Имплант для доставки лекарств напрямую в опухоль и другие новости недели

Медицина

1. Вирусы Нипах и Хендра считаются самыми патогенными парамиксовирусами, которые поражают преимущественно летучих мышей, но также могут заражать и людей, вызывая энцефалит. На данный момент не существует вакцин или специфического лечения от этих вирусов. Австралийские исследователи разработали препарат DS90, который состоит из нанотела, таргетирующего гликопротеин слияния (fusion glycoprotein) вирусов Нипах и Хендра, а также антитела, таргетирующего рецепторсвязывающий гликопротеин вируса Нипах. Эксперименты in vitro и на животных показали, что DS90 полностью нейтрализует вирус Нипах и предотвращает формирование устойчивости вируса к препарату, что отличает его от моновалентных аналогов.

2. Недостаток коэнзима Q10 связан с энцефалопатиями и нейродегенеративными заболеваниями, однако его экзогенное введение не позволяет повысить его уровень в мозге. Ученые из США смоделировали недостаток коэнзима на мышах с нокаутом по Hpdl, гену, который кодирует фермент, необходимый для синтеза коэнзима Q10. В норме этот фермент преобразует 4-гидроксифенилпируват в 4-гидроксиманделат, чтобы затем получились 4-гидроксибензоат и коэнзим Q10. Экспериментальным животным вводили 4-гидроксиманделат или 4-гидроксибензоат, и в обоих случаях в мозге мышей повышался уровень коэнзимов Q9 и Q10. При пероральном введении тех же веществ выживаемость животных составила 90–100%.

Экспериментальное лечение протестировали также на пациенте с мутациями в гене HPDL, который испытывал спастичность — скованность мышц. Прием 4-гидроксибензоата облегчил неврологические симптомы у этого пациента.

3. Ученые из США исследовали фенотипическую гетерогенность расстройств аутистического спектра (РАС), проанализировав данные более 5000 детей с РАС из когорты SPARK. Они выделили четыре подтипа: Social and/or Behavioral Challenges (трудности с социальными навыками и (или) поведением; 37% участников), Mixed ASD with Developmental Delay (смешанное РАС с задержками развития; 19% участников), Moderate Challenges (умеренные трудности; 34% участников) и Broadly Affected (широкий спектр трудностей; 10% участников). Для каждого подтипа были характерны особые проявления РАС, причем не всегда они точно соответствовали текущим диагностическим критериям. Например, для подтипа Social and/or Behavioral Challenges были характерны трудности с коммуникацией, склонность к повторяющемуся поведению и т.д., а также симптомы, которые совпадают с СДВГ, тревожностью и депрессией.

Ученые также проанализировали генетические варианты, которые встречались у детей с РАС. Оказалось, что для каждого подтипа характерны определенные группы генетических вариантов. Например, у детей с подтипом Social and/or Behavioral Challenges чаще встречались варианты в нейрональных генах, которые экспрессируются в постнатальном периоде. А у детей с подтипом Mixed ASD with Developmental Delay чаще встречались редкие варианты в нейрональных генах, которые экспрессируются до рождения. Таким образом, исследователи впервые попытались выявить разные типы РАС, полагаясь на фенотипические и генетические данные.

4. Группа исследователей из Казахстана вместе с зарубежными коллегами разработала  антитело против пыльцы полыни — одного из самых распространенных аллергенов. Антитело специфично против белка полыни Art v 1 и способно блокировать связывание IgE человека с ним. В тестах in vitro антитело блокировало связывание IgE с аллергеном при использовании экстракта пыльцы (эффективность — 18–22%) или рекомбинантного Art v 1 (эффективность — 52%). Антитело также протестировали на мышиной модели сезонного аллергического ринита и астмы. Препарат вводили пре-сенситизированным мышам интраназально до контакта с аллергеном. В результате симптомы аллергии у животных стали менее выраженными. Также снизились уровни цитокинов IL-4 и IL-5 в легких, в то время как уровень IgE в крови остался неизменным.

Нейробиология

5. Немецкие ученые отследили процесс развития тормозных ГАМКергических нейронов в ганглионарных бугорках в эмбриогенезе мышей. Исследователи обнаружили, что поздно возникшие нейрональные предшественники созревают быстрее ранних клеток. Это, вероятно, связано с необходимостью скомпенсировать разницу во времени существования этих клеток, ведь иначе рано появившиеся клетки заполучили бы больше синаптических связей. При этом способность к дифференцировке у всех нейрональных предшественников была одинаковой. Исследователи показали, что на молекулярном уровне такая разница в скорости созревания обеспечивается ремоделированием хроматина в поздних предшественниках, а также активацией транскрипционного фактора NFIB.

6. Швейцарские ученые протестировали 480 комбинаций различных морфогенов для дифференцировки индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) человека в разные нейроны. В результате они показали, что разные комбинации морфогенов позволяют получить нейроны, соответствующие различным участкам головного мозга, а также нейроны, которые вырабатывают различные нейротрансмиттеры, в том числе глутамат, ГАМК, дофамин или ацетилхолин. Получившиеся нейроны также различались по морфологии и электрической активности. Повысить эффективность дифференцировки иПСК в нейроны также можно было за счет оверэкспрессии транскрипционных факторов NGN2 и ASCL1.

7. Ученые из Кембриджского университета (Великобритания) с коллабораторами предложили использовать индуцированные нейральные стволовые клетки (иНСК) для пересадки в спинной мозг мышей при рассеянном склерозе. иНСК лучше, чем обычные НСК, приживались в нем и дифференцировались в олигодендроциты. Это приводило к улучшению миелинизации аксонов в спинном мозге. Кроме того, так как пересаженные клетки аллогенны, мышам не требовалась иммуносупрессия.

Подробнее — на PCR.News.

Онкология

8. Исследователи из Чикагского университета (США) разработали новый тест для диагностики колоректального рака на основе жидкостной биопсии. Тест определяет паттерны метилирования в циркулирующей внеклеточной РНК (cfРНКА) в плазме крови, при этом внимание уделяется как cfРНК человека, так и cfРНК, которая произошла от микробиома кишечника. Оказалось, что наиболее точно диагностировать колоректальный рак можно было по метилированию cfРНК микробиома — в этом случае точность достигала 95%.

9. Корейские ученые разработали беспроводную имплантируемую систему для доставки лекарств в солидные опухоли без вреда окружающим здоровым тканям. Принцип работы устройства основан на электрофорезе и ионофорезе. Посредством электрофореза устройство контролируемо высвобождает лекарство, а благодаря ионофорезу это лекарство может проникнуть вглубь опухоли. В экспериментах на животных ученые установили, что эффективность доставки лекарств с помощью такого импланта более чем в 4 раза выше по сравнению с обычной инъекцией. В результате применения этого устройства в течение двух недель опухоли у мышей уменьшились вдвое, причем не наблюдалось повреждения сердца, печени, селезенки или почек. Отдельным преимуществом системы является то, что для ее применения не нужно разрабатывать новые рецептуры. В будущем ученые надеются сделать их устройство биодеградируемым, чтобы снизить инвазивность процедуры, так как в таком случае пациентам не будет требоваться хирургическая операция после окончания лечения.

Ожирение и метаболизм

10. Французские ученые продемонстрировали роль астроцитов полосатого тела головного мозга в регуляции метаболизма мышей, модулируя астроциты с помощью хемогенетики. Оказалось, что астроциты могут напрямую влиять на периферический метаболизм мышей, хотя ранее их значимость недооценивалась. Кроме того, исследователи показали, что при ожирении у мышей, которые потребляли много жиров и сахаров, в полосатом теле появлялись реактивные астроциты и возникало воспаление. Хемогенетическая модуляция же астроцитов облегчала когнитивные дефициты, связанные с ожирением.

11. Британские исследователи впервые описали изменения, которые происходят в клетках на молекулярном уровне при потере веса после ожирения. Для этого ученые составили атлас единичных ядер клеток, состоящий из более чем 170 тысяч клеток от 70 доноров. Оказалось, что при ожирении многие клетки, в том числе клетки сосудов, находятся в сенесцентном состоянии, в то время как потеря веса «омолаживает» клетки. Исследователи также обнаружили, что при потере веса в адипоцитах активируется метаболизм, снижается их гипертрофия, а также снижается инфильтрация макрофагов в жировую ткань. Однако такие макрофаги все равно могут способствовать повторному набору веса и ухудшению метаболического синдрома.

Подробнее — на PCR.News.

12. Японские ученые предложили использовать генную терапию для лечения ожирения, вызванного диетой, и преддиабета. Они вводили в геном мышей ген Exendin-4 — агониста GLP-1, при этом белок был также модифицирован сигнальным пептидом секреции. Мышам с ожирением, вызванным питанием, и преддиабетом, вводили препарат всего один раз в возрасте 8 недель. В результате Exendin-4 активно вырабатывался в печени мышей, что приводило к повышению его уровня в крови. После лечения мыши стали меньше есть, в результате чего масса их тела снизилась. Также у животных улучшились метаболизм глюкозы и чувствительность к инсулину.

Биоинформатика и машинное обучение

13. Исследователи из США разработали инструмент на основе машинного обучения, который по морфологии ядра выявляет сенесцентные клетки в культуре или срезах ткани. Для обучения модели использовали фотографии клеток, которые обрабатывали перекисью водорода, этопозидом или другими веществами, способными индуцировать сенесцентный фенотип в клетках. У сенесцентных клеток расширялось ядро, в нем появлялись более плотные участки, при этом само ядро становилось менее округлым или приобретало неправильную форму. Инструмент мог успешно различать здоровые и сенесцентные клетки мышей разного возраста, в том числе мезенхимальные стволовые клетки, мышечные стволовые клетки, эндотелиоциты, мышечные и иммунные клетки. На основе такого анализа ученые показали, что после травмы мышц у мышей накапливались сенесцентные мышечные клетки, количество которых уменьшалось при регенерации ткани. Также инструмент смог успешно различить здоровые и сенесцентные клетки хряща, причем у пожилых мышей с остеоартритом сенесцентные клетки встречались в 10 раз чаще.

14. Итальянские ученые вместе с коллабораторами представили Cell Marker Accordion — инструмент для аннотирования типов клеток при секвенировании единичных клеток. Этот инструмент точнее и полнее, чем аналоги, аннотирует типы клеток в физиологических и патологических условиях. Cell Marker Accordion протестировали на образцах ткани человека и мышей, а также на образцах острого лейкоза и солидных опухолей человека. В отличие от других инструментов, Cell Marker Accordion предназначена для пользователей без специфических знаний программирования.

Кроме того, инструмент способен выявлять различные биомаркеры, которые отличают группы клеток друг от друга. Например, исследователи смогли проанализировать, как меняется состав клеток в зависимости от присутствия той или иной сплайсоформы U2AF1 у пациентов с миелодиспластическим синдромом. С помощью Cell Marker Accordion также проанализировали костный мозг мышей, которым вводили ингибитор m6A метилтрансферазы METTL3 — возможное лекарство от острого миелоидного лейкоза. В результате инструмент не только определил клеточный состав образцов, но и рассчитал уровень иммунного ответа клеток врожденного иммунитета.