«Разработка и применение новых геномных технологий защиты организмов от мутагенного влияния, повышения продуктивности природных ресурсов и улучшения качества жизни населения»

Приоритетное направление: Научные исследования в области естественных наук

Специализированное приоритетное  направление: Фундаментальные и прикладные исследования в области биологии

Вид исследования: прикладные исследования 

Срок реализации 2021-2022 гг.

Руководитель программы – к.б.н., профессор Джансугурова Л.Б.  

Научная новизна и актуальность программы. 

Человек и окружающая его среда, здоровье нации всегда являлись государственными приоритетами. Ухудшение экологической обстановки существенно влияет на качество жизни и здоровье населения. Геномные исследования отмечены выдающимися достижениями, которые дали исключительно важную информацию не только для понимания фундаментальных основ жизни, но и быстро нашли практическое применение в фармакологии и медицине, сельском хозяйстве и экологии.

Ocнoвная идея программы — развитие фундаментальных исследований в области биологии для повышения результативности имеющихся научных разработок и обеспечении их реального вклада в экологию, медицину и сельское хозяйство Казахстана. 

Программа предполагает использование высокоинформативных технологий геномного и биоинформационного анализа в сочетании с традиционными физиолого-биохимическими методами для разработки новых подходов к оценке совокупного экологического риска и мер по улучшению качества жизни населения.

В связи с этим в Программе предусмотрены два направления: 1) Пополнение, поддержание и изучение имеющихся генетических банков и информационных баз данных целевых групп населения и вирусов, циркулирующих в Казахстане, для разработки новых подходов к оценке экологического риска с учетом совокупного действия мутагенных факторов и индивидуальных генетических особенностей; 2) Разработка новых технологий улучшения экологической среды обитания человека и его физического здоровья (способы очистки среды от действия мутагенов, направленное повышение продуктивности животных и растений, рекомендации по диагностике и терапии отдельных социально-значимых заболеваний). 

Прикладной эффект программы заключается в разработке рекомендаций для практического здравоохранения (выделении групп риска, панелей маркеров для диагностики и терапии мультифакториальных заболеваний, лабораторных регламентов создания новых фитопрепаратов и антибактериальных средств). В рамках программы будут также определены экологические и генетические риски для здоровья населения, разработаны новые способы коррекции негативного воздействия антропогенных факторов среды, предложены новые технологии очистки почв от тяжелых металлов и пестицидов, новая методология  направленного повышения продуктивности растений как источников биологически активных веществ, будет предложена панель маркеров молочной продуктивности верблюдов, разработаны новые кормовые добавки для повышения продуктивности сельскохозяйственных животных.

Цель программы: 

Изучение генетической изменчивости организмов на основе геномных и биоинформационных технологий для анализа генетического разнообразия, идентификации ценных генотипов, прогнозирования эффектов действия средовых факторов, понимания механизмов развития патологий и улучшения качества жизни населения.

Ожидаемые результаты:

  1. Пополнение и изучение с применением новейших методов анализа генома и биоинформационных технологий генетических банков (не менее 3) и баз данных (не менее 3) на основе анализа этнических и региональных популяций (не менее 1000 индивидов), популяций здорового населения (не менее 300 индивидов), населения пострадавшего от техногенных катастроф (не менее 300 индивидов), и групп больных социально-значимыми заболеваниями (не менее 300 индивидов). 
  2. Новые фундаментальные знания о закономерностях естественного и спонтанного мутагенеза на основе современных методов анализа генома для получения сведений о генетической гетерогенности популяций человека, животных, растений и вирусов, их взаимодействия со средовыми факторами, оценке патогенетической значимости мутаций/полиморфизмов, выделении групп риска (не менее 3) и идентификации ценных генотипов. 
  3. Практические рекомендации для диагностики и лечения социально-значимых заболеваний (не менее 3), улучшения качества жизни населения, пострадавшего от техногенных катастроф (не менее 2).
  4. Идентификация ценных генотипов древесных растений (не менее 2), аккумулирующих тяжелые металлы и пестициды, практические рекомендации по их применению в «зеленых» технологиях очистки почв (не менее 1). 
  5. Новые способы (не менее 1) оценки качества и повышения молочной продуктивности животных на основе маркирования и изучения характера экспрессии генов, контролирующих хозяйственно-ценные признаки. 
  6. Оценка физико-химических и микробиологических свойств компонентов для производства кормовых добавок и комбикормов с вводом БАД. Технологии (не менее 2) приготовления кормовых добавок и комбикормов, обогащенных адсорбирующими добавками, витаминами, пробиотиками и ферментами для сельскохозяйственных животных. Новые методы повышения продуктивности животных (не менее 2), дана оценка эффективности их применения, получены опытно-промышленные образцы разработанных комбикормов и кормовых добавок (не менее 2), рекомендации (не менее 2) по повышению продуктивности сельскохозяйственных животных.
  7. Новая методология (1) направленного повышения продукции биологически активных веществ растений (не менее 2 видов растений) и комплексные методические рекомендации (1) по созданию новых фитопрепаратов.   
  8. Публикации в рецензируемых научных изданиях баз данных Web of Science/Scopus, входящих в Q1-Q4 квартили, публикации в научных журналах, рекомендованном КОКСОН, выпуск не менее 5 практических рекомендаций, 2 актов внедрения, 2 заявок на патент.

Достигнутые результаты

В 2021 г. рамках данной программы проведен комплекс мероприятий по пополнению, поддержанию и изучению имеющихся генетических банков и информационных баз данных целевых групп населения. Пополнение биобанка населения, подверженного действию стойких органических загрязнителей осуществлено путем обследования мест расположения устаревших запасов пестицидов в Жамбылском районе Алматинской области. Собрано 50 биобразцов, представляющих жителей п. Каракастек и п. Умбеталы, проживающих в непосредственной близости к бывшим складам пестицидов. По результатам анкетирования и оценки общего состояния здоровья сформированы базы данных. Проведен химический анализ образцов почвы и воды, изучено их мутагенное действие в тесте Эймса. Начат молекулярно-генетический анализ населения, подверженного действию СОЗ (имеющиеся материалы и пополнение). Пополнены биобанки больных социально-значимыми заболеваниями: аллергические заболевания, рак предстательной железы, эпилепсия,  расстройства аутического спектра. Произведен сбор биоматериалов от условно-здоровых индивидов. Проведено широкогеномное генотипирование 18 пациентов с эпилепсией, проведено NGS секвенирование по широкой панели генов, ассоциированных с развитием разных типов онкологических заболеваний и биоинформатическая обработка данных. В различных регионах Казахстана осуществлен сбор биоматериалов от свиней, домашних и диких птиц и  установлены вирусы, циркулирующие среди птиц Казахстана. В рамках программы разрабатываются технологии, направленные на улучшение среды обитания человека и качество его жизни. Проведены модельные эксперименты по индукции адаптивного ответа клеток человека  культурах in vitro при воздействии разных доз ультрафиолетового и ионизирующего излучения.  Определены семейства бактериофагов и выделена наиболее перспективная группа фагов для разработки потенциальных терапевтических препаратов. Оптимизирована технология микроклонального размножения павлонии, позволяющая получать генетически однородный посадочный материал для использования в программах фиторемедиации почв от тяжелых металлов и пестицидов. Проведен анализ влияния абиотических стрессов (осмотический, солевой и холодовой) на морфофизиологические параметры и состав биологически активных веществ Sedum acre и Rumex confertus. Получена субстанция фитопрепарата CФП-1 с высоким содержанием антрахинонов. Субстанция протестирована на лабораторных животных в отношении токсичности и дозовых эффектов. Проведено полногеномное секвенирование 5 гибридов верблюдов с хорошими показателями молочной продуктивности, рекомендованные для дальнейшего использования в селекции. Разработаны 2 технологии получения кормовых добавок на основе природного монтмориллонитового сырья, обогащенного витаминами и микроэлементами. В экспериментах на лабораторных животных изучены эффекты приема добавок на физиолого-биохимические показатели, определена пищевая ценность, оценена потенциальное адсорбционная способность в отношении токсикантов, антиоксидантный эффект, протекторные свойства.

Всего по Программе в 2021 г. опубликовано 29 работ, из них 5 в рейтинговых журналах базы Scopus, 4 — в зарубежных журналах, 6 — в рейтинговых отечественных изданиях (КОКСОН) и 14 тезисов докладов на зарубежных и отечественных международных конференциях. Подана 1 заявка на патент.

Основные исполнители проекта 

Состав исследовательской группы — 75 исполнителей, из них 8 ответственных исполнителей заданий. 

Руководитель программы — Джансугурова Л.Б. Scopus Author ID84089663000000- ORCID 0002-6745-9903 https://orcid.org/0000-0002-6745-9903

Ответственные  исполнители:

Мить Наталья Викторовна – к.б.н., Scopus Author ID 8408966500; ORCID 0000-0001-9220-7436 https://orcid.org/0000-0001-9220-7436.

Шаденова Ельвира Абылгазиевна — к.б.н., Scopus Author ID 57212136336; ORCID 0000-0002-7844-4264 https://orcid.org/0000-0002-7844-4264.

Чередниченко Оксана Генадьевна — к.б.н., Scopus Author ID 6602131521; WOS ID AAN-1911-2021; ORCID 0000-0001-5681-639X https://orcid.org/0000-0001-5681-639X

Хусаинова Эльмира Минагуловна — к.б.н., Scopus Author ID 36343774800; ORCID 0000-0001-9072-187X https://orcid.org/0000-0001-9072-187X.

Мусаева Айжан Сеилхановна — к.б.н., Scopus Author ID 57212056281; ORCID 0000-0003-2871-1552 https://orcid.org/0000-0003-2871-1552

Кулманов Тимур Есенгалиевич — к.б.н., Scopus Author ID 57208437818.

Макашев Ерболат Капанович — д.б.н., Scopus Author ID 16304773700; ORCID 0000-0001-9177-1000  https://orcid.org/0000-0001-9177-1000.

Березин Владимир Элеазарович — д.б.н., Scopus Author ID 7102492543; WOS ID AAQ-6623-2020; ORCID 0000-0003-2648-8975 https://orcid.org/0000-0003-2648-8975

Публикации за 2021 г.

Статьи с импакт-фактором

  1. Kocher A., Papac L., Barquera R., ……. Lyazzat Musralina et al. Ten millennia of hepatitis B virus evolution // SCIENCE, 8 Oct 2021, Vol 374, Issue 6564, pp. 182-188, IF=41.846 SJR – H-index 1186 Q1 DOI: 10.1126/science.abi5658 https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi5658
  2. Gnecchi-Ruscone G. A., Khussainova E., Nurzhibek K., Musralina L., …… Djansugurova L. et al. Ancient genomic time-transect from the Central Asian Steppe unravel the history of the Scythians // Science Advances.  26 Mar 2021. Vol. 7, no. 13, eabe4414 DOI: 10.1126/sciadv.abe4414 2020 IF=13.116 (2019) SJR 6.06 Q1 Процентиль 97%https://doi.org/10.1126/sciadv.abe4414

3.Turebekov, N., Abdiyeva, K., Yegemberdiyeva, R., ….. A., Musralina L., …… Khussainova E., Djansugurova L. et al. Occurrence of Anti-Rickettsia spp. Antibodies in Hospitalized Patients with Undifferentiated Febrile Illness in the Southern Region of Kazakhstan (2021) American Journal of Tropical Medicine and Hygiene, 104 (6), pp. 2000-2008. DOI: 10.4269/ajtmh.20-0388 Cite Score — 4.0, SJR (2020) 1.015, Процентиль 60%, https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85107442451 &doi=10.4269%2fajtmh.200388&partnerID=40&md5=79f838c090853a110de6a60584e31de7

  1. Khamdiyeva O., Tileules Z., Baratzhanova G., Perfilyeva A., Djansugurova L. The study of sodium and potassium channel gene single-nucleotide variation significance in non-mechanical forms of epilepsy // Egyptian Journal of Medical Human Genetics. – 2021. — V. 22, 5.  (Q4, Scopus  SJR-0.25; H index 14; процентиль – 10% https://doi.org/10.1186/s43042-020-00123-y
  2. Mit N.  Cherednichenko, O., Mussayeva A., Khamdiyeva O. et al. (2021) Ecological risk assessment and long-term environmental pollution caused by obsolete undisposed organochlorine pesticides // Journal of Environmental Science and Health, Part B 56(5): 490-502 (Q3, процентиль 59%) https://doi.org/10.1080/03601234.2021.1913931

Статьи в зарубежном журнале

  1. Klivleyeva N.G., Ongarbayeva N.S., Saktaganov N.T., Glebova T.I., Lukmanova G.V., Shamenova M.G., Baimukhametova A.M. Influenza A/H1sw 2009 virus circulation among swine populations In the Republic of Kazakhstan (2019) // Biotechnology & Biotechnological Equipment 2021, Vol. 35, No. S1, S43. (SJR -0,417, процентиль – 43%)
  2. Karamendin K and Kydyrmanov A (2021) Cormorants as a Potentially Important Reservoir and Carrier of Newcastle Disease Virus on the Asian Continent. Front. Vet. Sci. 8:648091. DOI: 10.3389/fvets.2021.648091 https://doi.org/10.3389/fvets.2021.648091
  3. Klivleyeva N.G., Ongarbayeva N.S., Korotetskiy I.S., Glebova T.I., Saktaganov N.T., Shamenova M.G., Baimakhanova B.B., Shevtsov A.B., Amirgazin A., Berezin V.E., Webby R.J. Coding-Complete Genome Sequence of Swine Influenza Virus Isolate A/swine/Karaganda/04/2020 (H1N1) from Kazakhstan // Microbiology Resource Announcements. 10:e00786-21. http://www.flu.org.cn/en/article-17863.html
  4. Gorchakova O., Gorchakov V., Kolmogorov Y., Nurmakhanova B., Demchenko G., Abdreshov  S. Microelement profile and structure of regional lymph nodes during senile involution of lymphoid tissue //Аrchiv euromedica, — 2021, — Vol.11, -№1, -P.48-51http://dx.doi.Org/10.35630/2199-885X/2021/ 11/1. 

Статьи КОКСОН

  1. А. Анарбекова, Ж. Турсунова, Р. Мусабаев, И. Киселев, А. Гаршин, Н.К. Алтынова, О.Г. Чередниченко, Г.М. Абылкасымова, А. Сейсенбаева, Ж.А. Жаниязов, Э.М. Хусаинова, Л.Б. Джансугурова, Б.О. Бекманов Анализ генов детоксикации ксенобиотиков и репарации ДНК у населения, проживающего на территориях, загрязненных пестицидами // Вестник КазНМУ, 2021. №2, С.201-209. DOI 10.53065/kaznmu. 2021.47.80.036
  2. Turganova R. A., Djangalina E. D., Shadenova E. A., Kapytina A. I., Kamshybayeva G. K. Features of the introduction into in vitro culture and micropropagation of Paulownia tomentosa // Reports Of The National Academy of Sciences of The Republic of Kazakhstan Volume 2, Number 336 (2021), P.18 – 25 https://doi.org/10.32014/2021.2518-1483.25
  3. Амандыкова М.Д., Тленшиева А.М., Мусаева А.С., Сайто Н. Генотипирование верблюдов Алматинской области по гену CSN2 молочной продуктивности/ Вестник КазНУ им. аль-Фараби, Серия биологическая. 2021. №2.  — С. 102-111 https://doi.org/10.26577/eb.2021.v87.i2.10 
  4. Байгушикова Г.М., О.Г. Чередниченко, А.Л. Пилюгина, С.К. Нұрали Жойылмаған және қолдануға тыйым салынған пестицидтердің сақтау орындарынан алынған ауыз су үлгілері мен торырақтың сулы сығындысы құрамынан пестицидтердің адам қаны лимфоциттері дақылдарына мутагендік белсенділігін талдау // Вестник ЕНУ имени Л.Н. Гумилева. Серия: Химия. География. Экология,  2020 № 4(133) С. 65-76 https://doi.org/10.32523/2616-6771-2020-133-4-80-91
  5. Shokan A.K., Ginayatova I.B., Yergozova D.M.., Kudrina N.O., Korulkin Т.Y., Terletskaya N.V., Korbozova N.K Effects of Rumex tianschanicus Losinsk extract on hematological indicators in experimental gastritis. Вестник КарГУ, Серия «Биология». № 3(103)/2021, С.150-156. http://rmebrk.kz/magazines/journal/show/6919
  6. Altynova N.K., Garshin  A.A., Delannoy M., Seisenbaeva A.S., Bespalova K.B., Skvortsova L.A., Kiselev I., Baratzhanova G.S., Amyrgalieva  A.S., Tolebaeva A.D., Zhunussova G.S., Khamdiyeva O.K., Bekmanov B.O., Djansugurova L.B. Association of the DNA repair genes polymorphism with the frequency of chromosomal mutations and health status of the population of the Almaty region // International Journal of Biology and Chemistry 14, № 1, 119 (2021) Р. 119-129. https://doi.org/10.26577/ijbch.2021.v14.i1.013

Тезисы конференций

  1. Gorchakova O., Gorchakov V., Demchenko G., «Parameters of Hydration and Structure of Lymph Nodes during the maximum Development of Lymphoid Tissue,» 2021 IEEE Ural-Siberian Conference on Computational Technologies in Cognitive Science, Genomics and Biomedicine (CSGB), 2021, pp. 90-93, doi: 10.1109/CSGB53040.2021.9496016..https://doi.org/10.1109/CSGB53040.2021.9496016
  2. Bekmanov B., Skvortsova L., Kiselev I., Bespalova K., Abylkasymova G., Garshin A., Begmanova M., Seisenbayeva A., Abyldasheva A., Altynova N., Cherednichenko O., Djansugurova L., Khussainova E. Analysis of polymorphisms of DNA repair genes in people exposed to residues of unutilized outdated pesticides of Almaty Region // FEBS OPEN BIO – 2021. –– Vol.11. — Р.323. (IF=4.739 2018 Web of Science)https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2211-5463.13205
  3. Khamdiyeva O., Tileules Zh., Baratzhanova G., Abdikerim S., Zhusipova B., Djansugurova L. Analysis of mitochondrial DNA mutations in patients with epilepsy // FEBS OPEN BIO – 2021. –– Vol.11. — Р.324. (IF=4.739 2018 Web of Science) https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2211-5463.13205 
  4. Cherednichenko O.G., Pilyugina A.L. Radiosensitivity of people professionally exposed to ionizing radiation // Fifth International Conference, Dedicated to N. W. Timofeeff-Ressovsky  “Modern Problems of Genetics, Radiobiology, Radioecology, and Evolution”, 5–10 Oct. 2021 Dubna, Р. 80
  5. Джансугурова Л. «Молекулярно-генетический анализ популяций сельскохозяйственных животных и другие коллекции Института генетики и физиологии» // Материалы конференции «Сохранение и воспроизводство генетических ресурсов для устойчивого сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности в масштабах ОИС», Нур-Султан, 25 мая 2021. С. 118-122.
  6. Беспалова К., Перфильева А., Хусаинова Э., Абдикерим С., Чильдебаева А., Бекманов Б., Джансугурова Л. Описание вариантов митохондриальной ДНК в семье с наследственной формой аутизма // Современные биотехнологии для науки и практики. Сборник тезисов VIII Международной конференции, посвященной Дню ДНК-2021. 22-23 апреля 2021 года. – СПб.: РИЦ ПСПбГМУ, 2021. – 60 с.https://pps.kaznu.kz/kz/Main/FileShow2/194080/103/3/1250/2021//
  7. Джансугурова Л.Б., Бекманов Б.О., Нуржанова А.А., Мить Н.В., Инелова З.А., Жубанова А.А., Жапбасов Р.Ж., Чередниченко О.Г., Капышева У.Н., Жунусова Г.С., Алтынова Н.К., Шаденова Э.А. Комплексная оценка влияния неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов на генетический статус и здоровье населения Алматинской области // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Современные проблемы биотехнологии: от лабораторных исследований к производству», 4-5 июня 2021 г. Алматы, Казахстан. С. 16-19.
  8. Амандыкова М.Д., Досыбаев К.Ж. Изучение полиморфизма генов казеиновых белков в популяциях верблюдов Алматинской области // Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Фараби әлемі». — Алматы, 2021. C. 230
  9. Сеизгайн М.М., Амандыкова М.Д., Досыбаев К.Ж. Ірі қара малдарын κ-казеин гені бойынша генотиптеу// Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Фараби әлемі».  — Алматы, 2021. С.258
  10. Анарбекова А., Турсунова Ж., Киселев И., Бегманова М.О.Пестицидтермен ластанған аймақтарда тұратын тұрғындарда ксенобиотиктер детоксикациясына және днқ репарациясына қатысатын гендерді талдау // Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Фараби әлемі».  — Алматы, 2021. Р. 231
  11. Турсунова Ж., Анарбекова А., Балхия С., Копбаева Ш. Изучение полиморфизма гена AGTR1 (A1166C) у людей с артериальной гипертензией. // Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Фараби әлемі».  — Алматы, 2021. Р. 263
  12. Ергозова Д.М., Шокан А.К. «Морфологические особенности печени при экспериментальной терапии гастрита экстрактом  Rumex tianschanicus» X Юбилейной Научно-практической конференции с международным участием «Путь в науку» Алматы, 13 сентябрь 2021, Казахский Национальный Университет им. Аль-Фараби  Секция: Морфология.
  13. Әбдікерім С.Е. NGS негізіндегі trusight cancer панелінің қуықасты безі қатерлі ісігімен байланысы // Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Фараби әлемі».  — Алматы, 2021. C.233
  14. D.M.Yergozova, I.B.Ginayatova, A.K.Shokan «Effects of Rumex tianschanicus Losinsk extract on GI tract and hematological indicators in experimental gastritis» // Current Trends In The Development of Science and Practice. Abstracts of XVІІ International Scientific and Practical Conference, Haifa, Israel, (June 07 – 09, 2021) P.22-24.

Патенты:

Заявка на патент A23K1/16  от 22.10.2021 г. «Способ приготовления  биологически  активной добавки для восполнения дефицита активных веществ и микроэлементов в    питании животных».