Аннотации статей. Том 57, 2021 г., № 12
РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННЫХ ГЕНОГЕОГРАФИЧЕСКИХ И ГЕНОМНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ И ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНОФОНДОВ РЕГИОНОВ СОЮЗНОГО ГОСУДАРСТВА
1 Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси, Минск, 220072 Республика Беларусь; e-mail: kilchev@presidium.bas-net.by
2 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: yankovsky@vigg.ru
Мировая и отечественная практика применения ДНК-технологий в криминалистике показала их преимущества в сфере идентификации личности неизвестного индивида по сравнению с другими известными в криминалистике методами идентификации. В статье рассматриваются основные современные подходы применения генетических технологий в криминалистике, включая ДНК-идентификацию и ДНК-фенотипирование. Рассмотрены преимущества и недостатки различных подходов, основной акцент сделан на достижениях отечественных учeных, а также на перспективах дальнейших молекулярно-генетических исследований в области судебно-медицинской экспертизы. Представлены основные результаты реализации научно-технической программы Союзного государства “ДНК-идентификация” в области установления вероятной внешности, возраста, психо-эмоционального статуса, а также этногеографического и популяционного происхождения неизвестного индивида по его ДНК с применением технологий высокопроизводительного секвенирования. В ходе реализации программы также разработаны отечественные наборы реагентов для ДНК-идентификации, адаптированные под существующее и перспективное ресурсное и приборное обеспечение, используемое в криминалистических лабораториях Союзного государства.
DOI: 10.31857/S0016675821120079
ГЕНОГЕОГРАФИЧЕСКИЙ АТЛАС ДНК-МАРКЕРОВ, КОНТРОЛИРУЮЩИХ ЦВЕТ ГЛАЗ И ВОЛОС ЧЕЛОВЕКА
1 Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова, Москва, 115478 Россия; e-mail: balanovska@mail.ru
2 АНО “Биобанк Северной Евразии”, Москва, 115215 Россия
3 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия
4 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
Изучение генетического контроля пигментации выявило множество ДНК-маркеров, влияющих на формирование цвета глаз и волос человека. Зарубежная панель маркеров HIrisPlex разработана на основе генетического разнообразия населения Западной Европы и имеет несколько сниженную точность в российских популяциях, тогда как отечественная панель маркеров, включающая 31 SNP, разработана на российских выборках. В данном исследовании изучено распространение этих маркеров в популяциях России и сопредельных стран. Каждый из 31 маркеров, входящих в отечественную панель, был генотипирован у представителей 22 популяций, охватывающих основное разнообразие генофондов Северной Евразии, по суммарной выборке 1153 человек. На основе полученных аллельных частот был создан картографический атлас, который включил карты распространения 62 аллелей, а также карты чувствительности предикции фенотипа по генотипу. Картографический и статистический анализы выявили три основные закономерности генетического ландшафта маркеров пигментации. Во-первых, основным паттерном большинства карт является градиент изменений частот в направлении “восток–запад”. В большинстве случаев (но есть и исключения) к западу нарастает частота аллеля, определяющего светлую пигментацию глаз и волос. Во-вторых, отсутствует связь между величиной генетического вклада ДНК-маркера в пигментацию и его межпопуляционной изменчивостью. В-третьих, обнаружено генетическое своеобразие популяций Кавказа и Урала, у которых частоты генетических маркеров пигментации несводимы ни к “западному”, ни к “восточному” типу. Карты чувствительности предикции пигментации выявили также своеобразие русских популяций.
DOI: 10.31857/S0016675821120031
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХРОНОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗРАСТА ЧЕЛОВЕКА ПО БИОЛОГИЧЕСКИМ ОБРАЗЦАМ НА ОСНОВАНИИ АНАЛИЗА МЕТИЛИРОВАНИЯ CpG-ДИНУКЛЕОТИДОВ
1 Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси, Минск, 220072 Республика Беларусь; e-mail: * v.lemesh@igc.by, ** e-mail: v.kipen@igc.by
2 Республиканский научно-практический центр “Кардиология”, Минск, 220089 Республика Беларусь
3 Белорусская медицинская академия последипломного образования, Минск, 220013 Республика Беларусь
4 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия
На основании биоинформатического и статистического анализов GEO-проектов по определению полногеномного профиля метилирования ДНК человека сформирован перечень из 41 CpG-динуклеотида с высоким прогностическим потенциалом для создания моделей предсказания возраста человека по биологическим образцам. Определен уровень метилирования для 1208 образцов индивидов из Республики Беларусь (275 – кровь, 466 – буккальный эпителий, 467 – сперма), рассчитаны коэффициенты корреляции R и построены математические модели определения возраста человека. Среднее значение точности предсказания возраста по образцам крови с использованием 12 CpG-динуклеотидов составило 3.4 года (для мужчин – 3.3, для женщин – 3.5); по образцам буккального эпителия с использованием 6 CpG-динуклеотидов – 4.6 года (для мужчин – 4.5, для женщин – 4.7); по образцам спермы с использованием 5 CpG-динуклеотидов – 3.0 года. Полученные результаты будут положены в основу при разработке калькуляторов предсказания возраста индивида по биологическим следам для экспертов-криминалистов.
DOI: 10.31857/S0016675821120092
ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЮЖНОСИБИРСКОЙ ГАПЛОГРУППЫ Q-YP1102 ПО ДАННЫМ О Y-SNP- И Y-STR-МАРКЕРАХ У ТУВИНЦЕВ И ОКРУЖАЮЩИХ ПОПУЛЯЦИЙ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: aagdzhoyan@gmail.com
2 Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова, Москва, 115522 Россия
3 АНО “Биобанк Северной Евразии”, Москва, 115201 Россия
4 Научно-исследовательский институт медико-социальных проблем и управления Республики Тыва, Кызыл, 667003 Россия
Гаплогруппа Q Y-хромосомы составляет основу генофонда американских индейцев, а в Евразии наибольших частот достигает в популяциях Центральной и Южной Сибири. Проведенное генотипирование обширной панели SNP-маркеров, выделяющих около 60 ветвей в составе гаплогруппы Q, позволило провести углубленный филогеографический анализ в популяциях Южной Сибири и смежных регионов. Изучение шести популяций тувинцев и тоджинцев выявило три ветви гаплогруппы Q, восходящие к одному корню – YP1102. Наиболее частая из них линия YP1691 достигает максимума в генофонде северо-восточных тувинцев-тоджинцев (51%), понижаясь в частоте с востока на запад до 4%. Подобному тренду следует распространение и базальной линии YP1102*. Третья линия BZ99* редка у тувинцев (2%), но заметна в генофонде хакасов (9%). Филогенетический анализ STR-гаплотипов показал распространение одних и тех же кластеров не только у разных групп тувинцев, но и среди окружающих популяций. Структура основного кластера свидетельствует об увеличении численности носителей линии YP1691 в период позднего железного века. Карта частоты линии YP1691 отражает последствия активных миграционных процессов в течение нашей эры на территории Южной и Западной Сибири. Среди древних популяций Сибири вариант YP1102* найден у пяти индивидов: четырех представителей бронзового века Прибайкалья и одного представителя культуры скифо-сибирского типа на границе Монголии и Тувы. Данные древней ДНК и более высокое генетическое разнообразие в населении Южной Сибири позволяют предположить происхождение гаплогруппы Q-YP1102 в данном регионе и ее дальнейшее проникновение на запад и север Сибири, в том числе, возможно, с предками популяций енисейской лингвистической семьи.
DOI: 10.31857/S001667582112002X
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ 21 АУТОСОМНОГО STR-МАРКЕРА СИСТЕМЫ CODIS В ПОПУЛЯЦИЯХ ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПЫ
1 Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: vladimir.kharkov@medgenetics.ru
2 Научно-практический центр Государственного комитета судебных экспертиз Республики Беларусь, Минск, 220114 Беларусь
3 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия
4 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
Впервые получены генетические характеристики 15 локальных популяций восьми народов Восточной Европы по расширенной панели, включающей 21 аутосомный STR-маркер, применяемый в судебно-экспертной практике для ДНК-идентификации и установления родства. Проведена оценка полиморфизма маркеров в российских, белорусских и молдавских популяциях, охарактеризованы уровни внутри- и межпопуляционной генетической дифференциации исследованных групп населения. Рассчитаны параметры информационной значимости системы аутосомных микросателлитов для экспертной ДНК-идентификации и установления родства. Создана база данных частот аллелей аутосомных STR-локусов, которая может быть использована для проведения вероятностно-статистических расчетов при оценке уровня достоверности экспертного исследования в странах Союзного государства. Обоснована необходимость учета популяционно-генетической структуры населения при вероятностной оценке достоверности результатов судебно-экспертного ДНК-анализа.
DOI: 10.31857/S0016675821120055
РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ГЫДАНСКИХ НЕНЦЕВ НА ОСНОВЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ИХ РОДОВОЙ СТРУКТУРЫ С ПОМОЩЬЮ НОВОГО НАБОРА YSTR-МАРКЕРОВ
1 Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, 634050 Россия; e-mail: vladimir.kharkov@medgenetics.ru
2 Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Тюмень, 625026 Россия
Исследована генетическая структура ненецких родов по маркерам Y-хромосомы с использованием разработанного набора YSTR для определения популяционной принадлежности неизвестного индивида. Результаты анализа частот гаплогрупп и YSTR-гаплотипов свидетельствуют, что ненецкие рода являются родственными объединениями, в большинстве случаев имеющими одного предка по мужской линии. Показано, что Y-хромосомный генофонд ненцев структурирован по родовому принципу. Для подавляющего большинства образцов выявлена тесная генетическая близость представителей одного рода и относительно недавний эффект основателя по мужской линии. Структура гаплотипов гаплогрупп Y-хромосомы в составе ненецкого генофонда демонстрирует генетическую близость ненцев с хантами и энцами. Выявлены значительные различия между двумя ненецкими фратриями. Оценка возраста происхождения отдельных сублиний Y-хромосомы и родовых кластеров гаплотипов полностью согласуется с данными этнографии о формировании родов и фратрий в составе гыданских ненцев. Результаты сравнительного анализа спектра гаплотипов убедительно свидетельствуют о специфичности сублиний Y-хромосомы и кластеров гаплотипов не только на уровне этносов и популяций, но и на уровне фратрий, родов и отдельных фамильных групп. За единичными исключениями каждая фратрия и род имеют свой специфичный кластер гаплотипов, равноудаленных друг от друга.
DOI: 10.31857/S0016675821120067
АССОЦИАЦИЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ ГЕНОВ НЕЙРОМЕДИАТОРНЫХ СИСТЕМ МОЗГА С ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЧЕЛОВЕКА
1 Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси, Минск, 220072 Республика Беларусь; e-mail: I.Mosse@igc.by
2 Белорусский государственный медицинский университет, Минск, 220116 Республика Беларусь
Эпигенетическая регуляция активности генов вовлечена в развитие ряда психических нарушений, включая нарушения развития головного мозга, личностные расстройства и девиантное поведение. Проведено исследование уровня метилирования 24 избранных CpG-сайтов в группах пациентов с перечисленными нарушениями и контрольной группе. Показано, что CpG-сайты в регуляторных участках трех генов нейромедиаторных систем человека – BDNF, COMT и CACNA1C – гиперметилированы, что может приводить к снижению экспрессии указанных генов. Полученные результаты могут быть основой для разработки диагностических тест-систем и поиска фармакологических мишеней для выявления и коррекции указанных состояний.
DOI: 10.31857/S0016675821120110
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАСШТАБНОГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ В КРИМИНАЛИСТИКЕ: СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПЛАТФОРМ ДЛЯ СЕКВЕНИРОВАНИЯ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: tatvltyz@gmail.com
2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
3 Научно-технологический университет “Сириус”, Краснодарский край, Сочи, 354340 Россия
Последнее десятилетие характеризуется значительным прорывом в развитии новых технологий и инструментов для анализа ДНК. Новая технология масштабного параллельного секвенирования (МПС), иначе называемая “секвенирование следующего поколения”, к настоящему времени уже широко используется во многих направлениях биологических и биомедицинских исследований. Внедрение новых технологий параллельного секвенирования в область судебной экспертизы происходит медленнее по сравнению с научными и клиническими исследованиями, в основном в связи со сложностями совмещения с уже имеющимися базами данных ДНК-профилей, а также необходимостью проведения строгих валидационных экспериментов для аккредитации приборов и наборов реагентов. В обзоре представлены существующие в мире решения по использованию масштабного параллельного секвенирования в криминалистике, технические аспекты экспериментов, разработанные коммерческие решения и перспективы применения, а также рассмотрены преимущества и недостатки новых технологий секвенирования по сравнению с методами ДНК-анализа, традиционно используемыми в судебной экспертизе.
DOI: 10.31857/S0016675821120122
ГЕНЕТИКО-ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ НАСЕЛЕНИЯ МОСКВЫ. МИГРАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: * okurbat@list.ru, ** palesa@yandex.ru
Определение основных генетико-демографических параметров миграционных процессов, значимых для изучения структуры генофонда населения Москвы, базируется на анализе материалов демографической статистики, Всероссийских переписей населения и данных выборочного анкетирования двух групп жителей Москвы, различающихся по возрастным характеристикам: “старшая” группа в среднем 1948 г. рождения, “младшая” – в среднем 1987 г. рождения. Показано значительное увеличение интенсивности и дальности миграции в Москву за последние 40 лет. Коэффициент миграции, рассчитанный по данным анкетирования “старшей” группы москвичей, равен 0.413 для мужчин и 0.517 для женщин, средний радиус миграции – 1008 км; по данным анкетирования “младшей” группы – коэффициент миграции 0.636 для мужчин и 0.657 для женщин, средний радиус миграции – 1782 км. Выявлены гендерные особенности миграционных процессов в Москве, которые обусловливают значительные различия половозрастного состава городских жителей различных национальностей (численное преобладание мужчин среди представителей “молодых” этнических диаспор). Данные об источниках формирования генофонда населения Москвы на современном этапе показывают, что доля родившихся в России в “старшей” возрастной группе (89%) намного больше, чем в “младшей” (76%). В первом случае генофонд формируется на 3/4 за счет населения Центрального федерального округа (ЦФО), заметен вклад Приволжского федерального округа и Украины; во втором случае в ЦФО родилась лишь половина анкетируемых, много уроженцев Приволжского, Северо-Кавказского, Южного и Сибирского округов, республик Средней Азии, Украины, Армении. Данные анкетирования подтверждаются анализом данных миграционной статистики Росстата о составе мигрантов в Москву по странам выхода. Различия параметров миграции в двух возрастных группах указывают на возможность динамики этнорегионального состава населения Москвы в последующих поколениях, что непременно вызовет изменение частот многих генетических маркеров, в том числе частотных профилей маркеров ДНК-идентификации. Выявленные в настоящем исследовании особенности миграционных процессов в Москве указывают на необходимость своевременного обновления и актуализации генетических баз данных для целей ДНК-идентификации в мегаполисе.
DOI: 10.31857/S0016675821120080
ПОЛНОГЕНОМНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ МЕТИЛИРОВАНИЯ CpG-САЙТОВ С АГРЕССИВНЫМ ПОВЕДЕНИЕМ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: * borinskaya@vigg.ru, ** rubanovich@vigg.ru
2 Федеральный научно-клинический центр физико-химическо й медицины Федерального медико-биологического агентства, Москва, 119435 Россия
3 Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук, Уфа, 450054 Россия
Профиль метилирования ДНК может отражать как генетические особенности, так и внешние воздействия, которые влияют на ряд признаков человека, включая характеристики поведения, в том числе антисоциальное поведение. Для исследования связи метилирования CpG-сайтов с агрессивным поведением был определен уровень метилирования 800К-сайтов в ДНК, выделенной из периферической крови у 122 мужчин, совершивших убийства, и у 163 мужчин контрольной группы. Для 25 топовых по эффекту CpG-сайтов (p < 1E-22) ассоциация с агрессивным поведением воспроизводились в тестовой выборке и оставалась значимой на уровне эпигенома после поправки на сопутствующие факторы (возраст, курение, национальность). Среди факторов, ассоциированных с генами, с которыми связаны выявленные CpG-сайты, представлены: неблагоприятные условия в детстве, курение, злоупотребление алкоголем и астма, что соответствует ранее опубликованным данным по факторам, связанным с физической агрессией. Полученные результаты вносят вклад в понимание биологических основ агрессии и выявление биомаркеров агрессивного поведения.
DOI: 10.31857/S0016675821120043
АДАПТИВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕНОВ ДЕСАТУРАЦИИ ЖИРНЫХ КИСЛОТ У КОРЕННОГО НАСЕЛЕНИЯ СЕВЕРО-ВОСТОКА СИБИРИ
Институт биологических проблем Севера Дальневосточного отделения Российской академии наук, Магадан, 685000 Россия; e-mail: malyarchuk@ibpn.ru
В традиционной “арктической” диете коренных жителей крайнего Северо-Востока Сибири (эскимосов, чукчей, коряков) издревле преобладали мясо и жир ластоногих и китов, богатые омега-3 полиненасыщенными жирными кислотами. Это отразилось на особенностях липидного обмена северных аборигенов. Например, среди них преимущественно распространены варианты генов десатураз жирных кислот (FADS1 и FADS2), кодирующие ферменты с пониженной активностью. В настоящей работе исследована распространенность 22 пн-инсерции гена FADS2 (rs66698963), которая влияет на экспрессию гена FADS1, в популяциях северо-восточной (коряки, эвены) и южной (буряты) частей Сибири. У коряков обнаружена минимальная частота 22 пн-инсерции (5.6%) – почти на порядок реже, чем у бурят (45.3%). Кроме этого, у коряков зарегистрирована высокая частота (10.9%) нонсенс-мутации в гене CYB5R2 (позиция 7694023 хромосомы 11), приводящей к преждевременной терминации синтеза NADH-цитохром b5 редуктазы, необходимой для функционирования десатураз, кодируемых FADS-генами. Выявленные генетические особенности коренного населения Крайнего Севера объясняются долговременной адаптацией к традиционной диете, очень богатой липидами, в связи с чем отпадает необходимость дополнительного синтеза полиненасыщенных жирных кислот с помощью десатураз жирных кислот.
DOI: 10.31857/S0016675821120109