Конкуренция между бактериофагами и другие новости недели

Фундаментальная медицина

1. Для сетчатки глаза характерна «избирательная уязвимость» — та или иная патология поражает определенные типы клеток. Это необходимо учитывать при скрининге библиотек соединений для поиска веществ, ухудшающих или смягчающих фенотип заболевания. Исследователи из Базельского университета (Швейцария) проверили панель из почти 3 тысяч соединений с известными мишенями на способность повреждать колбочки или защищать их от гибели в органоидах сетчатки. Колбочки в органоидах были помечены GFP, а их гибель индуцировали депривацией глюкозы. Всего в исследовании было задействовано 20 тысяч органоидов. Оказалось, что ингибиторы гистоновых деацетилаз значительно повреждают колбочки, ингибиторы белка теплового шока HSP90 в кратковременной перспективе защищают фоторецепторы, но в долговременной — сильно повреждают, а ингибиторы казеинкиназы CK1 обладают протективным эффектом. Действие ингибиторов CK1 дополнительно валидировали на мышиной модели пигментного ретинита — болезни, при которой происходит дегенерация фоторецепторов.

2. Немецкие ученые создали близкую к человеку модель врожденной глухоты на приматах — мармозеток с делецией гена OTOF. Этот ген кодирует отоферлин — белок, который экспрессируется волосковыми клетками внутреннего уха и опосредует слух. Для генетической модификации РНК и белки — компоненты CRISPR-системы — доставляли в ооциты. Лучше всего сработала схема с редактироваием генома после оплодотворения: в этом случае из 993 ооцитов развилось 38% зигот, из них — 15% эмбрионов, а в итоге родилось четыре мармозетки, но только у двух из них был нокаут.

Подробнее на PCR.NEWS.

Фундаментальная биология

3. Ученые из Швейцарии и США описали, как митохондриальная ДНК распределяется по митохондриям. Они назвали этот процесс pearling (от pearl — жемчужина): митохондрии при этом изменяют морфологию, превращаясь из вытянутых структур с постоянным диаметром в нечто подобное бусинам на нитке. Таким образом определяется расстояние между нуклеоидами, содержащими мтДНК. Процесс перлинга запускался притоком кальция в митохондрии, а плотность крист определяла, как далеко друг от друга располагались «жемчужины» и нуклеоиды.

Транскриптомика

4. Исследовательская группа из Японии, Китая и США картировала типы клеток в тканях мышей возрастом шесть недель. Они анализировали с помощью пространственной транскриптомики срезы всего тела животных. В результате получился референсный датасет, состоящий из 59 миллионов клеток и 379 типов клеток. Ученые также представили пайплайн на основе машинного обучения — LABEL, который может определять типы клеток по гистологическим срезам (с окраской гематоксилином и эозином).

Клеточная терапия

5. Ученые из США разработали устройство HOBIT (hybrid oxygenation bioelectronics system for implanted therapy), которое должно повысить эффективность клеточной терапии. Миниатюрное беспроводное устройство имплантируется подкожно и обеспечивает трансплантированные клетки кислородом и питательными веществами, улучшая их приживаемость. Экспериментально ученые показали, что при трансплантации клеток с плотностью 60 млн на миллилитр благодаря HOBIT клетки сохранили жизнеспособность in vivo в течение 31 суток.

Диагностика лекарственной устойчивости

6. При доставке в клинические лаборатории образцов мочи пациентов с инфекциями мочевыводящих путей в них добавляют борную кислоту — она обладает бактериостатическим эффектом, благодаря чему микробный состав образцов остается неизменным до анализа. Однако борная кислота может искажать результаты быстрых тестов на чувствительность к антибиотикам. Британские ученые оценили точность микрокапиллярного метода определения чувствительности к антибиотикам, при котором моча пациента анализируется напрямую. Всего было проанализировано 352 образцов мочи с борной кислотой, и почти в 97% случаев результаты совпадали с референсным методом. Для подбора антибиотика в этом случае требовалось в среднем меньше 6 часов.

Бактериофаги

7. Британские и американские ученые описали, как бактериофаги могут регулировать литические циклы друг друга, «общаясь» с помощью специальных пептидов, которые называются арбитражными (arbitrium). При высоких концентрациях фаги выбирают лизогению, а при низких — лизис клетки хозяина. Оказалось, что фаги разных видов и родов тоже могут влиять на жизненные циклы друг друга, ведь они выделяют схожие пептиды. В этом случае между разными фагами возникают антагонистические отношения: получающие пептидный сигнал фаги преждевременно уходят в лизогению, а вырабатывающие сигнал фаги получают преимущество.

Онкология

8. CAR-Т-терапия солидных опухолей все еще недостаточно эффективна из-за иммуносупрессивного микроокружения, фиброзной ткани, гетерогенности антигенов. Ученые из США обнаружили, что у сенесцентных и склонных к фиброзу клеток повышена экспрессия рецептора урокиназного рецептора uPAR, а uPAR-CAR Т-терапия успешно снижает уровень фиброза у мышей. Позднее они выяснили, что экспрессия uPAR характерна для многих опухолей, связанных с мутациями гена TP53 или пути RAS. Такие uPAR-положительные опухолевые клетки окружены uPAR-положительной сенесцентной стромой. Соответственно, uPAR-CAR Т-клетки атакуют не только опухолевые клетки, но и строму. Их эффективность особенно повышается после терапии, которая индуцирует сенесценцию опухоли.

9. Исследователи из Австралии и Бразилии провели мультиомный анализ детской нейробластомы. Они использовали методы пространственной транскриптомики и протеомики, что позволило охарактеризовать как опухоли, так и строму. С помощью транскриптомики ученые показали, что в опухолевых клетках повышена экспрессия генов, связанных с ферроптозом, метаболизмом жирных кислот и окислительным стрессом. В них также повышалась экспрессия генов, ассоциированных с метаболизмом глутатиона. Ученые предположили, что таким образом опухолевые клетки защищают себя от гибели по пути ферроптоза. Действительно, если in vitro подавляли экспрессию глутатионпероксидазы GPX4, то выживаемость опухолевых клеток падала из-за окислительного стресса. В свою очередь, пространственная протеомика позволила выявить ниши, содержащие окруженные стромой иммунные клетки. Наличие таких ниш коррелировало со сниженной выживаемостью пациентов.

Нейробиология

10. Ученые из США продемонстрировали, что накопление тау-белка в нервных клетках человека вследствие мутации в гене MAPT приводит к нарушению аутофагии. Используя микроскопию сверхвысокого разрешения, ученые показали, что в мутантных нейронах тау и его фосфорилированная форма накапливаются в лизосомах, при этом подвижность лизосом снижена, и они не сливаются с аутофагосомами. Из-за этого в клетках накапливается «непереваренный» клеточный мусор. Если клетки обрабатывали веществами, способствующими аутофагии, то уровень тау-белка снижался, а функция лизосом улучшалась. Следовательно, повышение эффективности аутофагии может быть полезным при многих таупатиях.

11. Нарушение сигналинга BDNF ассоциировано с депрессивным поведением. Ученые из Университета Сучжоу (Китай) показали, что при умеренном хроническом стрессе нарушается сумоилирование ГТФазы G-белка Gαi1/3, из-за чего не образуется ее сигнальные комплексы с TrkB — рецептором BDNF. Причиной этого оказалась сниженная экспрессия белка RAB5IF, что привело к снижению трансляции мРНК Sumo2. И действительно, при нокдауне или нокауте RAB5IF в первичной культуре мышиных нейронов гиппокама наблюдался не только сниженный сигналинг BDNF, но и дисфункция митохондрий; то и другое приводило к снижению плотности синапсов и разветвления дендритов. В мышиной модели при нокдауне или условном нокауте RAB5IF в нейронах гиппокампа наблюдались те же нарушения, которые сопровождались депрессивным поведением. Оверэкспрессия RAB5IF в нейронах, напротив, снижала проявления депрессии. Нокдаун SUMO2 в нейронах или оверэкспрессия мутантного Gαi1/3, который не мог подвергаться сумоилированию, приводили к тем же дефицитам. Таким образом, доказано, что ось RAB5IF-SUMO2-Gαi1/3 необходима для BDNF-TrkB сигналинга и участвует в развитии депрессии.

12. При рассеянном склерозе наблюдается корковая атрофия — снижение толщины коры головного мозга, что сопровождается снижением когнитивных способностей. Международная группа ученых показала, что гибель кортикальных нейронов у пациентов с рассеянным склерозом вызвана накоплением повреждений ДНК. Эта особенность наблюдалась в различных мышиных моделях демиелинизирующих заболеваний или нейровоспаления. Повреждение ДНК в нейронах возникало на фоне воздействия интерферона гамма — цитокина, вовлеченного в патогенез рассеянного склероза. Из-за его воздействия в нейронах повышался уровень активных форм кислорода, что приводило к повреждениям ДНК и гибели клетки. Особенно чувствительными оказались CUX2+ возбуждающие нейроны, несмотря на то что CUX2 участвует в репарации ДНК.

Иммунология

13. Американские ученые описали, как метаболизм цистеина влияет на пролиферацию и эффекторные функции CD8+ Т-клеток. Во-первых, Т-клетки производят из цистеина глутатион, необходимый для эффекторных функций. Во-вторых, атомы серы в составе цистеина необходимы для синтеза кластеров FeS в белках, что опосредовано белком NFS1; этот процесс поддерживает пролиферацию Т-клеток. Действительно, нокаута NFS1 в активированных CD8+ Т-клетках достаточно для их истощения и снижения противоопухолевой активности. Полученные in vitro результаты подтвердились при анализе датасета, связанного с гепатоцеллюлярной карциномой человека.

14. Исследователи из Детской научно-исследовательской больницы св. Иуды Фаддея (Мемфис, США) показали, что функция дендритных клеток в микроокружении опухоли нарушается из-за митохондриальной дисфункции. Анализируя мышиные и человеческие опухоли, ученые выявили разные популяции дендритных клеток — с поляризованными и с деполяризованными митохондриями. Первые из них более эффективно, чем вторые, регулировали противоопухолевые свойства CD8+ Т-клеток. Оказалось, что особое влияние на функцию митохондрий оказывает белок OPA1: он не только участвует в слиянии митохондрий, но и поддерживает окислительное фосфорилирование. Благодаря этому не происходит разрушения MHC-I в комплексе с пептидным антигеном за счет аутофагии. В отсутствие OPA1 в дендритных клетках опухоли разрастались на фоне сниженной активности CD8+ Т-клеток. Антагонистом для OPA1 выступил DRP1 — белок, ответственный за фрагментацию митохондрий.

При прогрессии опухоли снижалось количество дендритных клеток с поляризованными митохондриями, что сопровождалось уменьшением объема митохондрий и активности OPA1. Если в опухоль доставляли дендритные клетки с поляризованными митохондриями, это способствовало уменьшению ее размера, особенно в комбинации с блокадой иммунных чекпоинтов. В этом случае у экспериментальных животных не только наступала ремиссия, но и сохранялся длительный иммунный ответ — они успешно отторгали опухолевые клетки при их повторном введении.