Инновации в пространственной транскриптомике и другие новости недели

Новые методы в науке и медицине

1. Разработан метод пространственной транскриптомики, позволяющий анализировать индивидуальные клетки в срезах тканей. Метод включает в себя приготовление среза тканей, окрашивание, распознавание индивидуальных клеток при помощи искусственного интеллекта, автоматическую микродиссекцию клеток лазером, экстракцию белков и анализ образцов при помощи масс-спектрометрии. Результаты анализа затем можно наложить на изображение среза ткани, таким образом выделив пространственные различия в транскриптомных профилях.

В опубликованной работе авторы применили разработанный метод для исследования субпопуляций гепатоцитов и показали изменения в белковом составе по мере приближения к центральной вене печени.

2. Ученые из Австралии рассказали о своем опыте применения геномных исследований патогенов в клиническом сеттинге. С 2017 года лаборатория тестировала более 11 000 бактериальных образцов в год. В кратком обзоре авторы рассказали о нюансах обустройства лаборатории и соблюдения клинических стандартов.

3. Британский биобанк выпустил базу данных, включающую профили протеома плазмы для более 54 тыс. человек по почти 3 тыс. белков. Сразу несколько исследовательских групп использовали эти данные для описания связей между генетическими вариантами, уровнями белков в плазме и широким спектром заболеваний.

Первое исследование описало почти 14 300 связей между 3769 генетическими локусами и уровнями белков в плазме. Другое исследование идентифицировало 5433 редких варианта в 1900 генах, влияющих на протеомный профиль плазмы крови. Третье исследование сравнило данные британского биобанка с ранее полученными данными для популяции Исландии и описало корреляции и различия между данными UK биобанка и платформы Olink.

4. Китайские ученые представили обновленный метод переноса веретена деления и хромосом, позволяющий предотвратить передачу митохондриальных заболеваний при ЭКО. Обновленный протокол позволил снизить остаточные количества мтДНК после переноса до 1,2% в сравнении с 7,2% при классических методах. Технология была проверена на мышиных и человеческих ооцитах. В случае с мышиной моделью эмбрионы были выращены до получения потомства, которое не показывало признаков митохондриальных патологий.

5. Ученые из США представили новый метод для поиска потенциальных терапевтических мишеней. Авторы использовали технологию редактирования оснований и химической протеомики для оценки эффекта более 13000 потенциальных терапевтических мишеней.

Опубликованная работа была сосредоточена на цистеинах в белках, ассоциированных с ростом рака. Редактирование оснований позволяло оценить эффект миссенс мутаций в цистеине в анализируемых белках, а химическая протеомика предсказывала возможность фармокологического связывания цистеина в данной молекуле. Таким образом, метод позволяет осуществлять одновременно поиск и мишени, и препарата для терапии. Авторы идентифицировали более 160 белков, несущих цистеины, на которые можно эффективно повлиять фармакологически.

6. Ученые из Японии и США разработали сосудистый органоид человека, получаемый из стволовых клеток, который восприимчив к вирусным инфекциям. Это позволяет изучать повреждения, вызываемые вирусами, такими как SARS-CoV-2.

Опыты с полученными органоидами позволили ученым идентифицировать антитело против фактора D, снижающее воспаление и ассоциированный тромбогенез при COVID-19. Полученные данные были подтверждены на макаках.

Эмбриология

7. Ученые показали, что анеуплоидии являются одной из основных причин нарушения развития эмбрионов in vitro при искусственном оплодотворении. Авторы проанализировали более 900 эмбрионов, включая эмбрионы, остановившиеся на ранних стадиях развития.

Оказалось, что частота как мейотических, так и митотических анеуплоидий коррелирует с морфологической оценкой эмбриона на этапе бластоциста. Среди эмбрионов с остановкой в развитии частота анеуплоидий оказалась крайне высокой (94%), в основном присутствовали митотические анеуплоидии, затрагивающие множественные хромосомы. Наконец, митотические анеуплоидии были также ассоциированы с нарушениями деления эмбриона.

Молекулярная биология

8. Американские ученые показали, что неупорядоченный регион в субъединице ARID1A/B комплекса ремоделирования хроматина SWI/SNF (cBAF) критичен для его функции. Удаление неупорядоченных регионов приводило к нарушению конденсации комплекса, таргетинга генов и взаимодействий с другими белками.

Полученные результаты могут помочь лучше понять роль данного комплекса в развитии рака, так как большинство ассоциированных с патологиями мутаций возникают именно в неупорядоченном регионе.

Нейробиология

9. Ученые из Дании и Германии показали, что нарушение интерферонового сигналинга в мозге при болезни Паркинсона приводит к окислению и мутациям митохондриальной ДНК, которая затем покидает клетки. Введение поврежденной мтДНК напрямую в мозг мышей приводило к развитию симптомов, подобных болезни Паркинсона, включая когнитивные, моторные и поведенческие нарушения, а также провоцировало развитие нейродегенерации в регионах мозга, удаленных от места инъекции. Авторы также показали, что механизм действия поврежденной мтДНК ассоциирован с сигнальным путем TLR9/4.

10. Американские ученые описали новый механизм взаимодействия CD4+ эффекторных Т-клеток памяти (T_EM) и дендритных клеток.

Оказалось, что T_EM провоцируют двухцепочечные разрывы ДНК в дендритных клетках за счет повышения выработки активных форм кислорода в митохондриях. Инициация ответа на повреждение ДНК приводит к неканоничной активации сигнального пути STING, задействующей белок TRAF6 и транскрипционный фактор NF-κB. Такая активация STING провоцирует выработку цитокинов и развитие воспаления.

Офтальмология

11. Американские ученые представили малую молекулу для лечения возрастной макулярной дегенерации — одной из основных причин развития слепоты. Молекула, получившая название EBIN, ингибирует белок EB3, который способствует выпуску Ca²⁺ из эндоплазматического ретикулума. Это препятствует развитию патологического Ca²⁺ сигналинга и снижает эффект стресса на эндотелиальные клетки.

В тестах на мышах и нечеловекообразных приматах администрация EBIN с глазными каплями предотвращала неоваскуляризацию хориоидеи и способствовала регенерации тканей глаза в модели макулярной дегенерации. Авторы считают, что полученные результаты могут способствовать разработке новых терапий, которые придут на смену современным высокоинвазивным методам лечения макулярной дегенерации.

Онкология

12. Мутация белка TSC2 повышает эффективность CD8+ Т клеток при борьбе с раком. TSC2 регулирует активность mTORC1 и, как следствие, иммунный сигналинг. Удаление TSC2 приводит к повышению активности mTORC1 и формированию эффекторных Т-клеток, но препятствует развитию Т-клеток памяти.

Американские ученые показали, что мутация TSC2 S1365A позволяет сохранить нормальный уровень базальной активности mTORC1, но повысить его активность после активации клеток. Т-клеточная терапия мутантными клетками показала более высокую эффективность на мышиной модели рака в сравнении с клетками дикого типа. Результаты исследования могут способствовать повышению эффективности противораковых терапий.

13. Рыбок данио использовали для изучения глиобластомы. Ученые пересаживали клетки рака, полученные от пациентов, в эмбрионы рыбок, и наблюдали за взаимодействием опухоли с макрофагами.

Исследование выявило поляризацию макрофагов в сторону подавления иммунитета, а также большую степень гетерогенности в молекулярном профиле макрофагов при пересадке клеток рака от разных пациентов. Авторы идентифицировали белок галектин-1 (ген LGALS1) как ключевой регулятор подавления иммунитета, на который воздействует глиобластома. Опухоли, не экспрессирующее LGALS1, демонстрировали менее инвазивный фенотип.

Клинические исследования

14. Назальный спрей, содержащий эскетамин, прошел фазу 3 клинических исследований для терапии устойчивой к лечению депрессии.

В рамках исследования 336 пациентов с устойчивой к лечению депрессией получали эскетамин в виде спрея и 340 получали кветиапин. К восьмой неделе исследования у 91 (27,1%) пациента из группы эскетамина наблюдалась ремиссия против 60 (17,6%) в группе кветиапина. Отсутствие рецидива заболевания в течение 32 недель было зафиксировано для 73 (21,7%) и 48 (14,1%) пациентов соответственно.

Иммунология

15. Представлена новая вакцина для защиты от распространенных внутрибольничных инфекций (таких как Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis и проч.). Безбелковая вакцина содержит гидроксид алюминия, монофосфорил-липид A и грибковый маннан и действует за счет эпигенетического ремоделирования моноцитов и макрофагов. Препарат обеспечивал защиту от инфекций вплоть до 28 дней на мышиной модели. Таким образом, потенциальным применением вакцины может стать ее введение пациентам при госпитализации для защиты от инфекции во время пребывания в больнице.

Генетика человека

16. Полногеномный поиск ассоциаций (GWAS) на данных от более 5 тыс. вегетарианцев и более 320 тыс. не-вегетарианцев выявил генетический вариант, находящийся на 18 хромосоме, который значимо ассоциирован с вегетарианской диетой. Также был идентифицирован 201 вариант с тенденцией к ассоциации.

Вариант на 18 хромосоме связан с четырьмя генами: TMEM241, RIOK3, NPC1, и RMC1. Были выявлены еще 34 гена, потенциально играющие роль в выборе диеты. Ряд из них, такие как TMEM241, NPC1, и RMC1, задействованы в метаболизме липидов, что позволяет предположить роль данного аспекта физиологии на способность человека придерживаться вегетарианской диеты.