Тысячелетний кариес и другие новости недели

Нейробиология

1. В eLife вышла статья, посвященная глобальному совместному исследованию ученых из Японии, Европы и США — авторы работы проанализировали взаимосвязь pH и уровня лактата в мозге с различными нейропсихиатрическими заболеваниями. Исследование показало, что дисфункция энергетического обмена мозга приводит к изменению уровня рН и лактата, что было показано на множестве животных моделей нервно-психических и нейродегенеративных заболеваний. Хотя ранее считалось, что изменение pH и уровня лактата в мозге является следствием внешних факторов, например приема лекарств, статья показала, что это скорее общий признак, относящийся непосредственно к самим заболеваниям. Этот вывод был сделан на основе пяти животных моделей шизофрении, биполярного расстройства и расстройств аутистического спектра (РАС), которые не подвержены влиянию подобных факторов. Исследование охватывает 109 различных линий мышей, крыс и кур, включая шизофрению, биполярное расстройство, РАС, а также модели депрессии, эпилепсии и болезни Альцгеймера. 30% исследованных линий животных имели изменения pH и уровня лактата в мозге. Повышение уровня лактата наблюдалось в моделях, связанных с депрессией и сниженными когнитивными функциями. В моделях, связанных с РАС, наблюдались различные когорты, в том числе с повышенным pH и сниженным уровнем лактата. Ассоциации между повышенным уровнем лактата в мозгу и низкой производительностью рабочей памяти были подтверждены в независимой когорте животных моделей. Авторы статьи считают, что исследование может помочь выявлению общих терапевтических мишеней при различных нервно-психических расстройствах.

2. Ученые из Китая и США опубликовали статью в Nature Mental Health о взаимосвязи старения мозга и хронических болей в опорно-двигательном аппарате. Используя данные структурной МРТ более 9000 человек (из баз данных, в частности из биобанка Великобритании), исследователи разработали модель возраста мозга, чтобы сравнить этот возраст с хронологическим. Они обнаружили, что у людей с хроническим остеоартритом коленей старение мозга происходило быстрее, чем у здоровых людей. Кроме того, авторы работы установили, что области мозга, отвечающие за когнитивные функции человека, такие как гиппокамп, связаны с ускоренным старением мозга. Также ученые выявили, что ген SLC39A8 (его экспрессия повышена в клетках микроглии и астроцитах) связывает ускорение старения мозга и хронический остеоартрит коленей — он демонстрирует пространственную транскрипционную ассоциацию с ускорением старения мозга.

3. Как мозг выбирает, что именно ему запомнить, и каков механизм этого выбора? Ответу на этот вопрос посвящена статья американских и канадских ученых в Science. В данном исследовании подопытных мышей запускали в лабиринт и регистрировали с помощью электродов активность популяций клеток гиппокампа. Используя двухсторонние кремниевые зонды, исследовательская группа смогла одновременно регистрировать до 500 нейронов в гиппокампе животных во время прохождения лабиринта. Оказалось, что популяции активирующихся нейронов гиппокампа постоянно менялись с течением времени, несмотря на запись очень похожих впечатлений. Исследователи выявили, во время каких пробегов лабиринта возникали одновременные изменения заряда на нейронах («волны») во время пауз в бодрствовании, а затем воспроизводились во время сна. Это воспроизведение, считают ученые, может служить нейрофизиологическим механизмом, позволяющим мозгу отобрать те элементы опыта, которые сохранятся для дальнейшего использования.

Микробиология

4. В Nature Microbiology вышла статья немецких и американских микробиологов, посвященная исследованию транскриптома бактерии микробиоты кишечника Bacteroides thetaiotaomicron. Ферменты этой бактерии позволяют ей расщеплять гликозидные связи. Исследователи обнаружили молекулу малой РНК, которая посттранскрипционно репрессирует мРНК участка белка BT_1675 — он, по всей видимости, играет роль в антибиотикорезистентности. Исследователи показали, что мутанттный штамм с делецией MasB более устойчив к антибиотикам тетрациклинового семейства, нежели дикий тип. Ученые назвали эту малую РНК MasB — модулятором восприимчивости к антибиотикам у Bacteroides. Полученные результаты представляют собой ценный ресурс для сообщества микробиологов: атлас транскриптомов, который находится в открытом доступе через веб-браузер "Theta-Base", дает возможность изучить большее количество малых РНК и исследовать их функции в этом контексте.

5. Зубы возрастом 4 000 лет, обнаруженные в известняковой пещере в Ирландии, позволили исследователям оценить влияние прошлых перемен в рационе питания на микробиом полости рта на протяжении тысячелетий, включая значительные изменения, совпавшие с популяризацией сахара и индустриализацией. Два исследованных зуба (принадлежащие одному и тому же человеку бронзового века) содержали бактерии, связанные с пародонтитом, а также Streptococcus mutans, основную причину кариеса и редкую в древних геномных записях. Несмотря на то, что эти зубы происходили от одного и того же человека, в них были обнаружены разнообразные геномы Tannerella forsythia, что указывает на более высокий уровень разнообразия штаммов в доисторических популяциях. Авторы статьи также выявили признаки дисбиоза с непропорционально большим количеством последовательностей S. mutans по сравнению с другими стрептококками полости рта. Реконструированные геномы T. forsythia и S. mutans, проанализированные ранее в других работах, выявили резкие изменения в микробиоме полости рта за последние 750 лет. В последние столетия одна линия T. forsythia стала доминирующей в глобальных популяциях. Исследование подтверждает гипотезу «исчезающего микробиома», согласно которой микробиомы наших предков были более разнообразными, чем современные.

Метаболизм

6. В Plos One опубликована статья мексиканских исследователей, посвященная обусловленным диетой изменениям метаболизма при беременности у млекопитающих. В исследовании изучалось влияние внутриутробного и перинатального нарушения питания, вызванного диетой с высоким содержанием жира и низким содержанием белка, на циркадные и периферические осцилляторы, контролирующие уровень глюкозы, инсулина и триглицеридов у крыс в возрасте 40 и 90 дней. Результаты исследования показывают, что у потомства животных с подобной диетой наблюдаются отклонения в циркадной ритмике глюкозы и триглицеридов, связанные с изменением толерантности к глюкозе и чувствительности к инсулину, которые дифференцированно регулируются в зависимости от стадии развития и времени суток. Метаболические нарушения могут предрасполагать потомство к формированию метаболического синдрома на более поздних этапах жизни. Неправильное питание матери программирует энергетический обмен потомства, изменяя ритмичность колебаний глюкозы и триглицеридов в плазме крови, и эти изменения сохраняются на протяжении всей жизни.

Иммунология

7. Мутации в гене, кодирующем субъединицу белка, участвующего в одном из сигнальных путей иммунного ответа, могут привести к развитию псориатического артрита. Это подтвердили австралийские исследователи в эксперименте на мышах. Ученые показали, что у мышей, гетерозиготных по мутации Ikbkb развивается псориаз. Удвоение дозы гена (Ikbkb^GoF/GoF) приводит к дактилиту, спондилиту и характерным изменениям ногтей — признакам псориатического артрита. У мышей Ikbkb^GoF наблюдается селективная экспансия Foxp3⁺CD25⁺ регуляторных T-клеток, одна из популяций которых экспрессирует IL-17. Эти модифицированные регуляторные Т-клетки обогащены в воспаленных тканях, крови и селезенке, и их перенос достаточен для того, чтобы вызвать болезнь без обычных Т-клеток. Более глубокое понимание гена IKBKB и той роли, которую он играет в развитии этих заболеваний, может приблизить нас к тому, чтобы однажды найти лекарство, считают ученые. Статья опубликована в Nature Communications.

Онкология

8. «Радикальный» подход к разработке противораковой терапии предложила международная группа исследователей в статье в Cancer Discovery. Большинство препаратов основано на ингибировании тех или иных процессов в раковых клетках, но в данном случае ученые предложили гиперактивацию этих клеток. Один из исследователей сравнивает это с остановкой машины при перегреве двигателя. Авторы работы показали, что ингибирование белковой фосфатазы 2A (PP2A) гиперактивирует многочисленные онкогенные пути и запускает стрессовые реакции в клетках рака толстой кишки. Генетический анализ и анализ соединений выявили, что одновременное ингибирование PP2A и WEE1 действует синергично в различных моделях рака, поскольку оно разрушает репликацию ДНК и запускает преждевременный митоз с последующей гибелью клеток. Эта комбинация также подавляла рост опухолей, полученных от пациентов, in vivo. При этом приобретенная устойчивость к такому сочетанию ингибиторов подавляла способность клеток рака толстой кишки образовывать опухоли in vivo. Данные свидетельствуют о том, что парадоксальная активация онкогенной сигнализации может приводить к подавлению роста опухолей.

Вирусология

9. Большее количество вирусов передается от человека животным, а не наоборот — к такому выводу пришли исследователи, опубликовавшие статью в Nature Ecology And Evolution. Ученые проанализировали около 59000 общедоступных вирусных последовательностей, выделенных из позвоночных и относящихся к 32 семействам вирусов. Они продемонстрировали, что «прыжки» между хозяевами связаны с повышенным уровнем признаков адаптивной эволюции, которые имеют тенденцию к снижению у вирусов с более широким ареалом обитания. Это указывает на то, что может существовать минимальный мутационный порог, необходимый вирусам для расширения ареала хозяина. Признаки адаптивной эволюции, связанные с прыжками между хозяевами, могут варьировать в зависимости от функции гена и быть локализованы в определенных функционально важных областях гена. Исследователи обнаружили большую частоту антропонозных (от человека), нежели зоонозных «прыжков» в 16 вирусных семействах. Из 599 выявленных недавних «прыжков» между хозяевами 64% были отнесены к антропонозным. Результаты исследования также показывают, что в среднем смена хозяина вируса сопровождается увеличением доли генетических изменений в вирусах по сравнению с их дальнейшей эволюцией на одном животном-хозяине, что отражает необходимость адаптации вирусов для лучшего использования своих новых хозяев.

Психиатрия

10. Собаки способны по запаху распознавать ПТСР у человека. Исследование с таким выводом опубликовали канадские исследователи в журнале Frontiers in Allergy. Для эксперимента было отобрано 26 человек, переживших травмирующий опыт (из них 14 с подтвержденным ПТСР), которые прошли 40 экспериментальных сессий. Ученые отобрали образцы выдыхаемого воздуха в спокойном состоянии и при стрессе. Затем эти образцы представляли специально отобранным собакам (для эксперимента было выбрано 2 собаки) с целью понять, различают ли они образцы, полученные от людей в спокойном состоянии и в состоянии стресса. В эксперименте по различению собаки показали точность примерно 90% по всем наборам образцов, а в эксперименте по обнаружению — 74% и 81%, соответственно. Дальнейший анализ обонятельных показателей собак в связи с эмоциональными реакциями людей-доноров на воздействие стресса позволил предположить, что собаки обнаруживали различные эндокринные маркеры. Показатели одной собаки коррелировали с отчетами доноров о страхе, а другой — с отчетами доноров о стыде. Основываясь на этих корреляциях между показателями собак и отчетами доноров, исследователи предположили, что летучие органические соединения, которые обнаруживала каждая собака, вероятно, исходили от симпато-адрено-медуллярной оси (SAM; адреналин, норадреналин) в случае первой собаки и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси (HPA; глюкокортикоиды) в случае второй собаки.

Геномика

11. В Nature Genetics вышла статья о контроле экспрессии генов при легочном фиброзе. Ученые из США и Австралии проанализировали локусы количественных признаков экспрессии (eQTL) в образцах 116 человек, 67 из которых страдали легочным фиброзом. Исследователи определили экспрессионные локусы количественных признаков в 38 типах клеток, наблюдая как общие, так и специфические для каждого типа клеток регуляторные эффекты. Также авторы выявили eQTL, связанные с заболеваниями, и было показано, что этот класс ассоциаций с большей вероятностью специфичен для типа клеток и связан с клеточной дисрегуляцией при фиброзе легких. Ученые связывают варианты риска развития легочных заболеваний с их регуляторными мишенями в релевантных заболеванию типах клеток. Эти результаты свидетельствуют о том, что клеточный контекст определяет влияние генетических вариаций на экспрессию генов, и указывают на то, что контекстно-специфические экспрессионные локусы количественных признаков служат ключевыми регуляторами гомеостаза и заболеваний легких.

Клеточная биология

12. В Science вышла статья, в которой исследователи из Японии и США описали механизм, позволяющий клеткам обнаружить аномально длинный митоз и впоследствии остановить пролиферацию. В клетках с задержкой митоза (более 30 минут) авторы обнаружили образование белкового комплекса, содержащего р53-связывающий белок 1, непосредственно p53 и убиквитин-специфическую протеазу 28, причем количество комплекса зависело от степени задержки. Он стабильно передавался дочерним клеткам. Ученые обнаружили, что за формирование комплекса отвечает киназа PLK1. PLK1 активна во время нормального митоза, но по неизвестным причинам вызывает образование комплекса только во время длительного митоза. Когда комплекс сформирован, он способен стабилизировать и активировать опухолевый супрессор p53, который затем может действовать как фактор транскрипции. Исследователи использовали визуализацию живых клеток под микроскопом в течение трех дней. Чтобы продлить митоз, они обрабатывали клетки ингибитором этого процесса. Для каждого эксперимента требовалось проанализировать не менее 160 отдельных клеток, причем каждая клетка должна была быть проанализирована индивидуально. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на роль входящих в комплекс белков во время длительного митоза и их роль в удалении потенциально опасных клеток, которые могут дать начало раковой опухоли.

Молекулярная диагностика

13. Французская компания BioMérieux сообщила в среду, что получила разрешение FDA на свою панель тестов BioFire SpotFire Respiratory/Sore Throat (R/ST). Мультиплексный ПЦР-тест предназначен для обнаружения и идентификации 15 распространенных бактерий, вирусов и вирусных подтипов, вызывающих респираторные инфекции или инфекции горла, примерно за 15 минут. Панель работает на недавно выпущенной компанией BioMérieux системе SpotFire для быстрого молекулярно-диагностического тестирования в пунктах оказания медицинской помощи.

14. Компания Chugai Pharmaceutical объявила о том, что Министерство здравоохранения, труда и благосостояния Японии одобрило тест FoundationOne CDx Cancer Genomic Profile компании Roche. Тест предназначен для выявления пациентов, которым может подойти препарат Truqap (капивасертиб) компании AstraZeneca в комбинации с препаратом Faslodex (фулвестрант). Он одобрен для выявления пациентов с распространенным нерезектабельным или рецидивирующим HR-положительным, HER2-отрицательным раком молочной железы со специфическими изменениями PIK3CA, AKT1 или PTEN, говорится в заявлении Chugai, входящей в группу компаний Roche. Дочерняя компания Roche Foundation Medicine разработала тест FoundationOne, а Chugai является владельцем маркетингового разрешения на CDx-анализ FoundationOne в Японии. Анализ на основе секвенирования нового поколения используется для выявления замен, вставок и делеций, а также изменений числа копий в 324 генах и генных перестроек в образцах опухолей. Он также способен определять микросателлитную нестабильность. Набор используется с образцами опухолевой ткани, фиксированными в формалине и парафине.

15. Labcorp получила от FDA разрешение на использование в чрезвычайных ситуациях (EUA) на набор для домашнего сбора образцов Labcorp Monkeypox PCR Test, который предназначен для самостоятельного сбора образцов мазков с пораженных участков у людей с острой генерализованной пустулезной или везикулярной сыпью, у которых поставщик медицинских услуг заподозрил мпокс. Образец мазка помещается в среду и доставляется в лабораторию для тестирования ДНК невариологического ортопоксвируса, выделенного из образца, говорится в резюме EUA.

16. Тест Cobas Malaria компании Roche был одобрен FDA. Тест качественно определяет ДНК и РНК представителей рода Plasmodium в образцах цельной крови от индивидуальных человеческих доноров и проводится на приборах Cobas 6800/8800. Тест выявляет ДНК и РНК P. falciparum, P. malariae, P. vivax, P. ovale и P. knowlesi, говорится в заявлении FDA. Анализ также предназначен для тестирования образцов цельной крови для проверки доноров органов и тканей, и в данном случае образцы берутся в то время, когда сердце донора еще бьется, говорится в сообщении FDA. Агентство отмечает, что это «первый лицензированный FDA тест для скрининга доноров крови на наличие ДНК и РНК плазмодия в образцах цельной крови с целью снижения риска передачи малярии при переливании».