ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АТЕРОГЕНЕЗА

Наши знания о роли генетики при нарушениях, влияющих на метаболизм липидов и липопротеинов, продолжают множиться вместе с достижениями в области геномных технологий, а также благодаря их доступности. Генетическое тестирование позволяет диагностировать заболевания, рассчитывать их риски для пациентов, выявлять биологических родственников и предлагать на основе выявленных мутаций персонифицированный подход к терапии. В настоящее время ещё недостаточно широко используется генетическое тестирование при нарушениях липидного обмена, но со временем оно будет играть ключевую роль в лечении и ведении детей с такими нарушениями. У большей части лиц, имеющих генетическую предрасположенность к атеросклерозу, ассоциированную с моногенными формами дислипидемий, затруднена диагностика и, следовательно, своевременная профилактика данной патологии. В связи с этим одной из основных задач здравоохранения является выявление лиц с повышенным риском развития атеросклероза вследствие моногенных наследственных заболеваний.

Применение метода массового параллельного секвенирования (секвенирование последующего поколения – Next-Generation Sequencing – NGS) при обследовании симптоматических пациентов произвело революцию не только в изучении этиологии заболевания (открытие новых генов), но и в более глубоком понимании патогенеза. Хотя новые геномные технологии все еще находятся в стадии разработки, а данных об использовании этой методологии для целей скрининга все еще недостаточно, исследование генома может стать мощным инструментом для выявления лиц, подверженных риску развития атеросклероза. Использование геномных технологий откроет путь к внедрению персонализированной профилактики атеросклероза (Peterlin A. et al., 2019).

Клинически выраженная дислипидемия является результатом взаимодействия между факторами генетической предрасположенности и вторичными негенетическими факторами (Hegele R.A., 2009). В большинстве случаев диагноз дислипидемии и назначение лекарственных препаратов базируется на клинических и биохимических данных. Однако в ряде стран ДНК-диагностика является составной частью таких диагностических алгоритмов (Fouchier S.W. et al., 2001). Кроме того, анализ ДНК вытесняет традиционные биохимические методы диагностики, например при постановке диагноза синдрома хиломикронемии, вызванного дефектами липопротеинлипазы (LPL) или ее кофакторами (Hegele R.A. et al., 2014). Большинство других редких моногенных дислипидемий также можно диагностировать, используя методы молекулярной генетики (Farhan S.M.,

Полученная информация важна для прогноза заболевания, выбора тактики лечения и медико-генетического консультирования семьи. Увеличение доступности и снижение стоимости секвенирования нового поколения позволит проводить скрининговые исследования с целью выявления рисков заболевания на ранних стадиях и в дальнейшим предупреждать развитие тяжелых осложнений.

Высокий потенциал генетического скрининга для профилактики атеросклероза оценен в отношении генов, мутации в которых ассоциированы с развитием моногенных дислипидемий. Молекулярная основа большинства моногенных дислипидемий с аутосомно-доминантным и аутосомно-рецессивным типом наследования достаточно хорошо изучена (Farhan S.M,

В настоящее время известно о 25 генах (LDLR, APOB, PCSK9, STAP1, случаях мутации в одном из нескольких генов могут привести к фенотипу, схожему с аутосомно-доминантной гиперхолестеринемией. В остальных случаях различные фенотипы (фенотипическая вариабельность) могут наблюдаться в результате разных мутаций в пределах одного и того же гена, например мутации в генах APOB и PCSK9, кодирующие аполипопротеин B и пропротеинконвертазу субтилизин/кексин тип 9. Соответственно, это может привести к развитию, в зависимости от их функционального влияния, либок гиперхолестеринемии, либо гипохолестеринемии. В дополнение к биохимическим нарушениям, некоторые моногенные дислипидемии могут проявляться специфическими симптомами и признаками, представляющими известные синдромы (Rahalkar A.R, Hegele R.A., 2008).

До недавнего времени в ДНК-диагностике моногенных дислипидемий использовалась только технология автоматизированного секвенирования кодирующих регионов (экзоны) отдельных генов (по Сенгеру), которая была экономически затратной и требовала много времени для получения результатов. Но с появлением массового параллельного секвенирования стало возможным за короткий промежуток времени секвенировать весь геном человека. NGS, являясь относительно новой технологией, в настоящее время применяется для генетического тестирования, регулярно используется в научных исследованиях и все чаще – в клинике. Массовое параллельное секвенирование не только является современной технологией генетического тестирования, но также имеет высокий потенциал для выявления семейных мутаций и мутаций, возникших впервые (de novo).

В настоящее время в генетической диагностике заболеваний технология массового параллельного секвенирования применяется в виде использования отдельных панелей генов (таргетные панели), секвенирования экзона (ПЭС) и секвенирования всего генома (ПГС). Таргетные панели позволяют секвенировать определенную группу клинически значимых генов и проводить фенотип – генотипические корреляции. Однако увеличивающееся количество вновь открытых новых генов сместило их использование в пользу полноэкзомного и полногеномного секвенирования.

Для генетической диагностики в клинической практике широкое применение получило использование полноэкзомного секвенирования. ПЭС направлено на секвенирование белок-кодирующей области генома, которая составляет приблизительно 1–2%. Благодаря использованию ПЭС выявляемость мутаций, связанных с заболеванием, может достигать 85%

Другой активно внедряющейся методикой массового параллельного секвенирования в клиническую практику является полногеномное секвенирование, которое позволяет идентифицировать любую поломку в геноме (от точечных мутаций в кодирующей части гена – в экзоне и некодирующей части – в интроне, а также в регуляторной области до хромосомных микроперестроек) (Stavropoulos DJ. et al., 2016). Нетранслируемые регионы, которые могут играть регуляторную роль (например, некодирующие РНК или сайты связывания транскрипции) вместе с потенциальными сайтами кодирования белка, охватывают 99% генома. В настоящее время не совсем ясно влияние на геном процессов транскрипции и трансляции. Авторами научных публикаций по данной проблеме было показано, что они могут влиять на уровни экспрессии или сплайсинга мРНК. Растущее число таких мутаций имеет прогностическую и терапевтическую значимость с точки зрения персонализированной медицины. Глубокие интронные варианты связаны более чем с 75 генетическими состояниями. Некоторые лаборатории начали предлагать полногеномное секвенирование вместо или в дополнение к секвенированию экзома. Полный геном имеет примерно 4,5–5,0 миллионов однонуклеотидных вариантов и вариантов вставка/делеция на образец. После фильтрации из распространенных и, вероятно, доброкачественных вариантов около 400 000 вариантов обычно остается для интерпретации в контексте клинической информации. К преимуществам полногеномного секвенирования, по сравнению с секвенированием экзома, относится возможность идентифицировать вариации числа копий с более высокой чувствительностью и лучшим разрешением, чем при полноэкзомном секвенировании. Другими достоинствами методики являются более равномерная глубина покрытия и высокий потенциал для выявления других типов мутаций, как экспансии тринуклеотидных повторов, а также одновременное секвенирование митохондриальной ДНК.

ПГС и ПЭС успешно применяются в клинической практике для выявления причинных мутаций в генах при большом количестве различных моногенных заболеваний. Во многих случаях мутации обнаруживаются в новых генах, участие которых в патогенезе дислипидемий раньше было неизвестно (Boycott KM. et al., 2013). Однако ПГС и ПЭС примерно в 50% случаев выявляют мутации в хорошо известных генах при новом или атипичном течении заболеваний (Boycott KM. et al., 2013). Учитывая многочисленные литературные данные, исследователи в большинстве случаев с целью диагностики моногенных дислипидемий с применением технологии NGS нацеливаются на поиск мутаций в генах ABCG5, APOE, технологии NGS открываются новые гены, ассоциированные с нарушением липидного обмена, как, например, ген STAP1, мутации в котором приводят к аутосомно-доминантной семейной гиперхолестеринемии (Fouchier S.W. et al., 2014).

Генетическое тестирование может подтвердить диагноз моногенной формы гиперхолестеринемии (Don P. Wilson. et al., 2016). В мире много людей с уровнем ЛПНП в «промежуточной зоне», у которых диагноз не определен. В данном случае трудно сказать, что у индивидуума имеется моногенная форма гиперхолестеринемии, так как такое содержание ЛПНП клинически может не проявляться. Особенно это актуально для детей раннего подросткового возраста, у которых уровень ЛПНП 130 мг/дл и у которых имеется мутация в причинном гене. Раннее выявление и лечение таких детей снизит заболеваемость и смертность от данной патологии (Starr B. et al., 2008).

Генетический диагноз в некоторых случаях может помочь предсказать ответ на терапию, особенно при использовании новых методов лечения. Например, ингибиторы PCSK9 малоэффективны у пациентов с мутацией в гене LDLR, которая приводит к полной остановке синтеза соответствующего функционального белкового продукта. Тщательные попытки увеличить количество рецепторов ЛПНП в случае такой мутации не приводят к снижению уровня ЛПНП. Однако у лиц с остаточной функцией рецептора ЛПНП ингибиторы PCSK9 могут быть полезными терапевтическими средствами. Чувствительность генетического тестирования при семейной гиперхолестеринемии (СГ) зависит также от этнической принадлежности. У 15–40% людей с СГ мутации в генах могут быть не идентифицированы современными молекулярными методами. Это все равно не исключает данный диагноз у них. Кроме того, современные методы могут не идентифицировать мутации в промоторном участке гена (3'UTR), ответственного за гиперхолестеринемию.

В последнее время секвенирование экзома стало более доступным. Перед назначением данного исследования с целью выявления мутаций в генах, ответственных за развитие атеросклероза, необходимо убедиться, что интересующие типы мутаций могут быть определены с помощью данной технологии. Независимо от используемого метода молекулярного тестирования необходимо получить консультацию клинического генетика для правильной интерпретации результатов исследования, особенно в случае выявления варианта с неизвестной клинической значимостью (Ned R.M., Sijbrands EJ., 2011).

Развитие генетического тестирования привело к медленному изменению парадигмы в клинической практике. В настоящее время мы вступаем в эру персонализированной медицины, а в конечном итоге – в эру превентивной медицины. В ближайшие годы существующие методы и результаты станут более понятными, а дополнительные тесты, вероятно, станут более доступными, точными и широко используемыми, что может привести к смещению клинического фокуса с фенотипа на генотип (Hamilton L. et al., 2021).

Кроме того, тестирование РНК потенциально имеет те же преимущества, что и ПГС. Поэтому нет необходимости анализировать такой большой объем данных. Тестирование РНК потенциально выявляет любые ошибки, включая интронные варианты, приводящие к неправильному сплайсингу или последовательности транскриптов. Пациенты, у которых СГ вызвана вариантом, затрагивающим ген аполипопротеина В (APOB), могут получить наибольшую пользу от тестирования РНК. В будущем исследование транскрипции и трансляции гена APOB может оказаться полезным для определения этиологии заболевания у пациентов с не идентифицированным в настоящее время вариантом. Однако секвенирование РНК может быть затруднено из-за необходимости тканеспецифического выделения молекулы. В случае тестирования гена APOB для соответствующего секвенирования РНК потребуется ткань печени.

Генотипирование позволяет получить важную информацию о генетическом статусе организма человека, унаследованном от генетических родителей. С помощью генотипирования можно создать генетический паспорт, который отражает уникальные генетические данные каждого человека, предрасположенность к наследственным, мультифакториальным и другим заболеваниям (Баранов В.С., 2009). Очень актуальной для персонализированной медицины является информация о генных сетях, представляющих собой группу функционально взаимосвязанных генов, обеспечивающих формирование фенотипических признаков организма. Информация о генных сетях у пациента с конкретным мультифакториальным заболеванием позволяет разработать комплекс индивидуальных профилактических мероприятий.

В настоящее время многие учёные-генетики убеждены в том, что данные генетического тестирования могут обосновать новые представления о патогенезе многих заболеваний у человека, о способах их передачи от одного поколения к другому, объяснить причины неблагоприятных реакций лекарственных препаратов.

Проблема индивидуальной чувствительности организма к действию лекарственных препаратов заслуживает особого внимания. Решением этой проблемы активно занимается клиническая фармакогенетика, которая изучает роль генетических факторов в формировании указанной чувствительности. Её повышение или снижение может быть связано с нарушением экспрессии генов, контролирующих синтез и активность ферментов биотрансформации (изоферменты цитохрома Р-450, ферменты II фазы биотрансформации) лекарственных средств, транспортёров, осуществляющих всасывание, распределение и выведение их из организма, а также с генами, кодирующими белковые структуры, поддерживающими функциональную активность ферментов, рецепторов ионных каналов. Установленные с помощью фармакогенетических методов исследования закономерности позволяют врачу индивидуально подбирать каждому конкретному пациенту необходимые препараты в оптимальных дозах (Сычёв Д.А., 2011). Фармакологический ответ у пациента ассоциирован с особенностями его генетического аппарата, в первую очередь с полиморфными участками генов, принимающих участие в осуществлении фармакокинетических и фармакодинамических процессов (Сычёв Д.А., 2011; Yan Q., 2010).