Oligonucleotide microarray based method for simultaneous diagnostic of 3-M syndrome, SOPH syndrome, tyrosinemia type 1, methaemoglobinaemia type 1, nonsyndromic hearing loss and deafness (DFNB1)
Authors: Саввина М.Т. , Сухомямова А.Л. , Голикова П.И. , Данилова А.Л. , Максимова Н.Р. 
Published: December 2020

Актуальность. В популяции якутов Республики Саха (Якутия) по данным ряда авторов наблюдается значительное накопление наследственных заболеваний. Частота некоторых заболеваний выше, чем в России и мире. В республике стоит необходимость проведения мероприятий по снижению генетического груза путём проведения скрининга населения. Существующие в настоящее время методы генетической диагностики имеют ограничения из-за ресурсозатратности и продолжительного времени проведения одного анализа. Одним из перспективных методов ДНК-диагностики, позволяющим одновременно проводить определение нескольких точковых мутаций, является анализ на биочипах, имеющий высокую скорость проведения исследования и высокую достоверность получаемых результатов. Цель работы - разработка способа одновременной детекции носительства мутаций частых наследственных заболеваний у населения якутской этнической группы с использованием ДНК-биочипа. Методы. Для формирования диагностической панели биочипа были проанализированы научная литература и генетический регистр наследственных болезней МГЦ НЦМ РБ №1. Синтетические олигонуклеотиды наносились на стеклянную подложку биочипа бесконтактным способом печатающей станцией Perkin Elmer Piezzorray (Perkin Elmer, США). Диагностика на биочипе основана на реакции обратной гибридизации и включает два этапа мультиплексной ПЦР с наработкой флуоресцентно-меченых одноцепочных продуктов с последующей их гибридизацией с мишенями на подложке. Верификация результатов генотипирования на биочипе проводилась методами ПЦР-ПДРФ и ПЦР в реальном времени. Результаты. Нами разработан ДНК-биочип для выявления мутаций в генах CUL7, NBAS, FAH, DIA1 и GJB2, которые являются причиной возникновения пяти наследственных болезней: 3-М синдрома, SOPH-синдрома, тирозинемии 1 типа, наследственной энзимопенической метгемоглобинемии I типа, наследственной несиндромальной глухоты 1А типа соответственно. Были проведены испытания экспериментальных образцов биочипов, а также сравнение полученных данных с результатами ДНК-диагностики исследуемых наследственных заболеваний на той же выборке образцов классическими методами. На данный способ диагностики получен Патент РФ «Способ одновременной диагностики наследственных заболеваний» №2627115 от 03.08.2017 г.

Background and objectives. High incidence and high prevalence of hereditary diseases in Yakut ethnic group of Republic of Sakha (Yakutia) has been reported by several research groups. The incidence of some of the diseases are much higher comparing to data in other regions of Russia and the worldwide. There is a pressing need for prevention of those diseases through the mass genetic screening of population. The methods of genetic diagnostics that are known today are not able to afford the mass screening due to the high cost and time consumption for a single test. One of promising technologies and methods of DNA diagnostics is DNA microarray. It enables researchers to quickly screen large numbers of biological analytes for a variety of purposes including disease diagnostics. Methods. A Perkin Elmer Piezzorray (Perkin Elmer) microarrayer was used to print oligonucleotide based low-density microarrays by non-contact manner for addressing 5 mutations causing 5 frequently occurring diseases reported from yakut population. The assay using developed microarray chip based on reverse hybridization which include two step multiplex PCR reactions with production of one-stranded Cy5 labeled-PCR products following its hybridization with oligonucleotide probes. Results. In this study we developed a DNA microarray for detection of mutations in genes CUL7, NBAS, FAH, DIA1, GJB2 genes which are known to be cause of five very frequently occurring hereditary diseases in republic of Sakha (Yakutia): 3-M syndrome, SOPH-syndrome, tyrosinemia type 1, methaemoglobinaemia type 1, nonsyndromic hearing loss and deafness (DFNB1) type 1A respectively. Testing of experimental versions of DNA chips as well as control DNA diagnostic of five hereditary diseases on the same DNA samples using PCR with PCR and restriction enzyme analysis and real-time PCR were carried out.