Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 90, № 6 (2025)
Статьи
ОТ РЕДАКЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ, СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ И БИОТЕХНОЛОГИИ
Биохимия. 2025;90(6):693-694
693-694
РОЛЬ m6A-МЕТИЛИРОВАНИЯ РНК В РАЗВИТИИ, ПРОГРЕССИРОВАНИИ И ОТВЕТЕ НА ТЕРАПИЮ РАКА МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ
Аннотация
Ак мочевого пузыря (РМП) остаётся серьёзной клинической проблемой, характеризующейся высокой частотой рецидивов и изменчивым ответом на иммунотерапию и химиотерапию. В недавних исследованиях была описана роль модификации РНК по Ш-метиладенозину (m6A) в регуляции различных клеточных процессов, включая прогрессирование опухоли и резистентность к терапии. В данном обзоре рассматривается влияние m6A-метилирования на патогенез РМП с особым акцентом на роль факторов пути m6A и m6A-модифицированных РНК в опухолеобразовании, пролиферации, инвазии и миграции. Кроме того, анализируются механизмы m6A-опосредованной резистентности к химиотерапии, в том числе однонуклеотидные полиморфизмы в мотивах, связанных с m6A. Значительные успехи в высокопроизводительном анализе m6A-метилирования позволили разработать новые m6A-ассоциированные биомаркеры для оценки рисков и ранней диагностики РМП, прогноза рецидива рака и ответа на лечение. В данной работе также приводятся перспективы применения m6A-ориентированной молекулярной диагностики при РМП.
Биохимия. 2025;90(6):695-719
695-719
ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ И ПРОГНОСТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ЦИРКУЛИРУЮЩИХ микроРНК miR-1301-3p, miR-106a-5p, miR-129-5p, miR-3613-3p, miR-647 ПРИ РАКЕ ЖЕЛУДКА
Аннотация
Рак желудка (РЖ) является одной из самых распространённых злокачественных опухолей в мире и занимает пятое место в структуре онкологической смертности. МикроРНК вовлечены в патогенез и прогрессию РЖ как эпигенетические факторы и рассматриваются в качестве вероятных маркеров для неинвазивной диагностики. Нами были выбраны микроРНК, задействованные в регуляции эпигенетических механизмов при РЖ (miR-1301-3p, miR-106a-5p, miR-129-5p, miR-3613-3p, miR-647), и проведён анализ уровня их представленности в плазме крови пациентов. С целью оценки их диагностического и прогностического потенциала мы осуществили поиск корреляций дифференциальной экспрессии с клинико-патологическими характеристиками опухоли при РЖ. В исследование включены 65 образцов плазмы пациентов с РЖ и 48 образцов плазмы, полученной от лиц без опухолевого поражения, которые использовались в качестве контрольной группы. Анализ уровня представленности транскриптов в плазме проведён с помощью метода полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ). При сравнении уровней представленности выбранных микроРНК в плазме пациентов с РЖ и контрольной группы показаны достоверные различия для miR-1301-3p (p = 0,040), miR-106a-5p (p = 0,029), miR-129-5p (p < 0,0001), miR-647 (p < 0,0001). Экспрессия miR-129-5p достоверно ассоциирована с распространённостью первичной опухоли (p = 0,002), с развитием метастазов в регионарные лимфатические узлы (p = 0,003) и отдалённых метастазов (p = 0,003), а также поздней клинической стадией (p = 0,003). Выявлена достоверная корреляция экспрессии miR-3613-3p с клинической стадией РЖ (p = 0,049). При проведении ROC-анализа показано, что объединение miR-106a-5p, miR-129-5p, miR-1301-3p и miR-647 улучшает диагностические и прогностические свойства потенциальной панели маркеров.
Биохимия. 2025;90(6):720-732
720-732
ТРАНСКРИПЦИОННЫЕ БИОМАРКЕРЫ В ДИАГНОСТИКЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ: ВОЗМОЖНОСТИ, ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ
Аннотация
Количественный анализ транскрипции генов широко применяется в различных областях биологии, а в медицине - используется для диагностики и получения транскриптомного профиля заболеваний (транскриптомного профилирования). В последнее время большой популярностью пользуются методы исследования транскриптомов с применением масштабного секвенирования нового поколения. Транскриптомные исследования позволяют устанавливать, какие клеточные процессы активны в тот или иной момент времени, выявлять динамику транскриптома в различных тканях или состояниях, например во время онтогенеза или при физиологической адаптации, а также выявлять дифференциально экспрессирующиеся гены в случае заболевания. Выраженное изменение уровня транскрипции одного или нескольких генов при патологическом состоянии может быть достаточным для диагностики, то есть может служить транскрипционным биомаркером заболевания. Однако в ряде случаев изменение уровня транскрипции может быть индикатором мутаций, в том числе ведущих к нарушению сплайсинга, транскрипционной активности мобильных элементов и псевдогенов. В обзоре рассмотрены случаи, в которых уровень транскрипции может оказаться полезным для выяснения генетических причин заболевания, а также обсуждены проблемы, которые следует учитывать при использовании транскрипции в качестве диагностического маркера. В перспективе можно ожидать, что специализированные таргетные панели, основанные на анализе транскрипции, будут использоваться не только в качестве диагностического и прогностического инструмента, но и в качестве предиктора структурных нарушений генома, что будет способствовать разработке новых стратегий эффективного лечения заболеваний.
Биохимия. 2025;90(6):733-751
733-751
ДЛИНА ТЕЛОМЕР И АКТИВНОСТЬ ТЕЛОМЕРАЗЫ КАК БИОЛОГИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И ПРОГНОЗА ПАТОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ
Аннотация
Исследование биологии теломер продолжает оставаться актуальной проблемой. В последние годы на основе анализа нескольких тысяч клинических образцов здоровых лиц показано, что длина теломер (ДТ) лейкоцитов периферической крови коррелирует с ДТ клеток внутренних органов человека и отражает их состояние, снижается при действии повреждающих факторов и может служить показателем состояния здоровья. Снижение ДТ приводит к остановке пролиферации и рассматривается как показатель репликативного старения пролиферирующих клеток, а снижение ДТ лейкоцитов периферической крови - как показатель старения организма. Новые данные фундаментальных исследований позволили сформулировать представления о роли CST-полимеразы альфа/праймазы в синтезе комплементарной С-цепи ДНК после завершения синтеза 3‘G-оверхэнга теломеразой при репликации теломер. Открытие теломерной РНК TERRA и её роли в регуляции активности теломеразы (АТ) и альтернативного удлинения теломер, а также возможности трансляции TERRA стало свидетельством сложной регуляции поддержания ДТ на эпигенетическом уровне. Анализ совокупности опубликованных данных позволяет заключить, что теломеры являются динамическими структурами, и что ДТ претерпевает существенные изменения под воздействием повреждающих факторов и определяется не просто хронологическим возрастом, а суммарным эффектом воздействия всех экзогенных и эндогенных повреждающих факторов в течение жизни. Наследуемое снижение ДТ, обусловленное появлением мутаций в генах белков, определяющих строение теломер и участвующих в репликации теломер, в первую очередь белков шелтеринового комплекса, комплекса CST и теломеразы, обнаружено при ряде генетически обусловленных заболеваний - теломеропатий. Определение ДТ и АТ имеет большое значение для диагностики теломеропатий и может быть полезно при диагностике рака, а определение ДТ - для мониторинга состояния здоровья, в том числе при действии ионизирующего излучения и факторов космического полёта, и для прогноза индивидуальной чувствительности к действию повреждающих факторов разной природы. Разработанные в настоящее время генетические технологии анализа ДТ и АТ доступны для использования в клинических и эпидемиологических исследованиях, активно применяются при диагностике теломеропатий и мониторинге состояния космонавтов и продолжают совершенствоваться.
Биохимия. 2025;90(6):752-780
752-780
ВЫБОР НЕТРАНСЛИРУЕМЫХ ОБЛАСТЕЙ В мРНК-ВАКЦИНАХ И ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
Аннотация
Нетранслируемые области (НТО) мРНК играют ключевую роль в регуляции эффективности её трансляции, стабильности и тканеспецифичной экспрессии. В данном обзоре рассмотрены различные применения НТО в генной терапии и мРНК-вакцинах, а также сложности, связанные с их дизайном. НТО влияют на важные биологические функции, включая стабильность мРНК, регуляцию синтеза белка и подавление иммунного ответа. Включение сайтов связывания тканеспецифичных микроРНК (miRNA) в 3′ НТО может повысить специфичность экспрессии трансгена и минимизировать побочные эффекты. Кроме того, возникновение как во всей мРНК, так и в её НТО таких модификаций, как псевдоуридин, m1A и N4-ацетилцитидин, улучшает эффективность и стабильность трансляции. Тем не менее, остаются нерешённые вопросы - до сих пор нет единого мнения о том, какие НТО оптимальны для конкретных биомедицинских применений. Современные исследования направлены на интеграцию высокопроизводительного скрининга, методов вычислительной биологии и экспериментальной валидации для совершенствования стратегий, основанных на изменении НТО. Обзор систематизирует современные знания о дизайне НТО и их роли в терапии, подчёркивая как потенциал, так и ограничения текущих подходов.
Биохимия. 2025;90(6):781-811
781-811
МУЛЬТИЭПИТОПНАЯ мРНК-ВАКЦИНА mRNA-mEp21-FL-IDT ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЭФФЕКТИВНУЮ ЗАЩИТУ ПРОТИВ M. tuberculosis
Аннотация
Туберкулез занимает лидирующее место по смертности среди бактериальных инфекций. Разработка новых противотуберкулезных вакцин может позволить снизить количество новых случаев заболеваний и смертность от него. Одно из наиболее перспективных направлений вакцинации представляют мРНК-вакцины, уже доказавшие свою высокую эффективность против COVID-19 и других вирусных инфекций. В нашем исследовании мы разработали 4 новые мультиэпитопные мРНК-вакцины против туберкулеза с использованием современных методов иммуноинформатики, отличающиеся друг от друга последовательностями кодируемых адъювантов и кодонным составом, и проверили их иммуногенность и протективность в экспериментах на мышах. Большинство из разработанных мРНК-вакцин привели к формированию как клеточного, так и гуморального иммунитета. При этом адаптивный ответ был сильнее в случае использования вакцин с адъювантом RpfE. Однако лучший протективный ответ продемонстрировала вакцина mRNA-mEp21-FL-IDT с адъювантом FL, обеспечившая снижение бактериальной нагрузки в легких после заражения мышей M. tuberculosis и увеличившая выживаемость животных. В совокупности полученные нами результаты показывают, что разработанная с помощью методов иммуноинформатики мРНК-вакцина mRNA-mEp21-FL-IDT обеспечивает эффективную защиту, сопоставимую с защитой, наблюдаемой после вакцинации БЦЖ.
Биохимия. 2025;90(6):812-832
812-832
ПОДБОР ОПТИМАЛЬНЫХ pegRNA ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРАЙМИРОВАННОГО РЕДАКТИРОВАНИЯ АТ-БОГАТЫХ УЧАСТКОВ ГЕНОМА
Аннотация
Праймированное редактирование (PE) представляет собой перспективный подход для лечения наследственных заболеваний, поскольку он обладает повышенной эффективностью и безопасностью в сравнении с традиционными системами CRISPR/Cas9. Данное исследование сосредоточено на разработке этиотропной терапии муковисцидоза путем коррекции варианта F508del методом праймированного редактирования в гене CFTR, так как именно эта делеция является причиной значительной доли случаев заболевания. Хотя PE демонстрирует высокую эффективность внесения целевых изменений, метод трудно оптимизировать для AT-богатых регионов генома, в одном из которых расположен вариант F508del. Для решения этой проблемы мы систематически оценили 24 направляющие РНК и две различные системы PE - PEmax и PE2-NG. Эффективность коррекции варианта достигала 2,81% без пересчета на эффективность трансфекции в базальных клетках легкого пациентов с гомозиготным вариантом F508del. При этом эффективность трансфекции составила в среднем всего 11,9%, что подчеркивает критическую важность улучшения методов доставки. Наши результаты демонстрируют потенциал прайми-рованного редактирования для лечения муковисцидоза, одновременно указывая на необходимость оптимизации как редактирующих конструкций, так и векторов доставки для достижения клинически значимых уровней коррекции.
Биохимия. 2025;90(6):833-846
833-846
ПРОГРЕСС ПРИМЕНЕНИЯ CRISPR/Cas13ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ИНФЕКЦИИ ГРИППА А И SARS-CoV-2 НА КУЛЬТУРАХ КЛЕТОК И ЖИВОТНЫХ МОДЕЛЯХ
Аннотация
Количество летальных исходов от осложнений, вызванных тяжелой формой гриппа и COVID-19, во всем мире составляет около 1 миллиона случаев ежегодно. Поиск эффективных стратегий противовирусной терапии после заражения вирусом является приоритетной задачей. Одна из таких потенциальных противовирусных стратегий - это использование системы CRISPR/Cas13, которая обеспечивает специфическую деградацию вирусной РНК и значительно снижает титр вируса. Несмотря на недавнее открытие CRISPR/Cas13, эта система уже показала свою высокую эффективность в подавлении вирусных транскриптов в работах на культурах клеток. Недавний прогресс в технологии мРНК и совершенствование систем невирусной доставки сделали возможным эффективное применение CRISPR/Cas13 и на животных моделях. В этом обзоре мы проанализировали экспериментальные исследования in vitro и in vivo по применению систем CRISPR/Cas13 в качестве противовирусного агента на клетках и животных, а также обсудили основные направления совершенствования системы CRISPR/Cas13. Эти данные позволяют понять перспективы и ограничения дальнейшего использования CRISPR/Cas13 в терапии вирусных заболеваний.
Биохимия. 2025;90(6):847-866
847-866
БИОТЕХНОЛОГИИ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ К ВИРУСАМ: CRISPR-Cas ИЛИ РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
Аннотация
Разработанные в последнее время генетические технологии редактирования генома CRISPR-Cas и РНК-интерференция (РНКи) уже привели к заметному прогрессу практически во всех областях науки о жизни, включая биотехнологию и медицину, и в настоящее время становятся все более популярными в биологии растений. В данном обзоре мы описываем основные принципы работы этих двух технологий и методы их применения на модельных растениях и сельскохозяйственных культурах для контроля вирусных заболеваний. Приводятся примеры антивирусного действия этих технологий, направленного на прямое подавление вирусных геномов ДНК- и РНК-содержащих вирусов, а также на подавление активности генов растения-хозяина, повышающих восприимчивость к вирусам. Обзор содержит детальное сравнение эффективности применения технологий CRISPR-Cas и РНКи в защите растений от вирусов. Подробно обсуждаются преимущества и недостатки данных технологий, также рассматриваются факторы, ограничивающие использование этих технологий на практике, и обсуждаются возможные подходы для их преодоления.
Биохимия. 2025;90(6):867-883
867-883
ДИЗАЙН ТЕРМОСТАБИЛЬНОГО МИНИ-ИНТЕИНА ДЛЯ ИНТЕИН-ОПОСРЕДОВАННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ РЕКОМБИНАНТНЫХ БЕЛКОВ И ПЕПТИДОВ
Аннотация
Данное исследование посвящено разработке термостабильных и термоактивируемых мини-интеинов на основе полноразмерного интеина DnaE1 из Thermus thermophilus HB27. В результате проведённого рационального дизайна на основе полноразмерного интеина путём внесения делеций были сконструированы мини-интеины TthDnaE1 Δ272, Δ280 и Δ287. Высокую эффективность сплайсинга наблюдали для TthDnaE1 Δ272 и Δ280 при температурах выше 50 °С. Наиболее активный мини-интеин с делецией Δ280 выбрали в качестве основы для создания самоотщепляющегося носителя аффинных меток путём точечного мутагенеза. Осуществлены мутации C1A, D405G и C1A/D405G, направленные на устранение возможности отщепления N-концевого экстеина и лигирования экстеинов. В результате максимальную эффективность отщепления C-экстеина наблюдали при температуре 60 °С у мини-интеина Δ280 с двойной мутацией C1A/D405G. Таким образом, нами были сконструированы термостабильные и термоактивируемые мини-интеины, способные к эффективному белковому сплайсингу или отщеплению C-концевого экстеина. Созданный мини-интеин TthDnaE1 Δ280 С1A/D405G может служить основой для разработки новой экспрессионной системы, предназначенной для интеин-опосредован-ного получения рекомбинантных белков и пептидов медицинского назначения.
Биохимия. 2025;90(6):884-895
884-895