Для внедрения в практическое здравоохранение современного персонализированного подхода к лечению многих патологических состояний необходимо развитие новейших биомедицинских технологий и проведение генетических исследований. Изучение распространенности генетических факторов риска развития различных заболеваний, генов лекарственной устойчивости, разработка генетических панелей для определения индивидуального риска развития патологий, а также создание шкал генетического риска, требуют анализа большого количества данных. В обзоре на конкретных примерах показано, что современные биобанки стали необходимой структурой, способной накапливать, хранить и использовать биообразцы и связанные с ними данные в необходимом количестве для проведения генетических исследований в России и в мире. На основании собранных коллекций и баз данных с ассоциированной клинической информацией в биобанках, созданных в разных странах, проводят различные масштабные генетические исследования. Эффективность генетических разработок, в частности, для ранней диагностики заболеваний, прямо зависит от количества биобанков, от развития сотрудничества между ними в рамках консорциумов, от возможности совместного использования цифровых платформ, объединяющих базы данных. Биобанки и биобанкирование стали основой для развития персонализированной медицины.

Цель. Представить подход к формированию коллекции биообразцов пациентов с редкими и представляющими научный интерес клиническими ситуациями для решения задач персонализированной медицины; проанализировать результаты применения данного подхода в течение 8 лет.

Материал и методы. Разработка подхода и формирование коллекции биообразцов крови и ее производных выполняется на базе ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России в рамках проекта "Интересные случаи в клинике НМИЦ ТПМ". Сбор биоматериала у пациентов проекта осуществляется планово в рамках работы стационара, а также по направлению врачей амбулаторного приема. Для всех включаемых пациентов проводится процедура подписания информированного согласия. Каждый биообразец сопровождается обширной аннотацией, включающей социально-демографические, клинические, генетические и другие виды данных. В статье представлены результаты проекта по состоянию на 12.08.2024.

Результаты. Группой экспертов разработаны 15 клинико-нозологических групп и критерии включения в эти группы. На момент анализа в проект включено 4525 стационарных и амбулаторных пациентов. Отмечается положительная динамика количества ежегодно включаемых лиц. Генетическое тестирование проведено более чем 2500 пациентам. Предлагаемый подход позволяет решать широкий спектр клинических и научно-практических задач в области персонализированной медицины: это своевременная постановка или уточнение диагноза; формирование когорт пациентов для изучения генетических аспектов заболеваний; выявление новых генетических вариантов наследственных заболеваний; разработка генетических диагностических панелей; изучение редких заболеваний; сокращение времени для создания выборки пациентов при возникновении новой научной идеи.

Заключение. Предложенный подход к сбору и сохранению биообразцов и ассоциированных с ними клинических, социально-демографических, генетических и других видов данных у пациентов с представляющими научный интерес и редкими клиническими случаями является важным и эффективным для решения практических и научных задач персонализированной медицины. Алгоритм работы хорошо проработан, стандартизован и легко реализуем в рамках научно-медицинских клиник, независимо от их размера. Стандартизация преаналитического этапа при формировании коллекции биообразцов создает предпосылки для развития многоцентрового сотрудничества на национальном и международном уровне.

Цель. Создание коллекции образцов плазмы крови пациентов

с опухолями головного мозга (ГМ) для разработки диагностической микроРНК (рибонуклеиновая кислота) панели глиальных опухолей.

Материал и методы. Образцы плазмы крови пациентов с доброкачественными и злокачественными опухолями ГМ были получены путем двойного центрифугирования цельной крови, а затем заморожены при -75о С.Выделенные из плазмы крови 59 образцов РНК исследованы методом next-generation sequencing (NGS)-секвенирования.

Результаты. На текущий момент в биобанке депонированы образцы 339 пациентов с первичными и вторичными опухолями ГМ и 10 человек контрольной группы (всего 698 образцов — по 2 аликвоты плазмы/человека), из которых 143 мужчины, 206 женщин. Возраст больных варьировал от 19 до 91 года, медиана составила 56 лет. Первичные опухоли ГМ (41%) включали две группы: доброкачественные (33,7%) и злокачественные (66,3%). Менингиомы составили основную часть (91%) группы доброкачественных новообразований. Среди злокачественных новообразований преобладали глиобластомы (46,7%) и астроцитомы (41,6%), а олигодендроглиомы и эпендимомы составили всего 9,1 и 2,5%, соответственно. Вторичные опухоли ГМ (59%) представлены рецидивирующими глиальными опухолями (92,5%) и метастатическими опухолями (7,5%) рака легких (71,4%) и рака молочных желез (28,6%). Внедрен протокол первичной подготовки образцов жидкостной биопсии, позволившей получить библиотеки ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) высокого качества для выбранной платформы профилирования микроРНК.

Заключение. Создание депозитария образцов плазмы крови является основой для поиска циркулирующих биомаркеров опухолей ГМ.

Цель. Оценка клинических ассоциаций и предиктивной значимости маркеров транспорта и обмена липопротеинов (ТОЛ), определенных в коллекции образцов сыворотки больных инфарктом миокарда (ИМ).

Материал и методы. В лаборатории "Биобанк Югры" сформирована коллекция образцов крови 88 больных в острой фазе ИМ для последующей биохимической оценки сывороточных уровней маркеров ТОЛ. Все пациенты включены в клиническое проспективное исследование на протяжении 48 мес. с регистрацией клинических событий и томографической оценкой отдаленного поражения коронарных артерий (КА) по завершении наблюдения.

Результаты. Установлены прямые ассоциации между уровнями PCSK9 (proprotein convertase subtilisin/kexin type 9, пропротеиновая конвертаза субтилизин-кексинового типа 9) и величинами холестерина липопротеинов низкой плотности, коронарным атеросклерозом, риском шкалы GRACE (Global Registry of Acute Coronary Events) 2.0, а также риском повторного острого коронарного синдрома. Уровни липопротеина(а) >50 мг/дл выявлены у 28,4% больных ИМ и ассоциированы с клиническими событиями в анамнезе, атеросклерозом КА и экстракардиальных артерий, коморбидностью, повторным поражением КА, а также риском крупных кардиальных событий по завершении наблюдения. Определена связь высокого (5,14) триглицеридно-глюкозного индекса с коморбидностью, повторным поражением КА и риском смерти по завершении наблюдения.

Заключение. Лаборатория "Биобанк Югры" — эффективная база для проведения лабораторных исследований. Маркеры ТОЛ ассоциированы с клиническими факторами, коморбидностью, сосудистым атеросклерозом и негативным прогнозом у больных ИМ.

Несмотря на то, что банки данных геномных последовательностей имеют четкие информационные связи с биологическими образцами, они являются самостоятельным интеллектуальным ресурсом, востребованным у многих исследователей. Для депонирования информации, полученной в ходе молекулярно-генетических исследований в России, был сформирован банк данных VGARus (Virus Genome Aggregator of Russia).

Цель. Оценка данных о вариабельности генетических последовательностей вируса Эпштейна-Барр (ВЭБ), полученных в ходе отечественных исследований, и возможности их интеграции в банк данных VGARus для последующего использования в рамках эпидемиологического надзора.

Материал и методы. Осуществлен поиск научных публикаций в библиографических базах данных PubMed, eLibrary, Cyberleninka. Всего в исследование включено 32 работы отечественных и зарубежных авторов, отвечающих поставленной цели.

Результаты. Число исследований, содержащих данные о генетических последовательностях ВЭБ в Российской Федерации, крайне мало. Представленные в научных публикациях сведения указывают на территориальные различия в соотношении двух генотипов ВЭБ, наличие особенного варианта гена LMP1 TatK у татар Поволжья, отличие российских образцов ВЭБ по гену, кодирующему поверхностный гликопротеин gp350, от таковых из других регионов мира. При этом информация о геномных последовательностях, полученных в ходе проведенных исследований, ни в одном случае не была депонирована в российский генетический банк.

Заключение. Расширение возможностей отечественной платформы VGARus путем включения информации о геномных последовательностях всех циркулирующих на территории Российской Федерации патогенных для человека микроорганизмов потребует проведения масштабной работы, учитывающей технические особенности, требования биологической и информационной безопасности.

Информация о заболеваемости представлена в статистических отчетах суммарно о всем населении многонациональных субъектов России, но Биобанки народонаселения содержат информацию об отдельных народах.

Цель. Разработать технологию оценки частоты ДНК-маркеров для административных единиц по данным о коренном народонаселении, что позволит оценить связь частоты ДНК-маркеров с заболеваемостью.

Материалы и методы. Биобанк Северной Евразии представил частоты 24 ДНК-маркеров, ассоциированных с сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ) для 86 коренных народов России (6227 ДНК-образцов). Из переписи 2010г. извлечена информация об этническом составе 83 субъектов РФ, из данных Минздрава РФ –заболеваемость ССЗ в 85 субъектах РФ (2020-2021гг.).

Результаты. Совокупность данных о генофондах коренного населения и этническом составе субъектов РФ позволила оценить частоты 24 ДНК-маркеров в 85 субъектах РФ. Полученные частоты позволили напрямую оценить их связь с ССЗ в России: хроническими ревматическими болезнями сердца, кардиомиопатией, ишемическими болезнями сердца, гипертензивной болезнью сердца, острым миокардитом. Результаты применения технологии представлены в виде таблиц и геногеографических карт: 1) распространения в субъектах РФ 24 ДНК-маркеров ССЗ; 2) географии заболеваемости в субъектах РФ для пяти ССЗ; 3) корреляции распространения частоты ДНК-маркеров ССЗ и заболеваемости ССЗ в населении России.

Заключение. Предложенная технология оценки современного генофонда субъектов РФ по данным о генофонде коренных народов России впервые позволила оценить связь клинически значимых ДНК-маркеров и заболеваемости в РФ.

Цель. Современные масштабные биоколлекции и создаваемые с их использованием открытые базы данных с информацией о хранимых образцах играют важнейшую роль в разработке и внедрении новых подходов к профилактике и диагностике, а также в создании усовершенствованных методов терапии наследственных патологий. Целью настоящего исследования является анализ генетических вариантов, ассоциированных с риском невынашивания беременности, на основе информации о частотах носительства генетических вариантов в российской популяции, представленной в базе данных RUseq.

Материал и методы. В качестве основного источники информации о частотах аллелей использована первая российская открытая база данных генетических вариантов и их частот в популяции Российской Федерации — RUSeq. В ходе работы было проанализировано 270 известных генетических вариантов, описанных в литературе как причина невынашивания беременности. Проведен поиск патогенных вариантов в 18 ключевых генах, связанных с риском прерывания беременности.

Результаты. Выявлено, что в российской популяции встречаются 10 из 270 описанных в литературе вариантов, являющихся причиной прерывания беременности. Также были обнаружены 46 известных или новых потенциально патогенных вариантов в 10 ключевых генах, являющихся возможными маркерами риска невынашивания беременности. В одном случае (ген NEB), совокупная частота таких вариантов превысила 0,5%.

Заключение. Полученные результаты подчеркивают значимость генетических баз данных и необходимость дальнейшего изучения генных нарушений, связанных с прерыванием беременности, а также включения идентифицированных вариантов в программы преконцепционного генетического тестирования пар с целью определения стратегии планирования и ведения беременности.

Цель. Изучить и описать самые распространенные виды артефактов, которые возникают при детекции коротких тандемных повторов STR (short tandem repeat)-ампликонов методом капиллярного электрофореза и вызывают трудности в интерпретации полученных STR-профилей.

Материал и методы. Клеточные линии получены из биоресурсной коллекции (БРК) клеточных линий ФГБУ "НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина" Минздрава России. Выделение ДНК из суспензий клеток проводили по инструкциям производителей наборов DNeasy Blood & Tissue (QIAGEN, Германия) и ExtractDNA Blood & Cells (Евроген, Россия). Измерение концентрации ДНК осуществляли с помощью прибора Qubit 4.0 (Thermo Fisher Scientific, США) и набора реагентов Qubit dsDNA BR Assay Kit (Thermo Fisher Scientific, США). Мультиплексная полимеразная цепная реакция (ПЦР) была поставлена с помощью набора реактивов COrDIS "ЭКСПЕРТ26" (Гордиз, Россия). Капиллярный электрофорез продуктов ПЦР проводили на генетическом анализаторе Genetic Analyzer 3500xL (Applied Biosystems, США). Для обработки электрофореграмм использовали программу GeneMapper Software v6.0 (Thermo Fisher Scientific, США).

Результаты. Изучены наиболее известные артефакты, связанные с методом STR-профилирования и последующим капиллярным электрофоретическим разделением ампликонов. Приведены случаи детектирования этих артефактов из личной практики. Даны рекомендации действий для улучшения картины электрофореза.

Заключение. В работе изучены артефакты анализа при идентификации результатов STR-профилирования клеточных линий методом капиллярного электрофореза (STR-CE), с которыми исследователи сталкиваются в лабораторной практике. Подробно описаны и проиллюстрированы примерами из собственной практики распространенные виды артефактов анализа, которые вызывают трудности в интерпретации полученных при STR-профилировании результатов, а также возможные причины их появления. Приведены рекомендации по снижению количества неспецифических флуоресцентных сигналов и их интенсивности.

В статье освещен опыт Биобанка "Генофонд" ФГБНУ "НИИ АГиР им. Д. О. Отта" по созданию биоресурных коллекций, представляющих стратегическое научное и практическое значение в области современного акушерства. Для создания различных типов коллекций впервые были сформулированы принципиально различающиеся стратегии биобанкирования образцов: "единовременное" и "лонгитюдное" (динамическое). Даны определения данным подходам, отмечены наиболее значимые преимущества и недостатки каждого из них. Приведены примеры пилотных исследований, проведенных на платформе биоресурсной коллекции, созданной с применением наиболее сложного подхода — "лонгитюдного" биобанкирования. Такой подход позволил на примере анализа микроРНК продемонстрировать возможности изучения закономерностей физиологических изменений при беременности на современном этапе, а также перспективы поиска ранних предикторов осложнений беременности.

Современные исследования в области клеточной биологии предъявляют высокие требования к используемым модельным объектам, в т.ч. клеточным культурам. Эти требования продиктованы необходимостью избежать артефактов в работе и снизить потенциальные риски для окружающей среды, связанные с биологической опасностью. В статье представлен опыт создания в соответствии с существующей нормативно-правовой базой Российской Федерации и мировым опытом банка клеточных культур персонального и общественного хранения в Центре клеточных технологий "Покровский". Рассмотрены основные моменты организации сбора, входного контроля качества, паспортизации, обработки, подготовки к хранению и хранения биологических материалов человека. Разработанные подходы и алгоритмы работы позволили создать коллекцию культур ранних пассажей, состоящую из паспортизованных образцов, соответствующих требованиям к клеточным культурам для изготовления высокотехнологичных лекарственных препаратов и биомедицинских клеточных продуктов, а также для научных исследований.

Целью этой работы является проверка применимости компьютерного моделирования молекулярных процессов на основании данных РНК секвенирования для предсказания эффективности таргетной терапии. В нашем исследовании использовались образцы тканей трех пациентов, больных колоректальным раком, полученные из резекционного материала после гемиколонэктомии. Все пациенты находились на паллиативном лечении и получали противоопухолевую лекарственную терапию по стандартной схеме и таргетные препараты с учетом RAS и BRAF статуса. Было проведено секвенирование транскриптома опухолевой и здоровой ткани каждого пациента и проведен поиск мастер-регуляторов в опухолевой ткани. В результате исследования для каждого пациента был найден список мастер-регуляторов и спрогнозированы возможные терапевтические агенты, наиболее подходящие для подавления опухолевого процесса. Для двух пациентов с летальным исходом наши расчеты показали наличие более приоритетных целей для препаратов нежели назначенные в ходе лечения. У выжившего пациента также были найдены предположительно более эффективные цели, однако в этом случае назначенные препараты частично совпадали с моделью.  Таким образом, мы показали возможность применения компьютерного моделирования молекулярного профиля аденокарциномы кишечника для предсказания эффективности терапии, однако для определения клинического потенциала данной методики требуется проведение исследования на расширенной выборке.

Цель. Оценить допустимость факта прохождения неинвазивного пренатального тестирования (НИПТ) в роли информативного критерия для определения качества плазмы крови (ПК) и внеклеточной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) (вкДНК) в случае, когда на преаналитическом этапе используются пробирки со стабилизирующим составом, на примере образцов ПК, подвергнутых продолжительному хранению при комнатной температуре (+18о С) и многоцикличному замораживанию-оттаиванию.

Материал и методы. Образцы ПК подвергали 20 циклам замораживания-оттаивания (-80о С/+18о С), 20-дневному хранению при температуре +18о С с промежуточной оценкой состояния вкДНК. Количественный выход оценивали флуорометрически, степень фрагментации — с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени, результаты НИПТ — через высокопроизводительное секвенирование.

Результаты. После многоцикличного замораживания-оттаивания и длительного хранения ПК при комнатной температуре (+18о С) наблюдается снижение целостности вкДНК, уменьшение концентрации вкДНК к 20 циклу оттаивания и тенденция к увеличению концентрации к 20 сут. хранения ПК; несмотря на это, результаты НИПТ исследованных образцов показали высокую степень совпадения с результатами НИПТ референсных образцов.

Заключение. Показано, что один только факт успешного проведения НИПТ не может рассматриваться в качестве надежного и достаточного критерия оценки качества исходной ПК и правильной преаналитики. Это подчеркивает особую важность контроля условий транспортировки и хранения образцов ПК и цельной крови.

За последнее десятилетие циркулирующие малые некодирующие молекулы рибонуклеиновой кислоты (микроРНК) продемонстрировали свой потенциал в качестве малоинвазивных диагностических и прогностических биомаркеров различных заболеваний. В надежности и воспроизводимости количественной оценки циркулирующих микроРНК существенную роль играет стандартизация преаналитических и аналитических факторов, в т.ч. сбора, обработки и хранения биообразцов. На сегодняшний день единого мнения касательно различных способов нормализации данных, применяемых при анализе экспрессии циркулирующих микроРНК, нет. Цель настоящего обзора — рассмотреть современные оригинальные работы, в которых изучаются различные условия хранения биобанкированных образцов плазмы и сыворотки крови с последующим выделением для анализа циркулирующих микроРНК.

Выполнен систематический обзор научных публикаций открытой базы PubMed, eLibrary.ru, каталогов биоресурсных коллекций BBMRI-ERIC (Biobanking and Biomolecular Resources Research Infrastructure — European Research Infrastructure Consortium) и научных исследований международного регистра клинических исследований ClinicalTrials.gov на глубину 15 лет, целью которого явился поиск приоритетных направлений использования биобанков в кардиологии. Установлено, что ключевыми направлениями исследований биобанков крови и ткани сердца является изучение патогенетических механизмов возникновения и развития заболеваний сердца и сосудов, создание инновационных методов диагностики, лечения и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Применение современных технологий, таких как геномика, транскриптомика, протеомика и метаболомика, позволяет идентифицировать кандидатные маркеры, выявлять новые молекулярные мишени для лекарственной терапии, диагностические и терапевтические подходы при ССЗ. Одним из многообещающих направлений является поиск и изучение полигенных шкал риска возникновения ССЗ и предикторов развития неблагоприятных сердечно-сосудистых событий. Анализ регистра клинических испытаний выявил еще одну важную сферу применения биобанков — клинические исследования, в рамках которых биобанки являются ключевым ресурсом образцов крови и ткани, а также клинических, социально-демографических, лабораторных и инструментальных данных. Таким образом, исследования с использованием ресурсов биобанков необходимы для изучения патогенетических механизмов ССЗ, выявления новых протеомных биомаркеров и генетических факторов, совершенствования методов диагностики, профилактики и лечения.

Циркулирующие микрорибонуклеиновые кислоты (микроРНК) являются перспективными биомаркерами различных заболеваний, однако их использование в клинических лабораторных условиях требует высокочувствительных, воспроизводимых, надежных и устойчивых методов, позволяющих проводить их точную количественную оценку в плазме и сыворотке крови. Преаналитическая фаза исследований, проводимых с использованием биообразцов, состоит из их сбора, обработки, хранения и транспортировки. Преаналитические условия остаются основными искажающими факторами в исследованиях микроРНК, а стандартизация этих условий, осуществляемая в биобанках, может оказать положительное влияние на воспроизводимость результатов исследований и возможность их сравнения. Целью обзора является рассмотрение основных современных оригинальных исследований, посвященных изучению преаналитических факторов, которые являются важным источником различий в исследованиях, посвященных циркулирующим микроРНК, на этапах от взятия крови до получения плазмы или сыворотки.

Высокопроизводительное секвенирование молекул малых РНК (рибонуклеиновых кислот) широко применяют для поиска маркеров, характерных для различных заболеваний, а также при изучении регуляции экспрессии генов. Протокол обработки данных состоит из множества этапов, включающих стадии анализа качества исходных данных и результатов секвенирования, картирования и исследования экспрессионного профиля детектируемых молекул малых РНК. Для реализации каждого шага исследования уже разработан целый арсенал программ и специфических пакетов. Инструментальная композиция итогового биоинформатического протокола критически важна для корректной обработки данных и возможности воспроизвести исследование. В настоящем обзоре описан наиболее универсальный протокол обработки результатов высокопроизводительного секвенирования молекул малых РНК, включающий все основные этапы и наиболее широко используемые программы.