CC BY
80
Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний
149
ГЕНЕТИКА ВРОЖДЕННЫХ ПОРОКОВ СЕРДЦА: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ ФОРМИРОВАНИЯ и ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКОВ РАЗВИТИЯ
А.В. Цепокина,
Современные тенденции в области изучения патогенеза врожденных пороков сердца (ВПС) направлены на поиск потенциальных биомаркеров раннего обнаружения предрасположенности к развитию этой аномалии, что необходимо для определения прогноза и возможных исходов. Разработка новых технологий в исследовании генетической и эпигенетической составляющей ВПС, включая вариации числа копий (CNV) последовательностей ДНК, од-нонуклеотидные вариации (SNV), секвенирования следующего поколения (NGS), ускоряет обнаружение генетических причин аномалий сердца. Однако, несмотря на высокую социальную и демографическую значимость, данная научная и клиническая проблема достаточно слабо освещается в силу сложности методологических подходов, полиэтилогич-ности патогенеза и полиморфизма фенотипов.
Тем не менее отдельное внимание на сегодняшний день уделяется микроРНК — одному из видов малых некодирующих РНК как перспективному кандидату на роль биомаркера. Так, Chai с соавторами, изучая патогенез формирования дефектов межпредсердной перегородки через выявление значимых сигнальных путей, выраженности экспрессии микроРНК и таргетных генов, определили 22 значимых микроРНК. Основными генами-мишенями, через которые реализуется механизм патологического процесса, сопряжённого с развитием врождённого порока сердца, являются следующие гены: NOTCH1, NOTCH2, GATA3, GATA5, GATA6, ZFPM2, HAND, NKX2 - 3, NKX2 - 5, NKX2 - 8, TBX1, TBX2, TBX3, TBX5, TBX18, TBX21, HEY1, HEY2, MEF2C и FOXH1. Как было установлено ранее, все вышеперечисленные гены играют важную роль в морфогенезе сердца [Chai H., Yan Z., Huang K., Jiang Y., Zhang L. MicroRNA expression, target genes, and signaling pathways in infants with a ventricular septal defect. Molecular and cellular biochemistry. 2018; 439(1-2): 171-187. doi: 10.1007/s11010-017-3146-2].
Обнаружение свободно циркулирующих в материнском кровообращении микроРНК эмбриона открыло новые возможности для неинвазивной пренатальной диагностики врожденных пороков. Исследование Gu с соавторами направлено на определение циркулирующих в сыворотке крови беременных микроРНК плода как потенциальных биомаркеров ВПС. Авторами была определена идентификационная панель б, включающая четыре микроРНК: miR-142-5p, miR-1275, miR-4666a-3p и miR-3664-3p, на основании определения концентраций которых возможно дифференцировать
А.В. Понасенко
здоровый плод от плода с формирующимся ВПС еще на ранних стадиях внутриутробного развития (AUC = 0,920; р <0,0001) [Gu H., Chen L., Xue J., Huang T., Wei X., Liu D., Ma W., Cao S., Yuan Z. Expression profile of maternal circulating microRNAs as non-invasive biomarkers for prenatal diagnosis of congenital heart defects. Biomed Pharmacother. 2019; 109:823-830. doi: 10.1016/j.biopha.201S.10.110.].
Поскольку врожденные пороки сердца в 80% случаев имеют мультифакториальную природу и являются результатом взаимодействия комплекса факторов, одним из активно развивающихся направлений является изучение эпигенетических модификаций молекулы ДНК через метилирование. В опубликованной в 2019 году статье Vranekovic описано исследование, связанное с определением уровня метилирования ДНК наиболее распространенного генетического элемента - ретротранспозона LINE -1 у пациентов с ВПС и сочетанным синдромом Дауна. Исследование проведено с включением 42 участников (22 мальчика и 20 девочек), у 15 диагностирован ВПС. Тестирование не показало статистически значимых отличий в уровне метилирования ДНК между двумя сравниваемыми группами [Vranekovic J., Bozovic I. B., Zivkovic M., Stankovic A., Milic B. B. LINE-1 DNA methylation and congenital heart defects in down syndrome. Molecular and experimental biology in medicine. 2019;2(1):34-37]. Однако в ранее опубликованном исследовании Sheng с соавторами показано, что уровни метилирования ДНК значимо отличаются при сравнении пациентов с тетрадой Фалло и условно-здоровых детей [Sheng W., Wang H., Ma X., Qian Y., Zhang P., Wu Y., M, D. LINE-1 methylation status and its association with tetralogy of fallot in infants. BMC medical genomics.2012;5(1):20. doi: 10.1186/1755-8794-5-20].
Отдельного внимания заслуживают исследования, выполненные методом секвенирования следующего поколения (NGS). В одном из последних исследований, использующих NGS для обнаружения функционально значимых мутаций, Demal с соавторами представили данные семьи с ВПС, потенциально имеющим мультигенное происхождение. Определено, что двенадцать из девятнадцати членов семьи несут семейную мутацию [NM_004329.2: c.1328 G> A (p.R443H)], которая кодирует предсказанный нефизиологичный вариант BMPR1A. Эта мутация совместно сегрегирует с областью сцепления на хромосоме 1, которая связана с появлением тяжелых ВПС, включая аномалию Эбштейна,
150 Дайджест / Research digest
дефект атриовентрикулярной перегородки и другие. Это открытие определяет возможность тестирования генетических взаимодействий между BMPR1A и другими генами-кандидатами в области сцепления 1, что может стать первым шагом к раскрытию более сложных генетических паттернов в этиологии сердечно-сосудистых заболеваний [Demal T.J., Heise M., Reiz B., Dogra D., Brœnne I., Reichenspurner H., Männer J., Aherrahrou Z., Schunkert H., Erdmann J., Abdelilah-Seyfried S A familial congenital heart disease with a possible multigenic origin involving a mutation in BMPR1A. Sci Rep. 2019;№9(1):2959. doi: 10.1038/s41598-019-39648-7].
В более ранних работах Hu с соавторами (2018) и Pulignani с соавторами (2018), используя технологию NGS, выявили несколько других патогенных вариантов в иных генах. Так, Hu с соавторами разработали панель из 77 генов, ассоциированных с патогенетическими путями, имеющими потенциальную связь с развитием ВПС, и протестировали ДНК 44 плодов с ВПС без хромосомных аномалий. В результате выявлено 6 патогенных вариантов в следующих
генах: CHD7 (синдром Чарга-Стросса), CITED2 (тетрада Фалло, ДМПП и ДМЖП), ZFPM2 (тетрада Фалло), MYH6 (ДМПП, семейная изолироващнная дилатационная кардиомиопатия), KMT2D (синдром Кабуки). Условно патогенный вариант обнаружен в гене JAG1, влияние которого установлено при тетраде Фалло [Hu, P., Qiao, F., Wang, Y., Meng, L., Ji, X., Luo, C., Wang, L. Clinical application of targeted next-generation sequencing in fetuses with congenital heart defect. Ultrasound in Obstetrics & Gynecology. 2018; 52(2): 205-211. doi: 10.1002/uog.19042]. В то время как в исследовании, проведённом Pulignani с соавторами, выявлено 20 миссенс-мутаций в 9 генах. Результаты подтверждены секвенированием по методу Сенгера. Основные мутации были выявлены в генах транскрипционных факторов, таких как GATA4, NKX2-5, NOTCH1, TBX1, а также в гене MYH6 [Pulignani S., Vecoli C., Borghini A., Foffa I., Ait-Ali L., Andreas si M. G. Targeted next-generation sequencing in patients with non-syndromic congenital heart disease. Pediatric cardiology. 2018; 39(4): 682689. doi: 10.1007/s00246-018-1806-y].
