Глиобластома, «ворующая» здоровые митохондрии, и другие новости недели

Носы неандертальцев, расстройство аутистического спектра в восточноафриканских популяциях, микроорганизмы, деградирующие пластик, мРНК-вакцина от рака поджелудочной железы и сотрудничество Thermo Fisher Scientific и Pfizer — вот о чем писали журналы на этой неделе.

Художник:
Наталья Дюкова

Древняя ДНК и палеогенетика

1. Предки коренных американцев происходили не только из Сибири, но и из Китая. Авторы статьи в Cell Reports проанализировали последовательности 216 современных митохондриальных геномов гаплогруппы D4h (эта гаплогруппа считается редкой) и более 30 митогеномов древних людей. Известно, что гаплогруппа D4h3a — субгаплогруппа (ветвь) D4h — встречается у некоторых коренных американцев. Предполагается, что D4h образовала сублинии, которые затем распространились по миру. «Корневые» типы D4h1b, D4h1c, D4h1d, D4h1e и D4h3b встречаются в Центральном и Северном Китае, однако их терминальные ветви распространены в Юго-Восточной Азии, Южной и Центральной Азии. А гаплогруппы D4h1a и D4h2 ограничены Японскими островами. Авторы полагают, что именно Центральный и (или) Северный Китай был родиной D4h3a; дивергенция D4h могла произойти в районе Центрального и/или Северного Китая. Миграции людей вдоль морских побережий привели к изоляции D4h1a и D4h2 в Японии, а D4h3a в Северной Америке.

2. Форма вашего носа определяется генами неандертальцев? Международная группа ученых с помощью 2D-алгоритма и GWAS обнаружила 42 локуса, связанных с чертами лица человека, включая новый участок в локусе 1q32.3, который был получен в результате интрогрессии от неандертальцев. Анализ современных лиц и эксперименты на мышах указывают на то, что его наличие коррелирует с увеличенной высотой средней части лица, в частности, с более высоким расположением носа. У неандертальцев из-за адаптации к холодному климату носы располагались выше, чем у современных людей. Авторы предполагают, что ген, унаследованный от неандертальцев, мог помочь нашим предкам адаптироваться к условиям окружающей среды, когда они мигрировали из Африки. Также были обнаружены другие гены, которые вовлечены в развитие черепно-лицевой области. Будущие исследования могут дополнительно прояснить, как проходил естественный отбор по форме носа.

Гинекология

3. Перевязка фаллопиевых труб и гистерэктомия с удалением яичников и без повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. В исследовании, проведенном американскими учеными, приняло участие 116429 женщин с 1989 по 2017 гг. Статистический анализ показал, что гистерэктомия независимо от удаления яичников коррелирует с повышенным риском инфаркта миокарда и инсульта. Такие же результаты получились у пациенток с перевязанными маточными трубами. Сила связи варьирует в зависимости от возраста проведения операции. Наиболее сильная связь обнаружилась у женщин до 50 лет. Авторы предлагают врачам обсуждать риски ССЗ перед гинекологическими операциями, особенно при лечении доброкачественных заболеваний и перевязки труб с целью контрацепции.

Нейрогенетика

4. Считается, что в Восточной Африке повышена частота развития расстройств аутистического спектра (РАС). Ученые из Техасского университета попытались выяснить, с какими генетическими факторами это может быть связано. Они полностью отсеквенировали геномы 129 человек из 33 семей, имеющих восточноафриканское происхождение и РАС в семейной истории, в том числе геномы 36 затронутых детей. Были обнаружены редкие варианты генов CACNA1C, CHD7, FMR1 и TCF7L2, которые связаны с развитием РАС и других нарушений психического развития. Также были найдены гены-кандидаты, ассоциированные с РАС, но чтобы подтвердить их роль, нужны дополнительные исследования. Анализ геномов выявил две предковые компоненты у опытной когорты — африканскую и евразийскую, причем обнаружилось 10 локусов на разных хромосомах, для которых «африканский» гаплотип повышает риск РАС. Передача потомству этих вариантов может приводить к повышенной распространенности РАС в популяции.

COVID-19

5. Ученые из Великобритании оценили связь между длительностью течения COVID-19 и социально-экономическим статусом. После обработки данных от 200 тысяч человек оказалось, что вероятность длительного заболевания на 46% выше у жителей бедных районов. Также обнаружилось, что риск длительного течения COVID-19 выше у женщин по сравнению с мужчинами. При учете рода деятельности риск длительного COVID-19 оказался повышенным у работников сферы здравоохранения и образования. Выявление наиболее уязвимых групп может помочь перенаправить ресурсы и сократить сложившееся неравенство, подчеркивают авторы.

Микроорганизмы и пластик

6. Найдены штаммы бактерий и грибов, способные разлагать пластик при 15 °С  (подробнее на PCR.NEWS). Ученые из Швейцарского университета собрали образцы почв в Альпах и Арктике. После культивирования в лабораторных условиях исследователи обнаружили, что штаммы бактерий и грибов из холодных почв могут избирательно разлагать различные виды пластика, но не полиэтилен. Лучше всего себя проявили грибы из родов Neodevriesia и Lachnellula: они не смогли осилить только полиэтилен. Условия культивирования сильно влияют на процессы деградации. Эти результаты могут помочь при создании эффективных технологий переработки пластиковых отходов в холодном климате.

Генетика животных

7. Изменение экспрессии генов помогает мигрирующей личинке рыбе-клоуна Amphiprion melanopus быстро изменять активность физиологических процессов. После вылупления личинки вынуждены преодолевать сильные течения, чтобы достичь рифа. После закрепления на дне рифа они сталкиваются с жестким дефицитом кислорода. Как же A. melanopus справляется с этим? Группа под руководством австралийских ученых в лаборатории ежедневно измеряла скорость плавания, поглощения кислорода и устойчивость гипоксии у личинок с момента вылупления до 9-го дня. Скорость плавания к девятому дню увеличилась на 7 длин тела в секунду по сравнению с моментом вылупления. К пятому дню поглощение кислорода снизилось, а устойчивость к гипоксии возросла. Секвенирование мРНК показало, что в ходе развития личинок изменилась активность 2470 генов. При этом экспрессия генов гемоглобина снизилась, а его изоформ (миоглобина, цитоглобина и нейроглобина) повысилась. Предполагается, что изменение экспрессии белков, связывающих кислород, обеспечивает физиологическую гибкости личинок при переходе в гипоксические условия.

Онкология

8. Американские ученые разработали вакцину на основе мРНК против протоковой аденокарциномы поджелудочной железы (ПАК) — самого распространенного типа рака поджелудочной железы с летальностью 88%. После хирургического удаления опухоли у 90% пациентов болезнь возвращается. Химиотерапия, лучевая и таргетная терапия лишь немного увеличивают срок ремиссии. Клетки ПАК слабоантигенны, поэтому Т-лимфоцитам тяжело их уничтожать. Авторы статьи в Nature разработали адъювантные индивидуальные вакцины на основе уридиновых мРНК (то есть с немодифицированными уридинами, в отличие, например, от мРНК-вакцин против коронавируса; о модификации уридинов в РНК-препаратах можно прочитать здесь). Эти вакцины стимулируют связывание Т-клеток с неоантигенами опухоли, тем самым задерживая рецидив. После комплексной терапии у 50% пациентов появилось значительное число специфических Т-лимфоцитов, и они сохранялись в последующие два года. Уровень Т-клеток коррелировал с отсрочкой рецидива ПАК. Авторы планируют продолжение исследований на большем числе пациентов.

9. Ученые раскрыли новый механизм, лежащий в основе прогрессирования рака. Ген STK11 кодирует серин/треонинкиназу LKB1. Мутации в гене приводят к тому, что клетка не может погибнуть, и это способствует росту раковых клеток. Однако до сих пор не было известно, как именно потеря LKB1 связана с прогрессированием рака. Авторы нового исследования выяснили, что LKB1 частично регулирует реакции воспаления. Когда фермента нет, запускаются эпигенетические процессы, приводящие к увеличению экспрессии воспалительных генов и повышению синтеза цитокинов. В итоге наблюдается безудержное воспаление, повреждающее здоровые клетки, что может привести к злокачественному перерождению. Поэтому опухоль с мутациями в гене LKB1 трудно поддается лечению и активно прогрессирует. Авторы надеются, что раскрытие этого молекулярного механизма откроет подходы к разработке новых стратегий для лечения LKB1-ассоциированных онкозаболеваний.

10. Международная группа ученых пришла к выводу, что глиобластома захватывает митохондрии из здоровых астроцитов. Этому способствует белок GAP-43, ответственный за поддержание аксонов при аксоногенезе и регенерации. Такое «воровство» увеличивает интенсивность митохондриального дыхания и активацию метаболических механизмов, связанных с пролиферацией клеток. Поглощение митохондрий способствует переходу клеточного цикла в фазу G2 и митоз, приводя к увеличению количества новых опухолевых клеток. Авторы уверены, что установление этого факта поможет в борьбе с глиобластомой, а также, возможно, с другими типами рака.

Экология моря

11. Авторы нового исследования из университета Квинсленда пришли к выводу, что самцы горбатых китов поют громче при сильном ветре, но никак не реагируют на шум проплывающих судов. Исследователи записали пение китов во время их миграции у восточного берега Австралии. Результаты показали, что даже при шуме от 19-метрового рыболовного судна горбатые киты корректируют громкость пения только в зависимости от шума ветра. Предполагаемая причина заключается в том, что шум ветра — широкополосный и одинаковый на большой территории, а шум от мотора исходит из точечного источника и имеет отчетливые тональные пики. Важно продолжать эти исследования и разрабатывать меры, смягчающие антропогенное воздействие на океан.

Диагностика

12. В США подсчитали экономическую эффективность использования генетического скрининг-теста на три наследственных заболевания — синдром Линча (неполипозный колоректальный рак), рак молочной железы и яичников и гиперхолестеринемию. Согласно данным предыдущих исследований, проведение отдельных тестов невыгодно. Компьютерное моделирование показало, что если первичный и подтверждающий тесты стоят 250$, то разовое обследование 30- и 40-летних людей экономически эффективно. Чтобы скрининг был эффективен для 50-летних, тесты должны стоить по 116$ и менее. Авторы подчеркивают, что раннее генетическое тестирование может предотвратить развитие тяжелых заболеваний, поэтому так важно внедрение адекватных и доступных тестов в клиническую практику.

13. Thermo Fisher Scientific и Pfizer заключили соглашение о сотрудничестве для продвижения генетических тестов на основе высокопроизводительного секвенирования. Планируется расширение тестирования пациентов с раком легких и груди более чем в 30 странах, включая Латинскую Америку, Африку, Ближний Восток и Азию, где до сих пор ощущается недостаток современных генетических тестов. Thermo Fisher сосредоточится на выборе лабораторий, в которых будет использоваться NGS-технология, создании необходимой инфраструктуры и обучении персонала. Pfizer займётся вопросами расширения доступа пациентов к генетическому тестированию и повышения осведомленности медицинских работников. Также компании обсуждают возможность включения в тестирование других видов рака.

14. Исследователи из США выяснили, что думают детские врачи о доступности секвенирования генома новорожденных с целью выявления моногенных заболеваний. Они опросили 238 специалистов по редким заболеваниям; 87,9% (161) респондентов согласились, что секвенирование должно быть доступно каждому младенцу. Интересно, что молодые эксперты чаще выражали согласие, чем эксперты старшего возраста. Кроме того, 58,5% (107) респондентов заявили, что секвенирование должно включать гены, которые ассоциированы с заболеваниями, поддающимися лечению, даже если эти болезни имеют низкую пенетрантность; 37,2% (68) экспертов считают, что нужно охватить и болезни, которые проявляются во взрослом возрасте. Список из 25 пар генов и болезней одобрили более 85% экспертов.

Добавить в избранное