Коротко

Ко Дню российской науки Институт статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ выделил ключевые тенденции развития сектора исследований и разработок. В частности, Россия занимает 11-е место по числу публикаций в научных изданиях, индексируемых в Scopus (110,5 тыс. в 2022 году); доля российских научных работ в общемировом потоке — 3%.

Год назад ИСИЭЗ НИУ ВШЭ выпустил подробный доклад «Российская наука в цифрах: 2023». В нем сообщалось, что за 2010–2021 гг. число публикаций российских авторов в изданиях, индексируемых в Scopus, выросло втрое, доля страны в общемировом потоке публикаций — вдвое и составила 3,5%. В рейтинге стран Россия за эти же годы поднялась с 15-го места на 10-е; первое место было у Китая (24,3% общемирового числа публикаций в Scopus в 2021 г.), второе у США (18,4%), третье у Индии (6,3%). Аналогичная ситуация сохранялась и в 2022 году, при этом в публикациях китайских исследователей преобладали статьи по инженерному дело (25%), у авторов из США — медицинские науки (37%), у индийцев — компьютерные и информационные дисциплины (21%).

Число публикаций российских исследователей в соавторстве с зарубежными коллегами по 2021 год включительно демонстрировало устойчивый рост; существенно выросло число совместных высокоцитируемых публикаций (попавших в своих тематических категориях в 1% наиболее цитируемых в год выхода). Рос также экспорт технологий в страны-партнеры, однако в 2021 году экспорт все еще был ниже импорта.

Генетически модифицированные микроорганизмы находят все более широкое применение в промышленности, но с этим связаны и риски — например, при нарушении условий содержания микроорганизм может попасть в окружающую среду. Один из способов предотвратить такие утечки предложили авторы статьи в Nature Communications. Чтобы контролировать выживание пекарских дрожжей, они изменили стабильность нескольких ключевых белков и сделали ее зависимой от эстрадиола.

Ученые получили 775 штаммов Saccharomyces cerevisiae; в одном из генов каждого штамма  был изменен дегрон (участок, регулирующий скорость деградации белка). Модифицированный дегрон стабилизировался эстрадиолом, поэтому каждый из 775 полученных штаммов сохранял экспрессию белка только в присутствии этого соединения. Три гена — SPC110, DIS3 и RRP46 — оказались наиболее подходящими мишенями. Соответствующие штаммы нормально росли в присутствии эстрадиола, но их рост нарушался в его отсутствие. Наиболее значительное сдерживание роста обеспечил штамм с модификацией SPC110 — частота уклонения от такой системы контроля составила менее 5×10^-7. Однако некоторым клеткам все же удавалось обойти внесенное учеными ограничение. Анализ «нарушителей» показал, что наиболее частым способом была мутация, вносящая преждевременный стоп-кодон на C-конце белка. Удаление C-концевого домена белка еще сильнее снизило выживаемость модифицированных дрожжей в отсутствие эстрадиола.

Авторы отмечают, что предложенный метод, основанный на лиганд-зависимом изменении стабильности ключевых белков, можно расширить — например, использовать другие малые молекулы в тех случаях, когда применение эстрадиола нежелательно.

Американские исследователи проанализировали связь температуры тела и симптомов депрессии более чем у 20 000 человек из 106 стран. Испытуемые носили приборы для постоянного измерения температуры тела, а также сообщали о наличии у них симптомов депрессии каждый день в течение семи месяцев. Оказалось, что с увеличением тяжести симптомов депрессии возрастала и температура тела. Это самое крупное исследование, показавшее такую связь.

Ранее другие исследования продемонстрировали, что горячая ванна или сауна могут снизить симптомы депрессии. Авторы новой работы предположили, что это связано с включением механизма самоохлаждения, например, через пот. Они отметили, что повышение внешней температуры снижает собственную температуру тела человека на большее время, чем прямое охлаждение, например, с помощью ледяных ванн.

Остается еще много открытых вопросов. Пока неясно, поднимает ли депрессия температуру тела или высокая температура тела вызывает депрессию. Также неизвестно, связан ли рост температуры с нарушением механизмов самоохлаждения, усилением выработки тепла или обоими факторами.

Британские ученые показали, что высокий уровень развития мелкой моторики в раннем детстве ассоциирован с лучшими оценками при получении аттестата об общем среднем образовании (GCSE) в 16 лет и меньшими проблемами с поведением в школе. В этой закономерности важную роль играет генетика.

Авторы анализировали данные 9625 детей из Twins Early Development Study. В возрасте двух, трех и четырех лет у них оценивали мелкую моторику с помощью рисования, игры со строительными блоками и складывания бумаги. Исследователи получали информацию об оценках и поведении детей в возрасте 7–8, 12 и 16 лет. Низкий уровень развития мелкой моторики был ассоциирован с проблемным поведением в школе (в том числе с проявлениями синдрома дефицита внимания и гиперактивности, СДВГ) и худшими оценками. Выявленные ассоциации сохранялись, если учитывать социоэкономические факторы, такие как образование и работа родителей.

Для изучения генетической составляющей этой связи использовали полигенную оценку рисков (polygenic score, PGS). Высокий уровень развития мелкой моторики в детстве был ассоциирован с более низкой PGS, связанной с СДВГ, и более высокой PGS, связанной с тревожностью. Выявление причинно-следственной связи — задача будущих исследований.

Постуральная ортостатическая тахикардия — синдром, который характеризуется возрастанием частоты сердечных сокращений (ЧСС) при вставании на 30 ударов в минуту и более. Неинвазивная электростимуляция блуждающего нерва при помощи ушной клипсы облегчает проявления этого синдрома — такие результаты показало клиническое исследование, проведенное учеными из Оклахомы.

В исследовании приняли участие 26 человек, средний возраст составил 34 года. Для стимуляции ушную клипсу закрепляли на козелке и подавали на нее ток силой 1 мА и частотой 20 Гц, что было ниже порога дискомфорта. Процедуру проводили в течение часа ежедневно, а в контрольной группе клипсу закрепляли на мочке уха, чтобы избежать стимуляции блуждающего нерва. Через два месяца исследователи оценивали выраженность постуральной тахикардии. Среднее увеличение ЧСС составило 31,7 уд/мин в контрольной группе и 17,6 — у тех, кто проходил стимуляцию. Кроме того, после двух месяцев ежедневной стимуляции у испытуемых снижался уровень антиадренергических аутоантител и провоспалительных цитокинов. Побочных эффектов при этом не наблюдалось.

NanoString Technologies, ее дочерние предприятия в Германии и Нидерландах, а также NanoString Technologies International подали заявление о банкротстве в соответствии с Главой 11 Кодекса США о банкротстве. Такое банкротство иногда называют «реорганизационным», поскольку должник продолжает управлять предприятием, при этом он должен составить план реорганизации, который позволит выплатить обязательства кредиторам. Согласно заявлению, на 30 сентября 2023 года активы компании составляли $274,7 млн, а долги — $325,3 млн.

На время реорганизации управляющие лица, совет директоров и сотрудники продолжат работу; сотрудникам будет выплачиваться зарплата. Банкротство позволит компании прекратить все текущие патентные судебные разбирательства против нее. Одновременно NanoString рассмотрит «стратегические альтернативы», включающие продажу компании или ее частей. Как сообщает компания, интерес есть.

В ноябре NanoString проиграла 10x Genomics дело о нарушении патентных прав и отозвала свои финансовые прогнозы на четвертый квартал и весь 2023 год. Акции компании упали более чем на 50% на следующий день после оглашения вердикта присяжных о компенсации убытков в $31 млн. Генеральный директор компании Брэд Грей назвал исход суда «неожиданным», а размер выплат «необыкновенно большим». По его словам, банкротство в соответствии с Главой 11 даст компании «передышку», позволит ей продолжить обслуживание клиентов, пока она решает финансовые проблемы, связанные с судебными разбирательствами.

Еще в январе в рамках конференции JP Morgan Healthcare Грей заявлял, что инвестиционное сообщество «неправильно оценивает долгосрочное влияние судебных разбирательств на возможности NanoString процветать и лидировать в пространственной биологии».

Трехмерные модели культур раковых клеток, такие как опухолевые сфероиды, лучше воспроизводят опухоли, чем обычные двумерные модели. Однако их получение требует трудоемких ручных манипуляций, которые ограничивают производительность таких подходов. Исследователи из США предложили альтернативу, требующую куда меньше затрат — они использовали для получения опухолевых сфероидов небольшой вибромотор, который можно найти в любом мобильном телефоне.

В статье опубликовано наглядное руководство по созданию такой установки. Вибромотор в ней служит для того, чтобы разбить струю альгинатного раствора на одинаковые по размеру сферы. Струя раствора альгинатов, содержащая опухолевые клетки, пропускается через тонкий стеклянный капилляр, на выходе из которого она разделяется на сферические капли за счет вибрации. Собранное учеными устройство позволяет с высокой производительностью генерировать опухолевые сфероиды — авторы работы сообщают, что с его помощью они получали 3970 сфероидов в минуту, причем по свойствам они воспроизводили раковые опухоли и использовались для исследования диффузии противораковых препаратов.

Авторы работы отмечают, что сконструировать такую установку нетрудно и ее сборка обойдется менее чем в семь долларов. Они надеются, что простота изготовления и эксплуатации, а также высокая скорость работы подобных конструкций будут способствовать стандартизации и демократизации исследований рака.

Голодание помогает подавить воспалительные процессы, и возможный механизм этого явления описали авторы статьи в журнале Cell Reports. Они провели исследование на добровольцах и показали, что при голодании в крови снижается уровень интерлейкина 1β (IL-1β), а количество арахидоновой кислоты, напротив, возрастает.

В ходе исследования 21 испытуемый принимал порцию пищи в 500 ккал, затем голодал в течение 24 часов, после чего принимал еще одну порцию пищи. Анализ мононуклеарных клеток периферической крови показал, что через три часа после приема пищи уровень IL-1β повышался. При этом уровень арахидоновой кислоты был повышен во время голодания, но снижался после приема пищи. Когда авторы работы провели опыты на макрофагах, они обнаружили, что арахидоновая кислота дозозависимо ингибирует NLRP3-инфламмасому и снижает выработку IL-1β, которая происходит при ее активации. Это соединение способно выполнять как провоспалительную, как и противовоспалительную функцию. Дальнейшее исследование показало: арахидоновая кислота ингибирует активность фосфолипазы C, что, в свою очередь, снижает активацию протеинкиназ, включая JNK, и препятствует активации инфламмасомы.

Полученные данные демонстрируют, что арахидоновая кислота служит важным физиологическим регулятором NLRP3-инфламмасомы, и объясняют, почему голодание способно уменьшить системное воспаление.

Нейрочип Neuralink вживили человеку, заявил основатель одноименной компании Илон Маск. В его аккаунте социальной сети X (бывший Twitter) появилась публикация, в которой сообщается, что вчера первый доброволец получил такой имплантат и уже восстанавливается после операции. Первоначальные результаты, по словам Маска, показывают «многообещающую детекцию нейронных спайков».

В сентябре 2023 года компания объявила о наборе добровольцев в клинические испытания. Для участия отбирают людей с параличом или сильными нарушениями моторики рук. Размещение сверхтонких нитей нейрочипа, объяснили на сайте Neuralink, будет проводиться при помощи робота. Нити имплантируют в области мозга, контролирующие намерение двигаться. Нейрочип предназначен для беспроводной передачи сигналов мозга в приложение, которое их расшифровывает. Первоначальная цель такого интерфейса «мозг-компьютер», сообщается на сайте компании, — дать людям возможность управлять курсором или клавиатурой с помощью мыслей.

Растущая распространенность пластиковых отходов вызывает интерес к возможностям переработки пластмасс в полезные биоматериалы. Одно из решений предложили ученые из США — они получили штамм бактерий рода Pseudomonas, способный превращать деполимеризованный полиэтилен  в рекомбинантные белки.

Для работы исследователи выбрали штамм P. aeruginosa RR1 и P. oleovorans, поскольку для них уже была показана способность утилизировать пиролизованный полиэтилен. В качестве источника углерода авторы взяли гексадекан — аналог деполимеризованного полиэтилена. Они протестировали различные условия культивирования, в которых варьировали количества гексадекана (0,46%, 4,6% или 9,2%), количества элементарного азота (0,65 г/л или 1,3 г/л) и его источники (NH₄Cl или NH₄NO₃). Результаты указывают на то, что преимущество в росте бактерий обеспечивают более низкие концентрации углеводородов, а оптимальным источником азота служит хлорид аммония. После оптимизации состава сред авторы добились устойчивого — свыше 1 × 10⁹ КОЕ/мл — роста биомассы.

Бактерии в данном исследовании синтезировали зеленый флуоресцентный белок (GFP), на котором авторы проверили способность бактерий синтезировать целевой продукт, и белок шелка. Индукция экспрессии этих белков осуществлялась при помощи изопропил-β-d-1-тиогалактопиранозида (IPTG). P. aeruginosa в предложенной системе экспрессировала рекомбинантные белки, причем их концентрация достигала 10 мг/л при использовании гексадекана в качестве единственного источника углерода. Эффективность также подтвердилась в случае, когда среда для роста содержала смесь линейных и разветвленных алканов, полученную при деполимеризации полиэтилена. Бактерии, росшие на таких средах, экспрессировали белок шелка в количестве 11,3 ± 1,1 мг/л. Авторы исследования рассчитывают, что полученные результаты окажутся полезны для переработки пластиковых отходов.