Клеточные биоботы и другие новости недели

Клеточные технологии

1. Научно-фантастическую разработку представили ученые из США. Многоклеточные биоботы сфероидной формы (диаметр 30-500 микрон), способные передвигаться за счет ресничек, были получены из клеток бронхиального эпителия. При этом многоклеточный агрегат развивается самостоятельно из одной клетки. Биоботы способны передвигаться по разным тракеториям — от прямой линии до тугих петель. Эта способность зависит от формы биобота и рисунка расположения ресничек. К тому же оказалось, что эти биоботы способны стимулировать восстановление человеческих нейронов в области повреждения, пока, конечно, только в чашке Петри. Биоботов можно получать из собственных клеток пациента и использовать их в терапевтических целях без риска развития иммунной реакции. Живут они всего несколько недель, а затем могут безопасно лизироваться в организме.

2. Мозговые органоиды (или мини-мозг) используются для изучения развития мозга, его нарушений и опухолей. Известно, что плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) под действием различных веществ дифференцируются в разные типы клеток. Голландские ученые попробовали in vitro имитировать условия развития мозга, изменяя содержание веществ вокруг ПСК. У других исследователей в ходе таких экспериментов формировались многочисленные структуры в одном органоиде. В отличие от них, у авторов статьи в Nature Communications получилось создать единые, самоорганизованные, происходящие из нейроэпителия органоиды за счет медленного снижения TGF-β в среде. Такие органоиды точнее повторяют морфологию и тканевую архитектуру развивающегося in vivo мозга, в особенности коры больших полушарий. Авторы планируют использовать органоиды для изучения ранних событий формирования коры и моделирования детских опухолей.

3. У некоторых позвоночных, например, у рыб и птиц, возможна регенерация нейронов сетчатки за счет глиальных клеток Мюллера. Раннее ученые из Университета Вашингтона уже перепрограммировали мышиные клетки Мюллера in vivo, используя оверэкспрессию пронейрального транскрипционного фактора ASCL1. Сейчас авторы попробовали сделать то же самое с человеческими клетками. Эксперимент завершился успешно. Человеческие глиальные клетки Мюллера, полученные из фетальной сетчатки, после «перехода» демонстрировали электрофизиологические свойства нейронов, но пока in vitro. У технологии большой потенциал, ведь нейроны в сетчатке человека не восстанавливаются, но впереди еще много работы.

4. Австрийские ученые создали многокамерный органоид, повторяющий морфологию и физиологию сердца. Результаты опубликованы в Cell. Ранее эта группа исследователей создала камерную модель — кардиоид — левого желудочка, которая соответствует его развитию в самые ранние дни эмбриогенеза. Сейчас авторы получили несколько линий клеток-предшественниц сердца из плюрипотентных стволовых клеток человека: клетки первого кардиогенного поля (дает начало левому желудочку), переднего второго кардиогенного поля (правый желудочек и выносящий тракт) и заднего второго кардиогенного поля (предсердия и часть атриовентрикулярного канала). При выращивании совместно кардиоиды кооперируются и формируют функциональный органоид. Ученые смогли зафиксировать электрические импульсы и то, как сердце начинает биться. По мере развития ритм сначала задает формирующийся левый желудочек, затем лидерство перехватывают предсердия. Кардиоидная платформа поможет в изучении развития пороков сердца, влияния тератогенов и мутаций, а также в разработке новых лекарств.

Онкология

5. Ученые из Нью-Дели (Индия) обнаружили, что карбоксилированные наноалмазные частицы тормозят метастазирование опухоли у мышей. Сначала авторы установили in vitro, что наноалмазы активно поглощаются клетками меланомы B16/F10 и подавляют их миграцию. Затем мышам после разового подкожного введения опухолевых клеток делали внутривенную инфузию наночастиц по 50 мкг ежедневно. У контрольных животных опухоль активно росла и метастазировала в легкие, печень, селезенку и почки. У мышей, получавших терапию, первичная опухоль росла медленнее, а метастазов практически не было. Токсических эффектов исследователи не выявили. Ученые продолжат исследования наноалмазных частиц в качестве потенциального антиметастатического препарата.

6. На этой неделе FDA поделилось сообщением о том, что после высокоэффективной CAR-T-клеточной терапии у пациентов развиваются вторичные опухоли, в частности CAR-Т-позитивная лимфома. Некоторые пациенты были госпитализированы или погибли. В связи с этим Управление намерено пристально изучить риски и по необходимости принять регуляторные меры. Фармкомпании (Novartis, Gilead, J&J and Legend, Bristol Myers Squibb), выпускающие CAR-T препараты, заявили, что уверены в своих продуктах: соотношение пользы и риска благоприятное, связи между терапией и развитием новых образований обнаружено не было, а вторичный рак может развиваться и без предшествующей терапии. FDA не планирует отзывать разрешение на реализацию препаратов, но будет расследовать случаи CAR-Т-позитивных опухолей.

ПТСР

7. Результаты исследования, проведенного под руководством ученых из Йельского университета (США), говорят о том, что травматические воспоминания у людей с ПТСР представляют собой альтернативную когнитивную сущность, отличную от общей памяти человека. В исследовании приняли участие 28 пациентов с диагнозом «посттравматическое стрессовое расстройство». Во время проведения функциональной МРТ им задавали вопросы о печальных и повседневных событиях в их жизни. Паттерны активации гиппокампа в ходе этого были схожи у всех пациентов. Когда участников просили рассказать о своем травматическом опыте, активность мозга становилась непохожей на остальные, фрагментарной и дезорганизованной. При этом аналогичных друг другу паттернов не было даже у людей с похожими травмами. Данные могут помочь психиатрам в работе с такими пациентами.

Трансплантология

8. В трансплантационной практике широко используется введение левотироксина погибшему донору с целью защитить сердце от гемодинамической нестабильности и дисфункции миокарда. Так ли это необходимо? Ученые из США, по-видимому, нашли ответ. Они включили в исследование 838 пациентов с установленной смертью мозга. Их поделили на две равные группы по 419 человек. Одна получала левотироксин, другая — физраствор. Пересадку сердца провели от 230 (54,9%) доноров в опытной группе и от 223 (53,2%) в группе плацебо. Выживаемость трансплантата в течение 30 дней составила 97,4% в группе левотироксина и 95,5% в группе плацебо. Единственно достоверно значимое отличие между группами — частота побочных реакций. Примечательно, что реакции проявлялись чаще в группе левотироксина: тяжелая гипертензия (26 случаев против 5) и тахикардия (16 против 3). Авторы заключают, что применение левотироксина перед изъятием сердца никак не влияет на исход трансплантации.

(Подробнее на PCR.NEWS.)

Сахарный диабет

9. Миниатюрную «фабрику» по производству инсулина для лечения сахарного диабета 1 типа попробовали создать ученые из США, Канады и Бельгии. Для этого клетки-предшественницы поджелудочной железы, полученные из эмбриональных стволовых клеток, поместили в устройство размером примерно с пластырь, которое имплантируется под кожу. β-клетки в устройстве должны производить инсулин и регулировать уровень глюкозы в крови. Авторы поделились промежуточными результатами однолетнего наблюдения за 10 пациентами с имплантами. Значительный эффект наблюдался у троих человек: поднялся уровень С-пептида, уменьшился уровень глюкозы в крови и дозировка принимаемого инсулина. У одного пациента время нахождения в целевом диапазоне глюкозы за год увеличилось с 55% до 85%. Ученые увидели возможности улучшения устройства и будут работать дальше.

(Подробнее на PCR.NEWS.)

10. Ученые из Японии исследовали, как влияет прием дапаглифлозина — ингибитора натрий-зависимого котранспортера глюкозы 2-го типа (SGLT2) — на пациентов с сердечной недостаточностью и сахарным диабетом 2 типа. В испытании приняло участие 294 пациента (20-85 лет), которых поделили на опытную и контрольную группы. Препарат назначался в дозировке 5 или 10 мг. Дапаглифлозин не снижал экскрецию альбумина с мочой. Однако в опытной группе зафиксировали подавление ремоделирования левого желудочка и снижение количества сердечно-сосудистых событий (сердечно-сосудистая смерть или госпитализация из-за сердечно-сосудистых проблем, дополнительное лечение сердечной недостаточности). Ученые планируют дальше изучать протективное действие дапаглифлозина на сердечно-сосудистую систему. 

Рассеянный склероз

11. Рассеянным склерозом (РС) страдают более двух миллионов человек в мире. Несмотря на появление новых препаратов, большая часть пациентов через 20-25 лет переходит во вторично-прогрессирующую стадию с нарастающей инвалидизацией. Большой коллектив ученых из Америки и стран Европы предлагает использовать нейральные стволовые клетки для лечения РС. В Cell Stem Cell опубликованы результаты первой фазы клинических испытаний. В исследовании участвовало 15 человек (9 женщин и 6 мужчин) со средней длительностью заболевания 23 года (разброс от 14 до 30 лет) и среднем возрастом начала лечения 50 лет (38-57 лет). Нейральные/прогениторные стволовые клетки были взяты у 16-недельного плода после спонтанного выкидыша. Пациентов поделили на четыре группы в зависимости от дозы: 5, 10, 16 и 24 миллиона клеток. Клетки вводили интрацеребровентрикулярной инъекцией и дополнительно назначали пациентам иммуносупрессивную терапию.

Лечение рассеянного склероза введением нейральных клеток-предшественников: А — для оценки состояния желудочковой системы пациентам проводили КТ/МРТ; B — схема интравентрикулярного введения терапевтических клеток.

Credit:

Cell Stem Cell (2023). DOI: 10.1016/j.stem.2023.11.001 | CC BY

Смертей и серьезных побочных эффектов удалось избежать. Через 12 месяцев после операции никто из пациентов не пожаловался на ухудшение когнитивных функций или общего самочувствия. У пациентов с большей дозой вводимых клеток объем паренхимы мозга снижался медленнее, чем у тех, кто получал меньшие дозы. Со временем и дозозависимо в цереброспинальной жидкости увеличивалось содержание ацил-карнитинов и жирных кислот, из чего можно предположить, что стволовые клетки защищают нервные волокна от дальнейшего повреждения.

Болезнь Альцгеймера

12. Ученые из Америки выявили связь между маркерами активации микроглии и нейропсихиатрическими симптомами болезни Альцгеймера. В исследуемую когорту вошли 109 человек (72 из них — женщины, медианный возраст 71,8 лет). Только у 39 пациентов наблюдались когнитивные нарушения: у 14 была деменция, еще у 25 — нарушения легкой степени. Пациенты прошли опрос, а ученые с помощью позитронно-эмиссионной томографии оценили активацию микроглии, содержание β-амилоида и нейрофибриллярных клубков из тау-белка. Оказалось, что тяжесть когнитивных нарушений связана с активацией микроглии в лобной, височной и теменной долях коры головного мозга. Наиболее сильной связь оказалась между маркерами нейровоспаления и раздражительностью пациента. Результаты исследования дополняют другие работы ученых и подтверждают, что наиболее ранним сигналом начала развития болезни Альцгеймера можно считать нейровоспаление и чрезмерную раздражительность. Возможно, сочетание терапии, направленной на β-амилоид и микроглию, эффективнее облегчит симптомы.

Неонатальный сепсис

13. В урогенитальном тракте одной из пяти женщин встречается Streptococcus agalactiae. Коллектив ученых из разных стран Европы изучил связь между наличием S. agalactiae в плаценте и риском госпитализации новорожденного в отделение интенсивной терапии. Оказалось, что плацентарный S. agalactiae ассоциирован с повышенным риском неонатальной заболеваемости, прежде всего сепсисом. Предполагаемый механизм — цитокиновый шторм, развивающийся еще внутриутробно. Авторы подчеркивают важность анализа плаценты после родов с целью выявления младенцев в группе риска. Чтобы повысить эффективность детекции патогена, авторы также разработали сверхчувствительный ПЦР-тест, который позволяет обнаружить следовые количества ДНК или РНК.

Старение и регенерация

14. Исследователи из Японии и Франции занялись внеклеточными везикулами эпидермальных кератиноцитов, чтобы выяснить, как именно нарушается межклеточное взаимодействие при старении. Для этого они выделили внеклеточные везикулы от пожилых людей и новорожденных. Оказалось, что старые кератиноциты высвобождают больше внеклеточных везикул, чем молодые. С помощью секвенирования ученые выявили разные сигнатуры микроРНК в кератиноцитах. У пожилых людей обнаружили повышенное содержание miR-30a — регулятора барьерной функции эпидермиса. В 3D-моделях эпидермиса внеклеточные везикулы из старых кератиноцитов снижали пролиферацию молодых кератиноцитов и замедляли заживление ран. Авторы заключают, что функциональные дефекты при старении кожи могут быть обусловлены внеклеточными везикулами.

Регуляция поведения

15. Ученые из США исследовали механизмы устойчивой агрессии у обыкновенной дрозофилы. Такое поведение необходимо для выживания; при этом мухи бьются головой, толкаются и препятствуют отложению яиц другими самками. С помощью оптогенетической стимуляции ученые активировали нейроны мозга, связанные с агрессивным поведением, затем некоторое время держали мух по разные стороны от барьера. После этого барьер убирали и наблюдали за поведением насекомых. При активации нейронов aIPg мухи дрались в течение 10 минут после снятия барьера. Считалось, что клетки pC1d должны вызывать ту же реакцию, но на опыте данные не подтвердились. Также не вызвала агрессию стимуляция pC1e, однако при совместной стимуляции pC1d и pC1e мухи становились злыми. Связи между aIPg и pC1d при этом обнаружено не было. Агрессивное состояние, заключают авторы, может задействовать другие механизмы и факторы, а для их изучения необходимы новые модели.