Учреждение российской академии наук Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН

1. Генетический контроль радиочувствительности у человека А.В. Рубанович Учреждение российской академии наук Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН rubanovich@vigg.ru

2. Полет на Марс: суммарно за 3 года не менее 1,2 Зв Профессиональный отбор на основе индивидуального генотипирования Индивидуализация радиотерапии Диспансеризация лиц, облученных в результате профессиональной деятельности или проживающих в радиационно-загрязненных районах Почему нужно изучать «генетику радиочувствительности»? Прикладные аспекты:

3. Генетика количественных признаков Наследование и изменчивость неспецифической устойчивости Причины распространения и поддержания в популяциях потенциально опасных генотипов Почему нужно изучать «генетику радиочувствительности»? Общебиологические аспекты:

4. Донор 1 6 аберраций на 100 клеток Донор 1 более устойчив? 20 аберраций на 100 клеток Донор 2 Как проявляется изменчивость индивидуальной радиочувствительности? Обычно имеют в виду следующее: Облучение in vitro: 1 Гр Различия высоко значимы по точному критерию Фишера: р=0,0054 Различия по частоте аберраций – это стохастика «попадания» или результат дифференциальной радиочувстительности?

5. Частота аберраций Пуассоновское распределение Если различия значимы, то в этой группе есть люди с повышенной частотой аберраций Распределение частот спонтанных аберраций хромосом в лимфоцитах крови большой группы доноров (реальные данные, 250 доноров) Но это лишь косвенное доказательство существования изменчивости индивидуальной радиочувствительности! Однозначный ответ могут дать только сравнения дозовых зависимостей выхода хромосомных аберраций отдельных доноров 50 Различия высоко значимы по точному критерию Фишера! Группа людей с низким уровнем спонтанных аберраций 40 % 30 Группа людей с высоким уровнем спонтанных аберраций , Совсем не обязательно! Необходимо сравнить с пуассоновским распределением (с таким же средним) Частота А в этой группе вероятно есть устойчивые к соматическому мутированию 20 10 0 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 >6 Группа людей с предрасположенностью к соматическому мутированию??? Частота спонтанных аберраций на 100 клеток

6. Основная тема нашего разговора Что свидетельствует о генетическом характере изменчивости индивидуальной радиочувствительности? Единственное неоспоримое доказательство Прямые доказательства: Единственный регулярный источник данных о радиационном поражении in vivoна уровне организма • Высокая радиочувствительность клеток при некоторых тяжелых генетических заболеваниях (синдром Дауна, атаксия- телеангиэктазия) • Изменчивость реакций тканей при радиотерапии • Различная радиочувствительность хромосом у носителей различных широко распространенных генотипов

7. Частота гетерозигот по гену АТМ доходит до 3%. Выход аберраций повышен на 30% Сравнительная радиочувствительность хромосом при генных, структурных и числовых мутациях (Е.К. Хандогина, 2009) Для каждого донора построена кривая выхода аберраций при облучении в диапазоне 0,25-3 Гр Выход индуцированных хромосомных аберраций у больных атаксией и синдромом Дауна повышен в 1,5-2 раза Отношение площадей под кривой выхода аберраций в клетках обследуемого донора и соответствующей контрольной кривой при облучении в диапазоне 0,25-3 Гр

8. Отношение площадей под кривой выхода аберраций в клетках обследуемого донора и соответствующей контрольной кривой при облучении в диапазоне 0,25-3 Гр

9. Частота аберраций y=kD S/S0 =k/k0 Радиобиологи вместо понятия «средняя продолжительность жизни» ( ) любят использовать «возраст, в котором умирает каждый второй» (LD50) y=k0D D _ Выживаемость, % D 100 50 D LD50 - средняя доза, вызывающая гибель _ D = Почему использовано отношение площадейпод кривыми доза-эффект? В нелинейном случае отношение площадей – это отношение средних показателй выхода аберраций на единицу дозы S S0 Кстати для выживаемости: площадь под кривой выживания (в линейном масштабе) равна средней «убивающей» дозе Процедура нахождения площади более устойчива к разбросу точек, по сравнению с алгоритмом вычисления LD50

10. Что свидетельствует о генетическом характере изменчивости индивидуальной радиочувствительности? Прямые доказательства: • Высокая радиочувствительность клеток при некоторых тяжелых генетических заболеваниях (синдром Дауна, атаксия- телеангиэктазия) • Изменчивость реакций тканей при радиотерапии • Различная радиочувствительность хромосом у носителей различных широко распространенных генотипов

11. Результаты радиотерапии больных раком молочной железы Частота случаевпрекращение курса радиотерапии из-за тяжелого поражения кожного покрова • O. Popanda, Xiang-Lin Tan, et al. Genetic Polymorphisms in the DNA Double-Strand Break Repair Genes XRCC3, XRCC2, and NBS1 Are Not Associated with Acute Side Effects of Radiotherapy in Breast Cancer Patients. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev, 2006 47 из 446 (11%) • C. Ambrosone, C. Tian, et al. Genetic predictors of acute toxicities related to radiation therapy following lumpectomy for breast cancer: a case-series study. Breast Cancer Research,2006. 77 из 427 (18%) 41% 49% 9% В выборке из 427 больных Полиморфизмом гена GSTP1можно объяснить 35% изменчивости реакции на радиотерапию 182% - средняя частота случаевтяжелого поражения кожного покрова …но лучше этого не делать!

12. Частично обусловлены генетической изменчивостью,т.е. полиморфизмом генов Что свидетельствует о генетическом характере изменчивости индивидуальной радиочувствительности? Обусловлена редкими мутациями. Тестируя кандидатов в космонавты, вы их не найдете! Прямые доказательства: • Высокая радиочувствительность клеток при некоторых тяжелых генетических заболеваниях (синдром Дауна, атаксия телеангиэктазия) • Изменчивость реакций тканей при радиотерапии • Различная радиочувствительность хромосом у носителей различных широко распространенных генотипов

13. Вспомним терминологию: Генетическая изменчивость или полиморфизм генов – одновременная встречаемость в популяции различных вариантов генов (аллелей) • Полиморфизм – ген представлен в популяции двумя и более аллельными вариантами. При этом частота более редкого (минорного) аллеля > 5% • Мутации – редкие (< 1%)и обычно вредные аллели

14. Виды генетического полиморфизма GSTM1 Делециигенов детоксикации ксенобиотиков: 15 Кб GSTT1 54,2 Кб • SNP – Single Nucleotide Polymorphism -однонуклеотидные замены оснований в ДНК • STR, VNTR– изменчивость числа коротких повторов • (микро- и минисателлиты). Нейтральная изменчивость в некодирующей части ДНК. • Делеционный полиморфизм – в локусе может быть вырезана длинная последовательность нуклеотидов. Тогда в популяции встречаются 2 вида аллелей: функциональный и делетированный. Гомозигота по делеции не синтезирует соответствующий белок. • Дупликации – в популяции встречаются хромосомы с несколькими копиями одного гена - каждый второй • CNV – copy number variations … и каждый пятый из нас!

15. CGGGAG C CGATTT GCCCTC GCTAAA G SNP - однонуклеотидные замены оснований в ДНК - первопричина генетической изменчивости (2005) Нормальная последовательность (в гене MTHFR) Реальный пример: SNP в экзоне гена MTHFR. Фермент 5,10-метилен тетрагидрофолатредуктаза, ответственный за метилирование ДНК и синтез тиминов. Аллель Т часто сопряжен с предрасположенностью к онкозаболеваниям T CGGGAG C CGATTT Последовательность с заменой С  Т (или G A) GCCCTC GCTAAA G A Полиморфизм – одновременная встречаемость в популяции обоих вариантов (с частотой > 5%): CGGGAGCCGATTT - аллельный вариант С (мажорный, предковый) CGGGAGТCGATTT - аллельный вариант Т (минорный, мутантный) - 40% - 50% - 10% Обозначение: MTHFRС677T (677-положение нуклеотида) Генотипы: С/C C/T T/T Фенотипы: нормальная обычно пониженная активность активность фермента

16. Геном – это флешка на 3 Гб www.hapmap.org База данных гаплотипов 3 800 000 SNP для 4 популяций ( по 100 человек) • Полиморфен каждый десятый ген с частотой • встречаемости аллелей до 50% • Мы отличаемся друг от друга в среднем каждым • тысячным нуклеотидом (2009 - двумя на 1000) • Описаны 7000 000 SNP (MAF>5%) • и 4 000 000 SNP (1%<MAF<5%) • (0,3% всего генома) – апрель 2009 Это не сиквенс, а гаплотипы, т.е. нуклеотиды в соседствующих сайтах SNP Minor Allele Frequency

17. Как выявить сопряженность (корреляцию, ассоциацию) частот аберраций и генотипов? • Кандидатные полиморфизмы: • гены репарации ДНК • гены детоксикации ксенобиотиков и оксидативной защиты • гены клеточного цикла и апоптоза • Оценкирадиочувствительности: • частоты аберраций хромосом • экспресс-цитогенетика: микроядра, СХО • уровень TCR-мутантных лимфоцитов • длины хвостов комет  ? XRCC1, XRCC3, APE, XPD,XPG, XPC,RAD51, OGG1 CYP1A1, CYP2D, GSTM1, GSTT1, GSTP1, SOD2, MDR1, NAT2 MTHFR, p53, CCND1 Далее потребуется статистический анализ

18. 0.04 0.03 Частота аберраций хромосом 0.002 0.01 0.00 + + A/A A/G G/G Рецессивная модель Доминантная модель Статистический анализ сопряженности частот аберраций и генотипов • Самое простое и необходимое: вычисление средних частот аберраций для носителей различных генотипов. Далее сравнение по непараметрическому тесту • (не по Стьюденту!) Обычно стараются рассмотреть две группы Гомозигота по минорному аллелю Гомозигота по мажорному аллелю

19. 60 50 G/G 50 40 40 G/G 30 , Частота, % A/G A/G Частота, % 30 20 20 A/A 10 A/A 10 0 0 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 >6 0 1 Частота аберраций на 100 клеток Частота аберраций на 100 клеток Статистический анализ сопряженности частот аберраций и генотипов • Самое простое и необходимое: вычисление средних частот аберраций для носителей различных генотипов. Далее сравнение по непараметрическому тесту • (не по Стьюденту!) Далее вычисляются относительные риски (OR) и значимость по точному критерию Фишера. В данном примере риск возникновения аберраций у носителей минорного аллеля G равен OR=2,1и р=0,015 • Сравнение частот генотипов для групп с низким (или высоким) уровнем аберраций Группа людей с нулевым уровнем аберраций

20. Группа больных Контроль (здоровые) - генотип, указывающий на предрасположенность к заболевания >> Рбольные Рконтроль Рбольные (1- Рконтроль) ______________________ OR = Рконтроль (1- Рбольные) OR – количественная мера предрасположенности (Odd Ratio) OR– непременный атрибут «case-controlassociation study» (выявление «генов предрасположенности» к заболеванию путем сопоставлений частот генотипов у больных и здоровых) OR показывает во сколько раз повышена вероятность заболеть для носителя «плохого» генотипа OR>1 – генотип связан с болезнью OR=1 – нет связи между генотипом и болезнью OR<1 – протективный генотип

21. Для логиcтической регрессии ai =ln(ORi) Статистический анализ сопряженности частот аберраций и генотипов • Самое простое и необходимое: вычисление средних частот аберраций для носителей различных генотипов. Далее сравнение по непараметрическому тесту • (не по Стьюденту!) Зависимая переменная – частота (р), независимыми переменные – генотипы (xi). Например так: A/A - 0, A/T - 1, T/T - 2 • Сравнение частот генотипов для групп с низким (или высоким) уровнем аберраций Нелинейные многомерные регрессии, реализованные в пакетах Statistica и SPSS • Логистическая и пуассоновская регрессии р – частота аберраций xi – генотип i-го локуса аi – коэф. регрессии

22. Что свидетельствует о генетическом характере изменчивости индивидуальной радиочувствительности? Прямые доказательства: • Высокая радиочувствительность клеток при некоторых тяжелых генетических заболеваниях (синдром Дауна, атаксия- телеангиэктазия) • Изменчивость реакций тканей при радиотерапии • Различная радиочувствительность хромосом у носителей различных широко распространенных генотипов «Сначала я говорил, о чем буду говорить, затем говорю, потом буду говорить, о чем сказал» Правило английского проповедника

23. Chromosomal aberrations under basal conditions and after treatment with X-ray in human lymphocytes as related to the GSTM1 genotype GSTM1-«положительный» генотип: +/+ либо +/0 GSTM1-«нулевой» генотип: 0/0 B. Karahalil, S. Sardas, et al. Mut. Res., 515 (2002) Аберрации, индуцированные 1 Гр: GSTM10/0 > GSTM1+

24. Assessment of individual sensitivity to ionizing radiationand DNA repair efficiency in a healthy population F. Marcona, C. Andreoli, et al. Mut. Res., 541 (2003) Противоречия с предыдущей работой вероятно связаны с «плохой» статистикой: в обеих работах анализировали 50-100 метафаз для 15-30 доноров Аберрации, индуцированные 2 Гр: GSTM10/0 < GSTM1+ Генотипы

25. Частоты спонтанных и индуцированных хромосомных аберраций у здоровых добровольцев, в зависимости от генотипов по кандидататным генам • Лаборатория экологической генетики • Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН 116 здоровых добровольцев до 25 лет - курсанты Военно-технического университета (г. Балашиха) Цитогенетический анализ (не менее 500 метафаз на человека) Выделение ДНК, ПЦР-генотипирование -облучение 1 Гр in vitro

26. Генотипировано по 7 локусам, предположительно влияющим на естественную изменчивость радиочувствительности: Созданный банк ДНК позволяет в дальнейшем продолжить поиск генов, ассоциированных с радиочувствительностью Планируются: SOD2, MDR1, XRCC1, CCND1, COMT При этом основное внимание будет уделяться высокополиморфным локусам

27. Частоты спонтанных и индуцированных хромосомных аберраций у здоровых добровольцев, в зависимости от генотипов по кандидататным генам • Лаборатория экологической генетики • Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН • Спонтанные аберрации в лимфоцитах периферической крови в зависимости от генотипов по 7 локусам (1000 метафаз для каждого из 92 доноров) • Индуцированные аберрации (1 Гр in vitro) в лимфоцитах периферической крови в зависимости от генотипов по 7 локусам (500 метафаз для каждого из 92 доноров)

28. 0.01 Частота спонтанных аберраций 0.005 0 0/0 + 0/0 + A/A A/G G/G A/A A/G G/G G/A G/G A/A G/A G/G C/C C/T T/T GSTM1 GSTT1 GSTP1 CYP1A CYP2D NAT2 MTHFR Спонтанный уровень аберраций хромосом в зависимости от «однолокусных» генотипов: предварительные итоги По суммарному количеству спонтанных аберраций генотипы не различалсь Средний уровень 0,009  95% доверительный интервал Обнаружены различия по аберрациям хромосомного типа между генотипами GSTM1

29. Распределение частот спонтанных аберраций хромосомного типа в зависимости от генотипа по локусу GSTM1 При этом различие средних на грани значимости: р=0,039 по Манну-Уитни Доноры, «свободные» от аберраций хромосомного типа: 57% «нулевых» против 27% «положительных» (OR = 3,4; p = 0,0081 по точному критерию Фишера). GSTM1 60 0, 00200,0005 0, 00270,0004 0/0 (35) + (57) 50 40 Спонтанные аберрации: GSTM10/0 < GSTM1+ Относительная частота, % 30 20 10 0 < 0,001 0,001-0,003 0,003-0,005 0,005-0,007 >0,007 Частота аберрации хромосомного типа

30. 0.004 0.003 Спонтанные аберации хромосомного типа 0.002 0.001 0.000 0/0 + GSTM1 Средние частоты спонтанных аберраций хромосомного и хроматидного типа в зависимости от генотипов по локусам GSTM1-GSTT1 Дицентрические и кольцевые хромосомы, ацентрики, атипичные моноцентрики Генотипы по GSTM1отличались частоте аберраций хромосомного типа лишь на 30% (р = 0,04). Хромосомные 0.010 Различия по частоте хроматидных аберраций не значимы Хроматидные 0.008 Обмены, одиночные и изохроматидные фрагменты 0.006 Частота спонтанных аберраций 0.004 0.002 GSTM1 + GSTT1 0 GSTM10 GSTT1 + 0.000 00 +0 0+ ++ У двойных гомозигот по делециям частота аберраций хромосомного типа в 4,5 раза ниже, чем у остальных генотипов (р = 0,016). (11) (19) (24) (38) Генотипы по локусам GSTM1-GSTT1

31. Частоты спонтанных и индуцированных хромосомных аберраций у здоровых добровольцев, в зависимости от генотипов по кандидататным генам • Лаборатория экологической генетики • Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН • Спонтанные аберрации в лимфоцитах периферической крови в зависимости от генотипов по 7 локусам (1000 метафаз для каждого из 92 доноров) • Индуцированные аберрации (1 Гр in vitro) в лимфоцитах периферической крови в зависимости от генотипов по 7 локусам (500 метафаз для каждого из 92 доноров)

32. 0.15 0.1 Частота аберраций при 1 Гр 0.05 0 0/0 + 0/0 + A/A A/G G/G A/A A/G A/A G/A G/G A/A G/A G/G C/C C/T T/T GSTM1 GSTT1 GSTP1 CYP1A CYP2D NAT2 MTHFR Индуцированные аберрации (-облучение 1Гр in vitro) в зависимости от«однолокусных» генотипов Средний уровень 0,123  95% доверительный интервал Не обнаружено различиймежду «однолокусными» генотипами по уровню индуцированных аберраций после облучения 1 Гр in vitro

33. 0.22 0.2 0.18 0.16 Частота аберраций, индуцированных дозой 1 Гр 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0 1 2 3 Число локусов с минорными аллелями Распределения частот аберраций, индуцированных дозой 1 Гр in vitro, для различных генотипов по локусам GSTP1, MTHFRиNAT2 r=0,25; p=0,0065 Все локусы (GSTP1, MTHFR и NAT2) гомозиготны по мажорному аллелю Два локуса из GSTP1, MTHFR и NAT2 несут минорные аллели Все локусы (GSTP1, MTHFR и NAT2) несут минорные аллели Хотя бы один из локусов GSTP1, MTHFR и NAT2 несет минорный аллель Число локусов (из набора GSTP1, MTHFR и NAT2) несущих минорные аллели

34. Средние частоты спонтанных аберраций хромосомного и хроматидного типа для различных генотипов по локусам GSTP1, MTHFR и NAT2 Хромосомные 0.014 Хроматидные 0.012 Для спонтанных аберраций тенденция роста незначима 0.010 0.008 Частота спонтанных аберраций 0.006 0.004 0.002 0.000 2 (40) 3 (9) 0 (14) 1 (29)

35. Генетика радиочувствительности человека: сопряженность соматической мутабильности с полиморфизмом ДНК • Уровень спонтанных и индуцированных хромосомных • аберраций в зависимости от генотипов по кандидататным генам • Спонтанный уровень спонтанных TCR-мутантных лимфоцитов • в зависимости от генотипов по кандидататным генам

36. TCR-мутантные лимфоциты Мутации аутосомных генов, приводящие к нарушению свойств Т-клеточного рецептора на поверхности Т-лимфоцитов (не образуется комплекс с CD3-антигеном) Регистрация на проточном цитофлюориметре Частоты спонтанных TCR-мутантных лимфоцитов, в зависимости от генотипов по кандидататным генам ГУ Медицинский радиологический научный центр РАМН Лаборатория экологической генетики Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН

37. CYP1A1 100 A/A A/G+G/G 80 60 Частота генотипов, % 40 20 0 <3 3-9 >9 Частота TCR-мутаций (10-4) Распределение частот TCR-мутантных клеток (10-4) 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 • CYP1A1 HFE147 • COMT HFE845 • CYP2D6 • GSTM1 • GSTT1 • GSTP1 • NAT2 • MTHFR

38. 80 7 70 6 60 5 4 50 TCR-мутации 3 Частота, % 40 2 30 1 20 0 C/C C/G G/G + 0/0 C/C C/T T/T A/A A/G 10 HFE187 GSTM1 MTHFR CYP1A1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 >25 Уровень TCR-мутаций Распределение частоты TCR-мутантных клеток (10-4) при различных генотипах для усеченного распределения Распределение частоты TCR-мутантных клеток (10-4) без аномально высоких значений (более 3) Повышенная частота TCR-мутантных клеток характерна для гомозигот поминорным аллелям локусов HFE187, GSTM1 и MTHFR (пониженная активность соответствующих ферментов) Различия достоверны только для GSTM1

39. Генетика радиочувствительности человека: сопряженность соматической мутабильности с полиморфизмом ДНК Некоторые удивительные итоги • Удивительно, но частоты спонтанных (in vivo) и • индуцированных (in vitro) аберраций хромосом ассоциированы • с различными группами генов • Удивительно, но крупные делеции генов детоксикации чаще • сопряжены не с повышенным, а с пониженным уровнем • цитогенетических нарушений • Удивительно, но большинство SNP, в том числе связанные с • репарацией ДНК, слабо коррелируют с радиочувствительностью • хромосом

40. r=0,41; p=3 10 -5 . Корреляция частот аберраций до и после облучения (1 Гр in vitro, 97доноров) Ранговая корреляция r=0,27; p=0,004 0,25 0,2 ) 0,15 Гр in vitro Частота индуцированных аберраций 0,1 1 ( 0,05 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 Частота спонтанных аберраций

41. Эксперессия изученных полиморфных генов в тканях и лимфоцитах крови

42. Генетика радиочувствительности человека: сопряженность соматической мутабильности с полиморфизмом ДНК Некоторые удивительные итоги • Удивительно, но частоты спонтанных (in vivo) и • индуцированных (in vitro) аберраций хромосом ассоциированы • с различными группами генов • Удивительно, но крупные делеции генов детоксикации чаще • сопряжены не с повышенным, а с пониженным уровнем • цитогенетических нарушений • Удивительно, но большинство SNP, в том числе связанные с • репарацией ДНК, слабо коррелируют с радиочувствительностью • хромосом

43. Статистически обусловленные исследования Частота аберраций у «нулевых» генотипов по отношению к частоте аберраций у носителей функционального аллеля локусов GSTM1 и GSTT1 по данным различных источников Спонтанные и индуцированные аберрации хромосом:случаи когда GSTM10/0 <GSTM1+ Спонтанные и индуцированные аберрации хромосом:случаи когда GSTT10/0 <GSTT1+ Частота аберраций для GST0/0 Частота аберраций для GST+ Повышенная устойчивость гомозигот по делециям GST скорее является правилом, чем исключением Тип воздействия. 0 – спонтанный уровень ХА – хромосомные аберрации СХО – сестринские хроматидые обмены МЯ - микроядра

44. ~ 6000 работо делециях GST c 1975 г. (из них 5000 об ассоциациях с раком ) Почему этот вывод выглядит крамолой? GST 0/0 – генотип, с которым традиционно связывают: • Повышенную чувствительность ко всем химическим • токсикантам, особенно на фоне курения Это бесспорно! Глутатион-S-трансферазы – это все-таки детотоксиканты • Предрасположенность ко многим распространенным • системным заболеваниям (рак, астма, бесплодие, • гипертония, болезнь Альцгеймера) В основном данные противоречивы. При этом прослеживается желание приписать «нулям» предрасположенность к любым недугам

45. OR<1 OR>1 • Гомозиготность по делециям генов • GSTзащищает детей от рака? High-Throughput Detection of GST Polymorphic Alleles in a Pediatric Cancer Population P. Barnette, R. Scholl, et al. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention(2004) Контроль 13 генотипов OR=6,4 P=0,007 8 видов «детских» раков OR=2,3 P=0,018

46. Выявляя гомозиготы +/+, видим ассоциацию РМЖ с функциональным аллеллем (OR=2,83;p=0,002) +/0 +/+ Association of homozygous wild-type glutathione S-transferase M1 genotype with increased breast cancer risk Roodi N., Dupont W.D., Moore J.H. et al. Cancer Res. (2004) Методы генотипирования, позволяющие различать генотипы +/+ и +/0 (ПЦР в реальном времени, продленный режим амплификации) Обычная методика позволяет увидеть лишь такую картинку: эффектов нет Здоровые 80 РМЖ 60 40 Частоты генотипов, % 20 +/+ и+/0 0 0/0 + Генотипы по GSTM1

47. Что может обеспечивать повышенную устойчивость гомозигот по делециям локусов GST? • И все же должен существовать более универсальный механизм • поддержания делетированного аллеля GSTM1*0 в популяции: • Популяционная частота GSTM1*0превышает 70% ! • В результате каждый второй из нас(0,72=0,49) • не продуцирует фермент, ответственный за обезвреживание • очень широкого класса генотоксикантов Некоторые цитаты и спекуляции: • Показатели антиоксидантной защиты (активность глутатион пероксидазы, церулоплазмина и др.) выше при наличии в пуле GST одного или нескольких функционально менее активных вариантов • Повышенная репарационная способность как компенсаторный эффекта дефицита GSTM1 • При избытке активного GST нарушается нормальный ход апоптоза • Уменьшение активности пищевых антиоксидантов в присутствии GST (изотиацианаты являются субстратом для GSTM1)

48. Мета-анализ: частота гомозигот по делеции GSTM1 в контрольных выборках в зависимости от года публикации данных (206 работ за период 1986-2008 гг.). Частота «нулевых» генотипов GSTM1в контрольных выборках: слабая, но достоверная тенденция к возрастанию за 20 лет

49. Генетика радиочувствительности человека: сопряженность соматической мутабильности с полиморфизмом ДНК Некоторые удивительные итоги • Удивительно, но частоты спонтанных (in vivo) и • индуцированных (in vitro) аберраций хромосом ассоциированы • с различными группами генов • Удивительно, но крупные делеции генов детоксикации чаще • сопряжены не с повышенным, а с пониженным уровнем • цитогенетических нарушений • Удивительно, но большинство SNP, в том числе связанные с • репарацией ДНК, слабо коррелируют с радиочувствительностью • хромосом

50. 0.22 0.2 0.18 0.15 0.16 Частота индуцированных аберраций 0.14 0.1 Частота аберраций при 1 Гр 0.12 0.1 0.05 0.08 0.06 0 0 1 2 3 0/0 + 0/0 + A/A A/G G/G A/A A/G A/A G/A G/G A/A G/A G/G C/C C/T T/T Число локусов с минорными аллелями GSTM1 GSTT1 GSTP1 CYP1A CYP2D NAT2 MTHFR Частоты индуцированных аберраций хромосом для«однолокусных» генотипов (1 Гр in vitro) Разительных или хотя бы достоверных отличий не обнаружено! Может быть мы изучаем не те полиморфизмы? Аберрации, индуцированные 1 Гр: GSTM10/0=GSTM1+ (с точностью до 3-го знака) Лишь слабая корреляция с общим числом минорных аллелей в локусах GSTP1, MTHFR и NAT2