Взаимосвязь между отличиями в геноме и нарушениями фертильности у мужчин нашел ученый «Сириуса»

Исследователи Научно-технологического университета «Сириус» и Института цитологии и генетики СО РАН обнаружили взаимосвязь между отличиями в геноме и нарушениями структуры сперматозоидов. Открытие поможет ученым лучше понять генетические факторы, влияющие на фертильность мужчин, и станет инструментом для разработки новых методов диагностики и лечения различных патологий, сообщила пресс-служба «Сириуса».

Младший научный сотрудник направления «Вычислительная биология» Научно-технологического университета «Сириус» Семен Колмыков принял участие в анализе результатов масштабного исследования Института цитологии и генетики СО РАН по оценке мужского репродуктивного здоровья россиян. Проект охватывает две тысячи добровольцев из пяти городов: Архангельска, Новосибирска, Кемерово, Улан-Удэ и Якутска. Семен проанализировал геномные данные образцов, взятых у 367 мужчин репродуктивного возраста. 

«Мы нашли мутации, ассоциированные с нарушениями морфологии — строения — сперматозоидов, и попытались определить механизм, который лежит в основе этой ассоциации. Чтобы проверить, влияет ли мутация на регуляцию экспрессии генов, мы обратились к базе данных GTRD (Gene Transcription Regulatory Database), в создании которой мы участвуем. Сегодня это  крупнейшее в мире хранилище результатов экспериментов о регуляции транскрипции генов. Мы использовали GTRD как один из инструментов для интерпретации результатов», — поясняет Семен Колмыков.

Используя данные из базы GTRD, биологи получили коллекцию геномных вариаций, которые влияют на эффективность связывания белков-регуляторов (факторов транскрипции) с ДНК. Благодаря ей ученые могут детальнее исследовать механизмы, лежащие в основе ассоциации мутаций с патологическими изменениями, прогнозировать возможные последствия для репродуктивного здоровья. 

По результатам исследования Института цитологии и генетики СО РАН обнаружили 135 геномных вариантов — отличающихся участков одного и того же фрагмента ДНК длиной в один нуклеотид, которые связаны со строением сперматозоидов. Некоторые из этих вариантов приводят к изменениям в активности или структуре белков, которые они кодируют. Как следствие белок не работает или работает неправильно, что приводит к дефектным сперматозоидам.

Важно отметить, что в одном образце размер и форма сперматозоидов может сильно варьироваться. По показателям для успешного оплодотворения хотя бы 4% и более из всех сперматозоидов в образце должны быть нормальной формы. Существуют строгие критерии, определяющие наибольший оплодотворяющий потенциал.

«Благодаря данным из GTRD нам удалось выявить определенные геномные вариации, которые влияют на процент нормальных сперматозоидов. Он снижается до 3 – 4, что свидетельствует о проблемах с фертильностью. Наша работа закладывает фундамент для будущих исследований, чтобы узнать, как именно конкретные генетические отличия взаимосвязаны с формой и размером сперматозоидов, а следовательно и с фертильностью. Этот подход дает российским исследователям инструмент для разработки новых подходов к диагностике и лечению бесплодия у мужчин», — отмечает Семен Колмыков.

Результаты исследования вошли в диссертацию Семена, защита которой стала первой в истории Университета «Сириус».