Биосенсор измеряет концентрацию глутамина в режиме реального времени

Моделирование иммунного ответа человека на гуманизированных мышах имеет ограничения, особенно это касается выработки антител. Авторы статьи в Nature Immunology задались целью улучшить такие модели и получили гуманизированную мышь с иммунной системой, которая отражает функционирование человеческого иммунитета.

Чтобы сконструировать такую животную модель, ученые пересадили CD34⁺ клетки пуповинной крови (гемопоэтические стволовые клетки) человека иммунодефицитным мышам, несущим мутацию Kit^W-41J (генетическая миелоабляция). После трансплантации животным вводили 17β-эстрадиол, чтобы стимулировать дифференцировку иммунных клеток. У таких мышей полноценно формировались B-клетки маргинальной зоны и герминального центра, фолликулярные Т-хелперы и нейтрофилы. Также у них развивались хорошо сформированные лимфатические узлы, лимфоидная ткань кишечника (включая Пейеровы бляшки) и эпителиальные клетки тимусной ткани. Кроме того, авторы статьи убедились в том, что у полученных мышей был разнообразный репертуар Т- и B-клеточных рецепторов. В их организме мог происходить полноценный гуморальный иммунный ответ, как зависящий от Т-клеток, так и независимый от них. Он сопровождался соматической гипермутацией, переключением классов, дифференцировкой плазматических клеток и B-клеток памяти.

После вакцинации флагеллином или мРНК COVID-19 у гуманизированных мышей появлялись нейтрализующие антитела к сальмонелле или к S-белку SARS-CoV-2, соответственно, а также повышался уровень человеческих цитокинов (APRIL, BAFF, TGF-β, IL-4 и IFN-γ). Инъекция пристана индуцировала у них аутоиммунную реакцию, характерную для волчанки. Полученная модельная система может послужить платформой для изучения иммунной системы человека, разработки вакцин и терапевтических препаратов.

Исследования с использованием человеческих эмбрионов жестко регламентированы в большинстве стран, включая Великобританию, но до сих пор там не существовало правил, регулирующих манипуляции с моделями эмбрионов, которые были выращены in vitro из стволовых клеток. Опубликованный вчера документ под названием SCBEM Code of Practice (SCBEM — stem cell-based embryo model) разработан Кембриджским университетом и лондонской благотворительной организацией Progress Educational Trust (PET). Раннюю версию рассматривало более 50 исследователей из разных стран, их комментарии учтены в окончательном тексте.

SCBEM Code of Practice запрещает имплантировать модели эмбрионов, полученные из стволовых клеток, в матку живого человека или животного. При этом не введены ограничения на время, в течение которого эмбрион может развиваться в лабораторных условиях: исследовательские проекты должны сами установить ограничения на основе минимального времени, необходимого ученым. Для рассмотрения и утверждения проектов подобных исследований следует создавать специальные комитеты.

Документ не имеет законодательной силы, соблюдение предложенных правил является добровольным. Однако Сэнди Старр, заместитель директора PET, «уверен», что он будет принят исследовательским сообществом, а также спонсорами, издателями и регулирующими органами: «Для тех, кто не будет его соблюдать, окажется невозможным или сложным опубликоваться в авторитетном журнале, получать финансирование для своих исследований, и более того, эти люди столкнутся с презрением коллег».

В комментариях для Nature специалисты положительно оценили появление документа, регламентирующего эту важную область. «Мир пристально следит за развитием событий в Великобритании», — говорит Мисао Фудзита, биоэтик из Киотского университета в Японии.

Срок жизни ядерной ДНК нейронов может быть таким же, как у организма в целом, а РНК, как правило, недолговечны, однако из всякого правила есть исключение. Авторы новой статьи в Science обнаружили, что долгоживущие РНК (LL-RNA) в клетках мозга мыши сохраняются и остаются функциональными более двух лет, то есть практически всю жизнь животного.

Исследователи метили РНК мышат 5-этинилуридином, что позволяло отслеживать конкретные молекулы длительное время. «К нашему удивлению, уже первые изображения показали присутствие долгоживущих РНК в различных типах клеток мозга. Нам пришлось дополнительно проанализировать данные, чтобы идентифицировать те, которые находятся в нервных клетках», — рассказывает один из руководителей работы Мартин Хетцер.

Долгоживущие РНК представляли собой смесь мРНК и некодирующих РНК, колокализованных в области гетерохроматина. За два с половиной года жизни мышей их концентрации снизились, но даже к концу этого срока они не исчезли. Исследователи получили in vitro модель мозга из стволовых клеток — предшественников нейронов и ингибировали в них экспрессию долгоживущих РНК, чтобы определить их функцию. ДНК в модифицированных клетках стала нестабильной, нарушилась архитектура гетерохроматина. Долгоживущие РНК, вероятно, вместе с неопознанными белками образуют стабильную структуру, которая каким-то образом взаимодействует с гетерохроматином, и этот процесс может быть необходим для обеспечения рекордной продолжительности жизни нервных клеток.

Гидрогели находят широкое применение в биомедицине — от доставки терапевтических агентов до матриц для регенерации тканей. Тем не менее, быстрое и прочное прикрепление гидрогелевых конструкций друг к другу остается нерешенной задачей. Один из способов склеивания предложили авторы статьи в PNAS — они использовали тонкие хитозановые пленки.

Существующие подходы к адгезии гидрогелей основаны на диффузии склеивающих агентов в жидкости и образовании ковалентных связей, и это требует длительного времени. Напротив, «сухая» адгезия основана на быстром поглощении жидкостей на границе гидрогель—гидрогель и работает практически мгновенно. Для создания адгезии между двумя альгинат-полиакриламидными гелями ученые применили сухие пленки хитозана. Эти пленки обеспечивали быстрое (менее чем за секунду) и прочное скрепление гидрогелей за счет нековалентных взаимодействий.

Исследователи также продемонстрировали несколько возможных применений такого склеивания гидрогелей. Они показали, что гидрогели можно закреплять на поверхностях при помощи хитозана — например, использовать их в качестве самоклеящихся повязок на поврежденный палец. Также гидрогели, поверхность которых покрыта тонкими хитозановыми пленками, авторы обернули вокруг разных органов и тканей, не приклеивая гидрогель к самой ткани. Таким способом они закрепили гидрогели на кишечнике, сухожилиях и периферических нервах. Как пояснил доктор Бенджамин Фридман, первый автор статьи, это может пригодиться для того, чтобы «изолировать ткани друг от друга во время операций, поскольку в противном случае могут образовываться фиброзные спайки».

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.