Коротко

В ноябре 2024 года в Science опубликовали статью о создании геномной генеративной модели  Evo. Этот ИИ способен предсказывать ключевые характеристики той или иной ДНК и генерировать последовательности «с нуля» — как отдельные гены, так и целые геномы. Однако Evo обучали только на прокариотических геномных данных, поэтому генерация также ограничивалась последовательностями, характерными для бактерий и архей. 
Теперь же на сайте некоммерческой исследовательской организации Arc Institute опубликован пресс-релиз, в котором сообщается, что разработчики выпустили новую версию — Evo 2. В отличие от предшественника, Evo 2 обучали на геномах как прокариот, так и эукариот, в том числе многоклеточных. В обучающую выборку вошло более 128 тысяч полных геномов (в том числе геном человека) и метагеномные данные — в общей сложности 9,3 триллиона пар оснований. По словам авторов, это крупнейшая на сегодняшний день ИИ-модель в биологии.
Evo 2 продемонстрировал универсальность и надежность в выявлении характеристик ДНК, влияющих на кодируемый ей белок. Например, среди вариантов гена BRCA1, ассоциированного с раком молочной железы, модель отличала доброкачественные мутации от потенциально патогенных с точностью более 90%. Также Evo 2, как генеративная модель, станет ценным инструментом дизайна генов de novo — для исследовательских целей или лечения, такого как генная терапия. Препринт статьи о разработке Evo 2 доступен на сайте института. 

Изучение рассеянного склероза затруднено невозможностью рутинного отбора прижизненной биопсии головного и спинного мозга. Исследователи из США проанализировали иммунный ландшафт при этой патологии с помощью губчатого импланта. Его помещали под кожу мышей, прежде чем вызвать у них заболевание, похожее на рассеянный склероз. Благодаря порам имплант задерживает иммунные клетки. Секвенирование РНК единичных клеток показало, что у больных мышей слишком активны CC-хемокины, которые привлекают иммунные клетки. Наночастицы, подавляющие вызванное этими хемокинами воспаление, предотвращали развитие заболевания при введении до появления симптомов и замедляли его при введении после. Подробнее.

Современные рекомендации по уровню витамина B12, необходимого для синтеза ДНК, формирования эритроцитов и нервной ткани, могут не отражать реальные потребности организма. Работа на эту тему вышла в Annals of Neurology. Авторы провели когнитивные тесты у 231 человека без деменции со средним возрастом 71 год. Средний уровень витамина B12 у испытуемых значительно превышал нижнюю рекомендованную границу. Однако, если учесть другие факторы, то участники с более низким уровнем активного компонента B12 хуже справлялись с тестами на скорость обработки информации, в том числе визуальной. С повышением возраста разница становилась заметнее. Подробнее.

Авторы исследования, опубликованного в Nature, рассмотрели, как мозг млекопитающих взвешивает риски и награду при принятии решений. Они анализировали активность нейронов мышей во время обучения с подкреплением, при этом награда и стимул независимо менялись. Исследователи выявили две группы нейронов, активность одних была связана с наиболее благоприятными исходами, других — с наименее благоприятным. Совместно эти нейроны помогают оценить весь спектр возможных наград. Авторы предлагают представить, будто в мозге есть оптимист и пессимист, и оба дают советы. При подавлении «оптимистичных» нейронов мышь вела себя так, будто ожидала меньшую награду, а при подавлении «пессимистичных» — будто ожидала высокую награду. Подробнее. 

Международная группа исследователей показала, что фуранодиенон, компонент имбиря, селективно связывает PXR, ядерный рецептор, ассоциированный с воспалительными заболеваниями кишечника. Фуранодиенон снимает воспаление в кишечнике у мышей, подавляя выработку провоспалительных цитокинов. Он также увеличивает выработку белков плотных контактов, которые восстанавливают повреждения слизистой оболочки кишечника, вызванные воспалением. Подробнее. 

Исследователи из Италии, Испании и США проанализировали, почему мужчины и женщины по-разному реагируют на острый стресс. У мужчин реакция чаще является агрессивной и направленной вовне, у женщин — направленной вовнутрь. Анализ показал, что в ответ на острый стресс (например, угрозу) мозг вырабатывает нейростероид под названием аллопрегнанолон, который помогает быстро адаптироваться и регулировать реакции. Для выработки аллопрегнанолона нужна активность фермента 5αR, который существует в двух основных формах: 5αR1 и 5αR2. Острый стресс повышает уровень 5αR2 (но не 5αR1) в лобной части мозга у самцов крыс. У самок крыс такого не происходит. Дополнительные исследования показали, что 5αR2 необходим для выработки аллопрегнанолона во время стресса, а 5αR1 поддерживает базовый уровень этого нейростероида. Подавление 5αR2 у самцов крыс приводило к тому, что эти животные медленнее реагировали как на острый стресс, так и на награду. Подробнее.

Молодежь может быть более восприимчивой к никотину и легче формировать зависимость, чем люди среднего возраста, показали исследователи из США. Работа была опубликована в Behavioral Pharmacology. Одна и та же доза никотина сильнее подавляла подвижность и быстрее снижала температуру тела у двухмесячных мышей и меньше действовала на восьмимесячных. Эти реакции говорят об активации холинергической системы. У людей температура тела от никотина не падает, но холинергическая система тоже задействована, так что выявленные закономерности релевантны и для человека.

«Иногда люди думают о развитии как о чем-то, что происходит до тех пор, пока мы не достигнем определенного возраста, например, 18 или 25 лет, и затем останавливается. Но люди продолжают развиваться и меняться на протяжении всей жизни, и это влияет на то, как наши тела реагируют на лекарства и другие химические вещества, включая никотин. Это исследование добавляет один кусочек к головоломке всех факторов — возраста, пола, генетики и многих других — необходимых для создания эффективных медицинских методов лечения и рекомендаций для всех людей», — сказал Томас Гулд, профессор Пенсильванского университета и последний автор статьи.

Известно, что умеренная или интенсивная физическая активность связана со снижением риска развития диабета 2 типа. Однако не все так просто. Исследование, опубликованное в American Journal of Preventive Medicine, показало, что ассоциация сохраняется только для физической активности в часы досуга.

В настоящее время рекомендации ВОЗ не различают физическую активность в рабочие часы и в часы досуга. Но исследование на датской когорте из 5866 работающих человек 30–60 лет показало, что интенсивная физическая активность на работе ассоциирована с более высоким риском развития диабета 2 типа, хотя связь и не была значимой. Умеренная или интенсивная физическая активность во время досуга значительно снижает риск развития диабета при любом уровне активности на работе. Малоподвижные занятия в свободное время, такие как просмотр телевизора или чтение, в сочетании с работой, требующей любой физической активности, в значительной степени связаны с повышенным риском развития диабета.

Ученые обнаружили на клетках сердца человека и мыши рецепторы сладкого вкуса – TAS1R2 и TAS1R3, те же, что присутствуют на языке. Рецепторы функциональны, при стимуляции аспартамом сердечные мышцы сокращаются сильнее. Доклад на эту тему был представлен на 69-м ежегодном собрании Биофизического общества, прошедшем 15–19 февраля в Лос-Анджелесе. 

Ранее было показано, что после приема пищи пульс и кровяное давление повышаются. Возможно, это происходит из-за повышения уровня сахара в крови, который связывается с этими рецепторами на сердечной мышце. Также рецепторов сладкого вкуса больше на сердце пациентов с сердечной недостаточностью. По словам авторов, при сердечной недостаточности сердце меняет свой энергетический ландшафт, отдает приоритет усвоению и использованию глюкозы и поэтому лучше распознает сладкие вещества

Новое открытие также может объяснить, почему потребление большого количества искусственных подсластителей ассоциировано с аритмиями. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять долгосрочные эффекты стимуляции этих рецепторов на сердце, а также то, как можно воздействовать на них при сердечной недостаточности.

Очковый листонос Carollia perspicillata, обитающий в Центральной и Южной Америке, — один из самых популярных видов летучих мышей, содержащихся в зоопарках. Ученые из ДГТУ (Ростов-на Дону) и других научных центров сравнили кишечную микробиоту диких и живущих в неволе C. perspicillata из Панамы и России (Московский зоопарк). Бактериальные таксоны идентифицировали с помощью высокопроизводительного секвенирования 16S рРНК.

Бактерии, связанные со здоровьем животных (Mannheimia, представители семейства Pasteurellaceae, Staphylococcus и Mycoplasma), преобладали у диких летучих мышей, в то время как бактерии человеческого кишечного микробиома, важные для общественного здравоохранения (Bacteroides, Clostridium, Acinetobacter), — у летучих мышей в зоопарке. Различались также функциональные пути метаболизма кишечной микробиоты, что, вероятно, связано с отличиями в рационах животных (в зоопарке они получают больше полисахаридов, в природе — больше белков). На состав микробиоты также может влиять отсутствие периодов анабиоза у листоносов при содержании в неволе, отмечают авторы.

Эти данные показывают, что результаты изучения микробиома летучих мышей в неволе необходимо интерпретировать с осторожностью.

Исследования ученых ДГТУ проводятся в рамках проекта РНФ № 23-14-00316.

Испанские ученые проверили, может ли сливная система раковин в больнице быть источником бактерий, в том числе антибиотикорезистентных. Они выбрали не так давно построенный госпиталь, в котором соблюдаются все рекомендации по предотвращению появления внутрибольничных инфекций, и отбирали образцы из сливов в двух реанимационных блоках (один из них открылся совсем недавно), отделениях гематологии, для кратковременных госпитализаций и в общемедицинском отделении, а также в микробиологической лаборатории. После этого 1058 полученных изолятов идентифицировали с помощью с ДНК-баркодирования и масс-спектрометрии. Всего выделили 67 видов, в том числе Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter johnsonii, Acinetobacter ursingii, Enterobacter mori, Enterobacter quasiroggenkampii и Staphylococcus aureus, многие изоляты были резистентными к антибиотикам, в том числе третьего поколения. Новый реанимационный блок по разнообразию микроорганизмов ничем не отличался от старого. Подробнее.

Молоко, которое нельзя продать по каким-то причинам (например, если корова получала антибиотики или другие препараты), может быть источником заражения птичьим гриппом H5N1. Пастеризация убивает вирус, но этот процесс довольно дорог, и только 50% крупных молочных ферм пастеризуют отходы. Исследователи из США показали, что подкисление молока до pH 4,1– 4,2 лимонной кислотой убивает вирус. Подробнее.

Протисты, живущие в верхних слоях океана, тяжело изучать, в том числе и потому, что их не удается культивировать. Исследователи из Франции, Германии и США анализировали эти организмы прямо на борту исследовательских судов и обнаружили, что у протистов есть свой микробиом. Причем бактерии в составе этого микробиома родственны человеческим патогенам, таким как Coxiella и Rickettsia. Пока неясно, помогают эти бактерии протистам или вредят. Подробнее. 

Работа ученых из Китая и Великобритании подтвердила, что абсолютный слух — не обязательно врожденная особенность, ему можно научиться. Авторы обучали 12 взрослых музыкантов с разным уровнем подготовки в течение восьми недель, причем упор делали на то, чтобы не получать подсказки от внешних звуков или от обратной связи во время тестирования. В среднем испытуемые научились различать семь высотных классов с точностью 90%, а двое — все 12, при этом их точность не отличалась от людей с «природным» абсолютным слухом. Подробнее.

Рыбы-клоуны живут в симбиозе с актиниями, но почему актинии не жалят их? Авторы из Японии и Франции выяснили, что в кожной слизи рыбы-клоуна очень мало сиаловой кислоты, а стрекательные клетки актинии реагируют именно на нее. Эта кислота важна для организма, и в других органах рыбы-клоуна (например, в кишечнике и мозге) ее уровень достаточно высок. Интересно, что у молодняка рыбы, который еще не готов к симбиозу, уровень сиаловой кислоты выше, чем у взрослых рыб. Подробнее. 

Почему даже после плотного обеда в желудке находится место для десерта? Авторы статьи в Science нашли возможный ответ — они установили, что в состоянии сытости избирательно активируется тяга к сладкому, и за это отвечают те же самые нейроны, которые передают сигнал о насыщении.

Несмотря на то, что чувство насыщения снижает общее потребление пищи, при нем зачастую повышается желание употреблять сладкие продукты, например, десерты. Основными регуляторами чувства сытости выступают проопиомеланокортиновые (POMC) нейроны в гипоталамусе, которые продуцируют меланокортины и через них снижают потребление пищи. В аркуатном ядре гипоталамуса ученые обнаружили особую группу таких нейронов, которые посылали проекции в таламус и, в отличие от большинства POMC-нейронов, выделяли β-эндорфин. Этот эндогенный опиоид стимулирует аппетит. Он избирательно ингибирует нейроны таламуса, экспрессирующие µ-опиоидные рецепторы, и тем самым стимулирует потребление сахара при общем чувстве сытости.

«Это осмысленно с эволюционной точки зрения: сахар редко встречается в природе, но быстро дает энергию. Мозг запрограммирован управлять потреблением сахара, когда тот доступен», — рассуждает руководитель исследования доктор Хеннинг Фенселау из Института исследований метаболизма Общества Макса Планка.

Обнаруженные нейроны сильно активировались при потреблении сахара, причем особенно выраженно — у сытых мышей. Ингибирование ß-эндорфинового сигнала, напротив, снижало у сытых мышей тягу к сладкому, причем на голодных мышей этот эффект не распространялся. Данные подтвердились и на людях — в эксперименте на добровольцах ученые обнаружили, что на сахар реагирует та же область человеческого мозга. Обнаруженный механизм может лечь в основу терапии ожирения.

В Международном архиве случаев нападения акул, поддерживаемом Флоридским музеем естественной истории, содержится информация о 47 неспровоцированных атаках акул на людей в 2024 году, что на 22 случая меньше, чем в 2023 году, и меньше, чем среднее за 10 лет количество случаев (70). Четыре нападения закончились гибелью людей, что тоже меньше, чем в предыдущие годы. Больше всего атак пришлось на США (28), из них 14 — на Флориду. Сообщения о других случаях поступали из Белиза, Тринидада и Тобаго, Багамских островов, Мальдивских островов, Мозамбика, Французской Полинезии, Таиланда и островов Теркс и Кайкос. Подробнее. 

Сотрудники Мичиганского университета провели национальный опрос на тему здорового старения. Более двух третей людей, работающих после 50 лет, утверждают, что работа улучшает их физическое и психическое здоровье и/или общее благополучие. Почти половина (46%) из них сообщает, что работа придает их жизни осмысленность, примерно столько же — что она поддерживает остроту ума. Так же считают и люди, работающие после 65. В то же время среди работающих людей в возрасте 50 лет и старше 33% утверждают, что работа отрицательно влияет на их физическое здоровье, а 29% — что она отрицательно влияет на их психическое здоровье. А среди важнейших причин продолжать работать люди 50 лет и старше все же выделяли финансовую стабильность (78%), накопления на пенсию (65%), доступ к медицинскому страхованию (59%) и только 26% — пользу для общества. Подробнее.

Фотодинамическая терапия широко применяется для лечения раков кожи и мочевого пузыря. Однако у нее есть недостатки, включая повышенную светочувствительность у пациентов, малая глубина воздействия и токсичность. Людям после такой терапии приходится долгое время находиться в полной темноте. Авторы работы, опубликованной в журнале Angewandte Chemie, предложили использовать в качестве светочувствительного агента соли цианина и карборана. Они лучше проникают в опухоли и быстрее выводятся из организма. Активировать их можно ближним инфракрасным светом, который глубже проникает в ткани организма. Подробнее.

Исследователи из Американского музея естественной истории и коллабораторы впервые показали, насколько широко среди райских птиц распространена биофлуоресценция (явление обратного излучения биообъектом поглощенного света с изменением длины волны). Они проанализировали музейные образцы, собранные начиная с 1800-х годов, и обнаружили биофлуоресценцию у 37 из 45 видов райских птиц. Она намного более впечатляет у самцов и, по-видимому, дает преимущество в брачных ритуалах. Подробнее.

Branchiostegus sanae — недавно идентифицированная глубоководная рыба, принадлежащая к семейству Branchiostegidae, получила свое название от Сан, персонажа из мультфильма Принцесса Мононоке. У этой рыбы есть отметки под глазами, которые напоминают лицевую раскраску персонажа. Вид «открыли», когда ученые увидели эти уникальные отметки на рыбе, которую продавали на виртуальном рынке морепродуктов. Генетический анализ подтвердил, что это новый вид. Подробнее.

Нейробиолог Сильвен Лесне уходит с должности профессора в Университете Миннесоты, сообщает Science. Отставка вступит в силу 1 марта, конкретную причину представители университета не назвали. В 2022 году Лесне был обвинен в манипуляциях с изображениями в статье, опубликованной в Nature и подтверждающей роль амилоидного каскада в патогенезе болезни Альцгеймера. (В 2024 году эта статья была отозвана.) Авторы утверждали, что обнаружили токсичную форму бета-амилоида — додекамер Aβ*56 (подробнее на PCR.news).

Гипотеза амилоидного каскада в начале века теряла популярность, и результаты Лесне вдохнули в нее новую жизнь. На исследования в этой области были потрачены значительные средства, тем не менее препараты для лечения болезни Альцгеймера, нацеленные на бета-амилоиды, демонстрируют лишь ограниченную эффективность.

Университет Миннесоты назвал еще четыре статьи, которые, возможно, должны быть отозваны (1,  2,  3,  4). В общей сложности эти четыре статьи были процитированы около 600 раз.

Нейробиолог Мэтью Шрэг, который провел расследование фальсификаций, не удовлетворен реакцией университета. «Непоследовательные, неполные и запоздалые действия Университета Миннесоты серьезно подорвали его репутацию и сослужили плохую службу исследованиям болезни Альцгеймера, — говорит он. — В то время, когда общественное доверие к нашей национальной науке особенно уязвимо, отсутствие лидерства в таком ясном и важном деле прискорбно». Исследования Aβ*56 были поддержаны грантами Национальных институтов здравоохранения США.