vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS10.18699/VJ19.489vavilov-1943Research ArticleБИОТЕХНОЛОГИЯ В ПОСТГЕНОМНУЮ ЭРУMEDICAL GENETICSРайоны гомозиготности в тканях абортусов из семей с привычным невынашиванием беременностиRuns of homozygosity in spontaneous abortions from families with recurrent pregnancy losshttps://orcid.org/0000-0002-2491-3141СкрябинН. А.SkryabinN. A.

Томск.

Tomsk.

nikolay.skryabin@medgenetics.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5301-070XВасильевС. А.VasilyevS. A.

Томск.

Tomsk.

https://orcid.org/0000-0002-4230-6855НикитинаТ. В.NikitinaT. V.

Томск.

Tomsk.

https://orcid.org/0000-0003-2800-8875ЖигалинаД. И.ZhigalinaD. I.

Томск.

Tomsk.

https://orcid.org/0000-0003-3839-3543СавченкоР. Р.SavchenkoR. R.

Томск.

Tomsk.

https://orcid.org/0000-0001-6133-8986БабушкинаН. П.BabushkinaN. P.

Томск.

Tomsk.

https://orcid.org/0000-0002-7051-3472ЛопаткинаМ. Е.LopatkinaM. E.

Томск.

Tomsk.

https://orcid.org/0000-0002-0716-4302КашевароваА. А.KashevarovaA. A.

Томск.

Tomsk.

https://orcid.org/0000-0002-0482-8046ЛебедевИ. Н.LebedevI. N.

Томск.

Tomsk.

Научно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук.РоссияResearch Institute of Medical Genetics, Tomsk National Research Medical Center, RAS.Russian Federation201930032019232244249Copyright © Скрябин Н.А., Васильев С.А., Никитина Т.В., Жигалина Д.И., Савченко Р.Р., Бабушкина Н.П., Лопаткина М.Е., Кашеварова А.А., Лебедев И.Н., 20192019Скрябин Н.А., Васильев С.А., Никитина Т.В., Жигалина Д.И., Савченко Р.Р., Бабушкина Н.П., Лопаткина М.Е., Кашеварова А.А., Лебедев И.Н.Skryabin N.A., Vasilyev S.A., Nikitina T.V., Zhigalina D.I., Savchenko R.R., Babushkina N.P., Lopatkina M.E., Kashevarova A.A., Lebedev I.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/1943

Привычное невынашивание беременности является тяжелой репродуктивной патологией, при этом почти в половине случаев его этиология остается невыясненной. В настоящей работе проведено исследование протяженных гомозиготных районов (runs of homozygosity – ROH) в геноме как возможного этиологического фактора в развитии привычного невынашивания беременности. Всего проанализировано 22 парных абортуса первого триместра беременности от 11 женщин с привычным невынашиванием беременности. У всех абортусов был нормальный кариотип по результатам метафазного кариотипирования и сравнительной геномной гибридизации на метафазных пластинках. Для поиска гомозиготных регионов были использованы микрочипы SurePrint G3 Human CGH + SNP 4 × 180K (Agilent Technologies). В результате в экстраэмбриональных тканях 15 абортусов выявлены 39 гомозиготных областей. Для образцов с повторяющимися ROH была проведена верификация с помощью секвенирования по Сэнгеру. Для 25 протяженных ROH было показано наличие единичных гетерозиготных SNP, что может свидетельствовать в пользу того, что они образуются не de novo, а наследуются от родителей. При этом в ходе наследования в ряду поколений в них могут накапливаться мутации, приводящие к гетерозиготизации изначально гомозиготных участков генома. Один из возможных механизмов влияния таких унаследованных ROH на патогенез привычного невынашивания беременности – гомозиготизация рецессивных мутаций. Высокая частота длинных ROH, обнаруженная в настоящем исследовании, указывает на роль инбридинга в этиологии привычного невынашивания беременности. Гомозиготные области могут возникать также из-за однородительской дисомии, следовательно, аномалии геномного импринтинга могут быть другим механизмом, ответственным за патологическое проявление гомозиготных районов в эмбриогенезе. В составе обнаруженных регионов гомозиготности в соответствии с базой данных Geneimprint было выявлено пять предположительно импринтированных генов: OBSCN, HIST3H2BB, LMX1B, CELF4 и FAM59A. В результате проведенного исследования впервые показана высокая частота длинных ROH в тканях спонтанных абортусов с нормальным кариотипом из семей с привычным невынашиванием беременности. 

Recurrent pregnancy loss (RPL) is a severe reproductive pathology with a significant component of unexplained etiology. Extended homozygous regions as a possible etiological factor for RPL were sought in the genomes of embryos. Twenty-two paired first-trimester spontaneously aborted embryos from eleven women with recurrent miscarriage were analyzed. All embryos had normal karyotypes according to metaphase karyotyping and conventional comparative genomic hybridization. SurePrint G3 Human CGH + SNP 4 × 180K microarrays (Agilent Technologies) were used to search for homozygous regions. As a result, 39 runs of homozygosity (ROH) were identified in extraembryonic tissues of 15 abortuses. Verification of recurrent homozygous regions was performed by Sanger sequencing. The presence of occasional heterozygous SNPs was shown in 25 extended ROHs, which may indicate that they did not arise de novo but were inherited from parents. In the course of inheritance in a series of generations, they may accumulate mutations, leading to heterozygosity for several sites in the initially homozygous population-specific regions. Homozygotization of recessive mutations is one of the putative mechanisms of the influence of such inherited ROHs on RPL development. The high frequency of extended ROHs detected in the present study may point to a role of inbreeding in RPL etiology. Homozygous regions may also occur due to uniparental disomy, and abnormalities of genomic imprinting may be another mechanism responsible for the pathological manifestation of ROHs in embryogenesis. Indeed, five predicted imprinted genes were identified within ROHs according to the Geneimprint database: OBSCN, HIST3H2BB, LMX1B, CELF4, and FAM59A. This work reports the first finding of a high frequency of extended ROHs in spontaneously aborted embryos with normal karyotypes from families with RPL.

привычное невынашивание беременностисравнительная геномная гибридизация на микрочипахрайоны гомозиготностиROHспонтанные абортыгеномный импринтингrecurrent pregnancy lossarray-based comparative genomic hybridizationruns of homozygosityspontaneous abortionsgenomic imprintingReferencesBotstein D., Risch N. Discovering genotypes underlying human phe-notypes: past successes for mendelian disease, future approaches for complex disease. Nat. Genet. 2003;33:228-237. DOI 10.1038/ ng1090.Botstein D., Risch N. Discovering genotypes underlying human phe-notypes: past successes for mendelian disease, future approaches for complex disease. Nat. Genet. 2003;33:228-237. DOI 10.1038/ ng1090.Ceballos F.C., Hazelhurst S., Ramsay M. Assessing runs of homozy-gosity: a comparison of SNP array and whole genome sequence low coverage data. BMC Genomics. 2018;19(1):106. DOI 10.1186/ s12864-018-4489-0.Ceballos F.C., Hazelhurst S., Ramsay M. Assessing runs of homozy-gosity: a comparison of SNP array and whole genome sequence low coverage data. BMC Genomics. 2018;19(1):106. DOI 10.1186/ s12864-018-4489-0.Christofidou P., Nelson C.P., Nikpay M., Qu L., Li M., Loley C., De- biec R., Braund P.S., Denniff M., Charchar F.J., Arjo A.R., Tre- gouet D.A., Goodall A.H., Cambien F., Ouwehand W.H., Roberts R., Schunkert H., Hengstenberg C., Reilly M.P., Erdmann J., McPher¬son R., Konig I.R., Thompson J.R., Samani N.J., Tomaszewski M. Runs of homozygosity: association with coronary artery disease and gene expression in monocytes and macrophages. Am. J. Hum. Genet. 2015;97(2):228-237. DOI 10.1016/j.ajhg.2015.06.001.Christofidou P., Nelson C.P., Nikpay M., Qu L., Li M., Loley C., De- biec R., Braund P.S., Denniff M., Charchar F.J., Arjo A.R., Tre- gouet D.A., Goodall A.H., Cambien F., Ouwehand W.H., Roberts R., Schunkert H., Hengstenberg C., Reilly M.P., Erdmann J., McPher¬son R., Konig I.R., Thompson J.R., Samani N.J., Tomaszewski M. Runs of homozygosity: association with coronary artery disease and gene expression in monocytes and macrophages. Am. J. Hum. Genet. 2015;97(2):228-237. DOI 10.1016/j.ajhg.2015.06.001.El Hachem H., Crepaux V., May-Panloup P. Recurrent pregnancy loss: current perspectives. Int. J. Womens Health. 2017;9:331-345. DOI 10.2147/IJWH.S100817.El Hachem H., Crepaux V., May-Panloup P. Recurrent pregnancy loss: current perspectives. Int. J. Womens Health. 2017;9:331-345. DOI 10.2147/IJWH.S100817.Gamsiz E.D., Viscidi E.W., Frederick A.M., Nagpal S., Sanders S.J., Murtha M.T., Schmidt M., Triche E.W., Geschwind D.H., State M.W., Istrail S., Cook E.H., Jr., Devlin B., Morrow E.M. Intel-lectual disability is associated with increased runs of homozygosity in simplex autism. Am. J. Hum. Genet. 2013;93(1):103-109. DOI 10.1016/j.ajhg.2013.06.004.Gamsiz E.D., Viscidi E.W., Frederick A.M., Nagpal S., Sanders S.J., Murtha M.T., Schmidt M., Triche E.W., Geschwind D.H., State M.W., Istrail S., Cook E.H., Jr., Devlin B., Morrow E.M. Intel-lectual disability is associated with increased runs of homozygosity in simplex autism. Am. J. Hum. Genet. 2013;93(1):103-109. DOI 10.1016/j.ajhg.2013.06.004.Ghani M., Reitz C., Cheng R., Vardarajan B.N., Jun G., Sato C., Naj A., Rajbhandary R., Wang L.S., Valladares O., Lin C.F., Lar¬son E.B., Graff-Radford N.R., Evans D., De Jager P.L., Crane P.K., Buxbaum J.D., Murrell J.R., Raj T., Ertekin-Taner N., Logue M., Baldwin C.T., Green R.C., Barnes L.L., Cantwell L.B., Fallin M.D., Go R.C., Griffith P.A., Obisesan T.O., Manly J.J., Lunetta K.L., Kamboh M.I., Lopez O.L., Bennett D.A., Hendrie H., Hall K.S., Goate A.M., Byrd G.S., Kukull W.A., Foroud T.M., Haines J.L., Far- rer L.A., Pericak-Vance M.A., Lee J.H., Schellenberg G.D., George- Hyslop P.St., Mayeux R., Rogaeva E. Association of long runs of homozygosity with Alzheimer disease among African American individuals. JAMA Neurol. 2015;72(11):1313-1323. DOI 10.1001/ jamaneurol.2015.1700.Ghani M., Reitz C., Cheng R., Vardarajan B.N., Jun G., Sato C., Naj A., Rajbhandary R., Wang L.S., Valladares O., Lin C.F., Lar¬son E.B., Graff-Radford N.R., Evans D., De Jager P.L., Crane P.K., Buxbaum J.D., Murrell J.R., Raj T., Ertekin-Taner N., Logue M., Baldwin C.T., Green R.C., Barnes L.L., Cantwell L.B., Fallin M.D., Go R.C., Griffith P.A., Obisesan T.O., Manly J.J., Lunetta K.L., Kamboh M.I., Lopez O.L., Bennett D.A., Hendrie H., Hall K.S., Goate A.M., Byrd G.S., Kukull W.A., Foroud T.M., Haines J.L., Far- rer L.A., Pericak-Vance M.A., Lee J.H., Schellenberg G.D., George- Hyslop P.St., Mayeux R., Rogaeva E. Association of long runs of homozygosity with Alzheimer disease among African American individuals. JAMA Neurol. 2015;72(11):1313-1323. DOI 10.1001/ jamaneurol.2015.1700.Goddijn M. ESHRE. Recurrent Pregnancy Loss. Guideline of the Euro¬pean Society of Human Reproduction and Embryology, 2017.Goddijn M. ESHRE. Recurrent Pregnancy Loss. Guideline of the Euro¬pean Society of Human Reproduction and Embryology, 2017.McQuillan R., Leutenegger A.L., Abdel-Rahman R., Franklin C.S., Pericic M., Barac-Lauc L., Smolej-Narancic N., Janicijevic B., Po- lasek O., Tenesa A., Macleod A.K., Farrington S.M., Rudan P., Hay¬ward C., Vitart V., Rudan I., Wild S.H., Dunlop M.G., Wright A.F., Campbell H., Wilson J.F. Runs of homozygosity in European popu¬lations. Am. J. Hum. Genet. 2008;83(3):359-372. DOI 10.1016/j. ajhg.2008.08.007.McQuillan R., Leutenegger A.L., Abdel-Rahman R., Franklin C.S., Pericic M., Barac-Lauc L., Smolej-Narancic N., Janicijevic B., Po- lasek O., Tenesa A., Macleod A.K., Farrington S.M., Rudan P., Hay¬ward C., Vitart V., Rudan I., Wild S.H., Dunlop M.G., Wright A.F., Campbell H., Wilson J.F. Runs of homozygosity in European popu¬lations. Am. J. Hum. Genet. 2008;83(3):359-372. DOI 10.1016/j. ajhg.2008.08.007.Niida Y., Ozaki M., Shimizu M., Ueno K., Tanaka T. Classification of uniparental isodisomy patterns that cause autosomal recessive dis¬orders: proposed mechanisms of different proportions and parental origin in each pattern. Cytogenet. Genome Res. 2018;154(3):137- 146. DOI 10.1159/000488572.Niida Y., Ozaki M., Shimizu M., Ueno K., Tanaka T. Classification of uniparental isodisomy patterns that cause autosomal recessive dis¬orders: proposed mechanisms of different proportions and parental origin in each pattern. Cytogenet. Genome Res. 2018;154(3):137- 146. DOI 10.1159/000488572.Nikitina T.V., Sazhenova E.A., Tolmacheva E.N., Sukhanova N.N., Kashevarova A.A., Skryabin N.A., Vasilyev S.A., Nemtseva T.N., Yuriev S.Y., Lebedev I.N. Comparative cytogenetic analysis of spontaneous abortions in recurrent and sporadic pregnancy losses. Biomed. Hub. 2016;1:446099. DOI 10.1159/000446099.Nikitina T.V., Sazhenova E.A., Tolmacheva E.N., Sukhanova N.N., Kashevarova A.A., Skryabin N.A., Vasilyev S.A., Nemtseva T.N., Yuriev S.Y., Lebedev I.N. Comparative cytogenetic analysis of spontaneous abortions in recurrent and sporadic pregnancy losses. Biomed. Hub. 2016;1:446099. DOI 10.1159/000446099.Nothnagel M., Lu T.T., Kayser M., Krawczak M. Genomic and geo-graphic distribution of SNP-defined runs of homozygosity in Eu-ropeans. Hum. Mol. Genet. 2010;19(15):2927-2935. DOI 10.1093/ hmg/ddq198.Nothnagel M., Lu T.T., Kayser M., Krawczak M. Genomic and geo-graphic distribution of SNP-defined runs of homozygosity in Eu-ropeans. Hum. Mol. Genet. 2010;19(15):2927-2935. DOI 10.1093/ hmg/ddq198.Papenhausen P., Schwartz S., Risheg H., Keitges E., Gadi I., Burn¬side R.D., Jaswaney V., Pappas J., Pasion R., Friedman K., Tep- perberg J. UPD detection using homozygosity profiling with a SNP genotyping microarray. Am. J. Med. Genet. Pt. A. 2011;155(4):757- 768. DOI 10.1002/ajmg.a.33939.Papenhausen P., Schwartz S., Risheg H., Keitges E., Gadi I., Burn¬side R.D., Jaswaney V., Pappas J., Pasion R., Friedman K., Tep- perberg J. UPD detection using homozygosity profiling with a SNP genotyping microarray. Am. J. Med. Genet. Pt. A. 2011;155(4):757- 768. DOI 10.1002/ajmg.a.33939.Pemberton T.J., Absher D., Feldman M.W., Myers R.M., Rosen¬berg N.A., Li J.Z. Genomic patterns of homozygosity in worldwide human populations. Am. J. Hum. Genet. 2012;91(2):275-292. DOI 10.1016/j.ajhg.2012.06.014.Pemberton T.J., Absher D., Feldman M.W., Myers R.M., Rosen¬berg N.A., Li J.Z. Genomic patterns of homozygosity in worldwide human populations. Am. J. Hum. Genet. 2012;91(2):275-292. DOI 10.1016/j.ajhg.2012.06.014.Peripolli E., Munari D.P., Silva M.V.G.B., Lima A.L.F., Irgang R., Bal- di F. Runs of homozygosity: current knowledge and applications in livestock. Anim. Genet. 2017;48(3):255-271. DOI 10.UU/age.12526.Peripolli E., Munari D.P., Silva M.V.G.B., Lima A.L.F., Irgang R., Bal- di F. Runs of homozygosity: current knowledge and applications in livestock. Anim. Genet. 2017;48(3):255-271. DOI 10.UU/age.12526.Robberecht C., Pexsters A., Deprest J., Fryns J.P., D’Hooghe T., Ver- meesch J.R. Cytogenetic and morphological analysis of early pro-ducts of conception following hystero-embryoscopy from couples with recurrent pregnancy loss. Prenat. Diagn. 2012;32(10):933-942. DOI 10.1002/pd.3936.Robberecht C., Pexsters A., Deprest J., Fryns J.P., D’Hooghe T., Ver- meesch J.R. Cytogenetic and morphological analysis of early pro-ducts of conception following hystero-embryoscopy from couples with recurrent pregnancy loss. Prenat. Diagn. 2012;32(10):933-942. DOI 10.1002/pd.3936.Rooney D.E., Czepulkowski B.H. Human Cytogenetics. A Practical Approach. New York: Oxford Univ. Press, 1992.Rooney D.E., Czepulkowski B.H. Human Cytogenetics. A Practical Approach. New York: Oxford Univ. Press, 1992.Yang H.C., Chang L.C., Liang Y.J., Lin C.H., Wang P.L. A genome-wide homozygosity association study identifies runs of homozygo¬sity associated with rheumatoid arthritis in the human major histo¬compatibility complex. PLoS One. 2012;7(4):e34840. DOI 10.1371/ journal.pone.0034840.Yang H.C., Chang L.C., Liang Y.J., Lin C.H., Wang P.L. A genome-wide homozygosity association study identifies runs of homozygo¬sity associated with rheumatoid arthritis in the human major histo¬compatibility complex. PLoS One. 2012;7(4):e34840. DOI 10.1371/ journal.pone.0034840.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.