15 лет лаборатории молекулярной генетики человека института биохимии и генетики УНЦ РАН

ИСТОРИЯ НАУКИ

^ ЛЕТ ЛАБОРАТОРИИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКИ ЧЕЛОВЕКА ИНСТИТУТА БИОХИМИИ И ГЕНЕТИКИ УНЦ РАН

Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН уже более десяти лет является одним из признанных ведущих центров страны по изучению генетики человека, наряду с аналогичными центрами в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске и Томске. Исследования генома человека здесь уже на протяжении пятнадцати лет проводятся в лаборатории молекулярной генетики человека, возглавляемой членом-корреспондентом АН РБ, доктором биологических наук, профессором Хуснутдиновой Эльзой Камилевной.

Эта лаборатория была создана на базе лаборатории популяционной генетики человека, возглавляемой доктором медицинских наук Х.С. Рафиковым, под руководством которого здесь проводились исследования генетической структуры популяций башкир и других народов Волго-Уральского региона на основе так называемого «биохимического» полиморфизма - разнообразия групп крови, белков и ферментов.

Однако примерно в этот период во всем мире происходило бурное развитие генетики, переходящей на новый, молекулярный, уровень исследований. Открывались огромные перспективы изучения строения самых главных молекул, являющихся первичной основой возникновения жизни на Земле - молекул ДНК. Наиболее интенсивным этот переход был в области генетики человека, в дальнейшем позволивший решать такие важнейшие фундаментальные проблемы, как происхождение и эволюция человека, выявление первичных, генетических, причин развития множества тяжелых наследственных заболеваний и разработка на этой основе методов их диагностики, профилактики и лечения.

Эти актуальные и интереснейшие направления генетики и привлекли в то время моло-

дого и энергичного специалиста - старшего научного сотрудника лаборатории, кандидата биологических наук Э.К. Хуснутдинову. Освоив в 1987 г. в Москве, в Институте молекулярной генетики РАН, необходимые сложнейшие молекулярно-биологические методы, Эльза Камилевна начала проводить свои первые исследования по изучению генетического разнообразия популяций человека на основе полиморфизма структуры ДНК. Появились свои первые аспиранты - Т.В. Викторова и И.М. Хи-диятова, интенсивно занявшиеся проблемами цитогенетики, популяционной и медицинской молекулярной генетики. Первые работы небольшой научной группы в этой области и заложили основу для развития в Республике Башкортостан совершенно нового тогда научного направления - молекулярной генетики человека. В Отделе биохимии и цитохимии, возглавляемом доктором биологических наук, профессором В.А. Вахитовым, в 1994 г. решением Ученого совета была создана самостоятельная лаборатория молекулярной генетики человека под руководством Э.К. Хуснутдиновой. В 2000 г. Отдел биохимии и цитохимии был преобразован в Институт биохимии и генетики УНЦ РАН, а из лаборатории молекулярной генетики человека выделились еще две самостоятельные лаборатории - экологической генетики человека (заведующая - доктор биологических наук, профессор Т.В. Викторова) и биохимической генетики человека (заведующая - доктор биологических наук, профессор О.Е. Мустафина) и был образован Отдел геномики (также под руководством Э.К. Хуснутдиновой), в который вошли эти три лаборатории, занимающиеся исследованиями генома человека.

В настоящее время в лаборатории молекулярной генетики человека работают 6 стар-

1S лет лаборатории молекулярной генетики человека .

59

ших научных сотрудников, 10 научных сотрудников, 1 младший научный сотрудник и 8 аспирантов.

Основными научными направлениями лаборатории молекулярной генетики человека являются изучение генофонда и генетической истории народов Евразии на основе анализа полиморфизма ядерного и митохондриально-го геномов; эпидемиологии и молекулярно-ге-нетических основ наследственных и наследственно предрасположенных заболеваний.

Изучение структуры генофонда и генетической истории народов Волго-Уральского региона, Средней Азии и Северного Кавказа проведено на основе данных о полиморфизме 100 аутосомных ДНК-локусов, SS микроса-теллитных и диаллельных локусов У-хромосо-мы, 4S диаллельных локусов кодирующего региона и гипервариабельного сегмента I ми-тохондриальной ДНК (исследования И.М. Хи-диятовой, Т.В. Викторовой, М.А. Бермишевой, РИ. Хусаиновой, И.А. Кутуева, Б.Б. Юнусбае-ва). Обобщение полученных данных позволило с новой стороны оценить генофонд и дать молекулярно-генетическую характеристику 12 популяций Волго-Уральскго региона, 6 популяций Средней Азии и 16 популяций Кавказа, определить степень их внутри- и межпопу-

ляционной дифференциации, положение их генофондов в ряду генофондов других популяций Евразии, а также выявить особенности двух независимых, но согласованно эволюционирующих геномов. На основании гаплотипи-ческого разнообразия У- хромосомы и мтДНК была установлена высокая внутри- и межпо-пуляционная гетерогенность народов Волго-Уральского региона, Средней Азии и СевероВосточного Кавказа и рассчитано время дивергенции гаплогрупп У- хромосомы и мтДНК в изученных регионах. Некоторые из результатов исследований опубликованы в двух монографиях Э.К. Хуснутдиновой: «Молекулярная этногенетика народов Волго-Уральского региона» (Уфа: Гилем, 1999) и «Этногеномика и геногеография народов Восточной Европы» (М.: Наука, 2001).

Большой вклад сотрудники лаборатории внесли в изучение структурно-функциональной организации генома человека и молекуляр-но-генетической структуры наследственной патологии в популяциях Волго-Уральского региона и, прежде всего, - Республики Башкортостан. Проведен анализ генов ^ наследственных и 10 наследственно предрасположенных заболеваний в различных этнических группах. В результате этих исследований по-

Сотрудники лаборатории молекулярной генетики человека ИБГ УНЦ РАН. 2009 г.

60

И.М. Хидиятова

лучены данные по распространенности в РБ, молекулярным основам, генетическим и попу-ляционно-демографическим механизмам распространения таких частых наследственных заболеваний, как миотоническая дистрофия, хорея Гентингтона, миодистрофия Дюшенна/ Беккера, наследственные моторно-сенсорные нейропатии, болезнь Вильсона-Коновалова, синдром ломкой Х-хромосомы, муковисцидоз, фенилкетонурия, синдром Марфана, несиндро-мальная аутосомно-рецессивная глухота, пигментный ретинит (исследования И.М. Хидиято-вой, Р.И. Хусаиновой, И.А. Кутуева, A.C. Кару-нас, Т.В. Викторовой, В.Л. Ахметовой, Р.Р. Ва-лиева, Д.В. Исламгулова, Л.У. Джемилевой).

Большинство из этих заболеваний носит тяжелый прогрессирующий характер, часто приводит к ранней инвалидизации, а иногда и смерти больного, но, к сожалению, до настоящего времени эффективных методов их лечения не существует. Поэтому наиболее важными здесь становятся методы профилактики, основанные на ранней дородовой (пренаталь-ной) диагностике и предупреждении рождения заведомо больных детей. В ходе исследования было установлено неравномерное этно-территориальное распространение указанных выше заболеваний в Башкортостане, обнаружены очаги их накопления; выявлены как общие, так и этнические особенности их моле-кулярно-генетической природы. Для некоторых из данных заболеваний выявлены мутации в генах, не описанные ранее в литературе, и определено их происхождение.

На основе этих данных для исследованных заболеваний разработаны оптимальные для региона подходы мониторинга и ДНК-диагностики, что обеспечивает эффективное медико-генетическое консультирование семей с этими патологиями, профилактику повторных случаев заболевания и в целом - снижение уровня генетического груза в генофонде населения республики. Наряду с этим, новые данные о структурных особенностях исследованных генов вносят важный вклад и в познание патогенеза соответствующих заболеваний, что является основой для дальнейшей разработки методов их лечения. Основные результаты по изучению моногенных наследственных заболеваний изложены в коллективной монографии под редакцией Э.К. Хуснутдиновой «ДНК-диагностика и профилактика наслед-

ственной патологии в Республике Башкортостан» (Уфа: Гилем, 2005).

Изучение многофакторной патологии в регионе включало анализ полиморфизма более 80 генов-кандидатов для ряда заболеваний бронхолегочной системы - бронхиальной астмы, туберкулеза (A.C. Карунас, М.М. Имангу-лова), нервной системы - болезни Паркинсо-на, миастении (И.М. Хидиятова, И.Р. Гилязо-ва), соединительной ткани - остеопороза (Р.И. Хусаинова), иммунной системы - аллергического ринита, псориаза (A.C. Карунас, В.Л. Ах-метова), некоторых социально значимых и психических заболеваний - алкогольного психоза, наркомании, суицидального поведения, умственной отсталости, эпилепсии, шизофрении (А.Р. Галеева, Е.Б. Юрьев, Е.В. Горбунова, Д.А. Гайсина, А.Э. Гареева). Для указанных заболеваний установлены генетические факторы риска их развития и устойчивости, представляющие собой сочетания тех или иных аллелей генов и их генотипов и достоверно отличающиеся в различных этнических группах, проживающих в Башкортостане. Эти исследования вносят существенный вклад в решение серьезных медико-социальных проблем, связанных с высокой распространенностью и сложностью лечения этих заболеваний, что важно для понимания механизмов их патогенеза и разработки адекватных лечебно-профилактических мероприятий. Одним из интересных и современных научных направлений лаборатории являются исследования в области генетики поведения. К настоящему времени проанализирована роль ряда генов, вовлеченных в функционирование серотони-нергической, дофаминергической и норадре-нергической систем мозга в формировании основных черт темперамента и личности (А.В. Казанцева). Полученные результаты являются важным шагом на пути понимания генетических предпосылок, определяющих поведение человека.

Исследования и внедрение их результатов лаборатория молекулярной генетики человека осуществляет в сотрудничестве с Центром планирования семьи, репродукции и медико-генетического консультирования (ЦПСР, МГК) г.Уфы, кафедрой неврологии Башкирского государственного медицинского университета (БГМУ) и психиатрической больницей г.Уфы, Якутским научным центром РАМН и Прави-

IS лет лаборатории молекулярной генетики человека .

61

тельством Республики Саха (Якутия). Ряд научных исследований проводится в сотрудничестве с зарубежными научными институтами - с Центром молекулярной медицины и генетики в Калифорнии (Ирвайн), Эстонским биоцентром (Тарту), Институтом молекулярной биологии имени М. Планка в Германии (Гет-тинген) и Институтом молекулярной генетики во Франции (Лион), что способствует постоянному повышению квалификации сотрудников и получению многих важных результатов. В лабораториях Отдела геномики неоднократно проходили стажировку молодые специалисты из Татарстана, Казахстана, Адыгеи, Кабардино-Балкарии, Хакасии, Э.К. Хуснутдинова является научным консультантом Отдела молекулярной генетики Якутского научного центра РАМН.

Сотрудники лаборатории принимают активное участие в работе отечественных и международных конференций, читают лекции по современным проблемам популяционной, медицинской и молекулярной генетики в Башкирском государственном медицинском университете, Башкирском государственном университете и Башкирском государственном педагогическом университете.

Ими опубликовано более 500 научных трудов, 15 монографий, получено 10 патентов. Под научным руководством Э.К. Хуснутдино-вой подготовлено 72 кандидата и 6 докторов наук, создана научная школа по популяцион-ной и медицинской генетике человека.

Научные исследования Отдела геномики поддержаны российскими и международными грантами (РФФИ, РГНФ, Президиума РАН, международных фондов Александра Гумбольдта, Шестой и Седьмой рамочной программы научных исследований и технологического развития Европейского союза).

Научные и организаторские способности руководителя Отдела геномики и лаборатории молекулярной генетики человека Э.К. Хуснут-диновой оценены как в нашей стране, так и за рубежом. Она - куратор по биологическим наукам Отделения биологических, медицинских и сельскохозяйственных наук АН РБ, член Научных советов Российской программы «Геном человека и РАМН - по медицинской генетике, экспертных советов РФФИ и Международного научного фонда ИНТАС, редакционных советов журналов «Молекулярная биология», «Balkan Journal of Medical Genetics» и Якутского медицинского журнала, диссертационного совета по специальности «Генетика» при Институте биохимии и генетики УНЦ РАН. С 200S г. - председатель Башкирского отделения Российского общества медицинских генетиков, член правления Российского общества генетиков и селекционеров и бюро Российского общества медицинских генетиков; с 1997 г. является членом международной организации «Геном человека», Европейского и Американского обществ генетики человека, а в 2007 г. избрана членом бюро международной организации по изучению генома человека - HUGO, в которой возглавила комитет по образованию и информации.

Э.К. Хуснутдинова - заслуженный деятель науки РФ (2006) и РБ (1999); лауреат премий имени академика РАН А.А. Баева (1999), Координационного совета Миннауки РФ «Технологии живых систем» (2001). В 1997 - 2003 гг. ей присуждалась Государственная научная стипендия, учрежденная Указом Президента РФ. В 200S г. награждена памятной медалью академика РАМН С.Н. Давиденкова за вклад в развитие медицинской генетики в России и создание нового направления в популяционной генетике человека - этногеномики.

И.М. Хидиятова,

доктор биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики человека Института биохимии и генетики УНЦ РАН