CC BY
19
DOI 10.29254/2077-4214-2019-1-1-148-207-210 УДК 591.156:575.113:616-005.6:616.155.191
1Полубень Л. О., 2Басин М., 2Вознесенски О., 3Адам М., 3Френкель Е., 4Разник Р., 4Линдал М., 1Клименко С. В., 2Балк С., 2Френкель П.
ВАР1АНТИ ГЕННИХ ПОСЛ1ДОВНОСТЕЙ У ХВОРИХ НА М16ЛОПРОЛ1ФЕРАТИВН1 НЕОПЛАЗМ, ПОТЕНЦ1ЙНО ОБУМОВЛЕН1 Д16Ю ЮН1ЗУЮЧО'' РАД1АЦП ВНАСЛ1ДОК
АВАРМ НА ЧОРНОБИЛЬСЬК1Й АЕС 1ДУ «Нацюнальний науковий центр радiацiйноí медицини НАМН Укра'ни», вiддiл медично'' генетики (м. Ки'в) 2Бес Израел Диконесс Медичний Центр, вщдш гематологи/онкологи (м. Бостон, МА, США) 3Массачусетський технологiчний iнститут, вiддiл бюлопчно'' шженерп (м. Кембридж, МА, США) 4Хебрю унiверситет, школа комп'ютерних наук, вщдш бюлопчно' хiмií (м. Ерусалим, 1зра''ль)
[email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]
*Вклад авторiв в роботу рiвнозначний.
Зв'язок публшацм з плановими науково-дослщ-ними роботами. Публiкацiя е фрагментом планово! науково-дослщно! роботи ДУ "Нацюнальний науковий центр радiацшноí медицини НАМН Укра!ни": "Молекулярно-генетичнi особливост Рh-негативних мiелопролiферативних неоплазiй у оаб, якi зазнали впливу чиннишв аварГГ на Чорнобильськiй АЕС", № державно! реестрацп 0117и000625.
Вступ. 1ошзуюча радiацiя (1Р) е добре вщомим канцерогеном, що iндукуе розвиток солщних пух-лин та гематологiчних неоплазш, серед яких окреме мiсце займають класичнi хронiчнi Ph-негативнi мiе-лопролiферативнi неоплазм (МПН) [1,2,3]. До групи МПН вщносять справжню полiцитемiю (СП), есенци альну тромбоцитемiю (ЕТ) та первинний мiелофiброз (ПМФ). Першим повщомленням щодо пiдвищення захворюваностi на МПН, внаслщок дм 1Р було досли дження, проведене в Японп, де були описан випад-ки хворих на ПМФ, дiагностованих в перюд вiд 5 до 13 рошв пiсля ядерного бомбардування Хiросiми 6-го серпня 1945 року [4]. ^зшше, серед групи вшськових США, як приймали участь у випробовуваннi атомно! збро! у 1957 роцi в межах проекту "Смош", протягом послщуючих 12 рокiв була зафiксована шдвищена за-хворюванiсть на СП [5]. Пкля аварГГ на Чорнобильськiй АЕС серед лiквiдаторiв !Т наслiдкiв захворювашсть на рiзнi форми хронiчних мiелопролiферативних нео-плазiй е пiдвищеною. Зокрема СП, ЕТ та ПМФ вияв-лялись значно часпше серед оаб, як зазнали дм 1Р, шж у контрольнiй групi [3]. Гематопоетична тканина, як швидко пролiферуюча, е найбтьш радiочутливою в органiзмi людини. Тяжшсть та тривалiсть пригшчен-ня функцп кiсткового мозку залежить вщ отримано! дози 1Р (детермiнiстичнi, або нестохастичш ефекти 1Р). Вiддаленi ефекти 1Р виникають через декiлька мкящв або рокiв пiсля дм низьких доз 1Р та не мають дозозалежно! закономiрностi (недетермiнiстичнi, або стохастичш ефекти). Як вiдомо, виникнення спадко-вих захворювань, солiдних пухлин та гематолопчних неоплазiй вiдносять до стохастичних, не залежних вiд отримано! дози 1Р, подiй. Пошкодження клiтин та
тканин внаслщок дм 1Р вщбуваеться за рахунок прямоТ юшзацп макромолекул або Тх реакцп i3 вiльними радикалами, утвореними при радiолiзi води. Цi поди по-шкоджують молекули ДКН, лiпiдiв, бiлкiв та порушу-ють Тх функцп. Серед численних макромолекул, ДНК вважаеться найбтьш вразливою та критичною мшен-ню. Пошкодження геному, якi спричиняють розвиток вщдалених ефектiв, виникають одразу шсля дм 1Р та включають пошкодження основ ДНК та Тх модифтаци, зшивки ДНК-ДНК та ДНК-бiлок, одно- та дволанцюгов1 розриви ДНК [6,7]. Таким чином, враховуючи нако-пичен данi щодо механiзмiв реaлiзaцií стохастичних ефемчв 1Р, було припущено, що у опромшених пащен-тiв на МПН, наявш iндукованi дiею 1Р геномнi змiни, якi передували та були залученими до розвитку захво-рювання.
Мета дослщження: визначити iндукованi 1Р змiни в геномi, якi передували та були залученими до розвитку захворювання у пащенпв iз МПН, якi зазнали дм 1Р внаслiдок аварй' на Чорнобильськiй АЕС.
Об'ект i методи дослiдження. В дослщження було включено 12 хворих на радiацiйно-асоцiйованi та 16 хворих на спонтанш МПН. Контрольну групу склада-ли 96 осiб, як зазнали дм 1Р в анамнезу та 89 осiб без радiацiйного анамнезу. Серед осiб контрольно! групи не було дiагностовано злояшсноТ або тяжко! сома-тичноТ патологи на момент отримання зразшв ДНК. Дослщження було погоджене з Комiтетом медично! етики ДУ «Нацюнальний науковий центр рaдiaцiй-но! медицини НАМН УкраТни», i проводилося згiдно принципiв ГельанськоТ декларацп прав людини, Кон-венцп Ради бвропи про права людини i бiомедицини та вiдповiдних Закошв УкраТни. Зразки геномноТ ДНК хворих на МПН та оаб iз групи контролю, як зазнали дм 1Р в анамнезi, були отримаш iз гранулоцитiв пери-феричноТ кровi за допомогою набору для видшення ДНК Nucleospin DNA Mini-Kit (Дюрен, Ымеччина), зпд-но рекомендацiям виробника. Зразки геномноТ ДНК оаб iз групи контролю без рaдiaцiйного анамнезу були отримаш iз грaнулоцитiв периферичноТ кровi за допомогою набору для видшення ДНК innuPREP Mini (Analytik Jena, Джена, Ымеччина), згiдно рекоменда-
Таблиця.
BapiaHm, iдентифiкованi у генах, залучених до транскрипцй' ДНК, що потенцiйно передували розвитку paдiaцiйно-aсоцiйовaних хpонiчних Ph-негативних мieлопpолiфеpaтивних неоплaзiй
Назва гена Замша нуклео-тиду та амшо-кислоти Кiлькiсть хворих на paдiaцiйнc-aсоцiйовaнi МПН, n (%) АЧ, (%) Ктьмсть c>ci6 контрольно'!' групи iз paдiaцiйним анамнезом, n (%) АЧ, (%) bd SNP (ExAC частота рщккноУ алел^ %)
JARID2 c.C2222T p.T741I 1 (8,3) 48 2 (2,0) 48-49 rs147485304 (0,149)
PRDM16 c.A2780C p.H927P, c.A2783C p.H928P, c.T2788C p.F930L 7 (58,3) 18-25 6(6,3) 15-20 rs763577669 (0,004), rs1431106474 (0,01)
GATA2 c.C481G p.P161A 3 (25,0) 47-56 4(4,2) 46-56 rs34799090 (0,827)
BCORL1 c.G1123C p.A375P, c.T1126C p.F376L 3 (25,0) 8-11 3 (3,1) 14-18 rs1244839564 (0,01)
PEG3 c.4082_4083insAGA p.D1361delinsED 1 (8,3) 46 2 (2,1) 48-55
PER1 c.C109T p.P37S 1 (8,3) 48 2 (2,1) 42-53 rs72845601 (1,1)
Примгтки: 1. АЧ - алельна частота; 2. dbSNP - база даних однонуклеотидних полiморфiзмiв (Single Nucleotide Polymorphism database); 3. ExAC - Exome Aggregation Consortium.
ц1ям виробника. Для проведення мшеневого секве-нування була створена платформа i3 включенням 309 гешв, потенцiйно залучених до розвитку МПН. Дизайн SureSelect збагачених проб для охоплення уах кодую-чих екзонiв 309 генiв (загальним розмiром 1487 Мб) було виконано за допомогою програмного забезпе-чення SureSelect майстер дизайну. Бiблiотеки були згенероваш iз геномноТ ДНК гранулоцилв периферич-ноТ кров^ використовуючи набiр SureSelectXT2 Target Enrichment System for Illumina Paired-End Multiplexed Sequencing (Agilent Technologies, Санта Клара, Кали форшя, США), вiдповiдно до рекомендацiй виробника. Зразки зчитувались за допомогою Illumina HiSeq iнструмента в обох напрямках по 150 пар нуклеоти-дiв в однiй лшп 350 мшьйошв разiв. Отриманi дан1 секвенування були опрацьоваш для виключення по-слiдовностей адаптерiв, ПЛР-праймерiв та зчитувань низькоТ якостi за допомогою триммоматичноТ програ-ми. Яшсть зчитувань перевiряли за допомогою FastQC програми. Чист зчитування високоТ якостi були сшв-ставленi iз асамблеею людського геному hg38. 1денти-фiкацiю варiантiв було здшснено за допомогою програмного забезпечення GATK. Для анотацп варiантiв використовували програмне забезпечення ANNOVAR. Щоб запобiгти включення до аналiзу тих варiантiв, як1 були виявленi в результат помилок ПЛР або секвенування, далi працювали лише з тими варiантами, як1 задовольнили наступш критерп: (1) варiант був вияв-лений принаймнi при 5 (абсолютних) зчитуваннях, (2) варiант був виявлений у > 5% зчитувань.
Обробка даних: статистичш розрахунки проводили за допомогою статичного пакету для аналiзу даних в середовищi Microsoft Excel 2016. Даш оцшювали is використанням точного тесту Фшера у двобiчному ва-рiантi. Рiзницю мiж показниками вважали значимою при р < 0,05.
Результати дослщження та Т'х обговорення. Для
аналiзу змш генних послiдовностей, якi потенцiйно обумовлеш дieю 1Р в анамнезi, були визначеш спiльнi та унiкальнi варiанти, iдентифiкованi серед групи хво-рих на радiацiйно-асоцiйованi МПН (12 хворих) та оаб
iз групи контролю, як попередньо зазнали дм 1Р внаслiдок аварп на Чорнобиль-ськiй АЕС (96 осiб). Зазначен варiанти не зустрiчались серед хворих на спонтаннi МПН (16 хворих) та здорових осiб iз групи контролю без радiа-цшного анамнезу (89 осiб).
Загалом, вагома частка варiантiв генних послiдовностей, потенцiйно обумов-лених дieю 1Р, якi могли передувати розвитку радiацiйно-асоцiйованих МПН, була ¡дентифтована у генах, залучених до транскрипцй' ДНК. Серед них: PRDM16, GATA2, BCORL1,
JARID2, PEG3 та PER1 (табл.).
В першу чергу привертае увагу варiант генноТ по-слiдовностi JARID2, iдентифiкований у одного хворого на радiацiйно-асоцiйовану МПН та у двох оаб ¡з групи контролю (табл.). За даними бази даних Exome Aggregation Consortium (ExAC), частота рщтсноТ алел¡ цього варiанта складае 0,149 %, бюлопчна функщя якого залишаеться дотепер не вивченою. Вщомо, що продукт гена JARID2 бере участь у ешгенетичнш су-пресй' оновлення гематопоетичних ^¡тин-попередни-кiв, опосередкованiй за рахунок Polycomb Repressive Complex 2, а мутаци JARID2 асоцiйованi ¡з хрошчними мiелоТдними неоплазiями [8].
Частота варiантiв генноТ послiдовностi регулятора транскрипцй' PRDM16 була значно вищою серед хворих на МПН (58,3 %), шж серед оаб ¡з групи контролю (6,3 %), р < 0,001, що може свщчити на користь ризику машфестацп МПН у оаб ¡з змiнaми гена PRDM16. За даними секвенування, навантаження за альтернативною алеллю у цих випадках складало вщ 18 % до 25 %, що може вказувати на персистування окремого пулу клп"ин ¡з змшеним геном PRDM16, залученого до розвитку захворювання, однак не впливаючого на його еволюцю Бшьше того, частота рщшсноТ aлелi ¡ден-тифiковaного вaрiaнтa PRDM16 у популяцп за даними ExAC становить < 1 %. Важливе значення PRDM16 протеТну у нормальному кровотворенш за даними лп"ературних джерел свiдчить на користь залучення змшеного гена до розвитку рaдiaцiйно-aсоцiйовaних МПН. Ген PRDM16 вибiрково експресуеться стовбуро-вими гематопоетичними клiтинaми та клп"инами-по-передниками, що е важливим для формування та шд-тримання Тх пулу. Ген PRDM16 може бути залученим до лейкомогенних транслокацш, а також бути екс-персованим при ГМЛ ¡з нормальним карютипом. Результати попереднiх дослiджень вказують, що протеТн PRDM16 контролюе значну кшьмсть генiв, акселерую-чих або пригшчуючих функци гематопоетичноТ стов-буровоТ клiтини (спокiй, клiтинний цикл, оновлення, диференщащю, апоптоз) [9]. Вiдомо, що ген PRDM16
експресуе коротку та довгу iзоформи протешу. Довга схильност до МДС/ГМЛ [12,13]. 1дентифтований ва-
iзоформa PRDM16 мiстить додатковий N-кiнцевий PR рiaнт GATA2 за даними aрхiву даних щодо асощацй ва-
домен. Патогены вaрiaнти, транслокацй та порушен- рiaнтiв генних послiдовностей iз клЫчно значимими
ня експресй' гена PRDM16 зус^чаються при гострiй фенотипами (ClinVar) розцiнюеться, як доброяшсний,
мiелоíднiй лейкемй (ГМЛ), що часто зумовлюе вибiр- хоча не були проведенi функцюнальж дослiдження
кову втрату PR домену, iмiтуючи експресiю короткоТ для пщтвердження нейтрaльностi його продукту. Му-
iзоформи PRDM16 [10]. Також було встановлено, що тацй' гена BCORL1 зус^чаються при МДС (< 1 % випад-
протеТн PRDM16 е метилтрансферазою пстону Н3К4, кiв) та ГМЛ iз мiелодисплaстичними змiнaми (близько
внутршня ензимна aктивнiсть якоТ повнiстю втрача- 9 %) та не попршують показник загальноТ виживаност1
еться у випадку пошкоджень N-кiнцевего PR домену [14]. Частота навантаження за альтернативною алел-
PRDM16. Було показано, що метилтрансферазна ак- лю щентифтованих у представленому дослщженж
тившсть протешу необхщна для специфiчноí супресй' вaрiaнтiв BCORL1 серед хворих на рaдiaцiйно-aсоцiйо-
лейкемiчного процесу, пов'язаного iз мутaцiями гена ваш МПН та оаб iз групи контролю складала вiд 8 %
зм'шанолШйно! лейкемп (Mixed Lineage Leukemia) до 18 %, що також свщчить про можлив^ь персисту-
[11]. вання окремого субстрату ^тин у хворих на МПН, що
Вaрiaнти генних послщовностей GATA2 та BCORL1 попередньо сформувався внаслщок дй' 1Р та потенцш-
були чaстiшими у хворих на рaдiaцiйно-aсоцiйовaнi но був залучений до розвитку захворювання. МПН, шж серед оаб iз групи контролю iз рaдiaцiйним Висновки. В представленому дослщженж щенти-
анамнезом (р = 0,029 та р = 0,018, вщповщно) (табл.). фтоваш вaрiaнти генних послiдовностей, вiрогiдно
Ген GATA2 кодуе один iз протеТшв амейства фaкторiв обумовленi дiею 1Р внаслщок аварй на Чорнобиль-
транскрипцй, який в^грае важливе значення для ськш АЕС, а також обфунтована Тх можлива причет-
нормального кровотворення, а порушення його функ- нiсть до розвитку рaдiaцiйно-aсоцiйовaних МПН, за
цп зустрiчaються при рiзномaнiтних доброякiсних та рахунок порушення транскрипцй ДНК. злояккних гемaтологiчних захворюваннях. Гермiно- Перспективи подальших дослiджень. Функцю-
геннi мутацй GATA2 aсоцiюються iз синдромом дефi- нальж дослiдження iдентифiковaних вaрiaнтiв генних
циту GATA2, а нaбутi мутацй визначаються у хворих послщовностей у змодельованш системi ^тинно'(
на мiелодисплaстичний синдром (МДС), ГМЛ та хро- культури зможуть дати оцiнку змiненим протеТнам та
нiчну мiелоíдну лейкемiю (ХМЛ) iз трaнсформaцiею у розширити розумшня мехaнiзмiв, за допомогою яких
бластний криз. В нещодaвнiх дослiдженнях було по- вщбуваеться реaлiзaцiя встановлення мiелопролiфе-
вiдомлено, що ген GATA2 може бути новим маркером ративного фенотипу.
Лггература
1. Klymenko SV, Smida J, Atkinson MJ, Bebeshko VG, Nathrath M, Rosemann M. Allelic imbalances in radiation-associated acute myeloid leukemia. Genes (Basel). 2011;2(2):384-93.
2. Mishcheniuk OY, Kostukevich OM, Dmytrenko IV, Sholoyko VV, Prokopenko IM, Martina ZV, et al. Molecular characterization of ph-negative myeloproliferative neoplasms in Ukraine. Exp Oncol. 2013;35(3):202-6.
3. Chekhun VF, Gluzman DF, redaktory. loniziruyushchaya radiatsiya i onkogematologicheskiye zabolevaniya. Kiyev: DIA; 2016. 284 s. [in Russian].
4. Anderson RE, Hoshino T, Yamamoto T. Myelofibrosis with Myeloid Metaplasia in Survivors of the Atomic Bomb in Hiroshima. Intern Med. 1964;60(1):1-18.
5. Caldwell GG, Kelley DB, Heath CW, Zack M. Polycythemia Vera Among Participants of a Nuclear Weapons Test. JAMA J Am Med Assoc. 1984;252(5):662-4.
6. Shao L, Luo Y, Zhou D. Hematopoietic Stem Cell Injury Induced by Ionizing Radiation. Antioxid Redox Signal. 2014;20(9):1447-62.
7. Fajardo L-G LF, Berthrong M, Anderson RE, editors. Radiation pathology. Oxford University Press, Inc.; 2001. p. 379-86.
8. Celik H, Koh WK, Kramer AC, Ostrander EL, Mallaney C, Fisher DAC, et al. JARID2 Functions as a Tumor Suppressor in Myeloid Neoplasms by Repressing Self-Renewal in Hematopoietic Progenitor Cells. Cancer Cell. 2018;34(5):741-56.
9. Aguilo F, Avagyan S, Labar A, Sevilla A, Lee DF, Kumar P, et al. Prdm16 is a physiologic regulator of hematopoietic stem cells. Blood. 2011;117(19):5057-66.
10. Corrigan DJ, Luchsinger LL, De Almeida MJ, Williams LJ, Strikoudis A, Snoeck HW. PRDM16 isoforms differentially regulate normal and leukemic hematopoiesis and inflammatory gene signature. J Clin Invest. 2018;128(8):3250-64.
11. Zhou B, Wang J, Lee SY, Xiong J, Bhanu N, Guo Q, et al. PRDM16 Suppresses MLL1r Leukemia via Intrinsic Histone Methyltransferase Activity. Mol Cell. 2016;62(2):222-36.
12. Crispino JD, Horwitz MS. GATA factor mutations in hematologic disease. Blood. 2017;129(15):2103-10.
13. Hahn CN, Chong CE, Carmichael CL, Wilkins EJ, Brautigan PJ, Li XC, et al. Heritable GATA2 mutations associated with familial myelodysplastic syndrome and acute myeloid leukemia. Nat Genet. 2011;43(10):1012-7.
14. Damm F, Chesnais V, Nagata Y, Yoshida K, Scourzic L, Okuno Y, et al. BCOR and BCORL1 mutations in myelodysplastic syndromes and related disorders. Blood. 2013;122(18):3169-77.
ВАР1АНТИ ГЕННИХ ПОСЛ1ДОВНОСТЕЙ У ХВОРИХ НА М1ЕЛОПРОЛ1ФЕРАТИВН1 НЕОПЛАЗМ, ПОТЕНЦ1ЙНО ОБУМОВЛЕН1 Д1€Ю ЮН1ЗУЮЧОТ РАД1АЦП ВНАСЛ1ДОК АВАР1Т НА ЧОРНОБИЛЬСЬК1Й АЕС Полубень Л. О., Басин М., Вознесенски О., Адам М., Френкель Е., Разник Р., Линдал М., Клименко С. В., Балк С., Френкель П.
Резюме. 1ошзуюча рaдiaцiя (1Р) е добре вщомим канцерогеном, що шдукуе розвиток солщних пухлин та гематолопчних неоплазш, серед яких окреме мкце займають класичш хрошчш Ph-негативш мiелопролiферaтивнi неоплазм (МПН). Пошкодження геному, ям спричиняють розвиток вщдалених ефемчв (недетермшктичних, або стохастичних), виникають одразу шсля дй 1Р та включають рiзнi пошкодження ДНК. Метою нашого дослщження було визначити шдуковаш 1Р змши в геномi, що передували та були залученими до розвитку захворювання у па^етчв iз МПН, як зазнали дй 1Р в aнaмнезi внaслiдок аварй на Чорнобильськш АЕС. В дослiдження було включено 12 хворих на рaдiaцiйно-aсоцiйовaнi та 16 хворих на спонтанш МПН. Контрольну групу складали 96 оаб, яш зазнали дй 1Р в анамнезу та 89 оаб без рaдiaцiйного анамнезу. Бiблiотеки для проведення мiшеневого секвену-вання були згенероваш iз геномноТ ДНК гранулоци^в периферичноТ кровi, використовуючи нaбiр SureSelectXT2 Target Enrichment System for Illumina Paired-End Multiplexed Sequencing (Agilent Technologies, Санта Клара,
Кал1форшя, США), вщповщно до рекомендацш виробника. В представленому дослщженш iдентифiкованi змши генних послiдовностей PRDM16, GATA2, BCORL1, JARID2, PEG3 та PER1, ям задiянi у транскрипцп ДНК. Показано, що варiанти PRDM16, GATA2 та BCORL1 гешв зустрiчались значно частiше серед хворих на МПН, шж серед оаб i3 групи контролю (58,3 % проти 6,3 %, р < 0,001; 25,0 % проти 4,2 %, р = 0,029 та 25,0 % проти 3,1 %, р = 0,018, вщповщно). Переважна бтьшлсть щентифтованих варiантiв представлена у базi даних однонуклеотидних полiморфiзмiв (Single Nucleotide Polymorphism Database), однак частота Тх рiдкiсних алелей не перевищувала 1 % у загальнiй популяцм згiдно Exome Aggregation Consortium. Таким чином, у дослщженш iдентифiкованi варiанти генних послiдовностей, вiрогiдно обумовлеш дieю 1Р внаслiдок аварм на Чорнобильськш АЕС, а також обфунтована Тх можлива причетнiсть до розвитку радiацiйно-асоцiйованих МПН.
Ключовi слова: юшзуюча радiацiя, варiант генноТ послiдовностi, ген, мieлопролiферативна неоплазiя.
ВАРИАНТЫ ГЕННЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ У БОЛЬНЫХ С МИЕЛОПРОЛИФЕРАТИВНЫМИ НЕОПЛАЗИЯМИ, ПОТЕНЦИАЛЬНО ОБУСЛОВЛЕНЫ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ ВСЛЕДСТВИЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
Полубень Л. А., Басин М., Вознесенски О., Адам М., Френкель Э.,
Разник Р., Линдал М., Клименко С. В., Балк С., Френкель П.
Резюме. Ионизирующая радиация (ИР) является хорошо известным канцерогеном, индуцирующий развитие солидных опухолей и гематологических неоплазий, среди которых особое место занимают классические хронические Ph-отрицательные миелопролиферативные неоплазии (МПН). Повреждения генома, вызывающие развитие отдаленных эффектов (недетерминистических, или стохастических), возникают сразу после действия ИР и включают различные повреждения ДНК. Целью нашего исследования было определить индуцированные ИР изменения в геноме, которые предшествовали и были вовлечены в развитие заболевания у пациентов с МПН, подвергшихся воздействию ИР в анамнезе вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. В исследование было включено 12 больных с радиационно-ассоциированными и 16 больных с спонтанными МПН. Контрольную группу составили 96 человек, подвергшихся воздействию ИР в анамнезе, и 89 человек без радиационного анамнеза. Библиотеки для проведения таргетного секвенирования были сгенерированы с геномной ДНК гранулоцитов периферической крови, используя набор SureSelectXT2 Target Enrichment System for Illumina Paired-End Multiplexed Sequencing (Agilent Technologies, Санта Клара, Калифорния, США), в соответствии с рекомендациями производителя. В представленном исследовании идентифицированы изменения генных последовательностей PRDM16, GATA2, BCORL1, JARID2, PEG3 и PER1, которые задействованы в транскрипции ДНК. Показано, что варианты PRDM16, GATA2 и BCORL1 генов встречались значительно чаще среди больных МПН, чем среди лиц из группы контроля (58,3 % против 6,3 %, р < 0,001; 25,0 % против 4,2 %, р = 0,029 и 25,0 % против 3,1 %, р = 0,018 соответственно). Подавляющее большинство идентифицированных вариантов представлено в базе данных однонуклеотидных полиморфизмов (Single Nucleotide Polymorphism Database), однако частота их редкостных аллелей не превышала 1 % в общей популяции согласно Exome Aggregation Consortium. Таким образом, в исследовании идентифицированы варианты генных последовательностей, вероятно обусловлены воздействием ИР в результате аварии на Чернобыльской АЭС, а также обоснована их возможная причастность к развитию радиационно-ассоциированных МПН.
Ключевые слова: ионизирующая радиация, вариант генной последовательности, ген, миелопролифератив-ная неоплазия.
SEQUENCE VARIANTS IN PATIENTS WITH MYELOPROLIFERATIVE NEOPLASMS POTENTIALLY INDUCED BY IONIZING RADIATION DUE TO CHERNOBYL NUCLEAR ACCIDENT
Poluben L., Bhasin M., Voznesensky O., Adam M., Fraenkel E.,
Rasnic R., Linial M., Klymenko S., Balk S. P., Fraenkel P. G.
Abstract. Ionizing radiation (IR) is a known carcinogen that causes solid tumors and hematologic malignancies, including chronic Ph-negative myeloproliferative neoplasms (MPN). After exposure to low doses of IR delayed effects arise several months or years later. These effects are not dose-dependent (nondeterministic, or stochastic effects). It is known, the occurrence of hereditary diseases, solid tumors and hematologic neoplasms is related to stochastic events. Genomic alterations that result in the development of delayed IR effects appear immediately after exposure. These include base damages and changes, cross linking, single-strand breaks, and double-strand breaks. The aim of the study was to identify IR-induced genomic alterations which predisposed to and were involved in the disease development in MPN patients exposed to IR due to Chernobyl nuclear accident. In the study we enrolled 12 IR-exposed and 16 unexposed MPN patients, 96 healthy people who were previously exposed to IR and 89 healthy people without such history. Libraries for targeted sequencing were generated from genomic DNA of peripheral blood granulocytes using the SureSelectXT2 Target Enrichment System for Illumina Paired-End Multiplexed Sequencing kit (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA), according to manufacturer's recommendations. Common and unique sequence variants detected in both, IR-exposed MPN patients and 96 healthy people previously exposed to IR were further analyzed. The identified sequence variants were not found among unexposed patients and 89 healthy unexposed people. In the presented study, significant number of sequence variants were found among genes involved in DNA transcription: PRDM16, GATA2, BCORL1, JARID2, PEG3 and PER1. We showed that PRDM16, GATA2 and BCORL1 gene changes were more frequent in IR-exposed MPN patients compared to healthy controls (58.3% vs. 6.3%, p <0.001, 25.0% vs. 4.2%, p = 0.029 and 25.0% vs. 3.1%, p = 0.018, respectively). The majority of identified sequence variants are reported in the Single Nucleotide Polymorphism Database, but their minor allele frequencies do not exceed 1% in the general population according to the Exome Aggregation Consortium. Thus, the study revealed several gene variants which might be the IR-induced alterations due to Chernobyl nuclear accident involved in the disease development in IR-exposed MPN patients.
Key words: ionizing radiation, sequence variant, gene, myeloproliferative neoplasm.
Рецензент - проф. Блаш С. М.
Стаття надшшла 25.01.2019 року
