Институт генетики и физиологии

В области фундаментальных исследований:

• Фундаментальные проблемы мутагенеза, генетической нестабильности, программированной гибели клеток (апоптоза), канцерогенеза, генетического полиморфизма, межклеточной сигнализации, регуляции экспрессии генов впервые в Казахстане стали изучаться в Институте.
• Институт имеет приоритет в области изучения отдаленных последствий действия радиации на геном человека и оценку степени генетического риска для будущих поколений. Изучается влияние радиации и других мутагенных факторов среды на геном человека и животных из экологически неблагоприятных регионов Республики Казахстан, а также в результате профессионального вреда.

В медицине:

• Собраны генетические банки, представляющие: а) больных сердечно-сосудистыми, онкологическими заболеваниями, и соответствующие популяции здоровых людей (всего около 5000 человек); б) материал, представляющий различные возрастные группы жителей Алматинской области и г. Алматы с наличием или без возрастзависимых заболеваний (около 1000 человек).
• Определены генетические маркеры предрасположенности к развитию возраст-зависимых патологий в казахстанских популяциях.
• Разработаны диагностические панели для определения предрасположенности (генетический паспорт здоровья) к развитию рака пищевода, рака шейки матки, колоректального рака, сердечно-сосудистым заболеваниям и глаукомы, проводится тестирование по договорам с медицинскими центрами.
• Разработана технология для ранней диагностики и направленной терапии рака груди и простаты на основе специфической детекции растительными лектинами активированных рецепторов раковых клеток. Получен патент США.
• Проведен скрининг известных генетических маркеров, ассоциированных с семейно-наследуемыми синдромами, имеющими клинические проявления эпилепсии. На основе договора с SVS Клиника изучения эпилепсии, судорожных состояний и семейного мониторинга имени В.М. Савинова проведены обучающие курсы для врачей-клиницистов по ознакомлению с наследственными синдромами и методологическими подходами к анализу. В рамках договора в ходе 2015-2016 года проводятся молекулярно-генетические анализы пациентов-волонтеров.
• С 2015 г. совместно с РГП на ПХВ «Алматинский онкологический центр» УЗ г. Алматы и «КазНИИ онкологии и радиологии» МЗ РК на договорной основе был открыт кабинет генетического консультирования, где мы проводим молекулярно-генетическую диагностику спорадических и наследственных форм самых распространенных видов рака (рак молочной железы, рак легкого, РШМ, РП, КРР). Генетическое консультирование также ведут наши специалисты. Для повышения эффективности молекулярно-генетического тестирования помимо наших панелей маркеров были подобраны и отработаны протоколы анализа кандидатных генов, имеющих высокую прогностическую информативность и фармакогенетическое значение для назначаемой онкологическим больным химиотерапии.
• На основе изучения паттерна метилирования промоторов генов, вовлеченных в развитие спорадических и наследственных вариантов колоректального рака, разрабатывается высокочувствительная диагностическая тест-система.
• Проведены пилотные исследования у учеников Школы олимпийского резерва («Республиканская специализированная школа – интернат – колледж олимпийского резерва имени Каркена Ахметова») и ряда фитнес-центров г. Алматы и разработан генетический паспорт спортсмена, который может давать информацию о спортивных возможностях и рисках.
• Определена роль оксида азота и апоптозных генов в продолжительности жизни и старении на модельном организме – Drosophila melanogaster.
• Проводится тестирование фармацевтических, сельско-хозяйственных, пищевых и парфюмерных препаратов и биопродуктов на мутагенный, канцерогенный, эмбриогенный и тератогенный эффекты, а также проверка противовирусной активности лекарственных препаратов. Тестирование осуществляется на различных модельных системах, широко используемых в мировой практике для анализа действия препаратов на генетические изменения.

В сельском хозяйстве:

• Ведутся исследования по системному изучению признаков и сохранению биоразнообразия лесных культур Казахстана.
• Создана коллекция быстрорастущих форм древесных. Усовершенствованы технологические схемы клонального микроразмножения хвойных, древесных и лесных культур.
• Для каждого вида древесных пород установлены типы молекулярно-генетических маркеров, наиболее подходящие для типирования ценных генотипов. Проведена закладка генетически идентифицированных клонов в условия открытого грунта в северный и южный регионы Республики Казахстан.
• Проводятся исследования по биологии продуктивности сельскохозяйственных животных, направленные на радикальное совершенствование генетико-селекционной работы.
• Изучены генетические принципы формирования масти каракульских овец, создана компьютерная программа для приборной оценки масти.
• Разработаны способы молекулярно-генетической идентификации сельско-хозяйственных пород животных. Получен сертификат Международного общества генетики животных (International Society for Animal Genetics — ISAG).
• Созданы геномные паспорта 2 пород овец казахстанской селекции (едилбайской и архаромеринос).
• Проведены цитогенетические исследования и молекулярно-генетическая паспортизация 4-х пород крупного рогатого скота.

В экологии и охране окружающей среды:

• Собран уникальный генбанк: проживающие вблизи бывшего Семипалатинского ядерного полигона (1120 чел.); рабочие уранового производства (200 чел.) и ликвидаторы аварии на Чернобыльской АЭС (114 чел.), соответствующие контрольные популяции. Выявлены индивидуальные генотипы, ассоциированные с радиочувствительностью и радиорезистентностью.
• Сделано научное открытие, имеющие важный социальный эффект для Казахстана: внуки людей, подвергнувшихся действию радиации, могут не бояться «мутационного багажа», полученного в наследство от родителей, поскольку уровень мутаций в половых клетках определяется только настоящим уровнем радиационного загрязнения.
• На основании результатов цитогенетических исследований когорт человека, подверженных радиационному облучению (население и профессиональная вредность), в комапунде с in vitro исследованиями действия определенных доз радиации на культуры клеток человека получены математические модели расчета поглощенной дозы облучения с учетом индивидуальной радиочувствительности.
• Определен генотоксический потенциал приоритетных загрязнителей наземных и водных экосистем Иле-Балхашского региона, изучено действие техногенных факторов на генетический статус населения и животных в 5 населенных пунктах.
• Выполняется комплексная программа по оценке риска воздействия техногенного влияния для населения Казахстанской части Прикаспия. В 3-х населенных пунктах Атырауской и 3-х населенных пунктах Мангистауской областей проведены комплексные исследования (анализ образцов почвы, воды, ила на наличие приоритетных загрязнителей; тестирование их мутагенного потенциала в краткосрочных системах тестирования на модельных тестерных объектах разного эволюционного уровня; анализ эндемичных видов растений и животных; анализ сельско-хозяйственных животных и кормовых растений; состояния паразитарных болезней копытных животных, анализ состояния соматического здоровья населения, цитогенетический и молекулярно-генетический анализ населения мониторинговых зон Прикаспия). Разработаны методы ускоренного размножения и реинтродукции наиболее значимых видов древесно-кустарниковых растений, опубликована рекомендация по использованию селитрянки в озеленении Прикаспия.

В области истории/археологии, палеогенетики и популяционной генетики:

• Впервые в Казахстане в 2013 году открыта высокоспециализированная палеогенетическая лаборатория для осуществления междисциплинарных исследований и решения вопросов истории.
• Проведен сравнительный ДНК-анализ костных останков (3 объекта) из некрополя «Хан моласы» (Айтекебийского р-н, Актюбинской обл.) и ДНК современных потомков Абулхаир-хана. Установлено сходство гаплотипов потомков и одного из исследованных скелетов. Силами акимата Актюбинской области в 2015 г. на некрополе «Хан моласы» создан музейный комплекс (стелла, мавзолей, облагорожена территория).
• Уточнена родовая принадлежность и собраны биообразцы от 1546 человек, из них 1208 мужчин и 338 женщин (разные регионы Казахстана, представители различных семейных кланов). Выделены ДНК и проведено генотипирование современного населения Казахстана по информативным ДНК-маркерам, характеризующим отцовские (17 STR-локусов Y-хромосомы, 813 чел.) и материнские (HVR1 и HVR1 районов мтДНК, 106 мужчин и женщин) линии наследования. Установлены гаплотипы Y-хромосомы и мтДНК современных казахов. На основе имеющихся биоматериалов (ДНК, кровь, буккальные соскобы) заложен генбанк. Обработанные анкетные данные и результаты исследования внесены в информационную базу данных. Проведен анализ происхождения отцовских и метеринских линий современных казахов.
• Проведен ДНК-анализ 3-х значимых археологических находок:

1) останки человека, принадлежавшего к гуннской элите из Венгерского музея естественной истории, датированные средней третью V века;

2) археологическая находка 2012 г., «Урджарская принцесса» из кургана Тасарык в Урджарском районе Восточно-Казахстанской области, датированная IV-III веками до н.э.;

3) череп человека энеолитического периода из поселения Ботай, датированного IV- III тысячелетием до н.э.

Показано, что костные останки гуннского периода из Венгрии 100% характеризуются по L гаплотипу Y-хромосомы  и D4j12 гаплотипу мтДНК, что является свидетельством азиатского происхождения отцовской и материнской линии древней находки из Европы. Современный казах с L гаплотипом Y-хромосомы проявляет морфологическое сходство с реконструкцией облика древней находки.

Изучены антропометрические характеристики «Урджарской принцессы» и сделана реконструкция ее облика. Палеогенетический анализ показал, что данная находка характеризуется D4o гаплотипом мтДНК, свидетельствующем об азиатском происхождении и генетическом родстве с населением Алтая, Сибири, Крайнего Севера и коренным населением Америки.

Установлено, что человек энеолитического периода с поселения Ботай имеет О2 гаплотип Y-хромосомы, имеющий восточно-евразийское происхождение, и K1b2 гаплотип мтДНК, который имеет восточно-европейское происхождение и весьма распространен у современного населения Западной Европы и Америки.

По итогам работы разработаны рекомендации государственных органов, в деятельности которых применяются данные результаты исследований.