Ингибитор аллергена арахиса и другие новости недели
Реакция-диффузия Тьюринга создает узоры отпечатков пальцев, хроническая усталость ассоциирована с нехваткой бактерий, производящих бутират, а комаров — переносчиков инфекций можно заставить кусать искусственную кожу. Это и многое другое — в обзоре от 12 февраля.
Иммунология
1. Аллергию на арахис у гуманизированных мышей предотвратили с помощью ингибитора аллергена. Когда человек с аллергией съедает арахис, аллерген в организме связывается с иммуноглобулином Е (IgE) на поверхности тучных клеток, в результате клетки активируются и развивается реакция гиперчувствительности I типа. Симптомом может быть как местный отек, так и анафилаксия, угрожающая жизни. Ранее команда ученых из США разработала ковалентный гетеробивалентный ингибитор (cHBI), который должен связываться с IgE и предотвращать реакцию. Теперь исследователи создали гуманизированную модель мыши, чтобы проверить cHBI in vivo. Мыши без диабета с тяжелым сочетанным иммунодефицитом экспрессировали трансгены фактора стволовых клеток человека, гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора и интерлейкина-3. В тканях мышей развивались зрелые функциональные тучные клетки человека, которые демонстрировали устойчивые приводящие к анафилаксии реакции в ответ на моноклональные антитела IgE, специфичные для арахиса Arachis hypogaea 2 (Ara h 2); их получили от пациентов. Аллергический ответ зависел от дозы IgE. Чтобы предотвратить аллергию, авторы вводили мышам cHBI. Ингибитор предотвращал связывание иммуноглобулина с аллергеном и активацию тучных клеток; в течение двух недель после этого перрральное введение аллергена Ara h 2 мышам не вызывало анафилаксии.
Нейробиология
2. Исследователи из Базельского университета с коллегами обнаружили, что ранним биомаркером рассеянного склероза (РС) может быть сывороточный глиальный фибриллярный кислый белок GFAP. В прошлом году эта же команда ученых нашла в крови у людей с ранними стадиями рассеянного склероза другой биомаркер — легкие цепи нейрофиламентов (NfL), что указывает на повреждение нейронов. Уровень GFAP в крови увеличивается при активации или повреждении других клеток мозга — астроцитов, которые играют ключевую роль в патогенезе рассеянного склероза. Теперь ученые решили посмотреть, как уровни обоих маркеров коррелируют с особенностями прогрессирования РС и друг с другом. В исследовании участвовало 103 пациента с прогрессирующим РС без терапии (когорта 1) и 252 пациента с РС, которые принимали окрелизумаб или ритуксимаб (когорта 2). Контролем были 249 здоровых человек. Данные собирали в течение 10 лет — с 2012 по 2022 год. Так, в первой когорте уровни GFAP после коррекции по NfL были выше на 50,9% у пациентов с прогрессирующим РС по сравнению с теми, чье состояние стабилизировалось; более высокие его уровни коррелировали с ускоренной потерей серого вещества, но не белого. Во второй когорте уровни GFAP были выше у тех, у кого инвалидность в дальнейшем прогрессировала. Авторы полагают, что по уровням GFAP и NfL можно прогнозировать развитие заболевания и подбирать терапию. А еще недавно исследователи предлагали плазменный GFAP как возможный ранний биомаркер болезни Альцгеймера.
3. Исследователи из США предложили способ неинвазивного обнаружения бета-амилоидов и тау-белков в мозге живых мышей — с помощью инфракрасного излучения. Цвиттерионный гептаметиновый флуорофор ZW800-1C с пиковыми длинами волн возбуждения и излучения в ближнем инфракрасном спектре проникает через гематоэнцефалический барьер и связывается in vivo как с отложениями бета-амилоидов, так и с нейрофибриллярными клубками. Это позволяет с помощью флуоресцентной микроскопии оценивать количество биомаркеров болезни в мозге. На мышиной модели болезни Альцгеймера ученые проверили эффективность нового флуорофора и сравнили его с похожими гептаметиновыми флуорофорами ZW800-1A и индоцианиновым зеленым; ZW800-1C лучше связывался с обоими биомаркерами и дольше светился.
4. Синдром хронической усталости связали с изменениями в микробиоме. Люди с миалгическим энцефаломиелитом, или синдромом хронической усталости страдают не только от непроходящей усталости, но и от проблем со сном, боли в голове, мышцах и суставах и нарушений работы ЖКТ. Исследователи из США изучили образцы фекалий 106 таких пациентов с помощью секвенирования методом дробовика и сравнили их с 91 образцами здоровых людей. Выяснилось, что у людей с синдромом хронической усталости в кишечнике меньше бактерий, производящих бутират — жирную кислоту, которая поддерживает здоровье и функцию слизистой оболочки кишечника. В частности, были менее представлены Faecalibacterium prausnitzii и Eubacterium rectale. Дальнейший анализ показал, что у больных действительно снижен метаболизм бутирата, но обогащены другие процессы — например, выработка этанола и ацетогенез. И чем меньше было у пациентов этих бактерий, тем сильнее проявлялись симптомы. (Подробнее на PCR.NEWS.)
Биоразнообразие
5. Международная команда из 48 исследователей в рамках Проекта генома позвоночных ( Vertebrate Genomes Project) составила подробную генетическую карту двух видов морских черепах — зеленой (Chelonia mydas) и кожаной черепахи (Dermochelys coriacea). Для этого они использовали секвенирование третьего поколения — секвенирование с длинными ридами, которое Nature Methods в 2022 году назвал методом года. Оно позволяет собирать геномы более точно и выявлять даже крупные вариации. Выяснилось, что геномы черепах из разных семейств очень схожи, хоть и отделились от общего предка около 60 млн лет назад. Но нашлись и важные отличия. У зеленых черепах ученые обнаружили больше иммунных генов, генов обонятельных рецепторов и генов, кодирующих белки цинковых пальцев — это указывает на иммунологическую и сенсорную адаптацию, которая помогла заселить прибрежные и пелагические зоны океана и сформировать пищевую специализацию. Генетическое разнообразие кожаных черепах оказалось невысоким, что неудивительно ввиду резкого сокращения численности этого семейства за последние сто лет (ученые считают, что стоит озаботиться сохранением вида в будущем). Большая часть генетических различий между двумя видами находилась на микрохромосомах, которые раньше считались «генетическим мусором».
Экспрессия генов
6. У пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени (НАЖБП) развивается неалкогольный стеатогепатит (НАСГ), воспаление и в дальнейшем фиброз печени. Исследователи из США объединили одноядерное секвенирование РНК с одноядерным ATAC-seq всех основных типов клеток печени мыши и человека во время перехода НАЖБП в НАСГ. Они обнаружили субпопуляцию гепатоцитов, экспрессирующую рецептор эфрина типа B2 (EphB2), который не активен в нормальных гепатоцитах, — и это было связано с усилением воспаления и фиброза в мышиной модели НАСГ. Истощение EphB2 нокдауном у мышиной модели снизило воспаление и затормозило фиброз.
Вирусы и переносчики
7. Биоинженеры из Университета Райса вместе с экспертами по тропической медицине из Университета Тулейна разработали платформу, имитирующую кожу, для изучения кормления комаров и эффективности репеллентов. Конструкция представляет собой печатную плату с шестью площадками для крепления искусственной кожи из гидрогеля. В гидрогеле есть каналы, по которым можно пустить настоящую кровь животных, нагретую до 37 °C. Авторы сняли на видео и проанализировали кормление комаров Aedes aegypti, чтобы выявить закономерности: как часто комары садятся в какое-либо место, кусают ли «кожу», как долго длится кормление. Также авторы проверили эффективность существующих репеллентов от комаров: ДЭТА и растительного реппелента из масла лимонного эвкалипта. Оба репеллента отпугивали комаров: насекомые избегали платформ с гидрогелем, пропитанным репеллентами. По словам исследователей, с помощью их платформы можно тестировать новые репелленты и изучать распространение болезней. Сейчас, например, они исследуют передачу вируса денге.
8. Ученые из Германии и Японии обнаружили бактериальное вещество, которое ингибирует репликацию вируса гриппа у мышей и в образцах человеческой легочной ткани. Вирусы используют молекулы хозяина для репликации, когда попадают в клетку. Но нужно, чтобы клетка узнала нуклеиновую кислоту, — собственная РНК клетки на конце помечена небольшой молекулой (кэпом), которая защищает ее от расщепляющих ферментов нуклеаз и иммунной системы. Вирусы тоже кэпируют свои РНК: некоторые из них способны делать это самостоятельно, а вирус гриппа научился красть кэп у клеточных РНК и прикреплять к своей собственной. Однако ему необходим клеточный фермент метилтрансфераза MTr1, обеспечивающий кэпом и клеточную мРНК. Ученые нашли соединение, которое ингибирует MTr1 и не дает вирусу реплицироваться. Для этого они протестировали несколько кандидатов на модельных мышах и на препаратах тканей легких человека. Репликацию вируса затормозило производное трифторметилтуберкулезина (TFMT) — вещества, которое вырабатывают бактерии рода Streptomyces.
Клиника
9. Разовая доза азитромицина снизила риск материнского сепсиса или смерти во время естественных родов, говорится в статье, опубликованной в New England Journal of Medicine. Азитромицин снижает риск материнских инфекций во время кесарева сечения, но неизвестно было, как препарат влияет на женщин во время естественных родов. В рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании участвовало 29 278 женщин из разных стран, которые планировали естественные роды. Участниц разделили на две группы, одна из которых перед родами получила 2 грамма азитромизина перорально, а вторая — плацебо. Смерть матери или сепсис случались в 2,4% случаев в группе плацебо и в 1,6% — в группе азитромицина. На смерть и сепсис новорожденных азитромицин не повлиял.
10. В другой статье New England Journal of Medicine сообщается, что тромбэктомия эффективна для лечения обширных инсультов. Обычно тромбэктомию проводят только при небольших инсультах, поскольку в других случаях риск осложнений считается слишком высоким. Размер инсульта определяется размером поврежденной ткани головного мозга, видимой при КТ или МРТ. Исследование на пациентах 31 медицинского центра Северной Америки, Европы, Австралии и Новой Зеландии показало, что пациенты с обширными инсультами после эндоваскулярной тромбэктомии и медикаментозного лечения восстанавливались значительно лучше, чем те, кто получал только стандартное медикаментозное лечение. Изначально авторы хотели взять в исследование 560 пациентов с окклюзией крупных артерий, которая вызвала обширный инсульт, но работу прекратили досрочно из-за успешных результатов — только 352 человека успело поучаствовать. Их разделили на две группы, одна из которых прошла тромбэктомию, а вторую лечили только медикаментозно. Почти 20% пациентов, перенесших тромбэктомию, в итоге вернулись к нормальной жизни, а во второй группе только 7% из второй группы. Однако операция сопровождалась сосудистыми осложнениями. Смертность в обеих группах была одинаковой.
Диабет
11. Исследователи обнаружили в бета-клетках поджелудочной железы альтернативные микроэкзоны, которые участвуют в гомеостазе глюкозы, говорится в Nature Metabolism. Островковые микроэкзоны назвали IsletMICs, они реагируют на физиологические изменения в уровнях глюкозы и регулируются РНК-связывающим белком — SRRM3. Повышенными уровнями глюкозы индуцируются как SRRM3, так и сами IsletMICs. Истощение SRRM3 в линиях бета-клеток человека и крыс и в островках мышей, а также подавление конкретных IsletMIC с использованием антисмысловых олигонуклеотидов приводило к нарушениям секреции инсулина. У мышей с мутациями в Srrm3 нарушается развитие и функция островковых клеток, что приводит к гиперинсулинемической гипогликемии. А генетические варианты человека, которые влияют на экспрессию SRRM3 и включение IsletMIC, оказались связаны с изменением уровня глюкозы натощак и риском диабета 2 типа.
Дерматоглифика
12. Ученые из Великобритании и Китая выяснили, как формируются отпечатки пальцев. Они отслеживали образование отпечатков пальцев у зародышей мышей и обнаружили, что узоры создаются системой реакции-диффузии Тьюринга (Turing reaction-diffusion system). Это процесс, при котором одни молекулы в развивающейся системе способствуют росту клеток, а другие — наоборот. В данном случае речь идет о сигналах WNT и антагонистических BMP. WNT стимулирует образование хребтов отпечатков, а BMP ингибирует их. Ткань растет неравномерно, и появляется рельеф — дерматоглифы. Ученые увидели, что разные узоры гребней формируются в трех местах — в центре подушечки пальцев, на кончике и в той части, которая ближе всего к суставу. Эти волны сталкиваются, и так возникает разнообразие узоров. Физическое расположение пальцев плода во время внутриутробного развития тоже влияет на рисунок отпечатков. Также команда обнаружила, что начальные стадии развития отпечатков пальцев почти идентичны стадиям развития волосяных фолликулов. Разница в том, что в случае с волосяными фолликулами в процесс вовлекаются мезенхимальные клетки, находящиеся глубже под поверхностью кожи. В прошлом году эта же команда ученых нашла гены, отвечающие за формирование отпечатков. (Об участии сигнального пути WNT в формировании узора кошачьей шкуры на PCR.NEWS.)
Термогенез
13. Ученые из Германии выяснили, как кодируется информация о температуре в коре млекопитающих. С помощью широкопольной и двухфотонной кальциевой визуализации они выявили корковые нейроны, которые реагируют на охлаждение или потепление передних лап мышей. Первичная соматосенсорная кора реагировала только на пониженные температуры, а задняя островная кора (pIC) — на повышенные и пониженные. При этом репрезентация тепла в коре имела отсроченную и равномерную динамику, которая кодировала абсолютную амплитуду стимула. А вот временная динамика для холода была смешанной и кодировала относительную амплитуду стимула. Авторы отмечают, что кодирование температуры у животных (по крайней мере у млекопитающих), вероятнее всего, довольно схоже.
Новости компаний
Complete Genomics на ежегодном собрании Advances in Genome Biology and Technology представила новую платформу сверхвысокопроизводительного секвенирования. Платформа DNBSeq-T20x2 использует запатентованную технологию секвенирования ДНК-наноклубков, или наношаров (DNA nanoball sequencing). Она может производить до 22 ТБ данных в день — это эквивалентно 50 тысячам геномов человека при 30-кратном охвате в год. Затраты на секвенирование могут составлять меньше доллара за гигабайт, тогда цена генома не превысит ста долларов. Чтобы увеличить пропускную способность и одновременно сделать секвенирование более дешевым, в DNBSeq-T20x2 используется технология «открытого слайда» вместо традиционных закрытых проточных ячеек. Кроме того, DNBSeq-T20x2 оснащен погружным объективом сверхвысокого разрешения, который обеспечивает увеличенное поле зрения. В нем используется запатентованная двухцветная технология визуализации: для четырех основания ДНК требуется только два красителя. Изображения при этом получаются яркими и четкими.