Генная терапия, восстанавливающая способность различать цвета, и другие новости недели

Вакцины и вирусы

1. Международная команда ученых оценила возможность использования серологического анализа для определения генотипа норовируса, инфицировавшего детей. Норовирус — это РНК-содержащий вирус из семейства Calciviridae. Он является ведущей причиной небактериального гастроэнтерита, приводящего, по оценкам, к 685 миллионам инфекций в год и более 200 000 смертей во всем мире. Род Norovirus делится на десять геногрупп (GI-GX), которые далее подразделяются по меньшей мере на 48 капсидных генотипов и, на основе последовательностей RdRp, по меньшей мере на 60 полимеразных генотипов (P-типов). В странах с низким уровнем дохода смертность, связанная с норовирусом, наблюдается в основном среди маленьких детей, в то время как в странах с высоким уровнем дохода она наиболее высока среди взрослых старше 55 лет. Ученые предположили, что некоторые генотипы, которые реже регистрируются в международной базе NoroNet, могут более широко циркулировать среди детей, вызывая спорадические или бессимптомные инфекции. Эти случаи пропускаются эпиднадзором и в итоге приводят к вспышкам.

Авторы новой статьи описали созданный ими мультиплексный белковый микрочип со структурными и неструктурными антигенами норовируса, который позволяет одновременно тестировать антитела против 30 генотипов GI и GII, заражающих человека. Микрочип использовали для анализа антител в сыворотках, полученных от 287 детей в возрасте от 1 месяца до 5,5 лет. Большинство IgG и IgA были направлены против распространенных капсидных генотипов GII.2, GII.3, GII.4 и GII.6. Антитела к редким генотипам присутствовали лишь в нескольких образцах. Авторы объясняют это тем, что они вызывают преимущественно бессимптомные инфекции, которые приводят к низким титирам IgG и IgA. Кроме того, в сыворотках детей более старшего возраста были обнаружены антитела против неструктурных белков p48 и p22. Результаты исследования помогут в разработке вакцин против норовируса.

2. Новая универсальная вакцина защищает от различных вариантов вирусов гриппа А и В у мышей, говорится в исследовании ученых из США. Они разработали вакцину, содержащую наименее изменчивые части вирусов гриппа А и В: несколько вариантов нейраминидазы и белок М2e. Антигены упаковывались в вирусоподобные частицу. Мыши, иммунизированные такими вирусоподобными частицами, были защищены от сезонных вариантов гриппа A и потенциальных пандемических вирусов (H1N1, H5N1, H3N2, H9N2 и H7N9) и вирусов гриппа B (линии Ямагата и Виктория), содержащих значительные антигенные вариации. Современные вакцины основаны на изменчивом гемагглютинине, с помощью которого вирус проникает в клетку хозяина, тогда как описанная вакцина использует более консервативные и менее подверженные мутациям вирусные белки. Работа опубликована в PLoS Pathogens.

Неврология

3. Исследователи из США опубликовали в Brain Сommunications статью о белке, который участвует в патогенезе спорадического бокового амиотрофического склероза (БАС). На спорадический БАС приходится примерно 90% случаев заболевания, и лишь 10% случаев являются наследуемыми. До сих пор в исследованиях in vivo преимущественно использовались мышиные модели с мутациями в генах, ассоциированных с БАС. Эти модели не позволяют определить механизмы, лежащие в основе гибели двигательных нейронов, или определить мишени для терапии спорадической формы болезни. В новой работе ученые показали, что введение спинномозговой жидкости от пациентов со спорадическим БАС в шейное субарахноидальное пространство взрослых мышей дикого типа вызывает стойкую двигательную инвалидность. Патологические признаки были характерны для БАС. В частности, происходила потеря двигательных нейронов, транслокация белка TDP-43 в цитоплазму, реактивный астроглиоз и активация микроглии. При этом нарушения моторной активности не были обусловлены продуктами генов SOD1, C9orf72 или TARDBP, которые отвечают за патогенез наследственного БАС. Анализ ликвора пациентов выявил аполипопротеин B-100 как предполагаемый агент, ответственный за проявления БАС. Целенаправленное удаление аполипопротеина B-100 из вводимого мышам ликвора с помощью фильтрации или иммунодеплеции (связывания с шариками, покрытыми антителами к этому белку) ослабило нейротоксический эффект. По мнению авторов, аполипопротеин B-100 можно рассматривать как мишень для терапии спорадического БАС.

4. В Nature вышла статья о механизмах формирования пространственных карт в мозгу. Такие карты формируются в гиппокампе нейронами места в виде энграмм — единиц когнитивной информации, запечатленных в физической субстанции. Энграммы обычно идентифицируются по экспрессии гена Fos, но мало что известно о паттернах нейронной активности, которые определяются и формируются экспрессией Fos. Авторы новой работы с помощью кальциевой визуализации измерили активность нейронов области гиппокампа СА1, связанной с формированием памяти о перемещениях, у мышей, выполняющих задачу по пространственному обучению в виртуальной реальности, и отследили индукцию Fos. Оказалось, что нейроны с высокой индукцией Fos образуют ансамбли, расположены в определенных участках гиппокампа и сохраняют более стабильное поведение в течение нескольких дней, в отличие от нейронов без индукции Fos. Если функция Fos нарушена, нейроны менее активны, имеют меньшую пространственную избирательность и меньшую стабильность в течение дня. По мнению авторов, ансамбли нейронов с индукцией Fos могут связывать два ключевых аспекта функции гиппокампа: энграммы для контекстуальных воспоминаний и коды места, лежащие в основе когнитивных карт.

Онкология

5. Исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора, Института Бродов и других научных центров США выявили биомаркеры тройного негативного рака молочной железы (TNBC), которые связаны с устойчивостью к химиотерапии. Работа опубликована в Cancer Discovery. TNBC — это сложный рак, для терапии которого требуется комплексная химиотерапия. Именно поэтому важно понимать, устойчив ли пациент к препаратам, входящим в ее состав. Исследовательская группа использовала инновационный аналитический подход под названием «микромасштабная протеогеномика» для анализа биопсий опухоли, взятых у пациентов с TNBC до начала терапии комбинацией карбоплатина и доцетаксела. Данные ДНК- и РНК-секвенирования были объединены с данными протеомного и фосфопротеомного анализа на основе масс-спектрометрии. Таким образом авторы получили полные молекулярные портреты опухолей. Они определили, что делеция на хромосоме 19, расположенная в области 19q13.31-33, связана с устойчивостью к химиотерапии. В этой области расположены гены LIG1, POLD1 и XRCC1. При из всех генов, затронутых делецией, наиболее устойчивая репрессия, как на уровне мРНК, так и на уровне белка, наблюдалась для гена ДНК-лигазы LIG1. В модельных системах и в других наборах данных по TNBC потеря экспрессии и/или делеция LIG1 были связаны с селективной резистентностью к карбоплатину и плохим клиническим исходом.

6. Ученые из США и Израиля опубликовали статью в Nature, посвященную разработке клеточной иммунотерапии рака с помощью комбинации передовых геномных технологий. Создание высокоэффективных иммунотерапий затрудняет то обстоятельство, что микроокружение опухоли подавляет иммунные клетки, позволяя ей формироваться и расти. Терапевтические CAR-Т-клетки, созданные из собственных Т-клеток пациента для распознавания и уничтожения опухоли, часто истощаются или плохо функционируют при контакте с опухолевым микроокружением. Авторы новой работы нашли несколько мишеней в геноме Т-клеток, которые могут сделать их устойчивыми к ключевым аспектам иммуносупрессивной микросреды. С помощью CRISPR-системы они «выключали» по очереди каждый ген в человеческих Т-клетках. Наибольший интерес вызвал ген RASA2. Терапевтическая эффективность клеток с нокаутом RASA2, проверенная на модельных мышах, была выше по сравнению со стандартными CAR-Т-клетками.

Молекулярная биология

7. Ученые из Германии опубликовали в Molecular Cell статью c описанием новых деталей механизма репарации ДНК. Двухцепочечные разрывы ДНК являются одной из самых больших угроз для генома и движущей силой канцерогенеза. Клеточные механизмы репарации, такие как гомологичная рекомбинация, необходимы для поддержания стабильности генома. На первом этапе репарации необходима обработки точек разрыва, после которой остаются свободные концы ДНК. Ученые описали механизм, с помощью которого комплекс белков Mre11-Rad50 (MR), играющий решающую роль на старте репарации, распознает и обрабатывает заблокированные концы ДНК. Комплекс MR состоит из белков MRE11, Rad50 и Nbs1 и обладает эндонуклеазной активностью. С помощью электронной микроскопии ученые показали, как комплекс белков соединяется с заблокированной концевой ДНК и образует шпильку. Они выяснили, что Mre11-Rad50 изгибает ДНК перед эндонуклеолитическим расщеплением, при этом конформационное состояние регулируется АТФ (схема приведена в пресс-релизе).

8. Группа ученых с факультета экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Ирвайне (США) опубликовала работу о влиянии транспозонов на эволюцию генома. Транспозоны — это участки ДНК, способные к перемещению и размножению в пределах генома. Обилие транспозонов сильно различается у разных видов. Причины различий остаются центральным вопросом эволюционной геномики. Исследователи ранее предположили, что видоспецифическое разнообразие транспозонов может быть обусловлено эпигенетическим сайленсингом хозяина, при этом репрессивные эпигенетические метки могут распространяться в соседние с транспозоном последовательности. В новой статье они сравнили опосредованное транспозонами локальное обогащение репрессивными метками, или «эпигенетический эффект транспозонов», у шести видов мушек из группы Drosophila melanogaster: D. melanogaster, D. simulans, D. mauritiana, D. yakuba, D. santomea и D. teissieri. Ученые обнаружили, что локальное обогащение репрессивными метками широко распространено и существенно варьирует у разных видов и даже внутри вида, при этом транскрипция соседних генов может взаимно влиять на это распространение. Полученные результаты указывают на роль хроматиновых ландшафтов хозяина в эволюции генома, вызванной эпигенетическими эффектами транспозонов.

Генная терапия

9. Команда под руководством ученых из Тринити-колледжа в Дублине разработала новый метод генной терапии сухой формы возрастной макулярной дегенерации (ВМД) — прогрессирующего заболевания глаз, которое поражает до 10% взрослых старше 65 лет и является основной причиной серьезного ухудшения зрения и слепоты в этой возрастной группе. Ранее было показано, что при сухой ВМД дисфункция митохондрий приводит к повышенному окислительному стрессу в пигментном эпителии сетчатки, повреждению ДНК и нарушению митофагии. Это способствует гибели клеток эпителия и фоторецепторов. В качестве мишени для генной терапии исследователи выбрали ген NDI1, снижающий активность активных форм кислорода и окислительный стресс. Экспрессия его кодон-оптимизированной версии ophNdi1 в сетчатке мыши был в три раза выше по сравнению с геном дикого типа. Для доставки гена использовали аденоассоциированные вирусы. У модельных мышей с сухой ВМД, получивших терапевтический конструкт, значительно снижалась митохондриальная дисфункция.

10. Другая статья о генной терапии опубликована в Brain. Ученые из Великобритании показали, что с помощью генной терапии можно активировать молекулярные пути, обуславливающие функцию колбочек, у детей с CNGA3- и CNGB3-ассоциированной ахроматопсией. (При этом заболевании человек не может различать цвета.) В исследовании приняли участие четверо детей в возрасте 10–15 лет. Для оценки состояния пациентов ученые объединили функциональную МРТ и психофизический анализ, избирательно измеряющий сигналы от колбочек. Для генной терапии использовали аденоассоциированные вирусы, экспрессирующие CNGA3 или CNGB3. После лечения двое из четырех детей продемонстрировали убедительные доказательства наличия сигналов от колбочек в зрительной коре, которых не было до терапии. Важно отметить, что эти изменения сопровождались значительным улучшением психофизических показателей зрительной функции. Полученные результаты говорят о больших перспективах генной терапии сетчатки.

Диагностика

11. В Journal of the American College of Cardiology опубликовано исследование, авторы которого утверждают, что можно выявлять пациентов с самым высоким риском внезапной остановки сердца и принимать соответствующие решения по их леченю. Они проверили, может ли оценка полигенного риска ишемической болезни сердца быть полезной для стратификации пациентов без тяжелой систолической дисфункции по риску остановки сердца. Ученые провели генотипирование 4 698 пациентов европейского происхождения с ишемической болезнью сердца — участников длительного исследования PRE-DETERMINE и провели статистический анализ данных. В анализе учитывались фракция выброса левого желудочка, клинические факторы и ЭКГ. Было показано, что участники из верхнего дециля выборки имели повышенный риск внезапной остановки сердца по сравнению с остальными (5,1–12,4 % против 4,8%).

Технологии

12. Ученые и медики из США показали, что простая резинка может улучшить герметичность хирургической маски до уровня респиратора N95. Они привлекли 40 медицинских работников для тестирования стандартных хирургических масок, уплотненных двумя 8-дюймовыми резиновыми лентами. Ленты проходили через макушку испытуемого и перехватывали маску в районе переносицы, вокруг щек и под подбородком. Тестирование проводилось с помощью коммерчески доступного прибора для оценки посадки маски. Модифицированные маски прошли тест с результатом более 100 баллов у 31 испытуемого (78%). Средний балл для этих масок был равен 151, что значительно лучше, чем у немодифицированных хирургических масок (3,8 балла), но хуже, чем у правильно подобранного респиратора N95 (199 баллов). Испытания длились несколько дней. К последнему дню все модифицированные маски прошли порог N95. Это связано с тем, что участники приобрели навык работы с резинками и улучшили прилегание масок.

Новости компаний

13. Компания Myriad Genetics сообщила в пятницу, что Министерство здравоохранения, труда и благосостояния Японии предоставило расширенное покрытие на тест BRACAnalysis компании в качестве сопутствующей диагностики для выявления пациентов с ранней стадией рака молочной железы высокого риска, с мутациями в BRCA зародышевой линии и HER2-отрицательного, которым может быть полезно адъювантное лечение препаратом «Линпарза» (олапариб, производители AstraZeneca и Merck). BRACAnalysis выявляет неблагоприятные варианты BRCA1 и BRCA2. Сама «Линпарза» была одобрена в Японии для указанной выше группы пациентов в четверг.

14. Рабочая группа по фармакогенетике Ассоциации молекулярной патологии опубликовала новые рекомендации по разработке и валидации генотипирования TPMT и NUDT15, которое часто используются для определения вероятного ответа пациента на химиотерапевтические препараты при остром лимфобластном лейкозе и на иммуносупрессивные средства при воспалительных заболеваниях кишечника и ревматоидном артрите. Цель рекомендаций — стандартизации тестирования в различных лабораториях и улучшение обслуживания пациентов.

Группа отметила, что количество вариантов аллелей, на которые в настоящее время проводится тестирование, сильно варьируется в доступных коммерческих анализах и порой не включает варианты, наиболее значимые терапии. Хотя следование новым рекомендациям является добровольным, группа уже получила положительные отзывы от лабораторий, которые их внедрили.

15. Институт Висса и Гарвардский университет лицензировали технологию обнаружения белков с помощью особого метода амплификации SPEAR компании Spear Bio. Spear Bio, подразделение Института Висса, подписала эксклюзивное лицензионное соглашение по всему миру на коммерциализацию технологии. Spear Bio планирует разработать платформу для обнаружения белка в небольших объемах образцов, первоначально ориентированную на применение только в научных исследованиях. Помимо чувствительности и возможности работать с объемами образцов до 1 мкл, SPEAR также предлагает не требующий промывки рабочий процесс и большой динамический диапазон.

16. Американская компания Innovative Health Diagnostics сообщила о сотрудничестве с канадской компанией AIMA Laboratories для разработки домашнего теста на эндометриоз на основе микроРНК. Тест выявляет микроРНК в крови, которые по-разному экспрессируются у женщин с эндометриозом по сравнению с женщинами без этого заболевания. Пациенткам, получившим положительный результат анализа, будет рекомендована лапароскопия.

17. Консорциум инноваций в области медицинского оборудования (MDIC) сообщил в понедельник о начале следующего этапа инициативы «Соматические эталонные образцы» (Somatic Reference Samples, SRS). Вместе с этим запущен пилотный проект, направленным на улучшение процесса валидации и регуляции диагностик рака на основе NGS. Согласно MDIC, цель пилотного проекта — инженерия 10 генетических вариантов, ассоциированных с раком, в хорошо охарактеризованной линии человеческих клеток GM24385 с помощью CRISPR. Разработка и производство эталонных образцов ляжет на плечи Horizon Discovery. MDIC заявил, эталонные образцы будут коммерчески доступны пользователям, а их характеристики будут загружены в публичные базы.