11 августа 2020

Учёные ОИЯИ запатентовали технологию по прогнозированию развития аллергических заболеваний

ОИЯИ ОИЯИ

Некоторое время назад СМИ сообщали о том, что коллектив авторов из сектора Молекулярной генетики клетки ЛЯП ОИЯИ в составе А. Е. Ивановой (инженер), А. Н. Русаковича (инженер) и Е. В. Кравченко (начальник сектора) получил патент в области молекулярной биологии и медицины. Изобретение обеспечивает расширение числа способов прогнозирования развития заболеваний, связанных с уровнем иммуноглобулина Е (IgE) в сыворотке крови человека.

О работе коллектива, проделанной под руководством Елены Владимировны Кравченко, рассказала молодой ученый СМГК ЛЯП Анастасия Иванова.

В современном мире все большее значение приобретает исследование генетической информации, что привело к возникновению нового подхода к диагностике и лечению различных заболеваний в персонализированной медицине. Развитие технологий в виде секвенирования следующего поколения (NGS) и ДНК-микрочипов позволили существенно снизить временные затраты на изучение геномной информации. Тем не менее, их использование для рутинной лабораторной диагностики маловероятно из-за высокой стоимости оборудования и расходных материалов, больших временных затрат, повышенного риска загрязнения образцов и требуемой высокой квалификации исследователей. Эти ограничения можно обойти при помощи метода TaqMan. Его специфика позволяет разработать точные и недорогие системы индивидуального прогнозирования развития заболеваний, связанных с различными SNP (SNP — Single nucleotide polymorphism — однонуклеотидный полиморфизм). Такие системы не требуют высокой квалификации исследователя для проведения реакций или дорогого оборудования и расходных материалов, а их результаты — дополнительной обработки.

Одна из актуальных проблем нашего времени — аллергические заболевания. Статистика показывает, что они занимают одно из первых мест в структуре заболеваемости во всех возрастных группах. Учитывая это, важно уделить особое внимание методам диагностики предрасположенности к ним, в том числе и на доклиническом этапе, что позволит организовать раннюю профилактику и контроль специалистов в группах с высоким риском их развития. На сегодняшний день для оценки риска развития аллергических заболеваний в основном используют сбор семейного анамнеза. Недостаток этого метода связан с его субъективностью. Разработанная нами система комплексного анализа генетических полиморфизмов, связанных с аллергическими заболеваниями позволит расширить число доступных методов и повысить точность оценки риска их развития.

В ходе исследований развития аллергических реакций, связанных с I-типом гиперчувствительности, был открыт иммуноглобулин E (IgE). При таком типе гиперчувствительности, также называемом анафилактическим, возникает каскад реакций, происходящих благодаря синтезу плазмацитами специфического IgE после поступления первичного аллергена, что в конечном счете приводит к клиническим проявлениям аллергии. С эволюционной точки зрения ключевой ролью IgE является защита организма от паразитов, представлявших серьезные риски для выживания человека в дикой природе. Однако, с развитием цивилизации распространённость паразитарных инфекций снизилась, а высокий уровень сывороточного IgE сохранился, благодаря чему контакты с аллергенами стали приводить к развитию патологических реакций. Позже в исследованиях была отмечена корреляция между уровнем IgE в сыворотке крови и некоторыми заболеваниями. При высоких уровнях сывороточного IgE возрастает вероятность развития таких заболеваний, как атопический дерматит, хроническая крапивница, астма, аллергический ринит, аллергический риноконъюнктивит. И наоборот, склонность к паразитарным заболеваниям и токсинам животного происхождения связывают с пониженным уровнем сывороточного IgE. Зная это, можно утверждать, что высокий уровень сывороточного IgE является маркером некоторых аллергических заболеваний, а низкие сывороточные уровни IgE являются одной из причин пониженной устойчивости к паразитарным заболеваниям и токсинам животного происхождения.

Стояла задача разработать систему из TaqMan зондов и праймеров для анализа человеческих полиморфизмов rs2251746 и rs2427837 методом аллельной дискриминации. rs2251746 и rs2427837 — это однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) в гене, кодирующем альфа-цепь высокоаффинного рецептора IgE (FCER1A) на хромосоме 1q23. Различные исследования показали высокий уровень корреляции между присутствием в геноме человека rs2251746 или rs2427837 и уровнем IgE в сыворотке крови, а также вероятностью развития аллергических реакций. Эта система позволяет оценить риск возникновения заболеваний человека, связанных с уровнем IgE в сыворотке крови, такими как атопический дерматит, хроническая крапивница, атопическая экзема, астма, аллергический ринит, аллергический конъюнктивит и аллергический риноконъюнктивит.

Как продолжение этого направления работ в Секторе молекулярной генетики клетки ЛЯП разработана и протестирована система TaqMan-зондов и праймеров, позволяющих идентифицировать наследуемые варианты одного из важных генов, определяющих склонность к долголетию человека, — гена FOXO3A.

Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) был создан на основе Соглашения, подписанного 26 марта 1956 г. в Москве представителями правительств одиннадцати стран-учредителей, с целью объединения их научного и материального потенциала для изучения фундаментальных свойств материи. Институт расположен в Дубне, в 120 км от Москвы, в Российской Федерации. Сегодня Объединенный институт ядерных исследований является всемирно известным научным центром, в котором фундаментальные исследования (теоретические и экспериментальные) успешно интегрированы с разработкой и применением новейших технологий и университетским образованием. Членами ОИЯИ являются 18 государств.