Диета предка обезьян, искусственные формы жизни и другие новости недели

Ученые создали искусственные клетки из лизатов бактерий, уточнили рацион общего предка обезьян, подобрали флуоресцентные красители для флуоресцентных кораллов и разработали тканеспецифичные лекарства для клеток мозга. Обо всем этом читайте в обзоре за 12–18 сентября.

Художник:
Наталья Дюкова

Эволюция

1. Был ли предок приматов ночным хищником или растительноядным животным? Характерные черты современных приматов — хватательные конечности, бинокулярное зрение, но при этом отсутствие когтей — осложняют выбор между этими двумя гипотезами. Ученые из Китая выдвинули новую гипотезу о диете наших дальних родственников. Они изучили филогенетику надотряда эуархонтов (он включает, помимо приматов, шерстокрылов и тупай) и описали эволюцию пищеварительной системы его представителей. Оказалось, что для предков приматов был характерен положительный отбор генов, вовлеченных в метаболизм жиров. Так как животная пища обычно богата жирами, ученые предположили, что общий предок приматов был хищником. В поведенческом эксперименте они продемонстрировали, что отсутствие когтей снижает шум от передвижения, а также показали, что бинокулярное зрение присутствует в основном у засадных хищников. Основываясь на этих данных, ученые предложили новую гипотезу: общий предок приматов был преимущественно хищником, однако охотился из засады. Это и стало причиной развития бинокулярного зрения, исчезновения когтей и появления хватательных конечностей.

Синтетическая биология

2. На этой неделе в Nature опубликованы результаты по конструированию искусственных клеток. Международная команда ученых создала искусственные структуры, используя в качестве основы бактериальные клетки Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa. Для этого авторы поймали микробов в специальные капли-ловушки из полимера и АТФ. Клетки E.coli в основном скапливались в объеме капли, а P. aeruginosa — на ее периферии. Затем ученые лизировали содержимое капли и таким образом получили протоклетки. С помощью масс-спектрометрии в них обнаружили присутствие 86% белков из суммарной библиотеки P. aeruginosa и E.coli. Протоклетки демонстрировали способность к гликолизу — при перемещении в среду LB они синтезировали лактат. Также в них шла транскрипция и трансляция генов. Интересно, что ученые смогли добиться формирования ядроподобной структуры у своих созданий. (Подробнее на PCR.news.)

Фармацевтика

3. В США разработали тканеспецифичное ингибирование киназы mTOR. Методика, проверенная на мышах, позволит уменьшить побочные эффекты при лечении заболеваний головного мозга. Авторы использовали вещество RapaLink-1, которое проходит через гематоэнцефалический барьер и ингибирует mTOR киназу, взаимодействуя с белком FRBP-12. Чтобы избежать активности RapaLink-1 в других тканях, ученые также давали мышам RapaBlock. Это соединение связывает FRBP-12 и препятствует действию RapaLink-1, однако не может проходить через гематоэнцефалический барьер, поэтому фармакологическое действие RapaLink-1 проявлялось только в мозге. Новая методика повысила эффективность RapaLink-1 на мышиной модели глиобластомы. Более того, ученые смогли адаптировать другие лекарственные соединения под свою методику. Для этого они выделили в RapaLink-1 ту часть, которая взаимодействует с FRBP-12, и присоединили ее к другим лекарственным молекулам-ингибиторам киназ: дасатинибу, лапатинибу и простетину. Во всех трех случаях удалось достичь селективного ингибирования киназ в тканях мозга.

4. В Германии завершились клинические испытания CAR-T терапии против системной красной волчанки. Результаты опубликованы в Nature Medicine. В испытании принимало участие 5 человек с медианным возрастом 26 лет и медианной продолжительностью заболевания 4 года. Благодаря введению анти-CD19 CAR-T клеток у пациентов удалось вызвать стойкую ремиссию, которая продолжалась много месяцев. Красная волчанка характеризуется выработкой аутоантител к двухцепочечной ДНК. После CAR-T терапии уровень подобных антител снизился, а пул B-клеток был истощен. В то же время CAR-T клетки успешно размножались in vivo. (Подробнее на PCR.news.)

Изображения и флуоресценция

5. Обычно гибель клеток определяют с помощью событий-маркеров, таких как нарушение целостности мембраны, функциональности митохондрий, апоптоз или падение активности пролиферации. Часто для визуализации этих событий используют флуоресцентные красители. Однако изучение клеток кораллов с помощью этой методики затруднено из-за внутренней флуоресценции образца. Причиной этого становятся флуоресцентные белки кораллов или хлорофилл симбиотических водорослей. Чтобы найти подходящие индикаторы жизнеспособности клеток, исследователи из Университета Содружества Виргинии (США) протестировали несколько пар флуоресцентных красителей. Клетки коралла обрабатывали тремя токсичными веществами: тритоном-Х100 (положительный контроль), инсулином или наночастицами диоксида титана. Наиболее эффективно работали красители Hoechst 33342 (окрашивает все клетки синими) и SYTOX orange (окрашивает мертвые клетки в оранжевый).

6. Ученые из США придумали новый способ повысить чувствительность иммуноферментного анализа (ИФА). Изначально ИФА основывается на использовании двух антител. Анализируемая смесь помещается в специальные лунки, на дне которых прикреплены захватывающие антитела (cAb). Они выхватывают антиген из смеси. Затем в лунку добавляют детектирующие антитела (dAb). В результате образуется сэндвич «антитело-антиген-антитело», который визуализируется тем или иным методом. Тем не менее иногда dAb могут взаимодействовать с самой подложкой, из-за чего отношение сигнала к шуму снижается. Ученые из Стэнфорда предложили соединить антитела с флуоресцентными метками разных цветов: например, cAb — с розовой, а dAb — с зеленой. C помощью TIRF-микроскопии одиночных молекул ученые определили неспецифическое взаимодействие и повысили чувствительность метода — точки с розовой окраской соответствовали неспецифично связавшимися сAb, а точки со смешанной окраской — настоящему сигналу.

7. А японские ученые предложили способ усиления сигнала в иммуногистохимическом анализе. На данный момент существует несколько способов это сделать. Один из них использует флуоресцирующий тирамид. Образец ткани обрабатывается вторичным антителом с прикрепленным к нему ферментом. Фермент, в свою очередь, расходует пероксид водорода и синтезирует активные радикалы тирамида, которые закрепляются на ароматических аминокислотных остатках и других богатых электронами молекулах. Однако пероксид водорода очень нестабилен, и в образце его может быть недостаточно. Авторы предложили использовать в качестве источника этого соединения реакцию окисления глюкозы с помощью специальной оксидазы. Эта модификация увеличила отношение флуоресцентного сигнала к шуму и позволила получить изображение нейронов в хорошем качестве. Более того, авторы показали эффективность своей техники для окрашивания в несколько раундов — с помощью тирамидов различной окраски они детально визуализировали анатомию гиппокампа.

Онкология

8. После активации антигеном в В-лимфоцитах начинается созревание антител. В это время в иммунных клетках работает дезаминаза AID. Она генерирует двухцепочечные разрывы в ДНК, которые могут стать причиной транслокаций. Жертвой мутаций становятся и протоонкогены MYC и BCL6. Изменения в этих генах характерны для таких опухолей, как лимфома Беркитта или диффузная лимфома. Австрийские ученые обнаружили, что мутации в гене MYC зависят от его репликационной активности. Сначала они показали, что снижение активности хеликазы уменьшает частоту мутаций в этом гене, затем удалили из гена точку начала репликации. В результате количество двухнитевых разрывов в MYC значительно снизилось. Ученые предположили, что благодаря удалению точки репликации MYC перешел в группу поздно реплицирующихся генов. Это и повлияло на частоту транслокаций, опосредованных AID. Авторы выдвинули гипотезу, что молекулярная машина репликации сближает ранние точки начала репликации в пространстве. Благодаря этому вероятность неправильной репарации двунитевых разрывов увеличивается, как и частота транслокаций.

9. Ученые из Стэнфорда разработали биолюминесцентный зонд для визуализации результатов иммунотерапии in vivo. В качестве маркера иммунного ответа авторы выбрали гранзим В — важный эффекторный белок, который выделяют иммунные клетки после активации иммунитета. Для создания зонда они химически сшили субстрат гранзима В и люциферин. По задумке ученых, выделяющийся гранзим В должен был связаться со своим субстратом и отщепить люциферин. Освободившееся соединения перерабатывалось ферментом люциферазой, из-за чего возникала биолюминесценция. Свою технологию авторы проверили на мышах с колоректальной карциномой, клетки которой экспрессировали трансгенную люциферазу. В итоге они сделали две пробы с разным дизайном. Первая проба расщеплялась с помощью протеолитической активности гранзима В, а вторая — за счет саморазрушающегося линкера, который реагировал на окружающие условия. Проба с саморасщепляющимся линкером оказалась эффективнее и демонстрировала более высокую чувствительность к гранзиму.

Клеточная биология

10. В клеточной миграции есть два типа движения. Мезенхимальные клетки часто используют выросты и двигаются медленно, в то время как амебоидные клетки двигаются всей своей поверхностью и не образуют выпячиваний. Механизм движения амебоидных клеток до сих пор оставался неизученным. Ученые из США в деталях описали молекулярный механизм такой миграции клеток в живом организме. В качестве объекта исследования выбрали первичные зародышевые клеток дрозофилы. Выяснилось, что для ориентации в пространстве клетки используют белок RhoGEF2. Он закрепляется на мембране и способствует сборке цитоскелета. Фосфорилирование этого белка с помощью киназы AMPK приводит к его диссоциации от мембраны и приостановке движения. Таким способом, по мнению ученых, клетка регулирует направление своего движения.

Диагностика

11. Компания Aptorum Group Limited обновила результаты по клинической валидации технологии RPIDD (Rapid Pathogen Identification and Detection Device Technology). Это технология следующего поколения диагностики, которая позволяет обнаружить инфекцию с помощью секвенирования образцов крови пациента. Она может быть использована как на платформах Illumina, так и на MiniSeq. Новый метод диагностики показал 100%-ную согласованность как с положительными, так и с отрицательными данными, полученными стандартными методами. Генеральный и исполнительный директор Aptorum Даррен Луи отмечает, что компания будет и дальше адаптировать свою технологию к различным платформам секвенирования и методу отбора проб. Компания планирует начать сотрудничество с американской системой здравоохранения.

12. Международная команда ученых предложила молекулу эндотрофина в качестве маркера сердечной недостаточности. Этот пептид образуется из коллагена VI и становится причиной нарушений метаболизма. В качестве доказательства ученые провели клиническое исследование, включавшее порядка 2000 пациентов. Авторы продемонстрировали, что повышенный уровень пептида был ассоциирован с риском летального исхода. Ученые отмечают, что потенциальными источниками эндотрофина могут быть миокард, скелетные мышцы, почки, легкие, сосуды, печень и жировая ткань. Из этого списка особое внимание стоит уделить почкам — в исследуемых когортах присутствовали пациенты с нарушением фильтрации крови. Тем не менее авторы говорят о необходимости дополнительных исследований, чтобы лучше понять, почему повышается уровень эндотрофина.

Новости компаний

13. Illumina сообщила, что ее программа Illumina Accelerator инвестировала в шесть новых стартапов со всего мира. В их число вошли Acrobat Genomics, дочерняя компания Стэнфордского университета, применяющая высокопроизводительное редактирование генов CRISPR для пополнения своей линейки новых терапевтических средств; индонезийская компания Nusantics, которая разрабатывает диагностические инструменты, связанные с микробиомом, для населения Индонезии и других регионов Азии, и Pandora Biosciences, южноафриканская нейробиологическая компания, создающая генетически разнообразные и физиологически релевантные модели заболеваний на основе органоидов. В дополнение к начальному финансированию стартапы получают доступ к системам секвенирования и реагентам Illumina, бизнес-консультациям, экспертизе в области геномики и полностью функционирующим лабораторным помещениям рядом с кампусами Illumina в Кембридже (Великобритания) или в районе залива Сан-Франциско. Illumina уже инвестировала в 74 геномных стартапа в рамках этой программы.

Биоинформатика

14. В Институте Бродов (США)  протестировали новую платформу одноклеточного РНК-секвенирования Ultima Genomics и сравнили ее c зарекомендовавшей себя технологией Illumina. Исследование включало четыре библиотеки: три были получены из мононуклеарных клеток периферической крови, а четвертая — из проекта PertubSeq. Анализ показал, что новая технология генерирует очень похожие результаты. В то же время Ultima Genomics использует гораздо меньше меченых нуклеотидов, из-за чего стоит гораздо дешевле. Авторы исследования надеются, что технология сделает доступнее крупномасштабные проекты по секвенированию. Этим летом компания Ultima объявила, что сможет секвенировать геном за 100 долларов. Сейчас цена секвенирования варьирует от 400 до 900 долларов.

Добавить в избранное

Вам будет интересно