Обзор научной периодики за 26 августа – 1 сентября

Новые методы исследования и диагностики

1. В журнале eLife опубликовали статью, авторы которой разработали модель для изучения заболеваний глаза. Они вырастили из плюрипотентных клеток человека микрофизиологическую модель сетчатки на чипе, повторяющую все детали настоящей сетчатки и протекающие в ней процессы: фагоцитоз отработавших частей клеток, взаимодействие фоторецепторов с пигментным эпителием, развитие сосудов и т.д. Новая модель уже используется для тестирования лекарств.

2. Актинобактерия Nakamurella multipartita под воздействием синего света может связывать и деактивировать молекулы РНК c определенной последовательностью нуклеотидов. Она делает это с помощью рецептора PAL, на C-конце которого находится фотосенсор, а на N-конце — эффекторный домен, связывающий РНК. Авторы исследования, опубликованного в Nature Chemical Biology, уверены, что инструменты, которые можно разработать на основе этих данных, существенно облегчат оптогенетические исследования внутриклеточных процессов.

3. Экзосомы доставляют из клетки в клетку белки и нуклеиновые кислоты. Авторы статьи, опубликованной на этой неделе в Nature Communications, считают, что анализ поверхностей единичных экзосом может быть полезным и эффективным методом диагностики. Экзосомы, происходящие из разных тканей, несут разные комбинации поверхностных белков, посаженных на мембране с различной плотностью. Чтобы отделить одни экзосомы от других, использовали антитела к этим белкам, меченые определенными последовательностями ДНК, ПЦР и секвенирование нового поколения. Анализу подвергались единичные экзосомы из различных биологических жидкостей человека или клеточной ростовой среды. Метод настолько точен, что позволяет разделить экзосомы из разных тканей и определить, из каких органов в кровь попадают экзосомы с маркерами патологии.

Онкология

4. В журнале eLife пишут, что 75% случаев аденокарцином легких вызваны мутациями в двух генах, каждый из которых регулирует рост клеток, один в составе MAP-киназного каскада, другой — в составе PI3-киназного. Эксперименты с генномодифицированными мышами показали, что в одиночку ни одна из этих мутаций не вызывает рак легких. Мутация в гене Braf MAP-киназного каскада стимулирует рост доброкачественных опухолей, клетки которых сохраняют свои характеристики, но дедифференцировка, свойственная аденокарциноме, происходит только при наличии дефекта в гене PIc3ca.

5. Разработан новый метод, позволяющий следить, как раковые клетки адаптируют среду обитания под себя, создавая ниши для метастазирования. Для этого были созданы ГМ-клетки рака груди, которые производят производят флуоресцентный белок, проникающий в соседние клетки, что позволяет оценить их область воздействия. Таким способом изучали среду обитания метастатических клеток рака груди, попавших в легкие. Там обнаружилась популяция паренхимных клеток, ассоциированных с раком, способная к самоподдержанию; ее клетки также обладают маркерами стволовых клеток и могут дифференцироваться во все типы клеток. Авторы исследования, опубликованного на этой неделе в Nature, уверены, что этот результат подтверждает состоятельность этого метода и возможность его дальнейшего использования.

Вирусные заболевания

6. Новый метод долгосрочного мечения клеток, зараженных вирусом чикунгунья, помог выявить, почему при этой болезни боли в мышцах и суставах возникают через много лет после первичной инфекции. Авторы статьи в PLOS Pathogens заразили мышей ГМ-вирусом чикунгунья, который кодирует фермент рекомбиназу CRE. Присутствие такого вируса в клетках специальной репортерной линии мышей можно наблюдать во время хронической фазы, в отличие от вируса дикого типа. (Рекомбиназа включает экспрессию флуоресцентного белка в клетках этих мышей.) Исследователи отследили, что вирусные белки экспрессируются в фибробластах и миобластах, вызывая у мышей хронические воспаления мышц и суставов. Зараженные клетки формируют особую популяцию, которая может существовать более трех месяцев. Авторы надеются, что эта информация поможет в борьбе с хроническим вирусным артритом.

7. Авторы статьи, опубликованной на этой неделе в Nature Communications, изучили, какие иммунные клетки активируются при заражении вирусом лихорадки денге и как они мигрируют по инфицированному организму. Анализ образцов крови и кожи 32 пациентов с острыми случаями лихорадки показал, что на ранней стадии заражения в крови активируются естественные киллеры (NK-клетки), обладающие цитотоксичностью против вирусов и опухолевых клеток. Клетки иммунной системы в районе пораженных участков кожи производят цитокины, которые активируют естественные киллеры и заставляют фенотипически незрелую часть их популяции мигрировать в направлении этих участков. Это исследование дает новую информацию о том, как иммунная система работает при острых вирусных инфекциях, и может помочь при разработке лекарства и вакцины от лихорадки денге.

Генетика и эпигенетика человека

8. Журнал Epigenetics опубликовал исследование, в котором впервые продемонстрирована корреляция между употреблением каннабиса мужчинами и эпигенетическими изменениями ДНК в их сперматозоидах, а именно в генах, связанных с аутизмом. Среди этих генов – dglap2, продукт которого участвует в передаче нейронных сигналов в мозгу и активно синтезируется при аутизме, шизофрении и посттравматическом стрессовом расстройстве. В сперме мужчин, употреблявших марихуану, этот ген гипометилирован в 17 сайтах. В тканях мозга сниженное метилирование гена означает его повышенную активность. Есть опасения, что эпигенетическое состояние сперматозоидов наследуют потомки этих мужчин, поскольку в тех штатах Америки, где употребление каннабиса легализовано, расстройства аутистического спектра встречаются заметно чаще. Однако исследователи не учитывали многие побочные факторы помимо употребления марихуаны, такие как диета и образ жизни, а опытная и контрольная группы вместе составляли всего 24 человека, так что необходимо продолжить исследования, прежде чем делать смелые утверждения.

9. В Science Advances опубликовано исследование, авторы которого нашли 27 регионов, где паттерны метилирования выглядят особым образом, если исследуемая клетка поражена болезнью Альцгеймера. Также было обнаружено 39 CpG-сайтов, в которых болезнь Альцгеймера вызывает специфическое метилирование по цитозину. В будущем может быть найден способ использовать эту информацию для ранней диагностики заболевания.

10. Журнал Neuron сообщает, что время, необходимое человеку, чтобы выспаться, закодировано у нас в генах. Ранее было известно, что мутация в гене dec2 позволяет человеку чувствовать себя полностью отдохнувшим после всего лишь шести часов сна, тогда как нормой для взрослых считается не менее семи часов сна в сутки. Этот ген кодирует белок-регулятор экспрессии, понижающий уровень в том числе и гормона орексина, который отвечает за состояние бодрости. Такой же эффект вызывает мутация в гене Adrb1, кодирующем один из типов бета-адренорецепторов. ГМ-мыши с аналогичной мутацией также спят в среднем на час меньше, чем контрольные особи. У людей мутация в этом локусе встречается примерно четыре раза из ста тысяч ( подробнее на PCR.news).

11. Большая часть нейральных стволовых клеток зубчатой извилины гипокампа у взрослых мышей находятся в состоянии покоя, лишь немногие из них продвигаются по клеточному циклу и вступают в митоз. С возрастом клеток в состоянии покоя становится все больше и больше. Авторы статьи, опубликованной в Cell Reports, обнаружили ген Id4, который участвует в сигнальном пути Notch2 и блокирует клеточный цикл. Его выключение активирует пролиферацию нейральных стволовых клеток и образование глиальных клеток, не вызывая дегенерации уже существующих нейронов.

12. Журнал Science опубликовал результаты крупнейшего в истории полногеномного поиска ассоциаций с сексуальной ориентацией. В частности, было найдено пять SNP, которые встречались у людей, хотя бы один раз вступавших в гомосексуальную связь. Однако общий вклад генетики в гетеро- или гомосексуальность человека составляет всего лишь от 8 до 25%; остальное приходится на факторы окружающей среды, от эмбрионального развития до социальных условий. Впрочем, критики уже выдвинули несколько замечаний методологического характера, в том числе по классификации участников на гомосексуалов и негомосексуалов (подробнее на PCR.news).

Иммунная система, воспаления, РНК-регуляторы

13. В журнале PNAS опубликовали статью о влиянии микроРНК на миграцию нейтрофилов, клеток, необходимых для иммунного ответа. С помощью генетического скрининга рыбок данио различных фенотипов было найдено 8 молекул микроРНК, чрезмерная экспрессия которых блокирует движение нейтрофилов; среди них — молекула miR-199, которая делает то же самое с нейтрофилоподобными клетками человека, ингибируя их циклинзависимую киназу CDK2. Как итог: miR-199 и CDK2 можно использовать как рычаги управления воспалительными заболеваниями

14. Авторы статьи в Nature Metabolism нашли несколько новых факторов риска атеросклероза, ускоряющих рост бляшек и затвердевание стенок. Оказалось, что эти процессы напрямую связаны с семейством регуляторных белков — трансформирующих факторов ростаTGFß, наиболее известных как инициаторы воспаления. Если у эндотелиальных клеток артерий удалить ген, кодирующий рецептор к TGFß, то снизится частота воспалений и случаев возникновения бляшек. Эта информация подсказала исследователям из Йельского университета ключ к новому терапевтическому подходу. С помощью инъекций малых интерферирующих РНК мышам удалось осуществить посттранскрипционный сайленсинг генов TGFß рецепторов и замедлить развитие атеросклероза.

Внутрибольничные инфекции

15. В журнале mSphere Американского общества микробиологии опубликовали статью, которая проливает свет на роль взаимодействия бактерий и грибков при развитии внутрибольничных инфекций. Восемнадцать из 49 исследованных пациентов, страдающих диареей, оказались заражены распространенной кишечной бактерией Clostridium difficile; при этом ей сопутствовали грибки Aspergillus и Penicillium и девять видов бактерий. Также обнаружилось, что у инфицированных клостридией пациентов при быстром размножении грибков снижается объем популяции полезных симбиотических кишечных бактерий. Возможно, это происходит отчасти благодаря тому, что среди сопутствующих инфекций присутствует кишечная палочка, способная вызывать дисбиоз. У пациентов, не зараженных C.difficile, такой закономерности не обнаружено. Наблюдаемый особенности нельзя было объяснить назначением или неназначением антибиотиков. Исследователи считают, что существует специфический микробиом, повышающий риск клостридиальной инфекции, и, по всей видимости, чтобы уменьшить распространение внутрибольничных инфекций, необходимо лечить грибковые заболевания.

Молекулярная диагностика

16. Компания Fluidigm сотрудничает с Медицинской школой Икана в Маунт-Синай (Нью-Йорк) в проекте по разработке эпигенетических сигнатур, которые могли бы идентифицировать воздействие оружия массового уничтожения. Проект, объявленный Маунт-Синай в июне (подробнее см. на PCR.news), финансируется за счет контракта на сумму 27,8 млн. долларов от Управления перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA) в рамках его программы эпигенетической характеристики и наблюдения (ECHO). Цель программы — разработка новых подходы к анализу эпигенетических маркеров и новых инструментов, которые могут использоваться в полевых условиях операторами с минимальной подготовкой. Fluidigm заявила, что в течение четырех лет получит до 3,9 млн. долларов на разработку микрофлюидного устройства для измерения эпигенетических изменений в отдельных клетках.

17. Национальные институты здравоохранения США выделяют 9,1 млн. долларов для информирования населения об исследовательской программе All of Us и привлечения к участию. Программа, стартовавшая в мае прошлого года, должна привлечь миллион американцев пожертвовать биологические образцы и поделиться различными данными из электронных медицинских карт, результатами анкетирования, генетического тестирования и др. На прошлой неделе также было объявлено о привлечении к проекту компании Color, которая будет оказывать помощь в генетическом консультировании участников.