Генетическая история кофе и другие новости недели

Диагностика и методология

1. Японские ученые разработали метод для определения степени злокачественности рака мозга. Они использовали растворимый в воде комплекс европия Eu(III). После введения в культуру клеток комплекс вступает во взаимодействие с ними, что приводит к изменению его структуры. Как следствие, изменяются также время его распада и люминесцентные характеристики. В опытах на клеточных культурах, имитирующих разные степени злокачественности глиомы, авторы работы показали, что в более злокачественных клетках скорость распада комплекса увеличивается. Полученные результаты могут стать основой для разработки неинвазивных методов диагностики и определения степени злокачественности опухолей мозга.

2. ПЭТ-КТ использовали для предсказания ответа на анти-PD1 терапию. Так как Т-клетки активно поглощают фтордезоксиглюкозу (FDG), исследователи предположили, что ПЭТ-КТ с использованием FGD в качестве красителя может применятся для оценки активности Т-клеточного ответа. Девятнадцати пациентам с меланомой провели FDG ПЭТ-КТ за неделю до и через неделю после начала терапии пембролизумабом. Метаболический ответ разной степени выраженности, определяемый как усиленное поглощение FGD тканями опухоли, наблюдался у 6 из 11 пациентов, показавших ответ, и у 0 из 8 пациентов, не показавших ответ на терапию. Среди пациентов, показавших метаболический ответ по результатам ПЭТ-КТ, также наблюдались большие значения общей выживаемости в течение 3 лет (83% против 62%) и выживаемости без прогрессии (38 месяцев против 2,8 месяцев).

3. Разработана платформа для определения способности липидных наночастиц (LNP), несущих мРНК, преодолевать гематоэнцефалический барьер. Новый метод скрининга позволяет одновременно определить способность LNP преодолевать эндотелиальный слой и измерять уровень трансфекции мРНК в эндотелиальных клетках. Систему протестировали на библиотеке из 14 LNP, и она успешно предсказала их эффективность in vivo, которую затем проверили на мышиной модели. Дизайн платформы позволяет проводить одновременный скрининг большого числа наночастиц, что в будущем может способствовать более быстрой разработке новых методов терапии.

4. Исследователи из Дании разработали новый подход к выявлению генетических вариантов, влияющих на сплайсинг мРНК. Многие ассоциированные с наследственными заболеваниями гены активны только в труднодоступных тканях организма. Предложенный метод позволяет активировать гены-кандидаты в фибробластах кожи при помощи CRISPR активации. Данная операция проводится ex vivo на культурах клеток, полученных от пациентов. В пилотном исследовании авторам удалось индуцировать в культурах фибробластов активность генов MPZ, который в норме экспрессируется в шванновских клетках, и SPAST, экспрессируемого в клетках центральной нервной системы. Разработанный метод не требует специализированного оборудования и может в перспективе применяться в рутинном формате в диагностических лабораториях без модификации приборной базы.

6. Толщину различных сегментов сетчатки связали с целым спектром заболеваний. Ученые из Германии, США и Канады использовали оптическую когерентную томографию сетчатки и провели полногеномный поиск ассоциаций с фенотипическими особенностями. Исследование выявило 259 локусов, связанных с толщиной отдельных слоев сетчатки. Так, уменьшение толщины слоя волокон зрительного нерва оказалось ассоциировано с глаукомой, в то время как более тонкие сегменты фоторецепторов — с макулодистрофией и нарушениями сердечной и легочной функции. Таким образом, истончение слоев сетчатки может иметь предсказательную силу по отношению к ряду заболеваний.

Нейробиология

7. Американские ученые исследовали нейробиологические основы поведения мышей по отношению к сородичам, испытывающим боль. Мыши вылизывают места травмы на сородичах, чтобы облегчить им боль. При помощи микроэндоскопического имаджинга исследователи смогли идентифицировать отдельные нейроны и нейронные комплексы в передней поясной коре, которые отвечают за распознавание испытываемой другими боли. При этом данный нейронный ответ отличается от ответа на сородичей, испытывающих не связанный с болью стресс. Эти же области мозга инициируют процесс зализывания ран, который также отличен от процессов обычного аллогруминга (социального вылизывания).

8. RPT6 — регулятор протеасомной активности — способен действовать также вне протеасомы и участвовать в формировании воспоминаний. Секвенирование РНК после нокдауна «свободного» RPT6 и обуславливания реакции страха выявило 46 генов-мишеней данного белка в дорсальной зоне гиппокампа. Доставка RPT6 к генам-мишеням при помощи системы CRISPR-dCas9 также вызывала изменения в уровне экспрессии генов, указывая на то, что связывания белка с ДНК может быть достаточно для проявления регуляторной активности. При этом мутантный вариант белка, который не мог фосфорилироваться по позиции S120, оказался неспособным к связыванию ДНК и регуляции транскрипции. Авторы работы, таким образом, описали новую роль фосфорилирования свободного RPT6 в формирования памяти.

Геномные исследования

9. Исследователи из Италии, Франции и США изучили геном кофе аравийского (арабика, Coffea arabica). Оказалось, что вид обладает низким уровнем генетического разнообразия. Однако в некоторых культивированных популяциях уровень разнообразия повышается. Авторы также обнаружили признаки гибридизации вида с C. canephora (кофе робуста) и идентифицировали относительно недавние хромосомные перестройки (анеуплоидии, делеции и т.д.), которые могут в будущем стать источником генетического разнообразия внутри вида.

10. Исследователи из Польши, Германии и Нидерландов секвенировали геном бактериофага, обнаруженного в ископаемых образцах человеческих экскрементов возрастом 1300 лет. Геном оказался практически (на 97,7%) идентичным современному бактериофагу Mushuvirus mushu, заражающему комменсальные бактерии кишечника. Исследователи выдвинули несколько возможных объяснений такой высокой консервативности: она может быть связана с использованием фагом полимеразы III организма хозяина либо широким кругом хозяев фага и вытекающим отсюда сильным действием очищающего отбора. Третья гипотеза опирается на то, что большую часть времени фаг находится в состоянии профага, интегрированного в геном бактерии и изменяющегося вместе с ним.

Подробнее — на PCR.NEWS.

Биохимия

11. На нематодах Caenorhabditis elegans коллектив из США изучил паттерны модифицирования белков жирными кислотами. С использованием клик-химии авторы продемонстрировали, что различные аминокислоты модифицируются жирными кислотами, полученными через разные пути биосинтеза. Таким образом, работа показала тесную связь белковых функций с различными путями метаболизма липидов.

Микробиология

12. Международный коллектив ученых получил новые данные о происхождении трепонемных инфекций. Исследователям удалось секвенировать геном трепонемы из образцов человеческих останков возрастом почти 2000 лет, обнаруженных в Бразилии. Геном оказался наиболее близок к возбудителю беджеля (эндемического сифилиса) Treponema pallidum endemicum, который в настоящее время наблюдается только в засушливых регионах. Высокая степень покрытия полученного генома позволила также более точно определить время дивергенции данного подвида. Оказалось, что она произошла еще до прибытия викингов в Новый Свет, подтверждая присутствие трепонемных инфекций в доколумбовой Америке.

Клинические исследования

13. Третья фаза клинических исследований вакцины от брюшного тифа прошла в Малави (Южная Африка). Здоровых детей в возрасте от 9 месяцев до 12 лет прививали вакциной, состоящей из полисахарида Vi, связанного с анатоксином столбняка (Vi-TT; 14069 детей) или вакциной, содержащей капсульный полисахарид менингококка группы А (MenA; 14061 детей). Медиана времени наблюдения составила 4,3 года. За это время у 24 детей из группы Vi-TT и 110 из группы MenA был диагностирован брюшной тиф (диагноз на основе культур крови). Число случаев заболевания в пересчете на 100000 человеко-лет составило 39,7 и 182,7 соответственно. Таким образом, вакцина обеспечивает защиту от тифа на протяжении минимум 4 лет.

14. Опубликованная в The Lancet статья посвящена клиническому исследованию генетической терапии глухоты, связанной с мутацией в гене OTOF. Детям в возрасте от 1 до 18 лет с сильно выраженной или полной потерей слуха и подтвержденной мутацией в обоих аллелях OTOF вводили аденоассоциированный вирус серотипа 1, несущий трансгенный вариант OTOF. Инъекция производилась непосредственно в улитку через круглое окно. У пяти из шести принявших участие в исследование детей наблюдалось значимое улучшение слуха к 26 неделе после инъекции. У одного из участников возникли побочные эффекты третьей степени (требующие госпитализации) в виде пониженного уровня нейтрофилов. Остальные побочные эффекты относились к первой и второй степени. Таким образом, новая генетическая терапия показала эффективность и безопасность.

Экология

15. Методом искусственной эволюции американские ученые получили фермент, способный разрушать связи между кремнием и углеродом в метилсилоксанах — искусственных полимерах, применяемых во многих продуктах, таких как дезодоранты, увлажняющие лосьоны и т.д. Эти вещества не относится к биоразлагаемым. Авторы статьи в Science идентифицировали бактериальный фермент цитохром P450, способный разрушать связи между углеродом и кремнием в линейных метилсилоксанах. Применение искусственной эволюции позволило повысить эффективность этого процесса, а также расширить функциональность фермента на циклические соединения. Результаты работы могут стать основой для разработки методов биологической переработки силикоксанов.