Лаборатория В.А. Шевченко сегодня Л.Е. Сальникова Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН

Владимир Андреевич Шевченко Владимир Андреевич Шевченко Кабинет спецработ Лаборатория радиационной генетики Лаборатория экологической генетики (зав. А.В. Рубанович) (зав. А.В. Рубанович)

Развитие работ В.А. Шевченко в лаборатории экологической генетики Генетический мониторинг облученных контингентов Отдаленные последствия хронического облучения природных популяций растений Поиск новых молекулярно-генетических подходов к оценке уровня индуцированного мутагенеза на лабораторных мышах Генетика радиочувствительности человека: сопряженность соматической мутабильности с полиморфизмом ДНК Динамика распространения потенциально опасных аллелей высокополиморфных локусов

Мониторинг облученных контингентов Уровень аберраций хромосом у ликвидаторов аварии на ЧАЭС (совместно с ФГУ «РНЦРР Росмедтехнологий», Москва) Генетический мониторинг женщин, проживающих в регионах России, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС (совместно с МРНЦ РАМН, Обнинск)

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 Контроль Год проведения анализа Частота дицентриков на 100 клеток Средняя частота дицентриков и центрических колец на 100 клеток в различных группах ликвидаторов, обследованных в разное время после аварии на ЧАЭС. Контроль У ликвидаторов аварии на ЧАЭС спустя 20 лет сохраняется повышенный уровень радиационно-специфических аберраций хромосом

Отдаленные последствия хронического облучения природных популяций растений Морфологические и генетические эффекты у 2-ого поколения потомков сосен, облученных в результате аварии на ЧАЭС Восточно-Уральский радиоактивный след: мутационный процесс в хронически облучаемых популяциях прозанника, выявлемый цитогенетическими методами

Опорный пункт «Горки Ленинские»: питомник потомков сосен, облученных в результате аварии на ЧАЭС Май 2007

Схема происхождения растений в питомнике Горки Ленинские Чернобыль «Рыжий лес» Самосев 1987, сбор семян 2004 в Чернобыле Посев 2005, теплица, Горки сеянцев на площади 0,2 га F0F0 F2F2 F1F1

Массовое появление морфозов во втором поколении после облучения Радиационно-индуцированные морфологические нарушения развития (морфозы) сосны ранее считались ненаследуемыми

Возникновение морфозов во 2-ом поколении (F 2 ) сосны обыкновенной в зависимости от дозы облучения предковых растений

vvvvсосны из зоны ЧАЭС. Во втором поколении после облучения частота аберраций хромосом не превышала контрольный уровень F F F Частота аберраций хромосом, % Контроль Питомник Гр 5-10 Гр Гр >20 Гр Контроль

Объект: Прозанник пятнистый (Hypochoeris maculate L.) Популяции: «Лежневка» - 55 МБк/м 2, 50 лет Контроль Восточно-Уральский радиоактивный след: мутационный процесс в хронически облучаемых популяциях прозанника, выявлемый цитогенетическими методами

Восточно-Уральский радиоактивный след: мутационный процесс в хронически облучаемых популяциях прозанника, выявлемый цитогенетическими методами Частота клеток с аберрациями хромосом Частота растений, у которых все клетки имеют измененный (одинаковый) кариотип Среди растений с измененным кариотипом 40% имели симметричную транслокацию L1- S Сильное нарушение равновесия Харди-Вайнберга (P= ): избыток гомозигот и дефицит гетерозигот по транслокации L1-S Численностьt/tt/++/+ Наблюдаемая28226 Ожидаемая0,211,6224,2 В хронически облучаемой популяции число растений с измененным кариотипом в 26 выше, чем в контроле Возникновение репродуктивного барьера и появление вида-двойника

Восточно-Уральский радиоактивный след: радиоадаптация в хронически облучаемых популяциях прозанника, выявлемая при дополнительном облучении У растений из популяции «Лежневка» частота аберраций выше, чем в контроле Проростки дополнительно облученных семян тех же растений имеют вдвое меньше аберраций по сравнению с контрольными

Поиск новых молекулярно-генетических подходов к оценке уровня индуцированного мутагенеза на лабораторных мышах Изменчивость RAPD- и ISSR-паттернов в потомстве облученных мышей Изменчивость минисателлитных генов в спермиях облученных самцов мышей (совместно с Университетом г. Лестер, Великобритания)

Сравнение паттернов родителей и потомства STR используются в качестве праймеров: амплификация участков между микросателлитами Анализ мутационного процесса у потомков облученных мышей с использованием RAPD - и ISSR-маркеров 2 недели 3 месяца Облучение на стадии сперматид (постмейотическая стадия) Облучение на стадии сперматогониев (премейотическая стадия) -облучение 1-3 Гр

Частота изменений ISSR-паттернов в потомстве мышей, облученных на различных стадиях сперматогенеза 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1, Доза, Гр Частота «мутаций» по ISSR Сперматиды Стволовые сперматогонии Не обнаружено достоверных различий между пре- и постмейотическими стадиями сперматогенеза по радиационно-индуцированным изменениям RAPD- и ISSR-паттернов

Частота изменений RAPD-паттернов в потомстве мышей, облученных на различных стадиях сперматогенеза 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1, Доза, Гр Частота «мутаций» по RAPD Сперматиды Стволовые сперматогонии Частота изменений RAPD - и ISSR- паттернов в потомстве самцов BALB/c при -облучении в дозах 1-3 Гр возрастает на порядок по сравнению с контролем

Генетика радиочувствительности человека: сопряженность соматической мутабильности с полиморфизмом ДНК Уровень спонтанных и индуцированных хромосомных аберраций у здоровых добровольцев, в зависимости от генотипов по кандидатным генам Спонтанный уровень TCR-мутантных лимфоцитов, в зависимости от генотипов по кандидатным генам

-облучение 1 Гр in vitro Выделение ДНК, ПЦР-генотипирование Цитогенетический анализ (не менее 1000 метафаз на человека) 26 аспирантов и молодых сотрудников ИОГен 90 курсантов Военно-технического университета (г. Балашиха) 116 здоровых добровольцев до 25 лет: Изучение уровней спонтанных и индуцированных хромосомных аберраций у здоровых добровольцев, в зависимости от генотипов по кандидататным генам

Генотипировано по 7 локусам, предположительно влияющим на естественную изменчивость радиочувствительности: ЛокусПолиморфизмБелокФункция CYP1A1A4889G(8%) Цитохромы P ая фаза детоксикации ксенобиотиков CYP2D6G1934A(14%) GSTM1Делеция(70%) Глутатион-S трансферазы 2-ая фаза детоксикации ксенобиотиков GSTT1Делеция(40%) GSTP1A313G(25%) NAT2G590A(28%) N-ацетил- трансфераза 2 MTHFRC677T(30%)5,10-метилен тетрагидрофолат редуктаза Превращение гомоцистеина в метионин (метилирование ДНК, синтез тиминов) … > 10% Детоксикация, репарация ДНК, регуляция оксидативного ответа и клеточного цикла Созданный банк ДНК позволяет в дальнейшем продолжить поиск генов, ассоциированных с радиочувствительностью При этом основное внимание будет уделяться высокополиморфным локусам Планируются: SOD2, MDR1, XRCC1, CCND1, COMT

Аберрации в зависимости от генотипов: предварительные итоги Спонтанный уровень аберраций Аберрации, индуцированные дозой 1 Гр in vitro Не обнаружено различий между генотипами по уровню индуцированных аберраций после облучения 1 Гр in vitro Обнаружены различия по аберрациям хромосомного типа между генотипами GSTM1

Распределения частот спонтанных аберраций хромосомного типа для «нулевых» и «положительных» генотипов по локусу GSTM >0.008 Частота аберраций хромосомного типа Относительная частота, % GSTM1 n Средняя частота 0/0 27 0,0012±0, ,0025±0,004 Значимость р=0,018

Распределение частот TCR-мутантных клеток ( ) для носителей различных генотипов по локусу CYP1A1 Высокую частоту TCR-мутаций имеют носители минорного аллеля G в локусе CYP1A1 OR=20,6 ; P=0,0002 по точному критерию Фишера

Оценка селективной значимости и прогноз динамики распространения потенциально опасных аллельных вариантов генов с выраженным влиянием на устойчивость и предрасположенность к мультифакториальным заболеваниям Поиск полиморфных генов, сопряженных с плодовитостью и нарушениями фертильности у человека (привычное невынашивание, бесплодие) (совместно с ММА им. Сеченова каф. акушерства, гинекологии и перинатологии ФППО и Научным центром акушерства, гинекологии и перинаталогии РАМН) Поиск сопряженности широкораспространенных генов с предрасположенностью и ответом на терапию социально-опасных заболеваний (предрак, рак, первичная и вторичная пневмония, посттравматические осложнения) (совместно с МРНЦ РАМН, ФГУ «РНЦРР Росмедтехнологий», ФНЦ детской гематологии, онкологии и иммунологии Росздрава и Институтом общей реаниматологиии РАМН) Мета-анализ временной и географической динамики распространения потенциально опасных аллельных вариантов генов Нас интересуют гены, которые существенно изменяют активность белка ассоциированы с широкораспространенными мультифакториальными заболеваниями и встречаются с частотой 20-70% Динамика распространения потенциально опасных аллелей высокополиморфных генов

GSTM1 0/0 – генотип, которым обладает каждый второй Повышенная чувствительность к токсикантам Предрасположенность ко многим системным заболеваниям И в то же время: Мета-анализ: 206 работ за гг. Частота «нулевых» генотипов GSTM1 в контрольных выборках: слабая, но достоверная тенденция к возрастанию за 20 лет

Повышенная частота TCR-мутаций (на 15%) Пониженная частота спонтанных аберраций хромосомного типа (на 100%) «Нулевой» генотип GSTM1 в наших исследованиях: Рост частоты «положительных» генотипов GSTM1 в ряду «здоровые – предрак - рак» Случаи «неправильной» зависимости от GSTM1: «нулевой» генотип селективно выгодней «положительного» Фиброзно-кистозная мастопатия Рак молочной железы

Светлаяпамять! Владимир Андреевич Шевченко Владимир Андреевич Шевченко

Спасибо Оргкомитету Чтений и всем присутствующим