Геномные, транскриптомные и протеомные технологии как современный инструмент диагностики нарушений здоровья, ассоциированных с воздействием факторов окружающей среды

Введение. На сегодняшний день актуальным является использование современных критических технологий для задач выявления и оценки негативных эффектов, ассоциированных с воздействием химических веществ, на стадиях донозологических изменений, что позволяет повысить эффективность раннего выявления развития предпатологических состояний до наступления выраженных функциональных изменений и развития болезни. Одним из наиболее перспективных подходов является использование методов молекулярной диагностики на основе технологий геномного, транскриптомного и протеомного анализа.

Цель работы – анализ аспектов и практического использования возможностей современных критических технологий (геномные, транскриптомные и протеомные технологии) при выполнении медико-биологических и экспериментальных исследований для задач идентификации биомаркёров негативных эффектов химических факторов риска на примере условий экспозиции соединениями алюминия.

Материал и методы. Анализ протеома осуществлялся методом двухмерного электрофореза, полиморфизма аллелей и генотипов кандидатных генов методом ПЦР в режиме реального времени. Оценка состояния транскриптома выполнялась по результатам изучения экспрессии гена. Изучение экспрессии мембранных и сывороточных белков производилось методами биохимического и иммунологического анализа. Статобработка результатов осуществлялась в системах «ГенКалькулятор» и «Ген Эксперт» и онлайн-программе «SNPStats».

Результаты. Результаты использования технологий протеомного анализа позволили идентифицировать белки аннексин-13, SH3-доменный белок-RF3, катепсин L1 и соответственно гены CTSL, SH3RF3, THO комплексная субъединица 2 в качестве омик-маркёров аэрогенной экспозиции неорганических соединений. Результаты анализа полиморфизма генов у населения, экспонированного амфотерными металлами, позволили установить изменённую частотность вариантных аллелей и генотипов генов: иммунной регуляции – TLR4 (толл-подобный рецептор); сосудистых факторов – eNOS rs1799983 (эндотелиальная NOсинтаза); детоксикации – копропорфириногеноксидазы CPOX (rs1131857), цитохрома р450 CYP1A1 (rs 1048943); нейро-гуморальной регуляции ANKK1 rs1800497 (ген дофаминового рецептора) и HTR2A rs7997012 (ген серотонинового рецептора). Результаты анализа экспрессии генов позволили за счёт выделения специфических клеточных фенотипов CD4⁺, CD8⁺, CD16⁺, экспрессирующих ген протеомного профиля плазмы крови липопротеина А (ген LPA), установить индуцированные воздействием амфотерных металлов их негативные транскриптомные эффекты.

Обсуждение. Полученные результаты корреспондируются с данными ряда научных исследований, отмечающих важность идентификации полиморфных отклонений генов, определяющих индивидуальный риск нарушений здоровья в условиях многообразия воздействующих на человека стрессорных факторов среды обитания. Минорные генотипы кандидатных генов в условиях избыточной контаминации компонентами загрязнения окружающей среды достоверно увеличивают риск отклонений показателей иммунной регуляции, что модифицирует механизмы апоптоза, имеющие ключевое значение для формирования атопии и онкопролиферации.

Заключение. Использование геномных, транскриптомных и протеомных технологий как современного инструментария диагностики нарушений здоровья позволило обосновать перечень приоритетных омик-маркёров экспозиции и эффекта, ассоциированных с аэрогенным воздействием амфотерных металлов, оказывающих модифицирующее влияние на патогенетические механизмы формирования нарушения функций нервной и иммунной систем, детоксикации 1-й и 2-й её фазы, вероятности развития сосудистых нарушений и онкопролиферативных процессов.