Эмбриональные стволовые клетки кошек и другие новости недели

Молекулярная диагностика

1. Австралийские ученые разработали экспресс-тест на гестационный сахарный диабет — одно из осложнений беременности. Исследователи синтезировали суперпарамагнитные наноцветки из сплава феррита и никеля, к которым присоединили антитела на CD9 (маркер внеклеточных везикул) и на PLAP (белок, который экспрессируется трофобластами плаценты). Используя такие наноцветки, ученые смогли изолировать из образцов крови женщин, находящихся на сроке до 18 недель беременности, внеклеточные везикулы, выделяемые плацентой. Они служат маркером развития осложнений при беременности. Так как наноцветки обладают пероксидазной активностью, подтвердить присутствие внеклеточных везикул можно было за счет внесения часто используемого в иммуноферментном анализе субстрата TMB, который менял окраску. Экспресс-тест на основе таких наноцветков давал ответ всего за час; его точность превышала 90%, чувствительность составляла 95%, специфичность — 100%, положительная прогностическая ценность — 100% и отрицательная прогностическая ценность — 96%.

Иммунология

2. Международная группа ученых показала, что при бронхоэктатической болезни, для которой характерно хроническое нагноение и необратимое расширение бронхов, изменяется состав кишечной микробиоты. В кишечнике пациентов больше представлена бактерия Eggerthella. При пересадке фекальной микробиоты пациентов с бронхоэктатической болезнью или только E. lenta в кишечник мышей с инфекцией легких, вызванной синегнойной палочкой, состояние животных ухудшалось. Оказалось, что это связано с выделяемым E. lenta метаболитом — тауроурсодезоксихолевой кислотой (TUDCA), которая подавляет антибактериальную активность нейтрофилов за счет связывания с киназой AMPK и последующего ингибирования синтеза АТФ в этих иммунных клетках. В результате нейтрофилы хуже борются с инфекцией легких, которая становится хронической. Улучшить состояние животных, у которых развивалась хроническая инфекция из-за TUDCA, удалось за счет введения метформина — препарата, снижающего уровень глюкозы.

3. Международная группа ученых выяснила, что макрофаги переваривают поглощенные бактерии, чтобы использовать их в качестве источника питательных веществ. Сначала, проводя транскриптомный анализ, ученые обнаружили, что макрофаги по-разному реагируют на стимуляцию липополисахаридами живой кишечной палочки и мертвой кишечной палочкb: в последнем случае повышается экспрессия метаболических генов. Более подробный анализ показал, что в обоих случаях в макрофагах стимулировался гликолиз. Однако при фагоцитозе мертвых бактерий макрофаги начинали использовать их аминокислоты и другие компоненты клеток для синтеза собственных пептидов.

На молекулярном уровне процесс «поедания» бактерий регулируется ГТФазой RagA, которая привлекает киназу mTORC1 — именно она отвечает за детекцию поступающих в клетку питательных веществ. При этом более питательными для макрофагов были именно мертвые бактерии, тогда как поглощение еще живых стимулировало воспалительный ответ. Отличали их макрофаги по наличию циклического АМФ. Подробнее — на PCR.News 

Генная терапия

4. Лейциноз — это наследственное заболевание, при котором из-за мутаций в субъединицах не функционирует дегидрогеназный комплекс разветвленных α-кетокислот, который в норме обеспечивает окислительное декарбоксилирование лейцина, изолейцина и валина. Болезнь приводит к угнетению ЦНС, а из-за накопления этих аминокислот моча пациентов приобретает запах кленового сиропа, с чем и связано английское название болезни (maple syrup urine disease). В настоящее время болезнь неизлечима, и пациентам предлагают либо соблюдение особой диеты без развлетвленных аминокислот, либо пересадку печени. Американские ученые представили генную терапию лейциноза на основе аденоассоциированного вируса 9 серотипа (AAV9), несущего трансгены BCKDHA и BCKDHB (кодируют две субъединицы дегидрогеназы разветвленных α-кетокислот) и доставляющего их в печень, мышцы, сердце и мозг. Инкубация вектора с клетками HEK293T с нокаутом по BCKDHA восстанавливала функцию холофермента дегидрогеназного комплекса. Введение препарата в системной дозе 2,7 ⋅ 10¹⁴ векторных геномов на кг мышам с нокаутом по BCKDHA или BCKDHB, а также новорожденному теленку с мутацией в гене BCKDHA нормализовало экспрессию ферментативного комплекса в скелетных мышцах, печени, сердце и мозге. Рост и метаболизм животных улучшились даже при употреблении больших количеств белка.

Онкология

5. Согласно парадоксу Пето, у более крупных организмов из-за большого числа клеток должна быть выше заболеваемость раком, однако такой зависимости не наблюдается. Британские и американские ученые опровергли парадокс Пето, проанализировав данные по размеру тела и заболеваемости раком 263 видов из 4 классов позвоночных — амфибии, птицы, млекопитающие и рептилии. Они все-таки выявили зависимость между размером тела и заболеваемостью раком, где у более крупных животных злокачественные новоообразования встречаются чаще.

Однако также исследователи показали, что если в процессе эволюции какая-то группа животных проходила через этап стремительного роста, то у таких животных заболеваемость рака была ниже предсказанной. Например, у индийского слона, который в процессе эволюции достаточно быстро набрал массу, заболеваемость раком была на 56% ниже предсказанной. Иными словами, реальная заболеваемость раком у индийского слона такая же, как и у животных, которые во много раз меньше него. Исследователи считают, что у животных, которые в процессе эволюции сталкивались со скачками роста и массы, также развивались более надежные механизмы регуляции роста клеток, предотвращающие развитие рака.

6. Мелкоклеточная карцинома яичников гиперкальциемического типа (SCCOHT) — это редкая и смертельно опасная опухоль, которая встречается у подростков и молодых женщин. Стандартного лечения для нее не существует. Нидерландские ученые получили 8 тумороидов — 3D-органоидов — из опухолевых клеток трех пациенток с SCCOHT. По геномному и транскриптомному профилям они были аналогичны опухолям пациенток. Исследователи использовали тумороиды, чтобы провести скрининг 153 лекарственных препаратов, и показали, что эффективным и селективным препаратом для лечения SCCOHT может быть метотрексат — цитостатический препарат, антагонист фолиевой кислоты. Полулетальная доза (IC50) метотрексата составила всего 35 нМ, а механизм его цитотоксического действия заключался в активации TP53 и запуске апоптоза.

7. Одна из проблем лечения глиобластомы состоит в том, что лекарства не могут проникнуть в мозг и к опухоли из-за гематоэнцефалического (ГЭБ) и гематоопухолевого (ГОБ) барьеров. Ученые из США выявили транскрипционную сигнатуру из 12 генов, характерную для ГОБ, и показали, что для формирования ГОБ наиболее важна экспрессия кадгерина CDH5 в опухолевых сосудах. Подавить экспрессию CDH5 и других генов, характерных для ГОБ, удалось за счет использования ацетоксима 6-бромоиндирубина (BIA) как in vitro, так и in vivo. Если мышам вводили BIA, то в глиобластоме лучше накапливался цисплатин, вызывающий гибель опухолевых клеток из-за повреждения ДНК.

Сам по себе BIA гидрофобен, что затрудняет доставку препарата из-за его низкой растворимости в физиологических жидкостях. В связи с этим ученые «упаковали» BIA в наночастицы PPRX-1701, которые улучшили доставку BIA в мозг мышей и повысили эффективность его комбинации с цисплатином при лечении глиобластомы.

8. При агрессивных формах рака, опухолевые клетки которого приобретают менее дифференцированное, более стволовое состояние, можно стимулировать дифференцировку опухолевых клеток в более зрелое состояние, при котором они менее склонны к безостановочному делению. Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) повысили эффективность такой терапии глиобластомы, которая была затруднена из-за ГЭБ. Исследователи предложили сначала применять лучевую терапию, которая сама по себе малоэффективна против глиобластомы, но способствует возникновению геномной нестабильности в опухолевых клетках и повышению проницаемости ГЭБ. После этого ученые вводили животным форсколин — активатор аденилатциклазы, способствующий терминальной дифференцировке опухолевых клеток. Секвенирование РНК всей опухоли и отдельных клеток показало, что после такой комбинированной терапии клетки глиобластомы становились более похожими на нейроны и микроглию — неделящиеся типы клеток. Это наблюдение удивило ученых, так как нейроны и микроглия имеют разное происхождение.

Комбинированная терапия также повысила выживаемость животных. Если у мышей с глиомой после только лучевой терапии выживаемость составляла 43,5 дня, то после комбинированной терапии она повысилась до 129 дней. В мышиной модели более агрессивной глиобластомы выживаемость улучшилась с 34 до 48 дней.

9. Другая группа ученых из США представила способ, позволяющий защитить прилежащие к опухоли здоровые ткани от повреждения при лучевой терапии. Исследователи упаковали в липидные наночастицы мРНК Dsup — белка тихоходки, которая известна устойчивостью к экстремальным температурам, давлению, радиации и другим стрессам. Белок Dsup способен связываться с ДНК и защищать ее от возникновения одно- и двуцепочечных разрывов. Наночастицы с мРНК Dsup доставляли в эпителий в области рта и ректума мышей — эти области чаще всего поражаются при лучевой терапии опухолей головы и шеи и простаты. В результате трансфекция не только защищала здоровые ткани от повреждения ДНК, но и сохраняла эффективность действия радиотерапии на опухоль. Подробнее — на PCR.News. 

Нейробиология

10. Ученые из Гонконга и США показали, что при старении и нейродегенеративных заболеваниях в сосудах ГЭБ нарушается гликокаликс — внеклеточный слой, состоящий из олигосахаридов, гликопротеинов и гликолипидов. При старении и патологиях изменяется состав гликокаликса: в частности, снижается представленность муцин-ассоциированных О-гликанов. Это связано с подавленной экспрессией ферментов, осуществляющих О-гликозилирование. В результате изменения гликокаликса приводят к нарушению целостности ГЭБ, так как между сосудами разрушаются плотные контакты. Восстановить целостность ГЭБ и снизить нейровоспаление удалось за счет введения аденоассоциированных вирусов, несущих гены ферментов, необходимых для О-гликозилирования, что восстановило гликокаликс. Подробнее — на PCR.News.

11. Хорошо известна роль киназы RIPK3 в запуске некроптоза и апоптоза при инфекциях. Ученые из Ратгерского университета открыли неожиданную роль RIPK3 в нейронах: при флавивирусных инфекциях ЦНС активация этой киназы, напротив, способствовала выживанию нейронов. Оказалось, что RIPK3 фосфорилирует киназу CaMKII, которая, в свою очередь, активирует транскрипционный фактор CREB, запускающий нейропротекторную транскрипционную программу. Она подавляла передачу возбудительных сигналов за счет глутамата, что предотвращало возникновение эксайтотоксичности при инфекциях.

12. Канадские ученые сделали вывод , что устойчивость к стрессу обеспечивается эндоканнабиноидами, которые воздействуют на сосуды мозга. В эксперименте мышей подвергали хроническому социальному стрессу: к ним подсаживали агрессора, который демонстрировал свое превосходство в драке, затем мышам приходилось находиться с ним в одной клетке, разделенной перегородкой, и таких контактов с разными агрессорами было несколько. В результате на фоне стресса у мышей развивались признаки депрессии. Исследователи обратили внимание на то, что у мышей, которые были более устойчивы к этому стрессу, в астроцитах прилежащего ядра — отдела мозга, который наиболее затронут при депрессии, — повышалась экспрессия эндоканнабиноидного рецептора CB1. Это же наблюдалось при лечении мышей антидепрессантами или физической активности. Искусственное повышение экспрессии CB1 также снижало проявление депрессии у мышей в стрессе.

Ученые предположили, что эндоканнабиноидная система может напрямую влиять на сосуды мозга. Дело в том, что при депрессии целостность ГЭБ нарушается, что приводит к нейровоспалению. Однако с сосудами в мозге взаимодействуют астроциты, которые могут воздействовать на них за счет эндоканнабиноидов и восстанавливать целостность ГЭБ. Исследователи подчеркнули также трансляционный потенциал работы: в посмертных срезах мозга пациентов с депрессией была снижена экспрессия CB1. Следовательно, эндоканнабиноидная система может стать мишенью для лечения аффективных расстройств.

13. Дазатиниб и кверцетин — это сенолитики, которые устраняют сенесцентные клетки. Группа исследователей из США представила результаты небольшого пилотного исследования STAMINA, в котором пожилым людям с легкими когнитивными нарушениями и риском развития болезни Альцгеймера предлагалось пройти лечение дазатинибом и кверцетином. Всего в исследовании приняло участие 12 пожилых людей, которые принимали 100 мг дазатиниба и 1250 мг кверцетина раз в сутки два дня подряд каждые две недели на протяжении 12 недель. После приема сенолитиков у тех людей, которые показывали худшие показатели когнитивных способностей, они значительно улучшились. Вместе с тем у всех добровольцев незначительно (на 3%) снизился уровень TNF-α в крови — этот провоспалительный цитокин ассоциирован с секреторным фенотипом сенесцентных клеток (SASP). Исследователи также установили обратную зависимость между уровнем TNF-α и показателем Монреальской когнитивной шкалы.

Регенеративная медицина

14. Японские ученые впервые получили эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) кошки. Для этого они выделили ооциты и сперматозоиды из яичников и яичек домашних кошек, которым проводили рутинную стерилизацию. После экстракорпорального оплодотворения ооцитов сформировалась бластоциста, из которой исследователи выделили ЭСК. Они экспрессировали все характерные для стволовых клеток гены, были способны дифференцироваться во все три зародышевых листка как in vitro, так и in vivo. Получение ЭСК кошек, как считают ученые, поможет развить методы регенеративной медицины в ветеринарии.