Фотосессия трансляции и другие новости недели

Четыре подтипа раковых заболеваний, аутоиммунная составляющая атеросклероза, новая вакцина от эболавируса, паттерны нейродегенерации при ожирении и многое другое — в воскресном обзоре.

Художник:
Наталья Дюкова

Диагностика

1. Китайские ученые разработали систему, которая поможет предсказать эффективность предоперационной химиотерапии у пациентов с раком желудка на основе протеома плазмы крови. Они проанализировали образцы плазмы 90 пациентов, отобранные до, во время и после химиотерапии (для 30 пациентов были получены парные образцы до и после терапии), а также образцы тканей опухоли.

В первую очередь группа обнаружила, что хороший ответ на лечение ассоциирован с более выраженным изменением состава протеома плазмы крови. В дальнейшем поиске более эффективных предсказательных маркеров ученые выявили ассоциацию уровней PD-L1 и CCL20 в плазме с эффективностью терапии. Воодушевленные этим результатом, они разработали предсказательную систему на основе 15 белков, получившую название «pretreatment serum response predictive score» (PSRscore). Новая методика позволяет формировать бальную оценку на основе содержания белков в плазме. Низкие значения PSRscore ассоциированы с худшим исходом химиотерапии. Ученые считают, что для подтверждения эффективности новой системы требуются дальнейшие исследования на более разнообразной выборке.

2. Канадские ученые представили метод для изучения иммунного микроокружения опухоли при помощи визуализирующей масс-цитометрии. Среди прочего, метод позволяет прогнозировать прогрессию рака легких. На образцы раковых тканей площадью 1 мм2 наносилась специально разработанная панель антител, позволяющая далее визуально фенотипировать раковые, стромальные и иммунные клетки. Полученные данные о количестве и расположении разных типов клеток далее были соотнесены с клиническими данными.

С использованием полученных данных была создана модель на основе нейронной сети для прогнозирования клинических исходов. При использовании только стандартной клинической информации и данных о числе клеток, модель не обладала прогностической эффективностью. Но добавление пространственных данных позволило добиться предсказания прогрессии заболевания с точностью в 95,9%. По мнению ученых, данное исследование может стать основой для разработки новых методов прогнозирования с использованием пространственных данных, а также подчеркивает высокий потенциал нейронных сетей для применения в исследовательских и клинических целях.

3. Еще одну работу по визуализации иммунного ландшафта опухоли провели исследователи из Швеции, Беларуси и Финляндии. На этот раз фенотипировали иммунные клетки в тканях рака толстой кишки, также при помощи мультиплексной панели антител, но с использованием иммунофлуоресценции. В исследование вошел 1481 образец тканей опухоли.

Исследователи обнаружили, что высокая численность CD8+ Т-лимфоцитов была ассоциирована с повышенной выживаемостью. В то же время численность CD68+CD163+ макрофагов показала отрицательную корреляцию с выживаемостью. На основе этих данных ученые разработали комбинированный биомаркер, получивший название «сигнатура иммунной активации» (SIA). SIA рассчитывается как отношение плотности популяции CD8+ к суммарной плотности популяций CD8+ и CD68+CD163+ клеток. Иммунофлуоресцентная версия SIA, а также ее аналог на основе анализа экспрессии CD8 и C1QA-C показали высокую предсказательную способность для выживаемости. Ученые считают, что такой эффективный, но при этом относительно несложный анализ может стать важным инструментом как в клинике, так и для исследований.

4. Ученые из США и Австралии разработали универсальный ПЦР-тест для трех вирусов инфекционного некроза селезенки и почек (ISKNV). Эти вирусы способны заражать более 165 видов рыб, обладают смертностью вплоть до 100% и распространены почти по всему миру.

Новый протокол ПЦР в реальном времени направлен на амплификацию фрагмента в 68 нуклеотидов, консервативного между всеми тремя вирусами. На предварительной валидации тест показал чувствительность и специфичность в 91,99% и 89,8% соответственно. Ученые считают, что после полной валидации новый тест может служить основным инструментом скрининга на ISKNV.

Молекулярная биология

5. Ученые из Японии разработали метод «фотографирования» трансляции, то есть запечатления состава полипептидил-тРНК (pep-tRNA) — промежуточного продукта трансляции, в котором зарождающаяся белковая цепь все еще связана с тРНК в рибосоме.

Новый метод получил название PETEOS, что расшифровывается как обогащение пептидил-тРНК с использованием органической экстракции и адсорбции на силикагеле. В рамках нового метода сначала происходит разделение pep-tRNA и белков от остальных РНК при помощи фенол-содержащего реагента. После pep-tRNA и белки осаждаются при помощи трихлоруксусной кислоты и ацетона. Pep-tRNA далее отделяется от белков при помощи фильтра из силикогеля, который адсорбирует часть pep-tRNA, содержащую нуклеиновые кислоты. Наконец, зарождающиеся белковые цепи отделаются от РНК при помощи высоких pH и температур и анализируются стандартными методами протеомики. В пилотном исследовании удалось идентифицировать около 800 белков E. coli по pep-tRNA, а также описать изменения в трансляционном ландшафте в ответ на тепловой шок и работу антибиотиков.

Иммунология

6. Группа ученых из Нидерландов прояснила патогенез атеросклероза. Они секвенировали Т-клеточные рецепторы единичных клеток в образцах бляшек, полученных от 60 пациентов, прошедших операцию в медицинском центре Хаагландена.

Результаты исследования показали расширение популяции клональных Т-клеток в атеросклерозных бляшках. Повышенная клональность наблюдалась как у CD8+, так и у CD4+ Т-клеток. Более того, находящиеся в бляшках Т-лимфоциты экспрессировали гены, связанные со стимуляцией антигеном, такие как CD69, FOS и FOSB. При сравнении полученных данных с результатами секвенирования Т-клеток у пациентов с псориатическим артритом (аутоиммунным заболеванием, поражающим суставы), ученые обнаружили значительное сходство в профилях экспрессии и уровне клональности популяции. Полученные данные указывают на присутствие аутоиммунного компонента в патогенезе атеросклероза.

Вирусология

7. Работа на базе Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Гетеборгского университета рассказала о структуре популяции ВИЧ у пациентов, прервавших терапию, — так называемый «rebound» вирус. Ученые исследовали популяции вируса в крови и спинномозговой жидкости 11 пациентов.

Оказалось, что в спинномозговой жидкости популяция rebound вируса представлена R5-тропным фенотипом, который требует высокой концентрации CD4 на клетках для успешного проникновения в них. Такая картина наблюдалась даже у пациентов, у которых ранее присутствовал вирус, адаптированный к CD4- клеткам. При этом соотношение численности конкретных клонов вируса в крови и спинномозговой жидкости отличалось. Более того, содержание ВИЧ в спинномозговой жидкости значимо коррелировало с повышенным содержанием лимфоцитов в ней (более 5 клеток на мкл). По совокупности этих данных ученые выдвинули модель, в которой вирус попадает в спинномозговую жидкость с инфицированными Т-клетками и далее начинает активно размножаться после прекращения терапии.

8. Работники Национального института здравоохранения США разработали вакцину против Суданского эболавируса и протестировали ее эффективность на макаках-крабоедах. В качестве вектора для вакцины использовали вирус везикулярного стоматита. На основе этого вируса уже создавали вакцины против других эболавирусов. В вектор встраивался ген гликопротеина Суданского эболавируса. Животных заражали через 28 дней после введения препарата. Ни одна из макак, получивших вакцину, не проявляла симптомов заболевания. В то же время 4 из 5 контрольных животных демонстрировали характерные симптомы. При этом вакцинация от других типов эболавируса не обеспечивала защиты от суданского варианта. Это указывает на необходимость разработки штамм-специфичных вакцин.

Нейробиология

9. Канадские ученые показали, что связанная с ожирением нейродегенерация схожа по характеристикам с болезнью Альцгеймера. В рамках работы оценивали паттерны атрофии нервной ткани, а также аккумуляцию бета-амилоидов и тау-белка. Всего в исследовании участвовали 1300 человек, включая контрольные группы.

Ученые обнаружили значимую корреляцию между паттернами нейродегенерации при ожирении и болезни Альцгеймера. При этом эффект не объяснялся присутствием пациентов с ожирением в группе с болезнью Альцгеймера. Ученые считают, что полученные результаты подчеркивают роль ожирения как фактора развития нейродегенерации и деменции.

Онкология

10. Трое ученых из Бэйлорского медицинского колледжа описали четыре типа раковых метастазов. При этом система типирования работает для разных видов рака. Первичное выделение типов метастазов проводилось на основе данных об экспрессии генов, полученных на ксенотрансплантантах — фрагментах опухоли, пересаженных от пациентов мышам. Валидация типирования производилась на информации об экспрессии, полученной на образцах метастазов пациентов. Все использованные данные были получены из открытых источников. В исследование вошли данные из 38 исследований, включающих в совокупности более 3000 пациентов и 4000 индивидуальных опухолей.

Первый идентифицированный подтип характеризуется частым изменением количества копий и высокой экспрессией генов-мишеней фактора транскрипции MYС и генов репарации ДНК. Второй подтип характеризуется высокой экспрессией генов, ассоциированных с метаболизмом, синтезом и регуляцией простагландина. Третий подтип демонстрирует признаки нейронной дифференциации и высокую экспрессию генов метилирования ДНК и гистонов. Для последнего подтипа характерна высокая экспрессия контрольных точек иммунитета и сигнального пути Notch. Ученые отмечают, что при метастазировании часто происходит смена подтипа по отношению к первичному раку. По мнению исследователей, полученные данные подчеркивают необходимость подбора таргетной терапии, так как «ни один терапевтический подход не будет эффективным для всех типов рака».

11. Ученые из США описали генетические факторы успеха локальной консолидационной терапии при синхронном олигометастатическом немелкоклеточном раке легкого. В исследование вошли 194 пациента, получавших лечение в 2000–2017 годах.

Исследование показало, что мутации в EGFR были ассоциированы с лучшей общей выживаемостью. Мутации в STK11, наоборот, были ассоциированы с худшей выживаемостью без прогрессирования. Использование таргетной EGFR-терапии вкупе с консолидационной терапией позволило добиться значительного повышения выживаемости у пациентов с мутацией в данном гене в сравнении с контрольными пациентами без мутации (общая выживаемость 98 против 29 месяцев соответственно). Ученые считают, что более подробное изучение выявленных мутаций может позволить достичь большей оптимизации индивидуальных планов лечения.

12. Американские ученые нашли способ повысить эффективность противораковой терапии с использованием химерных антигенных рецепторов (CAR). CAR-NK клеточная терапия показала эффективность в лечении рака. Однако химерные рецепторы образуют с антигеном достаточно неорганизованный комплекс, что уменьшает эффективность связывания по сравнению с естественными рецепторами.

Ученые интегрировали в CAR PDZ-связывающий мотив. В естественных условиях PDZ-связывающие мотивы участвуют в формировании синапсов и поляризации клеток. Соответствующий эффект наблюдался при включении данного мотива в CAR-NK систему. Модифицированные CAR.PDZ NK-клетки оказались более эффективными как в тестах на клеточных культурах, так и на мышиной модели.

Наследственность

13. Ученые из Швеции описали наследственную составляющую расстройства избирательного питания (ARFID). В близнецовое исследование, проходившее с 1992 по 2010 год, вошла 16 951 пара шведских близнецов в возрасте 9–12 лет.

Результаты исследования показали, что ARFID обладает крайне высоким индексом наследственности: 70–85% вариации фенотипа объяснялось наследственностью. Малая, но все еще значимая часть вариации объяснялась индивидуальным окружением (15–30%) и эффектом контраста сиблингу (5–15%). При этом последний фактор вносил противодействующий наследственности эффект.

Микробиология

14. Ученые из США описали механизм сборки и функционирования нанопроводов, формируемых бактериями рода Geobacter. Исследование сосредоточилось на изучении нанопроводов из цитохрома OmcZ. Именно он является основой формирования биопленок, требующих транспорта электронов на большие расстояния.

Исследователям удалось получить при помощи криогенной электронной микроскопии изображения OmcZ-нанопроводов с разрешением 3,5 Å. Оказалось, что нанопровода состоят из линейных субъединиц — гемов — которые расположены гораздо ближе друг к другу, чем гемы в нанопровадах, состоящих из других цитохромов, таких как OmcS. Вполне вероятно, что именно такое близкое расположение субъединиц обеспечивает более высокую проводимость OmcZ-нанопроводов. In vitro исследования показали, что провода самостоятельно формируются из OmcZ30, который образуется при расщеплении OmcZ50 специальной протеазой. Интересно, что OmcZ-подобные генетические кластеры были обнаружены у целого ряда бактерий различных родов. Возможно, что довольно широкий ряд бактерий использует структуры, схожие с OmcZ-нанопроводами.

Добавить в избранное