cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2021-36-4-14-28cardiotomsk-1279Research ArticleОБЗОРЫ И ЛЕКЦИИREVIEWS AND LECTURESГеномика и предиктивная медицинаGenomics and predictive medicinehttps://orcid.org/0000-0002-6518-1207БарановВ. С.BaranovV. S.

 д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, главный научный сотрудник отдела геномной медицины

 199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 3 

 Dr. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Honored Scientist of the Russian Federation, Chief Research Scientist, Department of Genomic Medicine

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

vsbar40@mail.ruНаучно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. ОттаРоссияD.O. Ott Research Institute for Obstetrics, Gynecology, and Reproduction Russian Federation2021311220213641428Copyright © Баранов В.С., 20222022Баранов В.С.Baranov V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibjcem.ru/jour/article/view/1279

Достижения в понимании структурно-функциональной организации генома человека, расшифровка первичной последовательности ДНК в его клетке открыли новые, ранее недостижимые возможности медицинской генетики в понимании причин и механизмов наследственной патологии. По мере совершенствования методов молекулярного анализа генома внедрение генетики в медицину прогрессивно нарастает. Знание генома и его функций позволяет не только уточнить диагноз, но в значительной мере предвидеть наличие у человека наследственной предрасположенности к патологии, оценить вероятность развития того или иного заболевания. Данный подход составил основу нового направления медицинской генетики, получившего название предиктивной (предсказательной) медицины (ПМ). Прогресс ПМ прежде всего отражает успехи бурного развития молекулярно-генетических методов, новые возможности изучения структуры и функций генома. Менее чем за 15 лет после расшифровки генома медицинская генетика прошла сложный путь от анализа единичных генов до исследования всего генома, от сканирования генных ассоциаций до системной генетики мультифакторных заболеваний (МФЗ), от трансляционной до точной медицины, от идеи «генетического паспорта» до геномной электронной карты здоровья. Для современной практической медицины особенно актуальны разработка генетического паспорта, развитие прогностического генетического тестирования (ГТ) и карты репродуктивного здоровья.

Progress in understanding of structural and functional human genome organization and deciphering primary DNA sequence in human cells allowed for hitherto unreachable new capabilities of medical genetics in identifying the causes and mechanisms of inherited and inborn pathology. Implementation of genetics into medicine is progressively advancing along with improvement of molecular analysis of genome. Knowledge of genome and its functions allows to provide more accurate diagnosis, predict, to a considerable extent, the presence of genetic predisposition of a person to pathology, and to assess the chances for developing one or another disease. This approach became the basis for a new area of medical genetics named predictive medicine. The progress of predictive medicine refl ects success in tremendous upgrowth of molecular genetic methods and new capabilities of studying structure and functions of genome. Within less than 15 years after deciphering genome, medical genetics has travelled a long way from a single gene analysis to whole genome studies, from screening of genetic associations to systems genetics of multifactorial diseases, from translational to high-precision genetics, and from genetic passport idea to electronic genetic health records. The development of a genetic passport, prognostic genetic testing, and genomic chart of reproductive health is especially relevant for current practical medicine.

предиктивная медицинасистемная генетика мультифакторных заболеванийточная медицинагенетический паспортэлектронная геномная карта здоровьягеномная карта репродуктивного здоровьяпрогностическое генетическое тестированиеpredictive medicinesystems genetics of common diseasespersonal electronic genetic certificategenomic chart of reproductive healthprognostic genetic testingthe work was done as a part of basic research project #АААА-А19-119021290033-1ReferencesНаследственные болезни. Национальное руководство; под ред. Н.П. Бочкова, Е.К. Гинтера, В.П. Пузырева. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2012:757.Hereditary diseases. National guidelines; ed. by N.P. Bochkov, E.K. Ginter, V.P. Puzyrev. Moscow: GEOTAR-Media; 2012:757 (In Russ.).Баранов В.С. Программа «Геном человека» как научная основа профилактической медицины. Вестник РАМН. 2000;(10):27–37.Baranov V.S. The program “Human Genome” as a scientifi c basis for preventive medicine. Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2000;(10):27–37 (In Russ.).Baranov V.S. Genome paths: A way to personalized and predictive medicine. Acta Naturae. 2009;1(3):77–88.Baranov V.S. Genome paths: A way to personalized and predictive medicine. Acta Naturae. 2009;1(3):77–88.Пузырев В.П. Генетика мультифакториальных заболеваний: между прошлым и будущим. Медицинская генетика. 2003;2(12):498–508.Puzyrev V.P. Genetics of multifactorial diseases: between the past and the future. Medical Genetics. 2003;2(12):498–508 (In Russ.).Пузырев В.П. Медицинская патогенетика. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014;18(1):7–21.Puzyrev V.P. Medical pathogenetics. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2014;18(1):7–21 (In Russ.).Баранов В.С., Кузнецова Т.В., Кащеева Т.К., Иващенко Т.Э. Пренатальная диагностика наследственных болезней. Состояние и перспективы. СПб.: Изд-во ЭКО «Вектор»; 2020:569.Baranov V.S., Kuznetsova T.V., Kashcheeva T.K., Ivashchenko T.E. Prenatal diagnosis of hereditary diseases. State and prospects. St. Petersburg: Publishing house of ECO «Vector»; 2020:569 (In Russ.)Баранов В.С., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. Геном человека и гены предрасположенности. Введение в предиктивную медицину. СПб.: Изд-во «Интермедика»; 2000:263.Baranov V.S., Baranova E.V., Ivashchenko T.E., Aseev M.V. Human genome and predisposition genes. Introduction to predictive medicine. St.Petersburg: Publishing house «Intermedika»; 2000:263 (In Russ.).Генетический паспорт – основа индивидуальной и предиктивной медицины; под ред. В.С. Баранова. СПб.: Изд-во «Н-Л»; 2009:527.Genetic passport-the basis of individual and predictive medicine; ed. by V.S. Baranov. St. Petersburg: Publishing house «N-L»; 2009:527 (In Russ.).Пузырев В.П. Геномная медицина – настоящее и будущее. В кн.: Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике; под ред. В.П. Пузырева. Вып. 3. Новосибирск: Альфа Виста; 2003:3–26.Puzyrev V.P. Genomic medicine: the present and the future. In: Molecular biological technologies in medical practice; ed. by V.P. Puzyrev. Vol. 3. Novosibirsk: Alfa Vista; 2003:3–26 (In Russ.).Пузырев В.П., Степанов В.А. Патологическая анатомия генома человека. Новосибирск: Наука; 1997:223.Puzyrev V.P., Stepanov V.A. Pathological anatomy of the human genome. Novosibirsk: Nauka; 1997:223 (In Russ.).Manolio T.A., Collins Fr.S., Cox N.J., Goldstein D.B., Hindorff L.A., Hunter D.J. et al. Finding the missing heritability of complex diseases. Nature. 2009;461(7265): 747–753. DOI: 10.1038/nature08494.Manolio T.A., Collins Fr.S., Cox N.J., Goldstein D.B., Hindorff L.A., Hunter D.J. et al. Finding the missing heritability of complex diseases. Nature. 2009;461(7265): 747–753. DOI: 10.1038/nature08494.Eicher E., Flint J., Gibson G., Kong A., Leal S.M., Moore J.H. et al. Missing heritability and strategies for finding the underlining causes of complex diseases. Nat. Rev. Genet.2010;11(6):446–450. DOI: 10.1038/nrg2809.Eicher E., Flint J., Gibson G., Kong A., Leal S.M., Moore J.H. et al. Missing heritability and strategies for finding the underlining causes of complex diseases. Nat. Rev. Genet.2010;11(6):446–450. DOI: 10.1038/nrg2809.Пузырев В.П. Феномно-геномные отношения и патогенетика многофакторных заболеваний. Вестник Российской АМН. 2011;(9):17–27.Puzyrev V.P. Phenomic-genomic relations and pathogenetics of multifactorial diseases. Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2011;(9):17–27 (In Russ.).Баранов В.С. Геном человека, «недостающая» наследственность и генетический паспорт. Медицинская генетика. 2011;10(3):3–10.Baranov V.S. Human genome, “missing” heredity and genetic passport. Medical Genetics. 2011;10(3):3–10 (In Russ.).Wand H., Lambert S.A., Tamburro C., Iacocca M.A., O’Sullivan J.W., Sillari C. et al. Improving reporting standards for рolygenic scores in risk prediction studies. Nature. 2021;591(7849):213–219. DOI: 10.1038/s41586-021-03243-6.Wand H., Lambert S.A., Tamburro C., Iacocca M.A., O’Sullivan J.W., Sillari C. et al. Improving reporting standards for рolygenic scores in risk prediction studies. Nature. 2021;591(7849):213–219. DOI: 10.1038/s41586-021-03243-6.Баранов В.С., Баранова Е.В. Геном человека. Эпигенетика многофакторных заболеваний и персонифицированная медицина. Биосфера. 2012;4(1):77–85.Baranov V.S., Baranova E.V. The human genome. Epigenetics of multifactorial diseases and personalized medicine. The Biosphere. 2012;4(1):77–8517 (In Russ.).Lander E.S. Cutting the Gordian helix-regulating genomic testing in the era of precision medicine. N. Engl. J. Med. 2015;372(13):1185–1186. DOI: 10.1056/NEJMp1501964.Lander E.S. Cutting the Gordian helix-regulating genomic testing in the era of precision medicine. N. Engl. J. Med. 2015;372(13):1185–1186. DOI: 10.1056/NEJMp1501964.Hussain S. A new conceptual framework for investigating complex genetic disease. Front. Genet. 2015;6:327. DOI: 10.3389/fgene.2015.00327.Hussain S. A new conceptual framework for investigating complex genetic disease. Front. Genet. 2015;6:327. DOI: 10.3389/fgene.2015.00327.Подколодный Н.А., Подколодная Е. Онтология и биоинформатика в системной биологии. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015;19(6):652–663. DOI: 10.18699/VJ15.090.Podkolodnyy N.L., Podkolodnaya O.A. Ontologies in bioinformatics and systems biology. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2015;19(6):652–663 (In Russ.). DOI: 10.18699/VJ15.090.Williams S. Companies are building platforms based on blockchain technology to let individuals control and directly profit from their genomic ad medical inflammation. The Scientists. 2018. URL: https://www.thescientist.com.Williams S. Companies are building platforms based on blockchain technology to let individuals control and directly profit from their genomic ad medical inflammation. The Scientists. 2018. URL: https://www.the-scientist.comPurcell S.M., Moran J.L., Fromer M., Ruderfer D., Solovieff N., Roussos P. et al. Apolygenic burden of rare disruptive mutations in schizophrenia. Nature. 2014;506(7487):185–190. DOI: 10.1038/nature12975.Purcell S.M., Moran J.L., Fromer M., Ruderfer D., Solovieff N., Roussos P. et al. Apolygenic burden of rare disruptive mutations in schizophrenia. Nature. 2014;506(7487):185–190. DOI: 10.1038/nature12975.Van El C.G., Cornel M.C., Borry P., Hastings R.J., Fellmann F., Hodgson S.V. et al. Whole-genome sequencing in health care: Recommendations of the European Society of Human Genetics. Eur. J. Hum. Genet. 2013;21(6):580–584. DOI: 10.1038/ejhg.2013.46.Van El C.G., Cornel M.C., Borry P., Hastings R.J., Fellmann F., Hodgson S.V. et al. Whole-genome sequencing in health care: Recommendations of the European Society of Human Genetics. Eur. J. Hum. Genet. 2013;21(6):580–584. DOI: 10.1038/ejhg.2013.46.Баранов В.С., Баранова Е.B. Генетический паспорт: вчера, сегодня завтра. Вестник Pосздравнадзора. 2018;(2):22–29.Baranov V.S., Baranova E.V. Genetic passport: yesterday, today breakfast. Bulletin of Roszdravnadzor. 2018;(2):22–29 (In Russ.).Кarczewski K.J., Syder M.P. Integrative omics for health and disease. Nat. Rev. Gen. 2018;19(5):299–310. DOI: 10.1038/nrg.2018.4.Кarczewski K.J., Syder M.P. Integrative omics for health and disease. Nat. Rev. Gen. 2018;19(5):299–310. DOI: 10.1038/nrg.2018.4.Gibson G. Rare and common variants: Тwenty arguments. Nat. Rev Genet. 2012;13(2):135–145. DOI: 10.1038/nrg3118.Gibson G. Rare and common variants: Тwenty arguments. Nat. Rev. Genet. 2012;13(2):135–145. DOI: 10.1038/nrg3118.Robinson M.R., Wray N.R., Visscher P.M. Explaining additional genetic variation I in complex traits. Trends Genet. 2014;30(4):124–132. DOI: 10.1016/j.tig.2014.02.003.Robinson M.R., Wray N.R., Visscher P.M. Explaining additional genetic variation I in complex traits. Trends Genet. 2014;30(4):124–132. DOI: 10.1016/j.tig.2014.02.003.Пузырев В.П., Кучер А.Н. Эволюционно-онтогенетические аспекты патогенетики хронических болезней человека. Генетика. 2011;47:(12):1573–1585.Puzyrev V.P., Kucher A.N. Evolutionary and ontogenetic aspects of the pathogenetics of chronic human diseases. Genetics. 2011;47:(12):1573–1585 (In Russ.).Ritchi M.D., Andrade M., Kuivaniemi H. The foundation of precision medicine integration of electronic health records with genomics through basic, clinical and translational research. Front. Genet. 2015;6:104. DOI: 10.3389/fgene.2015.00104.Ritchi M.D., Andrade M., Kuivaniemi H. The foundation of precision medicine integration of electronic health records with genomics through basic, clinical and translational research. Front. Genet. 2015;6:104. DOI: 10.3389/fgene.2015.00104.Von Bertalanff y L. General system theory: Foundations, development and perspective. New York: George Brazzillier; 1968:295.Von Bertalanffy L. General system theory: Foundations, development and perspective. New York: George Brazzillier; 1968:295.Sieberts S.K., Schadt E.E. Moving toward a system genetics view of disease. Mamm. Genome. 2007;18(6–7):389–401. DOI: 10.1007/s00335-007-9040-6.Sieberts S.K., Schadt E.E. Moving toward a system genetics view of disease. Mamm. Genome. 2007;18(6–7):389–401. DOI: 10.1007/s00335-007-9040-6.Middha S., Lindor N.M., McDonnell S.K., Olson J.E., Johnson K.J., Wieben E.D.et al. How well do whole exome sequencing results correlate with medical fi ndings? A study of 89 Mayo Clinic Biobank samples. Front. Genet. 2015;6:244. DOI: 10.3389/fgene.2015.00244.Middha S., Lindor N.M., McDonnell S.K., Olson J.E., Johnson K.J., Wieben E.D.et al. How well do whole exome sequencing results correlate with medical findings? A study of 89 Mayo Clinic Biobank samples. Front. Genet. 2015;6:244. DOI: 10.3389/fgene.2015.00244.Zeng T., Huang T., Lu C. Editorial: Machine learning advances dynamic omics data analysis for precision medicine. Front. Genet. 2020;10:1343. DOI: 10.3389/fgene.2019.01343.Zeng T., Huang T., Lu C. Editorial: Machine learning advances dynamic omics data analysis for precision medicine. Front. Genet. 2020;10:1343. DOI: 10.3389/fgene.2019.01343.Baranov V.S., Ivaschenko T.E., Yarmolinskaya M.I. Comparative systems genetics view of endometriosis and uterine leyomyoma. Two sides of the same coin? Syst. Biol. Reprod. Med. 2016;62(2):93–105. DOI: 10.3109/19396368.2015.1123325.Baranov V.S., Ivaschenko T.E., Yarmolinskaya M.I. Comparative systems genetics view of endometriosis and uterine leyomyoma. Two sides of the same coin? Syst. Biol. Reprod. Med. 2016;62(2):93–105. DOI: 10.3109/19396368.2015.1123325.Baranov V.S., Ivaschenko T.Е., Liehr T., Yarmolinskaya M.I. Systems genetics view of endometriosis: А common complex disorder. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 2015;185:59–65. DOI: 10.1016/j.ejogrb.2014.11.036.Baranov V.S., Ivaschenko T.Е., Liehr T., Yarmolinskaya M.I. Systems genetics view of endometriosis: А common complex disorder. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 2015;185:59–65. DOI: 10.1016/j.ejogrb.2014.11.036.Osinovskaya N.S., Malysheva O.V., Shved N.Y., Ivashchenko T.E., Sultanov I.Y., Efi mova O.A. et al. Frequency and spectrum of MED12 exon 2 mutations in multiple versus solitary uterine leiomyomas from Russian patients. Int. J. Gynecol. Pathol. 2016;35(6):509–515.Osinovskaya N.S., Malysheva O.V., Shved N.Y., Ivashchenko T.E., Sultanov I.Y., Efi mova O.A. et al. Frequency and spectrum of MED12 exon 2 mutations in multiple versus solitary uterine leiomyomas from Russian patients. Int. J. Gynecol. Pathol. 2016;35(6):509–515.European Science Foundation. Personalized Medicine for the European citizen – towards more precise medicine for the diagnosis, treatment and prevention of disease. 2012. URL: http://archives.esf.orgEuropean Science Foundation. Personalized Medicine for the European citizen – towards more precise medicine for the diagnosis, treatment and prevention of disease. 2012. URL: http://archives.esf.org.Bank M.A. Researches develop standards for reporting polygenic risk scores. The Scientists. 2021. URL: https://www.the-scientist.comBank M.A. Researches develop standards for reporting polygenic risk scores. The Scientists. 2021. URL: https://www.the-scientist.com.

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