Том 59, № 9 (2023)

Неизбежность вспышек пандемических болезней вызывает острую необходимость чрезвычайных мер, направленных на создание эффективных технологий снижения их вреда для человеческой популяции в промежуток времени от появления эпидемии до разработки соответствующих вакцин и организации их производства. В данном обзоре мы обсуждаем возможность создания универсальных вакцин, которые, используя неспецифический антипатогенный потенциал врожденного иммунитета, позволяли бы при появлении неидентифицированного патогена вакцинировать популяцию, в которой произошла вспышка болезни, и снижать ее остроту до появления специфических к данному патогену вакцин. В целом имеются убедительные доказательства того, что живые бактериальные или вирусные вакцины, например, от туберкулеза (БЦЖ), кори и полиомиелита, оказывают гетерологичное защитное воздействие против неродственных патогенов. Это связано со способностью врожденной иммунной системы хранить память о прошлых инфекциях и использовать ее для выработки иммунной защиты против новых. Этот эффект получил название “обученного” или “тренированного” иммунитета. Использование тренированного иммунитета также может представлять собой важный новый подход к улучшению существующих вакцин или к разработке новых вакцин, которые сочетают в себе индукцию классической адаптивной иммунной памяти и врожденной иммунной памяти. Такие подходы могут быть усилены с помощью генетических технологий и могут оказаться чрезвычайно полезными в борьбе с будущими пандемиями.

Приведен обзор данных о В-хромосомах в популяциях различных систематических групп растений и животных из экстремальных мест их обитания – границ ареала и его участков, подвергающихся воздействию неблагоприятных факторов среды. Анализ показал достаточно сходную картину распределения В-хромосом в экстремальных условиях обитания видов: прослеживается тенденция повышения полиморфизма и увеличения числа и встречаемости В-хромосом, что сопровождается изменениями кариотипа, геномными и хромосомными нарушениями у их носителей. В-хромосомы часто выявляются у видов, имеющих широкие ареалы. Обсуждается возможная адаптивная роль В‑хромосом в жизнедеятельности организма и эволюции геномов.

Одним из основных компонентов апомиктичного размножения растений является формирование нередуцированных зародышевых мешков (ЗМ). Эффективным инструментом для выявления способности к формированию таких ЗМ могут служить гетероплоидные скрещивания, в которых материнские диплоидные растения опыляют пыльцой тетраплоидов. У кукурузы в скрещиваниях 2n(♀) × × 4n(♂) формируются как правило щуплые зерновки с триплоидным зародышем, у которых развитие эндосперма нарушено ввиду отклонения баланса материнского (м) и отцовского (о) геномов от соотношения 2м : 1о. В наших экспериментах у нескольких диплоидных линий кукурузы при опылении их пыльцой тетраплоидов наблюдалось формирование крупных выполненных зерновок, из которых развивались диплоидные растения матроклинного типа, причем материнский фенотип растений, а также гибридный фенотип эндосперма были подтверждены экспрессией генетических маркеров. Было высказано предположение, что выполненные зерновки в 2n × 4n скрещиваниях возникают на основе нередуцированных ЗМ и псевдогамного апомиксиса, поскольку слияние двух диплоидных полярных ядер с диплоидным спермием обеспечивает соотношение материнского и отцовского геномов в эндосперме 2м : 1о. С целью уточнения генетической природы диплоидных растений, фенотипически сходных с материнскими линиями, которые развивались из выполненных зерновок в скрещиваниях 2n × 4n, нами было проведено их генотипирование по всем десяти хромосомам генома кукурузы с помощью полиморфных кодоминантных SSR- и Indel-маркеров, дифференцирующих отцовскую линию-опылитель от материнских линий. В качестве материнских форм использовали линию ГПЛ АТ, обладающую способностью к гаплоидному партеногенезу, растения из поколения F₂ гибрида между линией В47, способной к формированию нередуцированных ЗМ, и линией ГПЛ АТ. Кроме того, в скрещивания была включена линия Коричневый Маркер (КМ), несущая маркерный ген B коричневой окраски стебля, а также линия ЮВ11. В качестве отцовской формы использовали тетраплоидную кукурузу Черная Тетра (ЧТ), несущую маркерный ген A1 черной окраски зерновок. Установлено, что у всех исследованных растений при использовании маркеров пяти хромосом – 1-й (iDp525), 2-й (iDP4004), 3-й (JY_3:457), 4-й (UflDP4_31.55), 9-й (INDEL_139329242) – наблюдалась амплификация только материнских аллелей. Однако у каждого из изученных растений при использовании маркеров других хромосом были отмечены случаи амплификации аллелей, свойственных отцовской линии. Высказывается гипотеза о формировании диплоидных растений в 2n × 4n скрещиваниях у кукурузы на основе оплодотворения нередуцированных ЗМ и последующей элиминации хромосом преимущественно отцовской линии.

С помощью 17 микросателлитных локусов, рекомендованных ISAG, исследовано 166 лошадей русской верховой породы. Для сравнительного анализа генетического разнообразия и современной кластеризации были использованы данные микросателлитного полиморфизма 34 европейских пород – 7874 особи (Mendeley database). По уровню аллельного богатства русская верховая имеет высокие значения – 5.4 аллеля на микросателлитный локус. Всего в породе обнаружено 122 аллеля, в том числе приват-аллель 14 в локусе HTG7. Выявлена популяционно-генетическая структура для русской верховой, арабской, ахалтекинской, немецкой верховой и чистокровной верховой. Кластеризация пород лошадей на круговой дендрограмме, полученной методом UPGMA, выявила шесть основных кластеров. При анализе методом PCA русская верховая образует единую группу с немецкими верховыми и чистокровными английскими лошадьми. При использовании программы STRUCTURE (K = 3) породы разделились на три популяционные структуры: 1) арабская; 2) русская верховая, ахалтекинская, чистокровная верховая; 3) немецкая полукровная. Анализ дифференциации между породами (F_st) показал наибольшие различия между всеми породами и ахалтекинской породой лошадей, наименьшее отличие (F_st = 0.22) – между русской верховой и немецкой верховой. Различия по каждой паре пород были достоверны (p-value < 0.001).

К настоящему времени проведено большое количество полногеномных анализов ассоциаций (GWAS) разных аспектов когнитивного функционирования (включая интеллект, уровень образования, исполнительные функции) в европейских популяциях. Актуальным представляется репликативный анализ вовлеченности GWAS-локусов, ранее ассоциированных с фактором общего интеллекта, в формирование пространственного (3D) мышления у индивидов из России. С целью репликации ассоциации наиболее значимых GWAS-локусов с развитием пространственного мышления в российской когорте (N = 1011, 18–25 лет) был сформирован набор семи “топовых” SNP (p < 10^–13): rs7187776 в гене TUFM, rs7198606 в гене SH2B1, rs2287326 в гене ZNF638, rs12128707 в гене NEGR1, rs8055138 в гене ATP2A1, rs1362739 в гене EXOC4, rs6063353 в гене CSE1L. Обнаружены статистически значимые различия (р < 0.05) в распределении частот генотипов по локусам rs8055138 в гене ATP2A1, rs12128707 в гене NEGR1 и rs2287326 в гене ZNF638 между индивидами русской, татарской и удмуртской этнической принадлежности. В результате анализа генотип-средовых взаимодействий был выявлен этноспецифический характер ассоциаций: у русских возраст матери на момент рождения ребенка (β_ST = 0.84; p = 0.005), а у татар воспитание на одном или двух родных языках (β_ST = 0.44; р = 0.020) модулировали ассоциацию локуса rs2287326 в гене ZNF638 с показателем 3D- мышления. Кроме того, “воспитание в сельской/городской местности” модулирует ассоциацию локуса rs7187776 в гене TUFM с 3D-показателем (β_ST = 0.41; р = 0.009). Полученные данные указывают на вовлеченность генов ZNF638 и TUFM, участвующих в процессах адипогенеза, в формировании когнитивных способностей, что укладывается в представления о связи когнитивных и метаболических нарушений. Тем не менее этноспецифический характер продемонстрированных ассоциаций и различия в частотах генотипов проанализированных GWAS-локусов указывают на характерный для российской выборки паттерн ассоциированных генетических вариантов и на сложность в репликации результатов, полученных на обобщенных выборках европейского происхождения.

На основе анализа материалов Всероссийской переписи населения 2010 г. и демографической статистики Росстата рассчитаны генетико-демографические параметры временной и межэтнической изменчивости параметров естественного воспроизводства и параметров отбора (индексы Кроу) для наиболее многочисленных этнических групп Москвы и Санкт-Петербурга. Показано снижение компоненты отбора, обусловленной дифференциальной дорепродуктивной смертностью, до минимально возможных значений (индекс I_m < 0.01). В обоих мегаполисах выявлены межэтнические различия по параметрам естественного воспроизводства и компоненте отбора, обусловленной дифференциальной плодовитостью, при этом уровень рождаемости в столицах для всех этнических групп, кроме узбеков в Санкт-Петербурге, ниже, чем требуется даже для простого воспроизводства населения, а значит, и стабильного воспроизводства генофонда. Это свидетельствует о неблагоприятном характере генетико-демографических процессов у всех представленных национальностей мегаполисов. Индекс I_f варьирует в диапазоне от 0.2 до 0.5. Временнáя динамика среднего числа потомков и его дисперсии, а также индекса I_f, прослеженная по данным о возрастных когортах женщин 1940–1960-х гг. рождения, выражена слабо – тенденция к ослаблению отбора прослеживается не для всех изученных этнических групп. Показано, что интенсивность межгруппового отбора, обусловленного межэтническими различиями в рождаемости, в населении Петербурга возрастает от старших возрастных когорт к младшим, а в населении Москвы существенно не меняется, при этом временнáя динамика этого показателя, рассчитанная по материалам Всероссийской переписи населения 2002 г. для когорт 1930–1950 гг. рождения, имеет противоположную направленность. Обсуждаются генетико-демографические следствия выявленных тенденций.

Проведена сравнительная оценка мутаций генов гиногенеза и партеногенеза у различных линий кукурузы саратовской селекции. В частности секвенированы гены, контролирующие гиногенез (Zm_Pla1, Zm_CenH3, Zm_Dmp7) и взаимодействие мембран гамет (Zm_Gex2, Zm_Gcs1) у гаплоиндуцирующих (ЗМС-8, ЗМС-П) линий, и гены, предположительно связанные с автономным развитием эндосперма (Zm_Chr106, Zm_Hdt104 и Zm_Fie1) у партеногенетических (АТ-1, АТ-3, АТ-4) и обычных (КМ, ГПЛ-1) линий кукурузы саратовской селекции. С помощью методов биоинформатики проведено сравнение и выявлены изменения в нуклеотидных последовательностях исследованных генов у разных линий кукурузы. На основании данных секвенирования сделан вывод о возможности использования генов Zm_Pla1, Zm_Gex2 и Zm_Fie1 для генотипирования линий и гибридов кукурузы.