Обзор научной периодики за 28 октября — 3 ноября

Когезиновое кольцо всевластия, визуализация опухоли, тандемные повторы обезьян и человека, наблюдение шистосом с беспилотников, смерть после фекальной трансплантации и многое другое.

Художник
Елена Белова

Эмбриология

1. Ученые из США и Китая разработали протокол, позволяющий выращивать эмбрионы приматов в лабораторных условиях до 20 дней (прежние протоколы позволяли доращивать эмбрионы обезьян лишь до 9 дней). Эксперимент проводился на эмбрионах макак-крабоедов. За двадцать дней эмбрионы проходят ключевые стадии развития, в том числе дифференцировку клеток, образование зародышевого диска, формирование амниотического и желточного мешков. Секвенирование РНК единичных клеток эмбрионов раскрыло молекулярные механизмы, лежащие в основе формирования энтобласта, трофобласта, эпибласта и первичных половых клеток. С помощью анализа доступности хроматина ученые определили специфичные для каждого типа клеток факторы транскрипции. Это первое исследование молекулярных взаимодействий в клетках эмбрионов нечеловекообразных обезьян на ранней постимплантационной стадии развития. В настоящее время выращивание человеческих эмбрионов в лаборатории возможно лишь до 14 дней, а стандартный протокол ЭКО предполагает имплантацию через 7. Авторы работы считают, что полученные ими результаты можно соотнести с процессами человеческого эмбриогенеза. Статья опубликована в Science.

Клеточная биология

2. Американские ученые обнаружили, что гомогенизированный цитоплазматический экстракт яиц лягушки Xenopus laevis в течение 30 минут самособирается в похожие на клетки структуры размером 300–400 мкм. Если к такому экстракту добавляли ядра спермиев, эти образования претерпевали множественные циклы деления и реорганизации: каждая материнская клеткообразная структура давала начало двум дочерним. Ученые показали, что для самоорганизации цитоплазматического экстракта не требуются такие важные клеточные факторы, как F-актин, кинезины, киназа Aurora A или ДНК. Необходимыми условиями были присутствие АТФ и полимеризация микротрубочек. Это означает, что цитоплазма сама по себе несет информацию о пространственной организации клетки. Работа опубликована в Science.

3. Новое о механизме V(D)J-рекомбинации — реаранжировке участков ДНК на ранних стадиях развития лимфоцитов, в результате которой из сегментов V, D и J формируется последовательность, кодирующая вариабельные домены иммуноглобулинов. В Nature 30 октября и 11 сентября опубликованы статьи одной и той же группы авторов, посвященные роли когезинового комплекса в этом процессе. Когезин представляет собой кольцо из белковых субъединиц с АТФазной активностью; его функции — соединение сестринских хроматид во время метафазы, присоединение веретена деления; он также участвует в рекомбинации и в образовании петель ДНК, формирующих топологически связанные домены. Согласно модели, предложенной авторами статей, выпетливание хроматина через когезиновое кольцо лежит в основе V(D)J-рекомбинации, а также переключения класса иммуноглобулинов (когда клетка начинает производить иммуноглобулины другого класса, распознающие тот же антиген). Модель нуждается в дальнейшей экспериментальной проверке, однако выглядит убедительно.

Диагностика: онкология и вирусология

4. Ученые из Мичиганского университета разработали альтернативу инвазивной биопсии. Микропористые имплантаты из поликапролактона вживлялись под кожу модельным мышам, прорастали тканью, а затем мышей инокулировали опухолевыми клетками. Моделировали рак молочной железы и рак легких. Имплантат как инородное тело привлекает иммунные клетки, экспрессионные профили которых меняются вместе с изменениями онкологического статуса хозяина. Авторы анализировали биопсийные образцы с имплантата на разных стадиях заболевания. С помощью секвенирования РНК единичных клеток была определена панель из 10 генов, изменения экпрессии которых с большой точностью указывали на наличие или отсутствие опухолевой нагрузки и метастазов, а у мышей после оперативного удаления опухоли — на рецидив или выздоровление. Авторы утверждают, что имплантат как диагностическая платформа дополняет жидкую биопсию, а также может служить для мониторинга целого ряда заболеваний. Статья опубликована в Cancer Research.

5. Изменение энергетического метаболизма — один из маркеров злокачественной трансформации клеток. Исследователи из Калифорнийского университета (Лос-Анджелес) предлагают использовать визуализацию митохондриального мембранного потенциала при немелкоклеточном раке легкого (НМРЛ) для выделения группы пациентов, которым может помочь лечение ингибиторами метаболизма. В экспериментах на мышиной модели НМРЛ они использовали 4-[18F] фторбензилтрифенилфосфоний (18FBnTP) — катион, который локализуется на отрицательно заряженной внутренней мембране митохондрий, где происходит окислительное фосфорилирование. Присутствие радиоактивного изотопа фтора позволяет выявлять накопление метки с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Многие ингибиторы метаболизма, в частности, ингибитор окислительного фосфорилирования IACS-010759, сейчас проходят клинические испытания, поэтому необходимы методы неинвазивной оценки активности пути, на который они воздействуют. Популярный пересказ можно прочитать в Nature.

6. Группа ученых из Франции проверила, можно ли применять иммунологический тест на ВИЧ четвертого поколения к образцам крови, отобранным методом «сухой капли» (dried blood spot, DBS), и рассказала о результатах в Journal of Clinical Microbiology. Тест четвертого поколения определяет наличие не только антител к ВИЧ, но и антигена — вирусного белка p24, и позволяет обнаруживать вирус в организме вскоре после инфицирования. Метод «сухой капли», в свою очередь, дает возможность сохранять образцы крови в течение длительного времени при более высоких температурах, чем требуется для хранения жидких образцов. Авторы проверили образцы от 2 646 гомосексуальных мужчин. Результаты оказались положительными для 428. Для пяти образцов, чьи доноры заявили о положительном ВИЧ-статусе, результат теста был отрицательный. В их DBS были обнаружены препараты для антиретровирусной терапии, что косвенно подтверждает статус. Чувствительность метода составила 98,8%, то есть предложенная стратегия является достаточно надежной как для индивидуальной диагностики ВИЧ-инфекции, так и для популяционных исследований.

7. Очередное практическое применение секвенирования от Oxford Nanopore. Выполнено метагеномное нанопоровое секвенирование кДНК геномов вируса гриппа, содержащихся в мазках, которые брали из дыхательных путей (публикация в Journal of Clinical Microbiology). Использовались приборы MinION и GridION. Риды генома вируса гриппа были получены для 27 из 27 образцов с высоким и средним вирусным титром и для 6 из 13 образцов с низким вирусным титром; ложноотрицательных результатов не было. Таким образом, чувствительность по сравнению с современным диагностическим стандартом составила 83%, специфичность — 100%. В одном из образцов была детектирована коронавирусная коинфекция. По мнению авторов, метод имеет перспективы не только в клинической диагностике, но и в исследованиях эволюции и эпидемиологии гриппа.

8. Alinity m HR HPV — новый тест компании Abbott на вирус папилломы человека (ВПЧ), который идентифицирует генотипы HPV16, HPV18 и HPV45, а также сообщает о присутствии 11 других генотипов высокого риска (HPV31/33/52/58 и HPV35/39/51/56/59/66/68), то есть может использоваться для первичного скрининга и профилактики рака шейки матки. Исследователи из университета Любляны (Словения) продемонстрировали, что тест удовлетворяет международным критериям, предъявляемым к тестам на ВПЧ.

CRISPR-Cas9

9. Врожденный амавроз Лебера — это наследственное заболевание, связанное с дегенерацией сетчатки и приводящее к ранней слепоте. Болезнь может быть вызвана мутациями в нескольких генах. Корейские ученые выбрали ген RPE65, несущий нонсенс-мутацию в третьем экзоне, в качестве мишени и показали на мышиной модели возможность терапии с помощью CRISPR-Cas9. Использовали двухвекторную систему на основе аденоассоциированного вируса: один вектор нес нуклеазу Sp-Cas9, второй — гидовую РНК и ДНК-матрицу для замены мутантной последовательности на нормальную с помощью гомологичной рекомбинации. Систему вводили мышам субретинально. Восстановление мутантного RPE65 путем гомологичной рекомбинации произошло у 1,17% мышей. Ретинография показала частичное восстановление функций сетчатки у мышей, получивших терапию. Значимые мутации вне сайта-мишени не были обнаружены, как и не было патологических изменений тканей после инъекции. Авторы считают подход перспективным для лечения амавроза Лебера у людей. Работа опубликована в Science Advances.

Эпидемиология

10. Международная команда ученых, возглавляемая исследователями из Вашингтонского и Стэнфордского университетов, предложила использовать беспилотники и спутниковое наблюдение для определения вероятных мест вспышек шистосомоза. Болезнь, от которой страдают более 200 миллионов человек, поддается лечению, однако в некоторых регионах мира оказалось трудно остановить ее распространение. Промежуточный хозяин паразитов рода шистосом — пресноводные улитки, но до сих пор не удавалось найти хорошей корреляции между их распространением и риском заражения людей в окружающих поселениях. К тому же сами места обитания улиток, как показали предыдущие замеры, очень непостоянны в пределах общего ареала. В новом исследовании, проведенном на северо-западе Сенегала, ученые применили экологический подход — проследили за связью числа улиток и площадью водной растительности. Оказалось, что наибольшая плотность улиток коррелирует с присутствием некоторых высших растений, например, роголистника, людвигий, рдестов. Водоемы, заросшие этими растениями, можно отслеживать с помощью дронов или со спутников. По площади плавающей растительности и по площади доступа людей к воде можно точно указать, какие поселения подвержены наибольшему риску вспышки шистосомоза в данный момент.

Инфекции и терапия

11. Швейцарские исследователи создали бактериофаг, который обладает спецфичностью к расширенному спектру сероваров бактерий рода Listeria. Новый подход основан на создании химерных рецептор-распознающих белков (RBP — receptor binding proteins) и применим не только в данной конкретной работе, но и в конструировании других фагов для терапии и диагностики.

12. В NEJM описывают два случая бактериемии после трансплантации фекальной микробиоты (FMT). Эта трансплантация представляет собой относительно новый вид терапии, использующийся главным образом при рецидивирующей или рефрактерной инфекции Clostridioides difficile. В США сейчас проводится около 10 000 таких трансплантаций в год. Кроме того, ведутся сотни клинических исследований для применения фекальной трансплантации и при других заболеваниях. Оба описанных случая как раз относятся к таким испытаниям: один пациент был с циррозом печени, второму сделали аллогенную трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток. После FMT у обоих развилась бактериемия, один из пациентов умер. Выяснилось, что оба получили микробиоту от одного донора. Эта микробиота включала штамм Escherichia coli, продуцирующий бета-лактамазу расширенного спектра. Дискутируется необходимость более тщательного скрининга донорского материала на известные заболевания.

Неврология

13. Исследователи из Центра исследований мозга RIKEN в Японии обнаружили, что шизофрения может быть связана с аномально высоким уровнем сероводорода в мозге. Сначала они работали с линией мышей, у которой, как и у людей с шизофренией, крайне низок уровень преимпульсного торможения (эти мыши пугаются повторного громкого звука так же сильно, как первого, в норме испуг должен быть слабее). Ученые выполнили протеомный анализ этих мышей и установили, что у них по сравнению с контрольными мышами C57BL/6 повышен уровень фермента Mpst, который продуцирует сероводород и полисульфиды. Уровень сероводорода в их мозге был повышен. Кроме того, у животных с поврежденным геном Mpst улучшалось преимпульсное торможение, а у трансгенных мышей с дополнительной копией гена ухудшалось. Анализ посмертных образцов мозга пациентов с шизофренией выявил усиленную продукцию сероводорода и полисульфидов; по мнению исследователей, первоначально она может быть вызвана воспалением или окислительными реакциями, а затем остается высокой из-за эпигенетических изменений. Авторы работы также исследовали волосяные фолликулы более чем у 150 человек с шизофренией и обнаружили, что содержание мРНК Mpst у них намного выше, чем у людей без этого диагноза.

Эволюционная биология

14. В работе, представленной в PNAS, исследователи сравнивают распространение и специфику коротких тандемных повторов (STR) и вариабельных тандемных повторов (VNTR) в геномах человека, шимпанзе, гориллы и орангутана. При анализе данных секвенирования геномов людей и обезьян описана эволюция 21 442 тандемных повторов, найдены 1 584 STR/VNTR, специфично распространенных у человека. Также обнаружено 52 локуса с длинными непрерывными повторами (≥40 чистых тандемных повторов) в качестве кандидатов на генетически нестабильные области, связанные с заболеваниями.

Журналы

15. В ноябре исполняется 150 лет Nature, флагману рецензируемых научных журналов. К юбилею журнал подготовил множество материалов, три десятка из которых уже опубликованы: обзоры, рейтинг выдающихся статей, исторический экскурс, рассказ о повседневной жизни издания, видео и подкасты. Также в открытом доступе самый первый номер от 4 ноября 1869 года в полном объеме.

Добавить в избранное

Комментарии

Вам будет интересно