Определение степени родства будущих родителей при проведении преконцепционного скрининга с использованием полноэкзомного секвенирования

Актуальность работы. Полное секвенирование генома будущих родителей поможет выявить возможные наследственные заболевания и снизить риск рождения больного ребенка. По результатам анализа пациент получает заключение врача – лабораторного генетика со списком генетических вариантов и их классификацией по степени патогенности (согласно американским и российским рекомендациям по интерпретации данных NGS), а также последующую консультацию и заключение врача-генетика с учетом выявленных генетических вариантов. Проблема исследования. Зачастую условия эксперимента в практике клинико-диагностической лаборатории отличаются от привычных в научно-исследовательской сфере.

---

Сложная тема курсовой работы? стоимость рассчитаем на сайте.

---

Так, например, в рамках молекулярно- генетической диагностики исследуются только определенные ограниченные регионы генома вместо полноэкзомного или полногеномного секвенирования. К тому же зачастую отсутствует парный образец здоровой ткани ввиду экономических соображений. Также могут отличаться и исследуемые типы образцов (свежезамороженные образцы ткани опухоли, исследуемые в научно-исследовательской практике, позволяют выделять ДНК более высокого качества, в то время как в рутинной практике ведения онкологических пациентов распространенным методом хранения является фиксация в формалине с последующей парафинизацией образцов ткани). Все это, в купе с более высокими требованиями к чувствительности и специфичности к программному обеспечению требует разработки соответствующих методов анализа данных высокопроизводительного секвенирования и программных решений для стандартизации и контроля качества эксперимента. Степень разработанности темы представлена трудами таких авторов, как А.В. Дегтяревой, М.В. Ершовой, О.Е. Зиновьевой, Е.О. Ивановой и др. Цель работы – определение степени родства будущих родителей при проведении преконцепционного скрининга с использованием полноэкзомного секвенирования. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: - рассмотреть теоретические аспекты полноэкзомного секвенирования; - представить материалы и методы исследований; - описать результаты исследований и их обсуждение. Объект исследования – степень родства будущих родителей при проведении преконцепционного скрининга. Предмет исследования – использование полноэкзомного секвенирования. Методы исследования – анализ, обобщение полученной информации. Теоретическая значимость работы заключается в исследовании основных аспектов полноэкзомного секвенирования. Практическая значимость работы в применении полученных результатов в деятельности лабораторий. Научная новизна исследования заключается в реализации модуля предварительной оценки качества данных. Структура работы состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы.

1. Анализ данных точным критерием Фишера, с учетом глубины прочтения DP (≤ 10 раз), показал, что статистически значимые отличия существуют по 1 948 марке- рам, локализованных в 1 261 гене. 2. Среди исследованного нами 1 261 гена, выявлено 347, обнаруженных с помощью метода ORA (WebGestalt) и предположительно влияющих на биологические процессы. В результате анализа с помощью метода ORA (WebGestalt), выявлено, что маркеры, показавшие ассоциации с уровнем когнитивных способностей, вовлечены в 12 биологических процессов, механизмы влияния на когнитивные способности которых понятны: хемосенсорное/механосенсорное восприятие, фосфорорганическая восприимчивость/сопротивление, гомеостаз анатомической структуры, трансдукция сигнала протеинкиназы C, сигнальный путь рецептора фактора роста тромбоцитов, организация внеклеточной структуры, многоклеточная сигнализация организма, флавоидный обмен, процесс кровообращения, биологическая адгезия, системный процесс, ионный транс- порт. В данной работе мы, на основе сопоставления полученных нами данных с результатами исследований других авторов, подтвердили ассоциацию 185 генов с когнитивными способностями. Было также подтверждено 5 ассоциаций, показавших связь с когнитивными способностями в других исследованиях: rs17115100, rs7640, rs429358, rs9611519, rs2273085. 3. В работе описаны оригинальные методы стандартизации и усовершенствования методов анализа данных высокопроизводительного секвенирования для решения задач в отношении детектирования генетических вариантов, в том числе: метод предварительного контроля качества данных и метод детектирования генетических вариантов. Проведена всесторонняя апробация разработанных методов как на симулированных данных, так и на данных, полученных в рамках рутинной практики клинико-диагностической лаборатории. Результаты апробации свидетельствуют о превосходстве разработанных методов по сравнению с существующими в отношении решения поставленных задач, а также о практической значимости применения разработанных методов в рамках технологического процесса клинико-диагностической лаборатории, осуществляющей молекулярно-генетическое тестирование с использованием технологии высокопроизводительного секвенирования.

1. Дегтярева, А.В. Клиническое наблюдение пациента с синдромом истощения митохондриальной ДНК / Дегтярева А.В., Степанова Е.В., Иткис Ю.С. с соавт. // Российский вестник перинатологии и педиатрии. - 2017. - Т. 62, № 5. - С. 55-62. 2. Ершова, М.В. Молекулярные основы болезни Фридрейха / Ершова М.В., Иллариошкин С.Н.// Журн. неврол. и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 2003. - Т. 103, № 2. - С. 61-67. 3. Ершова, М.В. Митохондриальная недостаточность при болезни Фридрейха (клинико-генетическое, биохимическое и цитохимическое исследование): автореф. дис. … канд. мед. наук : 14.01.13 / Ершова Маргарита Владимировна. - М., 2003. – 28 c. 4. Зиновьева, О.Е. Случай позднего инфантильного нейронального цероидного липофусциноза / Зиновьева О.Е., Мисник Е.В., Черняк З.В. с соавт. // Неврологический журнал. - 2009. - Т. 14, № 6. - С. 42-47. 5. Иванова, Е.О. Тремор: патогенез, особенности клинической картины и лечение / Иванова Е.О., Иванова-Смоленская И.А., Иллариошкин С.Н. // Неврологический журнал. - 2013. - Т. 18, № 5. - С. 4-12. 6. Иллариошкин, С.Н. Спастическая атаксия как редкий клинический вариант болезни Фридрейха / Иллариошкин С.Н., Ершова М.В., Клюшников С.А. с соавт. // Неврологический журнал. - 2000. - Т. 5, №1. - С. 40-43. 7. Иллариошкин, С.Н. ДНК-диагностика и медико-генетическое консультирование в неврологии / Иллариошкин С.Н., Иванова-Смоленская И.А., Маркова Е.Д. // М.: Медицинское информационное агентство, 2002. – 591 с. 8. Иллариошкин, С.Н. Атипичные фенотипы болезни Фридрейха: ДНК-анализ и клинико-генетические сопоставления / Иллариошкин С.Н., Ершова М.В., Багыева Г.Х. с соавт. // Медицинская генетика. - 2004. - Т. 3, №1. - С. 36-42. 9. Иллариошкин, С.Н. Наследственные атаксии и параплегии / Иллариошкин С.Н., Руденская Г.Е., Иванова-Смоленская И.А. с соавт. // М.: МЕДпрессинформ, 2006. – 416 с. 10. Иллариошкин, С.Н. Алгоритм диагностики митохондриальных энцефаломиопатий / Иллариошкин С.Н. // Нервные болезни. - 2007. - Т. 3. - С. 23-27. 11. Ильченко, С.И. Клинический случай синдрома Луи-Бар в сочетании с эпилепсией у подростка / Ильченко С.И., Коренюк Е.С., Самойленко И.Г. с соавт. // Международный неврологический журнал. - 2015. - Т. 6, № 76. - С. 188-192. 12. Клюшников, С.А. Семейный случай атаксии с окуломоторной апраксией: первое наблюдение в российской популяции / Клюшников С.А., Иллариошкин С.Н., Маркова Е.Д. с соавт. // Анн. клин. эксперим. неврол. - 2007. - Т. 2. - С. 34−39. 13. Клюшников, С.А. Алгоритм диагностики наследственных атаксий / Клюшников С.А., Иллариошкин С.Н. // Нервные болезни. - 2012. - Т. 1 – С. 7-12. 14. Клюшников, С.А. Алгоритм диагностики болезни Ниманна–Пика, тип C. / Клюшников С.А. // Нервные болезни. - 2012. - Т. 4. - С. 8-12. 15. Клюшников, С.А. Болезнь Ниманна–Пика, тип C – лизосомная патология с нарушением внутриклеточного транспорта липидов / Клюшников С.А. // Нервные болезни. - 2014. - Т. 1. - С. 4-14. 16. Клюшников, С.А. Глазодвигательные расстройства в практике невролога / Клюшников С.А., Азиатская Г.А. // Нервные болезни. - 2015. - Т. 4. - С. 41-45. 17. Кондратенко, И.В. Злокачественные новообразования у больных с атаксиейтелеангиэктазией / Кондратенко И.В., Кузнецова М.А., Тогоев О.О. с соавт. // Вопр. гематол./онкол. и иммунопат. в педиатрии. - 2002. - Т. 1, № 1. - С. 44-47. 18. Капранов Н.И. Консенсус «Муковисцидоз: определение, диагностические критерии, терапия» / Н.И. Капранов, Е.И. Кондратьева, Н.Ю. Каширская // Медицинская генетика. – 2016. – Т. 16, №11. – С. 1-148. 19. Капранов Н.И. Регистр больных муковисцидозом в Российской Федерации. 2013 год / Н.И. Капранов, А.Г. Чучалин. Москва: МедпрактикаМ, 2015 - 64 с. 20. Капранов Н.И. Диагностика преконцепционного скрининга / Н.И. Капранов, А.Г. Чучалин. Москва: Медпрактика, 2017. - 464 с. 21. Карева М.А. Федеральные клинические рекомендации – протоколы по ведению пациентов с врожденной дисфункцией коры надпочечников в детском возрасте / М.А. Карева, И.С. Чугунов // Проблемы эндокринологии. – 2014. – №2. – С. 42-50. 22. Коваленко С.П. Разработка универсальной системы диагностики наследственных заболеваний с использованием массового параллельного секвенирования / С.П. Коваленко // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике. – 2014. – №20. – С. 77-87. 23. Минаева, Н.В. Случай ранней диагностики синдрома Луи-Бар / Минаева Н.В., Фалина А.А., Черемных Л.И. с соавт. // Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. - 2017. - Т. 96, № 5. - С. 195-197. 24. Михайлова, С.В. Клинический полиморфизм митохондриальных энцефаломиопатий, обусловленных мутациями гена полимеразы гамма / Михайлова С.В., Захарова Е.Ю., Цыганкова П.Г. с соавт. // Российский вестник перинат. и педиатрии. - 2012. - Т.4, № 2. - С. 51-61. 25. Михайлова, С.В. Нейрометаболические заболевания у детей и подростков / Михайлова С.В., Захарова Е.Ю., Петрухин А.С. // М.: Литтерра, 2017. – 368 с. 26. Молдогазиева, Н.Т. Альфа-фетопротеин и факторы роста. Структурнофункциональные взаимоотношения и аналогии / Молдогазиева Н.Т., Терентьев А.А. // Успехи биолог. химии. - 2006. - Т. 46. - С. 99-148. 27. Назаренко Л.П. Редкие (орфанные) заболевания – проблемы и перспективы / Л.П. Назаренко, И.А. Ковалев, Е.Ю. Захарова // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике. – 2012. – №18. – С. 103-109. 28. Новиков П.В. ДНК-диагностика наследственных заболеваний у детей в Российской Федерации: состояние и проблемы / П.В. Новиков П.В., О.В. Евграфов // Российский вестник перинатологии и педиатрии. – 1999. – №5. – С. 9-14. 29. Новиков П.В. Редкие (орфанные) заболевания в Российской Федерации: актуальная проблема и возможные пути ее решения / П.В. Новиков // Медицинская генетика. – 2013. – Т. 12. – №9. – С. 3-9. 30. Прилуцкий, А.С. Клинические и лабораторные особенности случая атаксиителеангиэктазии / Прилуцкий А.С., Прилуцкая И.А., Ткаченко К.Е. с соавт. // Таврический медико-биологический вестник. - 2013. - Т. 16, № 1-3. - С. 146-150. 31. Прошлякова, Т.Ю. Диагностика болезни Ниманна-Пика тип С с использованием биохимических маркеров / Прошлякова Т.Ю., Байдакова Г.В., Букина Т.М. с соавт. // Российский вестник перинатологии и педиатрии. - 2016. – Т. 61, № 4. - С. 202-203. 32. Павлов А.Е. Молекулярно-генетическая диагностика муковисцидоза в формате микрочипа / Павлов А.Е., Апалько С.В., Воробьев Е.В. // Лаборатория. – 2012. – №4. – С. 16-19. 33. Петрова Н.В. Анализ редких мутантных аллелей в гене CFTR у российских больных / Н.В. Петрова, Т.А. Васильева, Е.Е. Тимковская, Н.И. Капранов, Р.А. Зинченко // XI Национальный конгресс «Муковисцидоз у детей и взрослых. Взгляд в будущее». – Сборник статей и тезисов: Москва, 2013. – С. 66-67. 34. Петрова Н.В. Молекулярно-генетические и клинико-генотипические особенности муковисцидоза в российских популяциях: дис. … д-ра. биол. наук: 03.02.07 / Петрова Ника Валентиновна. – Москва, 2009. – 305 с. 35. Ребриков Д.В. NGS: высокопроизводительное секвенирование / Д.В. Ребриков, Д.О. Коростин, Е.С. Шубина, В.В. Ильинский. – Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 232 с. 36. Руденская, Г.Е. Атаксии с окуломоторной апраксией: клинико-генетические характеристика и ДНК-диагностика // Руденская Г.Е., Куркина М.В., Захарова Е.Ю. // Журн. неврол. и психиат. им. С.С Корсакова. - 2012. - Т. 112, № 10. - С. 58-63. 37. Руденская, Г.Е. Ганглиозидоз GM2 у взрослых: первое российское наблюдение и обзор литературы / Руденская Г.Е., Букина А.М., Букина Т.М. с соавт. // Медицинская генетика. - 2015. - Т. 14, № 12. - С. 39-46. 38. Руденская, Г.Е. Наследственные нейрометаболические болезни юношеского и взрослого возраста / Руденская Г.Е., Захарова Е.Ю. // М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018. – 394 с. 39. Руденская, Г.Е. Распространенные формы наследственных спастических параплегий / Руденская Г.Е., Кадникова В.А., Рыжкова О.П. // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 2019. - Т. 119, № 2. - С. 94-104. 40. Рыжкова, О.П. Руководство по интерпретации данных, полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS) / Рыжкова О.П., Кардымон О.Л., Прохорчук Е.Б. с соавт. // Медицинская генетика. - 2017. - Т. 16, № 7. - С. 4-17. 41. Селиверстов, Ю.А. Эффективность применения миглустата у пациентов с болезнью Ниманна-Пика типа С (обзор литературы) / Селиверстов Ю.А. // Нервные болезни. - 2016. - Т. 4. - С. 21-26. 42. Семенова, О.В. Клинический случай болезни Тея-Сакса с поздним началом / Семенова О.В., Клюшников С.А., Павлов Э.В. с соавт. // Нервные болезни. - 2016. - Т. 3. - С. 57-60. 43. Серков, С.В. Нейрорентгенология в диагностике лейкодистрофий / Серков С.В., Пронин И.Н., Фадеева Л.М. с соавт. // Медицинская визуализация. - 2003. - Т. 2. - С. 77-90. 44. Хакимова, Р.Ф. Клинико-иммунологические особенности атаксиителеангиэктазии при динамическом наблюдении / Хакимова Р.Ф., Камашева Г.Р. // Практическая медицина. - 2013. - Т. 1-2, №6 9. - С. 124-126. 45. Цыганкова, П.Г. Случай синдрома SANDO / Цыганкова П.Г., Руденская Г.Е., Сидорова О.П. с соавт. // В кн: Болезнь Паркинсона и расстройства движений. Руководство для врачей по материалам II Национального конгресса. - М. - 2011. - С. 336-337. 46. Юрасова, А.С. Аногенитальный папилломатоз у больного с атаксиейтелеангиэктазией / Юрасова А.С., Харыбина Е.И., Кузнецова М.А. с соавт. // Вопр. гематол./онкол. и иммунопат. в педиатрии. - 2003. - Т. 2, № 1. - С. 101-102. 47. Яблонская, М.И. Полиморфизм клинических проявлений прогрессирующей митохондриальной энцефаломиопатии, ассоциированной с мутацией гена POLG1 / Яблонская М.И., Николаева Е.А., Шаталов П.А., с соавт. // Российский вестник перинатологии и педиатрии. - 2016. - Т. 3. - С. 51–57. 48. Maas KW, El Sharouni SY, Smit EF, Schramel FM. Sequencing chemotherapy, radiotherapy and surgery in combined modality treatment of stage III nonsmall cell lung cancer. Curr Opin Pulm Med. 2017. 451 р. 49. MacPherson D, Dyer MA. Retinoblastoma: frоm the two-hit hypothesis to targeted chemotherapy. Cancer Res. 2017. 456 р. 50. Mardis ER. Genome sequencing and cancer. Curr Opin Genet Dev. 2017. – 415 р. 51. Ling S. Extremely high genetic diversity in a single tumor points to prevalence of non-Darwinian cell evolution. Proc Natl Acad Sci U S A, 2019. – 256 р. 52. Rubanova Y, Shi R, Harrigan CF, Li R, Wintersinger J, Sahin N, Deshwar A; PCAWG Evolution and Heterogeneity Working Group, Morris Q; PCAWG Consortium. Reconstructing evolutionary trajectories of mutation signature activities in cancer using TrackSig. Nat Commun. 2020. – 332 р. 53. Recht A, Come SE, Henderson IC, Gelman RS, Silver B, Hayes DF, Shulman LN, Harris JR. The sequencing of chemotherapy and radiation therapy after conservative surgery for early-stage breast cancer. N Engl J Med. 2018. – 251 р. 54. Pan S, Dong Q, Sun LS, Li TJ. Mechanisms of inactivation of PTCH1 gene in nevoid basal cell carcinoma syndrome: modification of the two-hit hypothesis. Clin Cancer Res. 2019. – 526 р. 55. Ryland GL, Doyle MA, Goode D, Boyle SE, Choong DY, Rowley SM, Li J; Australian Ovarian Cancer Study Group, Bowtell DD, Tothill RW, Campbell IG, Gorringe KL. Loss of heterozygosity: what is it good for? BMC Med Genomics. 2018. - 411 р.