Genodiagnostics as a Basis for Personalized Therapy Selection for Monogenic Disorders

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The cause of hereditary diseases is a pathogenic changes in the genetic material. This changes are necessary and sufficient to cause the monogenic disease. Determining specific change has caused the disease in an individual patient is the basis for modern medical genetics and genetic counseling. This allows us to determine the best course of treatment, the rise of recurrence in the family, and to plan preconception prevention and prenatal diagnosis. It also basis design of pathogenetic/etiotropic therapy. Geneticists have a wide range of tools at their disposal to study nucleic acids. These include polymerase chain reaction (PCR) and its variations, as well as Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification and various methods for sequencing nucleotide sequences: from Sanger sequencing for single gene to whole genome sequencing.

About the authors

A. V. Polyakov

Research Center for Medical Genetics

Author for correspondence.
Email: apol@dnalab.ru
Moscow, 115478 Russia

O. A. Shchagina

Research Center for Medical Genetics

Email: schagina@med-gen.ru
Moscow, 115478 Russia

References

  1. Багаева М.Э., Байдакова Г.В., Баранов А.А. и др. Клинические рекомендации. Наследственная тирозинемия 1 типа. М.: Мин-во здравоохр. РФ, 2021. 61 с.
  2. Артемьева С.Б., Белоусова Е.Д., Влодавец В.Д. и др. Клинические рекомендации. Проксимальная спинальная мышечная атрофия 5q // Нервно-мышечные болезни. 2020. Т. 10. № 4. С. 53–104. https://doi.org/10.17650/2222-8721-2020-10-4-53-104
  3. Анисимова И.В., Бакулина Е.Г., Баранов А.А. и др. Клинические рекомендации. Классическая фенилкетонурия и другие виды гиперфенилаланинемии. М.: Мин-во здравоохр. РФ, 2024. 66 с.
  4. Паровичникова Е.Н., Лукина Е.А., Пономарев Р.В. и др. Клинические рекомендации. Болезнь Гоше. М.: Мин-во здравоохр. РФ, 2024. 32 с.
  5. Mercuri E., Finkel R.S., Muntoni F. et al. Diagnosis and management of spinal muscular atrophy: Part 1: Recommendations for diagnosis, rehabilitation, orthopedic and nutritional care // Neuromuscular Disorders. 2018. V. 28. № 2. P. 103–115. https://doi.org/10.1016/j.nmd.2017.11.005
  6. Simmonds N.J., Southern K.W., De Wachter E. et al. ECFS standards of care on CFTR-related disorders: Identification and care of the disorders // J. Cystic Fibrosis. 2024. V. 23. № 4. P. 590–602. https://doi.org/10.1016/j.jcf.2024.03.008
  7. Botstein D., White R.L., Skolnick M. et al. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms // Am. J. Hum. Genet. 1980. V. 32. № 3. P. 314–331.
  8. Sanger F. Sequences, sequences, and sequences // Annu. Rev. Biochem. 1988. V. 57. P. 1–28. https://doi.org/10.1146/annurev.bi.57.070188.000245
  9. Sanger F., Coulson A.R. A rapid method for determining sequences in DNA by primed synthesis with DNA polymerase // J. Mol. Biol. 1975. V. 94. № 3. P. 441–448. https://doi.org/10.1016/0022-2836(75)90213-2
  10. Lindeman R., Wallace R., Volpato F. et al. Utility of the polymerase chain reaction (PCR) for prenatal diagnosis of genetic disease // Pathology. 1991. V. 23. № 2. P. 158–163. https://doi.org/10.3109/00313029109060817
  11. Clinical trials. gov. [Electronic resource]. URL: https://clinicaltrials.gov/ (accessed: 25.03.2025).
  12. Nguyen X.-T.-A., Moekotte L., Plomp A.S. et al. Retinitis pigmentosa: Current clinical management and emerging therapies // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 8. https://doi.org/10.3390/ijms24087481
  13. The Human Genome Project [Electronic resource]. URL: https://www.genome.gov/human-genome-project (дата обращения: 30.03.2025).
  14. Evgrafov O.V., Mersiyanova I., Irobi J. et al. Mutant small heat-shock protein 27 causes axonal Charcot-Marie-Tooth disease and distal hereditary motor neuropathy // Nat. Genet. 2004. V. 36. № 6. P. 602–606. https://doi.org/10.1038/ng1354
  15. Ismailov S., Fedotov V., Dadali E. et al. A new locus for autosomal dominant Charcot-Marie-Tooth disease type 2 (CMT2F) maps to chromosome 7q11-q21 // Eur. J. Hum. Genet. 2001. V. 9. № 8. P. 646–650. https://doi.org/10.1038/sj.ejhg.5200686
  16. Mersiyanova I.V., Perepelov A.V., Polyakov A.V. et al. A new variant of Charcot-Marie-Tooth disease type 2 is probably the result of a mutation in the neurofilament-light gene // Am. J. Hum. Genet. 2000. V. 67. № 1. P. 37–46. https://doi.org/10.1086/302962
  17. Züchner S., Mersiyanova I.V., Muglia M. et al. Mutations in the mitochondrial GTPase mitofusin 2 cause Charcot-Marie-Tooth neuropathy type 2A // Nat. Genet. 2004. V. 36. № 5. P. 449–451. https://doi.org/10.1038/ng1341
  18. Близнец Е.А., Зинченко Р.А., Тверская С.М. и др. Популяционная частота и возраст мутации c.807+5G>A в гене TCIRG1, являющейся причиной аутосомно-рецессивного остеопетроза в Чувашии // Мед. генетика. 2006. Т. 5. № 9(51). P. 9–15.
  19. Галеева Н.М., Назаренко Л.П., Назаренко С.А. и др. Молекулярно-генетическая причина наследственной метгемоглобинемии первого типа в Якутии // Мед. генетика. 2006. Т. 5. № 9(51). P. 15–21.
  20. Bliznetz E.A., Tverskaya S.M., Zinchenko R.A. et al. Genetic analysis of autosomal recessive osteopetrosis in Chuvashiya: The unique splice site mutation in TCIRG1 gene spread by the founder effect // Eur. J. Hum. Genet. 2009. V. 17. № 5. P. 664–672. https://doi.org/10.1038/ejhg.2008.234
  21. Галеева Н.М., Воевода М.И., Спиридонова М.Г. и др. Популяционная частота и возраст мутации c.806C>T в гене CYB5R3, являющейся причиной наследственной метгемоглобинемии первого типа в Якутии // Генетика. 2013. Т. 49. № 4. С. 523–530.
  22. Гундорова П., Зинченко Р.А., Макаов А.Х. и др. Спектр мутаций гена PAH у больных с входящим диагнозом "гиперфенилаланнемин" из Карачаево-Черкесской Республики // Генетика. 2017. Т. 53. № 7. С. 849–855. https://doi.org/10.7868/S0016675817070049
  23. Gundorova P., Stepanova A.A., Kuznetsova I.A. et al. Genotypes of 2579 patients with phenylketonuria reveal a high rate of BH4 non-responders in Russia // PLoS One. 2019. V. 14. № 1. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0211048
  24. Gundorova P., Kuznetsova I.A., Baylakova G.V. et al. BH4-deficient hyperphenylalaninemia in Russia // PLoS One. 2021. V. 16. № 4. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0249608
  25. Petrova N.V., Kashirskaya N.Y., Vasilyeva T.A. et al. Analysis of CFTR mutation spectrum in ethnic Russian cystic fibrosis patients // Genes. 2020. V. 11. № 5. https://doi.org/10.3390/genes11050554
  26. Степанова А.А., Абрукова А.В., Саваскина Е.Н., Поляков А.В. Мутация p.E92K – основная причина муковисцидоза у чувашей // Генетика. 2012. Т. 48. № 7. С. 863–871.
  27. Куцев С.И., Щагина О.А., Мельяновская Ю.Л., Кондратьева Е.И. ДНК-диагностика наследственных заболеваний респираторного тракта // Пульмонология. 2024. Т. 34. № 2. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2024-34-2-151-157
  28. Гундорова П., Степанова А.А., Щагина О.А., Поляков А.В. Результаты использования новых медицинских технологий “Детекция основных точковых мутаций гена PAH методом мультиплексной лигазной реакции” и “Детекция десяти дополнительных точковых мутаций гена PAH методом мультиплексной лигазной реакции” в ДНК-диагностике фенилкетонурии // Мед. генетика. 2016. Т. 15. № 2(164). P. 29–36.
  29. Efimova I.Yu., Zinchenko R.A., Marakhonov A.V et al. Epidemiology of spinal muscular atrophy based on the results of a large-scale pilot project on 202,908 newborns // Pediatric Neurology. 2024. V. 156. P. 147–154. https://doi.org/10.1016/j.pediatmeurol.2024.04.015
  30. Mikhalehuk K., Shchagina O., Chukhrova A. et al. Pilot program of newborn screening for 5q spinal muscular atrophy in the Russian Federation // Int. J. Neonatal Screening. 2023. V. 9. № 2. https://doi.org/10.3390/ijns9020029
  31. Поляков А.В., Благодатских К.А., Забненкова В.В. и др. Молекулярно-генетическая система детекции делеции экзона 7 гена SMN1, пригодная для проведения неонатального скрининга // Патент Российской Федерации на изобретение RU 2796350 C1, 22.05.2023. Заявка № 2021137289 от 16.12.2021.
  32. Поляков А.В., Чухрова А.Л., Комарова Н.В. и др. Набор последовательностей нуклеотидов для медицинской технологии детекции наиболее частых в России делеций гена DMD методом мультиплексного пцр/лдф анализа // Патент Российской Федерации на изобретение RU 2625003 C, 11.07.2017. Заявка № 2016139060 от 04.10.2016.
  33. Zinina E., Bulakh M., Chukhrova A. et al. Specificities of the DMD gene mutation spectrum in Russian patients // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 21. https://doi.org/10.3390/ijms232112710
  34. Kondratyeva E., Melyanovskaya Y., Sherman V. et al. Study of the genetic and molecular epidemiology of cystic fibrosis based on the patient registry for planning targeted therapy in Russian Federation // Front. Genet. Frontiers, 2024. V. 15. https://doi.org/10.3389/fgene.2024.1383033
  35. Воронин С.В., Захарова Е.Ю., Байдакова Г.В. и др. Расширенный неонатальный скрининг на наследственные заболевания в России: первые итоги и перспективы: I // Педиатрия им. Г.Н. Сперанского. 2024. Т. 103. № 1. С. 16–29. https://doi.org/10.24110/0031-403X-2024-103-1-16-29 36
  36. Зинина Е.В., Булах М.В., Рыжкова О.П. и др. Возможность терапии, направленной на пропуск экзонов, у российских пациентов с миодистрофией Дюшенна: настоящее и будущее // Нервно-мышечные болезни. 2024. Т. 14. № 3. С. 12–23. https://doi.org/10.17650/2222-8721-2024-14-3-12-23
  37. Кадышев В.В., Зольникова И.В., Халанская О.В. и др. Наследственная дистрофия сетчатки: первые результаты после RPE65-генозаместительной терапии в России // Вестник офтальмологии. 2022. Т. 138. № 4. С. 48–57. https://doi.org/10.17116/oftalma202213804148 38
  38. Stepanova A., Ogorodova N., Kadyshev V. et al. A molecular genetic analysis of RPE65-associated forms of inherited retinal degenerations in the Russian Federation // Genes (Basel). 2023. V. 14. № 11. https://doi.org/10.3390/genes14112056
  39. Сайт МГНЦ. Научные диагностические программы // https://med-gen.ru/specialistam/nauchnye-diagnosticheksie-programmy. Дата обращения: 30.03.2025.
  40. Сайт фонда «Круг добра» // https://xn--80abfd-b8athfre5ah.xn--plai/ Дата обращения: 30.03.2025.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».