НИИ генетической и молекулярной эпидемиологии

ЛАБОРАТОРИЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ГЕНЕТИКИ И МЕТАБОЛОМИКИ

СОТРУДНИКИ

Азарова Юлия Эдуардовна  - заведующий лабораторией: к.м.н., доцент.

Клёсова Елена Юрьевна  - младший научный сотрудник.

НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАБОРАТОРИИ:

  • Исследование биохимических аспектов нарушений редокс-гомеостаза для понимания молекулярных основ патогенеза распространенных мультифакториальных заболеваний - сахарного диабета 2 типа, формирующихся на его фоне микро- и макрососудистых осложнений, артериальной гипертонии, инсульта, ишемической болезни сердца, атеросклероза.
  • Использование современных методов лабораторной диагностики для изучения метаболома человека и его вклада в молекулярные механизмы развития социально значимых мультифакториальных заболеваний.
  • Изучение взаимосвязи транскриптома, генома и метаболома в норме и патологии, а  также исследование роли средовых факторов в формировании предрасположенности к многофакторным заболеваниям.
  • Поиск новых молекулярно-генетических маркеров распространенных многофакторных заболеваний.

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ВЫПОЛНЯЮЩИЕСЯ В ЛАБОРАТОРИИ

Диссертационные исследования, выполняемые на базе лаборатории

  • Диссертация Е.Ю. Клёсовой на соискание ученой степени кандидата биологических наук «Молекулярно-генетические детерминанты клеточного ответа на неупакованные белки и их патогенетическая роль в развитии сахарного диабета 2 типа» (научный руководитель – д.м.н., профессор А.В. Полоников).

  • Диссертация Я.Е. Корвяковой «Вклад полиморфных вариантов гена аминопептидазы ANPEP в развитие сахарного диабета 2 типа и его осложнений» (научный руководитель – д.м.н., доцент Ю.Э. Азарова).

Гранты, выполняемые на базе лаборатории:

  • Проект РНФ №20-15-00227 «Концепция системной вовлеченности генов ферментов редокс-гомеостаза в молекулярные механизмы развития сахарного диабета 2 типа и его осложнений».
  • Проект РНФ №22-25-00585 «Молекулярно-генетические детерминанты клеточного ответа на неупакованные белки и их патогенетическая роль в развитии сахарного диабета 2 типа: пилотное исследование».

             

ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЛАБОРАТОРИИ И ЕГО ВОЗМОЖНОСТИ

Оборудование лаборатории включает всю необходимую приборную базу для количественного анализа метаболитов в различных биологических образцах в 96-луночном формате: микропланшетный ридер Varioscan Flash Thermo Fisher Scientific, промыватель планшетов Thermo Fisher Scientific, настольный термостат и шейкер, микроцентрифуги, настольные центрифуги для получения плазмы из цельной крови, биохимический полуавтоматический анализатор Clima RAL.

Технологии, применяемые в лаборатории: иммуноферментный анализ, колориметрический, флуориметрический, люминесцентный методы количественного содержания цитокинов, гормонов, метаболитов в плазме, сыворотке крови, клеточном лизате.

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ ЛАБОРАТОРИИ

Сотрудниками лаборатории впервые проведено масштабное генетико-эпидемиологическое исследование по оценке вовлеченности полиморфных вариантов генов ферментов метаболизма глутатиона и прооксидантных ферментов в молекулярные механизмы развития сахарного диабета 2 типа и его осложнений (1, 2, 3, 4). Между полиморфными вариантами генов ферментов метаболизма глутатиона и прооксидантных ферментов впервые установлены выраженные межрасовые и межэтнические различия как в частотах минорных аллелей, гаплотипов и величинах неравновесия по сцеплению, так и в характере их взаимосвязей с предрасположенностью к сахарному диабету 2 типа. Впервые выявлены ассоциации сахарного диабета 2 типа с 11 полиморфными вариантами 8 генов ферментов метаболизма глутатиона и 8 SNPs генов 6 прооксидантных ферментов, многие из которых были успешно реплицированы в независимых популяциях мира (5, 6). Идентифицированы гаплотипы генов ферментов метаболизма глутатиона и прооксидантных ферментов, ассоциированные с повышенным и пониженным риском развития сахарного диабета 2 типа и его осложнений (7). Впервые в России проведено репликативное исследование ассоциаций СД2 с 18 полиморфными вариантами генов, установленными крупными международными консорциумами в результате полногеномных ассоциативных исследований, в результате 12 локусов показали статистически значимые ассоциации с развитием болезни у жителей Центральной России. Впервые обнаружено, что, наряду с известными средовыми факторами риска сахарного диабета 2 типа, повышенный риск развития болезни связан с недостаточным употреблением в пищу белка. Показано, что риск развития СД2 у лиц с нормальной массой тела связан с недостаточным потреблением белка и клетчатки на фоне избыточного потребления жирной пищи, в отличие от пациентов с избыточным весом, высококалорийное питание которых связано с избыточным употреблением углеводов. Впервые установлено, что полиморфные варианты ГФМГ и ГПФ являются значимыми модификаторами риска развития  сахарного   диабета 2 типа на фоне недостаточного употребления пищи, богатой белком и свежими овощами и фруктами. Впервые выявлены межгенные и генно-средовые взаимодействия в системе редокс-гомеостаза, которые совместно с известными генами-кандидатами сахарного диабета 2 типа вовлечены в полигенную предрасположенность к болезни и вносят существенный вклад в детерминацию развивающихся на его фоне осложнений.

            В настоящее время сотрудники лаборатории занимаются изучением полиморфных вариантов генов шаперонов и генов ответа на несвернутые белки в популяции жителей Центральной России. Анализ ассоциаций изучаемых SNPs с риском развития СД2 у жителей Центральной России установил ассоциации генотипов rs1882019-A/A HSP90B1 и rs1046495-T/C GFER с пониженным риском развития заболевания (8). В то же время минорные аллели rs1043618-С HSPA1A и rs196914-C ERN1 ассоциировались с повышенным риском СД2 независимо от пола, возраста и ИМТ пациентов (9). Стратификационный анализ по полу показал, что ассоциация варианта rs1882019 HSP90B1 характерна только для женщин и отсутствует у мужчин. Протективным эффектом в плане риска развития СД2 у женщин обладал и генотип rs899997-T/G SLCO1B1: OR 0.75, 95% CI 0.60-0.95, P=0.03. Генотипы трех полиморфных вариантов, а именно, rs10778306-A/G HSP90B1, rs3095154-G/A HSPA1A и rs7838717-T/T HSF1 были связаны с повышенным риском развития заболевания у пациенток с СД2. Анализ ассоциаций SNPs в группах пациентов с учетом индекса массы тела  обнаружил, что носительство генотипа rs3131377-G/A HSPA1A связано с пониженным риском СД2 только у лиц с ИМТ<25 кг/м2, то есть с нормальной массой тела, тогда как рисковый эффект генотипа rs3757971-C/C HSF1  в отношении предрасположенности к заболеванию реализуется только у пациентов с избыточной массой тела и ожирением. Анализ генно-средовых взаимодействий установил синергизм ряда средовых факторов риска и полиморфизма генов шаперонов и их регуляторов. Так, с повышенным риском СД2 ассоциировано сочетание гиподинамии и носительства генотипа rs7838717-T/T HSF1, дефицита клетчатки в пище и наличие генотипа rs1165682-A/T HSP90B1,  избытка потребляемых углеводов и носительство генотипа rs3095154-G/A HSPA1A, а также сочетание злоупотребления рафинированным сахаром и носительства генотипа rs10778306-A/G HSP90B1 (10). В то же время протективный эффект носительства генотипов rs11621560-A/C HSP90AB1, rs1165682-A/T  и rs1882019-A/A HSP90B1  в отношении риска заболевания реализуется в комбинации с ежедневным потреблением достаточного количества свежей растительной пищи и не превышающим нормы потреблением жиров и углеводов, соответственно. Функциональное аннотирование полиморфных вариантов изучаемых генов, выполненное с ресурсов eQTLGen и mQTLdb показал, что аллели rs196914-С и rs9911085-С гена ERN1 связаны со значительным снижением экспрессии  ERN1 в цельной крови. Кроме того, аллель  rs1046495-С гена GFER обладает выраженным регуляторным потенциалом и ассоциируется с более высокими уровнями мРНК GFER в широком спектре тканей, имеющих отношение к патогенезу СД2. Анализ влияния экспрессии рисковых аллелей rs3757971-C  и rs7838717-Т гена HSF1 показал, что носительство данных аллелей ассоциируется со снижением экспрессии шаперонов HSP90B1, RPS19BP1 и HSPA5, принимающих непосредственное участие в процессах ATF6-опосредованного ответа клетки на неупаковынные белки (GO:0036500), посттрансляционной укладки белка de novo (GO:0051084), клеточного ответа на недостаток глюкозы (GO:0042149), негативной регуляции апоптотического процесса (GO:0043066) и посттрансляционной модификации белка (GO:0043687). Таким образом, связанные с предрасположенностью к СД2 ДНК-маркеры в генах ERN1, GFER и HSF1 связаны с изменениями в экспрессии генов, участвующих в ответе на несвернутые белки, что является отличительной чертой патогенеза сахарного диабета 2 типа.