| Аннотация |
Цель научного исследования: Выявление диагностически значимых маркеров различных фенотипов и коморбидностей синдрома поликистозных яичников на основании оценки полиморфизмов в геноме женщин репродуктивного возраста и изменений микробиоценоза для оптимизации диагностики и патогенетической терапии.
Актуальность проблемы, предлагаемой к решению:
Синдром поликистозных яичников (СПЯ) является наиболее частым эндокринным расстройством у женщин, сопряженным с репродуктивными нарушениями и множественными коморбидностями. Нами впервые было установлено, что распространенность синдрома поликистозных яичников в РФ (на примере неселективной, «негоспитальной» популяции Восточной Сибири) составляет 15%, при этом она выше у европеоидов (16% и женщин смешанной европеоидно-азиатской этнической принадлежности -21, 9%, чем у азиаток -10,8%) (Suturina L. Et al., 2024; doi:10.1210/clinem/dgae424). СПЯ – сложное многофакторное заболевание со значительным генетическим компонентом. Приоритет в исследованиях СПЯ с применением полногеномных исследорванй (GWAS) принадлежит Китаю. В ходе основных полногеномных исследований в Китайской популяции установлены 11 локусов, ассоциированных с 17-ю однонуклеотидными полиморфизмами, с сильным риском ассоциации с СПЯ. Chen ZJ c cоавт. (2011) провели геномное ассоциативное исследование (GWAS) СПЯ у китайцев хань (744 случая СПЯ и 895 контролей); последующие репликации включали две независимые когорты (2840 случаев СПКЯ и 5012 контролей из северных китайцев хань; 498 случаев и 780 контролей из южных и центральных китайцев хань). Авторы выявили убедительные доказательства ассоциаций между СПКЯ и тремя локусами: 2p16.3 (rs13405728; объединенное значение P по метаанализу P(мета) = 7,55 × 10⁻²¹, отношение шансов (OR) 0,71); 2p21 (rs13429458, P(мета) = 1,73 × 10⁻²³, OR 0,67); и 9q33.3 (rs2479106, P(мета) = 8,12 × 10⁻¹⁹, ИЛИ 1,34) (1). Shi et al. (2012) проанализировали данные из новой когорты китайцев хань (GWAS 2) с 1510 случаями синдрома поликистозных яичников (СПКЯ) и 2016 контролями. Они отследили значимо связанные локусы, выявленные в объединенных результатах GWAS 1 и 2 в общей сложности у 8226 случаев и 7578 контрольных групп. В дополнение к подтверждению трех локусов, о которых было сообщено ранее, группа идентифицировала восемь новых локусов с ассоциацией с СПЯ при P < 5 × 10(-8): 9q22.32, 11q22.1, 12q13.2, 12q14.3, 16q12.1, 19p13.3, 20q13.2 и второй независимый сигнал в 2p16.3 (ген FSHR) (2). Группа исследователей из Кореи (Lee H, 2015) выявили новый локус предрасположенности к СПЯ на хромосоме 8q24.2 и несколько умеренно ассоциированных локусов у корейских женщин. Был проведен двухэтапный GWAS. Первоначальный набор данных для GWAS состоял из 976 случаев СПЯ и 946 контрольных. Второй этап (повторное исследование) включал 249 случаев СПЯ и 778 контрольных. Был идентифицирован один новый локус, имеющий общегеномное значение, и семь локусов, умеренно ассоциированных с ПКЯ. Самая сильная ассоциация была на хромосоме 8q24.2 (rs10505648, OR = 0,52, P = 5,46 × 10(-8)), а другие ассоциативные сигналы были расположены на 4q35.2, 16p13.3, 4p12, 3q26.33, 9q21.32, 11p13 и 1p22 (P = 5.72 × 10(-6)-6.43 × 10(-5)) (Lee H, 2015). Hayes et al. (2016) сопоставили общие локусы генетической предрасположенности у женщин европейского происхождения с классическим фенотипом СПЯ (NIH), который сопряжен с наибольшим риском метаболических нарушений, а также с уровнем репродуктивных гормонов. В метаанализе "случай-контроль" три локуса достигли общегеномной значимости: два новых локуса, сопоставленных с chr 8p23.1 и chr 11p14.1, и локус chr 9q22.32, ранее обнаруженный при СПЯ в Китае. Тот же SNP chr 11p14.1, rs11031006, в области гена полипептида фолликулостимулирующего гормона B (FSHB) тесно связан с диагнозом СПКЯ и уровнями лютеинизирующего гормона. Day F. et al. (2018) провели метаанализ с фиксированным эффектом и обратной взвешенной дисперсией 10 074 случаев СПЯ и 103 164 контрольных лиц европеоидного происхождения с охарактеризованными признаками, связанными х с СПЯ. Исследователи идентифицировали 3 новых локуса (вблизи PLGRKT, ZBTB16 и MAPRE1) и обеспечили репликацию 11 ранее зарегистрированных локусов. Burns K et al. (2024) провели мета-анализ данных GWAS из шести хорошо охарактеризованных когорт, используя схему исследования "случай-контроль", стратифицированную по ИМТ, с целью выявления генетических вариантов, связанных с подтипами СПЯ с худобой и избыточным весом / ожирением. В исследовании приняли участие 254 588 женщин (5937 случаев и 248 651 контролей) из отдельных исследований, проведенных в Австралии, Эстонии, Финляндии, Нидерландах и Соединенных Штатах Америки, и разделенных по трем стратификациям ИМТ (худощавость, избыточный вес и ожирение). GWAS был проведен для каждой стратификации внутри каждой когорты, при этом данные по каждой группе ИМТ были подвергнуты метаанализу с использованием программного обеспечения METAL. Почти половина всей исследуемой популяции (47%, n = 119 584) имели низкий ИМТ (≤ 25 кг / м2). Были идентифицированы два общегеномно значимых локуса для постного СПЯ, во главе с rs12000707 в пределах DENND1A (P = 1,55 × 10-12) и rs2228260 в пределах XBP1 (P = 3,68 × 10-8). Еще один локус, LINC02905, был выделен как значимо связанный с СПЯ у худых с помощью генного анализа (P = 1,76 × 10-6). При раздельном анализе не было обнаружено значимых локусов для субстратов с избыточным весом или ожирением, однако, когда эти страты были объединены, ассоциативный сигнал, определяемый rs569675099 в пределах DENND1A, достиг общегеномной значимости (P = 3,22 × 10-9), и была идентифицирована генная ассоциация с ERBB4 (P = 1,59 × 10-6). Девятнадцать из 28 сигналов, идентифицированных в предыдущих GWAS, были воспроизведены с постоянным аллельным эффектом в страте у худых. В группах с избыточным весом и ожирением было меньше реплицированных сигналов, и только 4 SNP были реплицированы в каждой из трех страт ИМТ.
Исследований GWAS на подобных когортах в РФ не проводилось. К настоящему моменту в РФ проведены только ряд исследований ассоциации носительства отдельных полиморфных локусов различных генов с наличием СПЯ. Так Сухих Г.Т. и соавт. (2011) установили ассоциацию носительства локусов генов IRS1 (гена рецептора к инсулину 1) и IRS2. В исследовании Бегловой и соавт. (2019) не выявлено существенной ассоциации носительства полиморфных локусов генов цитохрома P450 (CYP11А1, CYP17A1, CYP19A1) c наличием СПЯ. Также для полиморфного локуса гена CYP17A1 и мутации в гене CYP21А2 не обнаружили значимых различий частоты носительства у пациенток с андрогенными фенотипами A, B или С (Комаров Е. К. с соавт., 2020). В другом исследовании установили существенную ассоциацию носительства полиморфных локусов генов Rub5B/SUOX, THADA, OCT1, SLCO1B1 с наличием СПЯ у молодых женщин (Чернуха Г.Е. с соавт., 2021). В еще одном исследовании у каждой второй обследованной пациентки с СПКЯ выявили статистически значимое увеличение CGG нуклеотидных повторов в гене FMR1 (ген мессенджера рибонуклеотида 1 хрупкой X-хромосомы). При этом у пациенток с большим количеством повторов наблюдали чаще наблюдали аменорею, повышение уровня АМГ и бесплодие (Табеева Г.И. с соавт., 2016). В представленных исследованиях принимали участие женщины преимущественно из госпитальных выборок, а также без учета из этнической принадлежности. Таким образом, до настоящего времени в России не было проведено не одного исследования с использованием полногеномного секвенирования среди пациенток с СПЯ в целом и с учетом их этнического происхождения, в частности.
Микробиом кишечника вырабатывает разнообразный спектр метаболитов, которые влияют на различные физиологические процессы, включая иммунную регуляцию, окислительный стресс и клеточную сигнализацию (Kunst C. et al., 2023). В последнее время получены экспериментальные данные, характеризующие различия между составом микробиоты кишечника у пациенток с СПКЯ по сравнению со здоровыми женщинами, при этом к основным особенностям относят снижение микробного разнообразия и измененный таксономический профиль по сравнению с контрольной группой (Lindheim L. et al., 2017, Suturina L. et al., 2023, Wang Q. et al., 2023). Было показано, что дисбиоз микробиоты кишечника в значительной степени участвует в патогенезе различных метаболических заболеваний и может рассматриваться как новая терапевтическая цель вмешательства (Uchiyama K. et al., 2019). Было доказано, что в состав микробиоценоза кишечника входят сотни микроорганизмов, которые способны трансформировать пищевые волокна в гормонально активные метаболиты (Yamagata K., 2019, Haudum C. et al., 2020). Некоторые из этих микробных штаммов влияют на поглощение энергии и отвечают за такие важные пути как метаболизм короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), липополисахаридов, холина и желчных кислот, влияют на проницаемость кишечника и ось мозг-кишечник, тем самым могут вызывать резистентность к инсулину, гиперандрогению, хроническое воспаление и метаболический синдром (ожирение, диабет) и способствуют развитию СПКЯ (Zhao X. et al., 2020, Haudum C. et al., 2020). Исследования таксономического состава кишечной микробиоты при различных заболеваниях уже показали важность отдельных изменений для фенотипических, биохимических, гормональных различий между здоровыми и больными субъектами. Таким образом, актуальной научной задачей исследований является поиск штаммов, которые обладают способностью влиять на симптомы заболевания пациента, улучшать их с учетом его особенностей.
Достижения в исследовании микробиома дают возможность для инновационных методов лечения, в которых могут быть использованы микроорганизмы и их метаболиты для модуляции метаболических реакций (Farhadi Rad H. et al., 2024). Новые стратегии фокусируются на использовании терапевтического потенциала пробиотических микроорганизмов и их консорциумов, а также пребиотиков, метаболитов, на основе микробиомных данных, полученных методами геномики, метатранскриптомики иметаболомики (Williams L.M., Cao S., 2024). Бактерии сем. Lactobacillaceae традиционно рассматриваются как потенциальные пробиотические с положительным влиянием на здоровье человека. В экспериментальных исследованиях показано их положительное влияние при пробиотическом сопровождении лечения различных метаболических расстройств. Ранее нами показан адаптивный характер увеличения количества Lactobacillus в кишечном микробиоме в саногенезе при гиперандрогенемии на модели синдрома поликистозных яичников у женщин репродуктивного возраста. Терапия на основе пробиотиков и пребиотиков направлена на коррекцию состава микробиоты кишечника для повышения выработки полезных метаболитов с противовоспалительными свойствами (Yoo S. et al., 2024). Пребиотики, такие как пищевые волокна и полифенолы, служат субстратами для полезных бактерий кишечника, способствуя выработке короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК) и других биоактивных соединений (Plamada D., Vodnar D.C., 2021). Пробиотики, с другой стороны, вводят живые полезные микроорганизмы, такие как виды Lactobacillus и Bifidobacterium, которые могут улучшить здоровье кишечника и способствовать иммунной регуляции (Latif A. et al., 2023). Клинические исследования показывают, что добавление пробиотиков может улучшить реакцию на терапию метаболических заболеваний, уменьшить воспаление и повысить эффективность лекарственных препаратов (Nama A.S.A, et al., 2025). Однако необходимы дальнейшие исследования для персонализации пробиотических и пребиотических вмешательств на основе индивидуальных профилей микробиома для достижения оптимальных терапевтических результатов.
Описание задач, предлагаемых к решению:
1. Разработка этнически-дифференцированных прогностических и диагностических панелей для оценки риска синдрома поликистозных яичников и раннего выявления его различных фенотипов (Технология 1).
2. Оптимизация диагностики нарушений микробиоценоза кишечника, ассоциированных с различными фенотипами СПЯ у женщин репродуктивного возраста, на основе определения коротких фрагментов бактериального происхождения и бактериальных метаболитов (Технология 2).
3. Разработка пробиотика на основе штаммов- продуцентов метаболически активных соединений для коррекции нарушений микробиоценоза кишечника, патогенетически значимых при синдроме поликистозных яичников (Технология 3).
Предполагаемые (ожидаемые) результаты и их возможная практическая значимость (применимость)
Впервые на основании и с использованием материалов, полученных в ходе масштабного популяционного исследования эпидемиологии синдрома поликистозных яичников в Восточной Сибири с помощью полногеномного секвенирования будут установлены новые, этнико-дифференцированные, молекулярно-генетические маркеры поликистозной трансформации яичников, сопровождающейся гиперандрогенизмом, метаболическими и репродуктивными нарушениями. Генетических исследований на подобных когортах в РФ не проводилось вообще, в мире подобных исследований в мультиэтнических популяциях, живущих в одинаковых географических и социо-экономических условиях, нет. Все исследования проводились либо в азиатских, либо европеоидных популяциях различных стран.
На основании полученных данных будет обоснованы компоненты тест-систем для детекции генетических маркеров, ассоциированных с СПЯ и его коморбидностями.
На основании полученных ранее метагеномных данных секвенирования ампликоновых библиотек и полногеномного секвенирования будут сформированы фокус-группы пациенток с СПЯ с учетом состояния микробиоценоза кишечника, и группы контроля без проявлений СПЯ. Планируется провести метагеномный анализ сыворотки крови для поиска коротких фрагментов бактериального происхождения, а также определение сывороточных маркеров СПЯ бактериального происхождения. Исследование таких бактериальных метаболитов как бутират, ацетат и пропионат (КЦЖК) будет проведено с применением масс-спектрометрии у пациенток с СПЯ с учетом состояния микробиоценоза кишечника, и группы контроля без проявлений СПЯ. Будет проведен выбор маркеров для оценки дисбиоза кишечника, ассоциированного с СПЯ, на основании геномных данных и анализа бактериальных метаболитов.
Планируется создание и тестирование системы принятия врачебных решений для диагностики и коррекции нарушений микробиоценоза кишечника у женщин с СПЯ на основе сывороточных маркеров. Будет дополнена коллекция штаммов нормобиоты на основе представителей сем. Lactobacillaceae. На основании фенотипических и генетических данных будет проведен поиск штаммов – потенциальных пробиотиков, для которых будет охарактеризован биотехнологический потенциал. В лабораторных экспериментах будут отработаны оптимальные условия культивирования пробиотических штаммов, а также их консорциумов. Эффективность культивирования будет оценена на основании анализа бактериальных метаболитов, транскриптомного анализа и оценки экспрессии целевых генов.
Планируется депонирование основных штаммов-пробиотиков с охарактеризованными свойствами в коллекции промышленных микроорганизмов. По результатам экспериментальных данных будет разработан БАД – пробиотик на основе штаммов-продуцентов метаболически активных соединений.
Ожидаемые результаты по годам:
По технологии 1:
2026. Формирование групп пациенток с различными фенотипами СПЯ и группы контроля без проявлений гиперандрогенизма, нарушений овариально-менструальной функции и мелкокистозной трансформации яичников по данным ультрасонографии орагнов малого таза, выделение ДНК из образцов сыворотки крови. Создание базы данных полногеномного секвенирования биоматериала мультиэтнической когорты женщин – участниц Эпидемиологического исследования синдрома поликистозных яичников (СПЯ) и его фенотипов в Восточной Сибири.
2027. Репликация известных и идентификация ранее не выявленных локусов, ассоциированных с синдромом поликистозных яичников, его фенотипами и коморбидностями, у российских женщин европеоидной, азиатской и смешанной (европеоидно-азиатской). Выявление маркеров различных фенотипов синдрома поликистозных яичников на основе молекулярно-генетических исследований.
2028. Теоретическое обоснование компонентов опытного образца тест-систем для ранней диагностики и прогнозирования СПЯ в различных этногруппах женщин репродуктивного возраста и для прогноза отдаленных осложнений СПЯ. Создание и тестирование опытных образцов тест-систем в мультиэтнической популяции женщин репродуктивного возраста для прогнозирования и ранней диагностики различных фенотипов синдрома поликистозных яичников в мультиэтнической популяции женщин репродуктивного возраста.
По технологии 2:
2026 Формирование фокус-группы пациенток с СПЯ с учетом состояния микробиоценоза кишечника, и группы контроля без проявлений СПЯ, метагеномный анализ сыворотки крови с исследованием коротких фрагментов бактериального происхождения, определение сывороточных маркеров СПЯ бактериального происхождения.
2027 Исследование бактериальных метаболитов с применением масс-спектрометрии у пациенток с СПЯ с учетом состояния микробиоценоза кишечника, и группы контроля без проявлений СПЯ; выбор маркеров для оценки дисбиоза кишечника, ассоциированного с СПЯ.
2028 Создание и тестирование системы принятия врачебных решений для диагностики и коррекции нарушений микробиоценоза кишечника у женщин с СПЯ на основе сывороточных маркеров.
По технологии 3:
2026 Анализ штаммов – потенциальных пробиотиков с целью поиска продуцентов метаболически активных соединений
2027 Анализ бактериальных метаболитов, транскриптомный анализ, оценка экспрессии генов
2028 Апробация опытного образца и регистрация БАДа – пробиотика на основе штаммов-продуцентов метаболически активных соединений.
Практическая значимость ожидаемых результатов:
Предполагаемые продукты, которые будут получены при реализации поисковой темы:
Продукт технологии 1. Прототип тест-систем для прогнозирования и ранней диагностики различных фенотипов синдрома поликистозных яичников в мультиэтнической популяции женщин репродуктивного возраста на основе молекулярно-генетических предикторов. Система принятия врачебных решений с использованием тест-систем для прогнозирования и ранней диагностики различных фенотипов синдрома поликистозных яичников в мультиэтнической популяции.
Продукт технологии 2. Система принятия врачебных решений с использованием результатов исследования сывороточных маркеров синдрома поликистозных яичников на основе определения коротких фрагментов бактериального происхождения и бактериальных метаболитов.
Продукт технологии 3. Пробиотик на основе штаммов- продуцентов метаболически активных соединений для коррекции нарушений микробиоценоза кишечника, патогенетически значимых при синдроме поликистозных яичников.
Научное и научно-техническое сотрудничество:
Общество с ограниченной ответственностью «Биотехнологический кампус» (ООО «Биотек Кампус»), в соответствии с Договором о научно-практическом сотрудничестве с ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ от 10.03.2025 и Протоколом исследования «Разработка персонализированных подходов к прогнозированию синдрома поликистозных яичников на основе результатов полногеномного секвенирования биообразцов женщин репродуктивного возраста – участниц Эпидемиологического исследования СПКЯ и его фенотипов в Восточной Сибири».
|
