates TGF-beta in fibrofatty lesion development. Circulation 1999; 99: 2883-91.
23. Clark KJ, Cary NR, Grace AA, et al. Microsatellite mutation of type II transforming growth factor-beta receptor is rare in atherosclerotic plaques. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2001;21:555-9.
24. Hatzistamou J, Kiaris H, Ergazaki M, et al. Loss of heterozygosity and microsatellite instability in human atherosclerotic plaques. Biochem Biophys Res Commun 1996; 225: 186-90.
25. Flouris GA, Arvanitis DA, Parissis JT, et al. Loss of heterozygosity in DNA mismatch repair genes in human atherosclerotic plaques. MolCell BiolResCommun 2000; 4: 62-5.
26. Miniati P, Sourvinos G, Michalodimitrakis M, et al. Loss of heterozygosity on chromosomes 1, 2, 8, 9 and 17 in cerebral atherosclerotic plaques. Int J Biol Markers 2001; 16: 167-71.
27. Grati FR, Ghilardi G, Sirchia SM, et al. Loss of heterozygosity of the NOS3 dinucleotide repeat marker in atherosclerotic plaques of human carotid arteries. Atherosclerosis 2001; 159:261-7.
28. Arvanitis DA, Flouris GA, Spandidos DA. Genomic rearrangements on VCAM1, SELE, APEG1and AIF1 loci in atherosclerosis. J Cell Mol Med 2005; 9: 153-9.
29. Casalone R, Granata P, Minelli E, et al. Cytogenetic analysis reveals clonal proliferation of smooth muscle cells in atherosclerotic plaques. Hum Genet 1991; 87: 139-43.
30. Matturri L, Cazzullo A, Turconi P, et al. Chromosomal alterations in atherosclerotic plaques. Atherosclerosis 2001; 154: 755-61.
31. Tokunaga O, Satoh T, Yu S. Multinucleated variant endothelial cells (MVECs) have a greater capacity for LDL cholesterol uptake than typical mononuclear endothelial cells (TECs). J Atheroscler Thromb 2002; 9: 35-41.
32. Gray K, Kumar S, Figg N, et al. Effects of DNA damage in smooth muscle cells in atherosclerosis. Circ Res 2015; 116: 816-26.
33. Andreassi MG. DNA damage, vascular senescence and atherosclerosis. J Mol Med 2008; 86: 1033-43.
34. Gray K, Bennett M. Role of DNA damage in atherosclerosis - Bystander or participant? Biochem Pharmacol 2011; 82: 693-700.
35. Laurie CCA, Laurie CCA, Rice K, et al. Detectable clonal mosaicism from birth to old age and its relationship to cancer. Nat Genet 2012; 44: 642-50.
36. O'Huallachain M, Karczewski KJ, Weissman SM, et al. Extensive genetic variation in somatic human tissues. Proc Natl Acad Sci U S A 2012; 109: 18018-23.
37. Pollex RL, Hegele RA. Copy Number Variation in the Human Genome and Its Implications for Cardiovascular Disease. Circulation 2007; 115: 3130-8.
38. Kathiresan S. Lp(a) Lipoprotein Redux — From Curious Molecule to Causal Risk Factor. N Engl J Med 2009; 361: 2573-4.
39. The Wellcome Trust Case Control Consortium. Genome-wide association study of CNVs in 16,000 cases of eight common diseases and 3,000 shared controls. Nature 2010; 464: 713-20.
40. Gancheva K, Postadjian A, Brazma D, et al. Copy Number Variants: Distribution in Patients with Coronary Atherosclerosis. Biotechnol Biotechnol Equip 2009; 23: 1095-100.
41. Shia W-C, Ku T-H, Tsao Y-M, et al. Genetic copy number variants in myocardial infarction patients with hyperlipidemia. BMC Genomics 2011; 12: S23.
42. Nazarenko MS, Sleptcov AA, Lebedev IN, et al. Genomic structural variations for cardiovascular and metabolic comorbidity. Sci Rep 2017; 7: 41268.
43. Ionita-Laza I, Rogers AJ, Lange C, et al. Genetic association analysis of copy-number variation (CNV) in human disease pathogenesis. Genomics 2009; 93: 22-6.
44. Feitosa MF, Wojczynski MK, North KE, et al. The ERLiN1-CHUK-CWF19L1 gene cluster influences liver fat deposition and hepatic inflammation in the NHLBI Family Heart Study. Atherosclerosis 2013; 228: 175-80.
45. Yoshida T, Kato K, Yokoi K, et al. Association of genetic variants with hemorrhagic stroke in Japanese individuals. Int J Mol Med 2010; 25: 649-56.
46. Browman DT, Resek ME, Zajchowski LD, et al. Erlin-1 and erlin-2 are novel members of the prohibitin family of proteins that define lipid-raft-like domains of the ER. J Cell Sci 2006; 119: 3149-60.
47. Huber MD, Vesely PW, Datta K, et al. Erlins restrict SREBP activation in the ER and regulate cellular cholesterol homeostasis. J Cell Biol 2013; 203: 427-36.
48. Sleptsov AA, Nazarenko MS, Barbarash OL, et al. The variety of ERUN1 gen copies in patients with ischemic heart disease. Medical Genetics, 2016; 15: 42-4. (In Russ.) Слепцов АА, Назаренко MC, Барбараш ОЛ, et al. Вариации числа копий гена ERUN1 у больных с ишемической болезнью сердца. Медицинская Генетика 2016; 15: 42-4.
49. Warren CR, Jaquish CE, Cowan CA. The NextGen Genetic Association Studies Consortium: A Foray into in Vitro Population Genetics. Cell Stem Cell 2017; 20: 431-3.
