Выполняемые проекты

  • Офтальмогенетика

Одним из важных направлений исследований лаборатории является офтальмогенетика, в частности, генетика дистрофии эндотелия роговицы Фукса (ДФ) и кератоконуса.
В лаборатории молекулярной генетики человека была впервые в России проанализирована распространенность 10 маркеров, ассоциированных с ДФ (Skorodumova L.O. et al., 2018).

На базе ФГАУ НМИЦ МНТК "Микрохирургия глаза" им. С.Н. Федорова была собрана выборка пациентов с ДФ и участников контрольной группы. Частоты распространения маркерных аллелей rs613872, rs17595731, а также экспансии тринуклеотидных повторов CTG18.1 в гене TCF4 составили 78%, 14% и 72%, соответственно. Было показано, что экспансия тринуклеотидных повторов CTG18.1 в гене TCF4 распространена у значительной доли российских пациентов с ДФ и изучение именно ее связи с патогенезом является актуальным в России.

В рамках выполнения гранта РНФ Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными 2017-2019 годов (была исследована патогенетическая роль экспансии тринуклеотидных повторов в гене TCF4 в развитии ДФ, были собраны образцы эндотелия роговицы пациентов с ДФ и доноров. Они были использованы для получения транскриптомов образцов эндотелия роговицы (Nikitina A.S. et al., 2019). Анализ дифференциально экспрессированных генов групп образцов пациентов с ДФ против группы контроля выявил активацию сигнальных путей моделирования внеклеточного матрикса, фагоцитоза и иммунного ответа.
Параллельная работа ведется в области изучения генетических предпосылок кератоконуса. Были подобраны маркеры, ассоциированных с кератоконусом, которые могли бы быть наиболее актуальными для генотипирования в российской популяции (Skorodumova L.O. et al., 2019). В рамках выполнения гранта РФФИ офи_м "Роль генетических и аутоиммунных факторов в патогенезе кератоконуса“ 2017-2020 был собран банк образцов ДНК пациентов с кератоконусом и пациентов с катарактой (контрольная выборка) совместно с МНТК "Микрохирургия глаза" им. С.Н. Федорова и Уфимским НИИ Глазных болезней. Впервые в России было проведено генотипирование вариантов, ассоциированных с кератоконусом, rs1536482 вблизи гена COL5A1, rs2721051 вблизи гена FOXO1 и rs1324183 между генами MPDZ и NF1B. Для всех трех вариантов была выявлена достоверная ассоциация с кератоконусом. Также был проведен поиск редких вариантов в промоторе гена COL5A1 у пациентов с кератоконусом, являющимися носителями хотя бы одной аллели rs1536482. Было выявлено, редкие варианты в промоторе COL5A1 не имеют существенной роли в восприимчивости к кератоконусу, ассоциированной с rs1536482 (Skorodumova L.O. et al., 2021). Данные результаты обосновали проводимый в настоящее время поиск потенциальных каузальных вариантов в границах локусов, сцепленно наследуемых с вариантами rs1536482 и rs2721051.

В рамках работы по изучению роли аутоиммунных механизмов в патогенезе кератоконуса был проведен анализ репертуара Т-клеток в образцах роговицы и мононуклеаров крови пациентов с кератоконусом (Skorodumova L.O. et al., 2020). В целом, возможность получения библиотек транскриптов, кодирующих Т-клеточные рецепторы показала наличие данных клеток в образцах роговицы, о чем ранее не сообщалось.

  • Генетика мышечной деятельности

Научно-исследовательское сопровождение медицины спорта высших достижений является одним из научных направлений, проводимых ФМБА России. В рамках этой тематики, в лаборатории в течение многих лет выполняются исследования, посвященные анализу роли генетических факторов в реализации физических способностей человека. Информация о генетической основе физиологических особенностей лиц с уникальными физиологическими характеристиками, которыми являются профессиональные спортсмены, имеет фундаментальную ценность, так как позволяет выявить общие механизмы адаптации организма к интенсивным физическим нагрузкам. Результаты таких исследований имеют и практическую значимость: применяются к спортивному отбору, коррекции параметров тренировочного процесса, а также диагностике и лечении пациентов, не являющихся профессиональными спортсменами. Начиная с 2011 года, с участием специалистов лаборатории были проведены масштабные работы по генотипированию больших выборок профессиональных спортсменов РФ, с общей численностью, превышающую 2000 человек. На полученных данных были проведены серии ассоциативных исследований, результаты которых было представлены в 37 научных публикациях.

В последние 5 лет, фокусом научного интереса лаборатории в этом направлении являются исследования, посвященные оценке роли генетических факторов в индивидуальной вариабельности состава мышечных волокон, их влиянию на развитие силовых и скоростных характеристик скелетных мышц, регуляции процессов утомления и восстановления. Ключевой особенностью скелетной мышцы является пластичность, то есть способность изменять свои функциональные характеристики в ответ на изменение сократительной активности. Изучение молекулярно-генетических механизмов, лежащих в основе такой пластичности, является актуальной задачей как с точки зрения нормальной физиологии (развитие и поддержание работоспособности, повышение спортивных результатов), так и с точки зрения понимания патогенеза многих заболеваний.

Работы по этому направлению имеют грантовую поддержку от Российского научного фонда. Так, в период 2017-2019 гг. был успешно выполнены работы по гранту РНФ № 17-15-01436 «Комплексный анализ вклада генетических, эпигенетических и средовых факторов в индивидуальную вариабельность состава мышечных волокон человека». В настоящее время ведутся работы по проекту РНФ № 21-15-00362 «Исследование молекулярно-генетических механизмов морфофункциональных изменений мышечных волокон человека в ходе высокоинтенсивных физических нагрузок». Характерной особенностью этих проектов является выполнение работ с исследованием биопсийного материала скелетных мышц, полученного от добровольцев в ходе эксперимента с контролируемой физической нагрузкой. Используя комплексный методический подход, включающий методы генотипирования, транскрипционного профилирования и эпигенетического анализа, мы рассчитываем, что нам удастся охарактеризовать новые закономерности в молекулярно-генетических механизмах регуляции фенотипа мышечных волокон.

  • Эндогенные и экзогенные факторы ожирения

Одним из направлений исследований лаборатории является изучение эндогенных и экзогенных факторов риска ожирения у взрослого населения г. Москвы" (рук. к.б.н., с.н.с., Э.А. Бондарева). Работы выполняются при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований – РФФИ, грант № 20-09-00276 "Жирогенное" окружение мегаполиса.

"Жирогенное" окружение (obesogenic environment) – это среда обитания, способствующая потреблению большого количества калорий и малоподвижному образу жизни. Факторы, формирующие «жирогенное» окружение, находятся под пристальным вниманием научного сообщества, в свете их влияния на глобальную эпидемию ожирения современного человечества («globesity» - global obesity). Цель проекта состоит в исследовании фундаментальной проблемы генотип-средовых взаимодействий на примере изучения взаимодействия генетического фона человека с комплексом факторов "жирогенного" окружения мегаполиса и их влияния на количество жира и его топографию у взрослого населения г. Москвы. Новизна исследования заключается в междисциплинарном подходе к проблеме ожирения (общего, скрытого и висцерального) у взрослого населения мегаполиса, который позволит оценить комплекс эндогенных и экзогенных факторов, характерных для среды большого города, провоцирующих избыточное жироотложение или, напротив, защищающие от него. По окончании проекта будут получены уникальные данные, которые позволят оценить влияние "жирогенной" среды мегаполиса на формирование морфологического статуса в различных половозрастных группах взрослого населения г. Москвы на фоне комплекса эндогенных факторов.

Будет проведен анализ взаимосвязей полиморфизма генов, ассоциированных с накоплением жира, активностью бурой и бежевой жировой ткани с параметрами состава тела и соматотипа в зависимости от пола и возраста испытуемых, а также на фоне различных модификаций образа жизни и особенностей питания и в отсутствии таковых.

  • Иммуноонкология и иммуногенетика

В последние года лаборатория активно развивает исследования в области изучения иммунитета. В лаборатории реализованы экспериментальный и биоинформатический подходы, позволяющие проводить типирование мажорных и минорных аллелей генов A и B ГКГС макак с использованием технологии секвенирования на платформе Illumina. Дополнительно осваивается технология секвенирования полноразмерных транскриптов ГКГС на платформе MinIon.

Реализован комплекс работ в рамках Госзадания “Таргетированная вакцина”. Разработаны и реализованы подходы как к определению кандидатных опухолевых неоантигенов в послеоперационном материале, так и подходы к валидации их реальной антигенности для иммунной системы пациента с колоректальным раком. Подходы опробованы in vitro, а также на животных моделях с использованием клеточных линий.

  • Циркулирующие микроРНК

МикроРНК осуществляют регуляцию экспрессии генов на посттранскрипционном уровне и стабильно обнаруживаются во внеклеточной фракции биологических жидкостей человека, что делает их перспективными диагностическими и прогностическими биомаркерами различных патологий. Изучение профилей циркулирующих микроРНК как биомаркеров заболеваний человека оформилось как одно из направлений исследований лаборатории после выполнения в 2017 году государственного задания «Разработка и внедрение методов транскриптомики в клиническую практику» (шифр: «миРНК-риск»). При сотрудничестве с Первым МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет) на выборках здоровых добровольцев и пациентов университетской клинической больницы были проведены исследования циркулирующих микроРНК плазмы как потенциальных биомаркеров пароксизмальной фибрилляции предсердий, а также различных форм острого коронарного синдрома. По результатам этих исследований в 2020 и 2021 годах были опубликованы две статьи в журналах IJMS и Biomolecules. В 2021 году по тематике изучения циркулирующих микроРНК в конкурсе РНФ «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» был выигран грант №21-75-00114 “Влияние пре-аналитических факторов на профили циркулирующих внеклеточных микроРНК для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний”, руководителем которого является сотрудник лаборатории А.В. Желанкин. Выполнение гранта предполагает комплексную оценку различий в профилях циркулирующих микроРНК плазмы при использовании различных типов антикоагулянтов (ACD, цитрат натрия, CTAD и ЭДТА) для забора крови. Это позволит выявить специфические профили микроРНК, для которых смена пробирок для забора крови может быть критичной при исследовании биомаркеров сердечно-сосудистых заболеваний. Лаборатория обладает опытом выделения циркулирующих микроРНК из плазмы и сыворотки, детекции микроРНК с помощью ПЦР в реальном времени, и секвенирования микроРНК на платформе Illumina.