Меню
Все темы
Инсулин в листьях салата и другие новости недели
Что связывает «болезнь викингов» с неандертальцами, как получить клетки легочной мезенхимы, что вошло в клеточный атлас стареющей плодовой мушки, почему хромосомы не распадаются полностью при хромотрипсисе — все это и многое другое в воскресном обзоре.
Генетика
1. Группа исследователей из Швеции, Германии и США опубликовала статью в Molecular Biology and Evolution о причинах так называемой «болезни викингов» (контрактуры Дюпюитрена). Это рубцовое изменение фасции, покрывающей сухожилия ладони, и укорочение самих ладонных сухожилий, которое приводит к деформации и утрате двигательной способности пальцев рук. Болезнь получила свое второе название благодаря тому, что она распространена среди жителей северных стран Европы, преимущественно Скандинавии (до 30% мужчин старше 60 лет в Норвегии сталкиваются с этим заболеванием). В статье представлены результаты анализа геномов 7871 человека с контрактурой Дюпюитрена и 645 880 контролей из трех биобанков. Был найден 61 вариант, ассоциированный с риском возникновения болезни Дюпюитрена. Три из найденных вариантов были связаны с неандертальским гаплотипом. Наиболее сильную ассоциацию с заболеванием показал ген EPDR1, локализованный на 7-й хромосоме и кодирующий лизосомальный белок со множеством функций. Вариант самого сильного риска изменяет сплайсинг гена EPDR1, функции белка нарушаются, что приводит к болезни. (Подробнее — на PCR.NEWS.)
Биотехнологии
2. Исследователи из Пенсильванского университета (США) опубликовали в Biomaterials статью о новой форме инсулина. Авторы интегрировали ген проинсулина в клетки листьев салата-латука для его последующей выработки (до 47,5% белка, продуцируемого клеткой, пришлось на проинсулин) и хранения (белок стабилен в замороженных клетках при хранении до года). В данном случае они использовали полный вариант проинсулина, содержащий C-концевой пептид (который отсутствует в клинических вариантах инсулина). С-концевой пептид обладает важными биологическими функциями, в том числе при терапии болезней почек, сердечно-сосудистой системы или сетчатки глаз. Использование такого варианта белка значительно снижает риск гипогликемии, возникающей при использовании современных клинических препаратов инсулина. На мышах было показано, что действие нового варианта проинсулина аналогично натуральному секретируемому инсулину организма. Новая форма инсулина не требует дорогостоящих очистки и ферментации, необходимых для других клинических форм инсулина, или специальных условий транспортировки и хранения, что может снизить его общую стоимость. Уже одобрено проведение клинических исследований на людях.
Клеточная биология и старение
3. Американские ученые опубликовали статью в Nature Communications об успешной направленной дифференциации мышиных индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в функционирующие клетки легочной мезенхимы. Создание такой модельной линии может помочь при исследовании заболеваний легких, связанных с дисфункцией легочной мезенхимы, например, легочного фиброза. Авторы определили основные сигнальные пути, которые необходимо инициировать для запуска направленной дифференциации легочной мезенхимы, и ключевые регуляторные молекулы (ретиноевая кислота, Wnt/β-катенин, Sonic hedgehog и морфогенный белок кости 4-BMP4). Полученная таким образом легочная мезенхима при совмещении с эпителиальными предшественниками легких самоорганизуется в органоиды со слоями из мезенхимы и эпителия. Такая популяция может использоваться для изучения как механизмов заболеваний, так и новых терапевтических молекул.4. Исследователи из Гонконгского университета науки и технологии опубликовали статью в Developmental Cell о роли белка CBEP4 в старении клеток. Авторы сосредоточились на митохондриях стареющих сателлитных клеток (мышечные стволовые клетки). Они сравнивали протеомы молодых и стареющих клеток и выделили ряд белков, экспрессия которых снижена у последних. Среди прочих у стареющих клеток была сильно снижена экспрессия митохондриальных белков, как и функционирование самих митохондрий. Исследователи также обратили внимание на семейство РНК-связывающих белков CPEB, играющих важную роль в метаболизме мышечных стволовых клеток (в том числе в посттранскрипционной регуляции). Экспрессия белков CPEB1-3 у стареющих клеток оказалась такой же, как и у молодых, а экспрессия белка CPEB4 (регулирует трансляцию путем полиаденилирования) была значительно сниженной. Нокдаун гена CPEB4 показал, что белок необходим для активации сателлитных клеток, а его потеря приводит к инициации старения. Также исследователи выяснили, что CPEB4 регулирует трансляцию многих митохондриальных белков. Экспрессия белка, которую достигли, инфицируя клетки аденовирусом, содержащим последовательность CPEB4, восстанавливала функции митохондрий. Исследователи показали на линиях клеток человека, что CPEB4 обращает вспять старение клеток, индуцированное перекисью водорода.
5. В Science опубликован Клеточный атлас стареющей плодовой мушки, в котором представлены изменения транскриптома единичных ядер Drosofila melanogaster в процессе старения. Авторы использовали РНК-секвенирование единичных ядер для создания профиля экспрессии тканей головы и тела мухи. В качестве временных точек были выбраны 5, 30, 50 и 70 дней жизни мухи (70 дней жизни мухи примерно соответствуют 80–90 годам у человека). Исследователи охарактеризовали 850 тысяч ядер в 163 разных типах клеток и описали изменения в экспрессии генов и клеточном составе тканей при старении. Было показано, что разные типы клеток имеют различные паттерны старения. Также исследователи показали увеличение ядер жировых клеток и уменьшение ядер мышечных при старении. Они разработали модель, с помощью которой можно предсказать возраст мухи по ее транскриптому.
Молекулярная биология
6. Датские исследователи опубликовали статью в Advanced Biomaterials, в которой описали общий метод программируемой пространственной организации ДНК с помощью неканонических взаимодействий. Они также продемонстрировали его потенциал для создания наноструктур, приближающихся по сложности к традиционным ДНК-оригами (наноразмерный фолдинг ДНК для создания произвольных двух- и трехмерных форм). Исследователи использовали триплекс-формирующие олигонуклеотиды, которые связываются с пуринами в классической двухцепочечной цепи посредством нормальных или реверсивных взаимодействий Хугстена (альтернатива классическому связыванию нуклеотидов). Эта методология позволяет преобразовать и компактизовать молекулы ДНК в разные формы, в том числе однослойные и многослойные, с индивидуальной кривизной и геометрией, с внутренним расположением без решеток, квадратные или сотовидные. Длинна встроенных петель ДНК может варьировать от шести пар оснований до нескольких сотен. Способность компактизовать ДНК с помощью метода триплексного оригами может иметь большое значение для генной терапии, при которой в клетки необходимо доставить участок ДНК. При этом триплексные структуры оригами требуют меньшего количества исходных материалов. Это позволяет формировать более крупные структуры при значительно меньших затратах.7. В Nature опубликована статья с результатами исследования механизмов хромотрипсиса, процесса распада и последующей случайной пересборки хромосом, который часто приводит к возникновению рака. Хромотрипсис может быть инициирован ошибками сегрегации в митозе или метаболизме ДНК, которые приводят к захвату хромосом в микроядра и их фрагментации в следующей интерфазе или после входа в митоз. Исследователи показали, что участки распавшейся в ходе хромотрипсиса хромосомы связаны между собой в митозе посредством белкового комплекса, состоящего из белков MDC1 (медиатора чекпойнта повреждения ДНК 1), TOPBP1 (белка, связывающего топоизомеразу 2) и клеточного ингибитора CIP2A. Анализ геномов раковых клеток показал, что экспрессия TOPBP1 и CIP2A повышена у всех видов раковых клеток, которые имеют геномные перестройки. Нокаут белка CIP2A приводил к снижению выживаемости клеток. Исследователи предполагают, что белок CIP2A может быть потенциальной мишенью для терапии рака.
Репродуктивное здоровье
8. В Molecular & Cellular Proteomics вышла статья о новом методе выявления интактных сперматозоидов при азооспермии (отсутствии сперматозоидов в эякуляте), которая является самой распространенной причиной мужского бесплодия. Канадские исследователи проанализировали протеомы сперматозоидов и выявили два специфических белка, характерных для интактных сперматозоидов пациентов с азоомпермией: AKAP4, расположенный в хвосте сперматозоида, и ASPX, расположенный в головке. Визуализация этих белков с помощью флуоресцентной микроскопии позволит неинвазивно и с высокой специфичностью идентифицировать редкие сперматозоиды в гранулах спермы пациентов. Исследователи предлагают использовать для анализа проточную цитометрию. Во время проточной цитометрии машина делает снимки отдельных клеток. После обработки этих образцов вычислительные алгоритмы помогают исследователям проанализировать миллионы изображений остатков клеток и недоразвитых сперматозоидов, чтобы выявить несколько неповрежденных сперматозоидов.Онкология
9. Новая работа, выполненная под руководством ученых из Школы медицины Икана центра Маунт-Синай (США), посвящена видам Т-клеток, ассоциированных с ответом на иммунотерапию при гепатоцеллюлярной карциноме. Авторы проанализировали образцы опухолей 29 пациентов до и после терапии ингибиторами контрольных точек иммунитета. Используя методики, связанные с анализом единичных клеток, и мощные вычислительные платформы, команда выявила отдельные группы иммунных клеток в опухолях, которые контролировали реакцию на иммунотерапию. Ответ коррелировал с клональной внутриопухолевой экспансией CXCL13+ CH25H+ IL-21+ PD-1+ CD4+ Т-клеток и гранзим K+ PD-1+ эффектор-подобных CD8+ T-клеток. У пациентов, на которых не подействовала терапия, доминировали истощенные CD39hi TOXhi PD-1hi CD8+ T-клетки.
Бактериология
10. Статья международной группы ученых, посвященная эволюции полисахаридной капсулы K1 (считается одним из главных факторов патогенности Escherichia coli, который позволяет бактерии пересекать гематоэнцефалический барьер), вышла в Nature Communications. Исследователи секвенировали 5065 клинических образцов из разных стран и временных периодов и проанализировали полученные данные. Было показано, что гены, кодирующие синтез капсулы K1, встречаются в примерно 25% всех изолятов инфекций крови. Капсула повышает выживаемость бактерии в плазме независимо от генетического фона. Геномный популяционный анализ в сочетании с экспериментами in vitro показали, что капсула независимо возникла в четырех различных филогруппах E. coli за последние 500 лет. Также были и более поздние события обмена локусом K1-cps внутри и между линиями E. coli. Исследователи продемонстрировали в исследованиях in vitro с использованием человеческой сыворотки, что воздействие на эту капсулу может помочь при лечении инфекции E. coli без использования антибиотиков, что соответствует предыдущим экспериментальным данным, полученным на животных.
Прогнозирование заболеваний
11. Американские и китайские ученые исследовали возможность использования кровотока в сетчатке для прогнозирования цереброваскулярных заболеваний, сопровождающихся гипоперфузией. Для проверки этой гипотезы команда разработала методику визуализации, основанную на двухфотонной микроскопии (каждый капилляр сетчатки был просканирован в течении одной секунды). Для исследования использовали мышей с индуцированной хронической гипоперфузией сетчатки (посредством блокировки сонных артерий). Исследователи наблюдали и подсчитывали эритроциты, циркулирующие в отдельных капиллярах сетчатки мышей, пометив плазму их крови флуоресцентной меткой. В ходе исследования было показано, что изменения в кровотоке сетчатки при таких экспериментальных условиях даже больше, чем в головном мозге (количество эритроцитов в капиллярах сетчатки упало на 56% по сравнению со здоровой мышью, тогда как в белом и сером веществе головного мозга — на 36 и 6% соответственно). Таким образом, микроциркуляция в сетчатке может быть диагностическим фактором цереброваскулярных заболеваний.
Молекулярная диагностика
12. Компания Pacific Biosciences вступила в коллаборацию с Медицинским центром Университета Радбуда для оценки полногеномного секвенирования (WGS) в качестве клинического анализа первой линии для редких заболеваний. Компании будут изучать генетические причины редких заболеваний, а также целесообразность и экономическую эффективность использования технологии секвенирования HiFi компании PacBio в рамках рутинного клинического применения.
13. Тест на ВПЧ компании Roche
получил предварительное одобрение Всемирной организации здравоохранения. Тест от Roche Cobas выявляет ВПЧ высокого риска 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 66 и 68 типов. Он показан к применению для скрининга рака шейки матки, включая первичный скрининг на ВПЧ, совместное тестирование с цитологией, а также для оценки риска развития рака шейки матки у женщин с аномальной цитологией. Тест проводится на полностью автоматизированном приборе Cobas 6800/8800. Roche так же недавно
запустила в производство раствор для самостоятельного сбора образцов на ВПЧ, получивший маркировку CE.
В другом исследовании были представлены результаты анализа вариантов митохондриальной ДНК с использованием данных от 9253 человек или 5042 семей с неизвестными заболеваниями. Были выделены однонуклеотидные варианты (SNVs), небольшие инделы и крупные делеции с уровнем гетероплазмии не менее 1% из данных секвенирования экзома, генома и РНК. После определения вариантов исследователи провели четыре анализа. Они включали выявление патогенных и вероятно патогенных вариантов, о которых ранее сообщалось в базе данных митохондриального генома человека (MITOMAP) и в ClinVar, анализ крупных делеций, выявление новых вариантов, а также профилирование выбросов (outlier).
Исследователи обнаружили патогенные или вероятно патогенные варианты из MITOMAP или ClinVar в более чем 220 образцах, что значительно выше, чем в референсной популяции gnomAD. Кроме того, они выявили одну большую делецию и определили приоритетность 193 новых вариантов, 10 из которых были признаны «высокоприоритетными». Диагностический выход увеличился примерно на 0,5% по всей когорте, что произошло при «минимальных дополнительных затратах» — примерно от $0.10 до $0.20 за образец, утверждают исследователи.
0
