Молекулярный отбойный молоток и другие новости недели

Клеточные технологии

1. Single-cell технологии удивительны, но похожи на отдельные кадры из фильма. Теперь же ученые из Института Вейцмана (Израиль) смогли получить непрерывную картину. В Cell опубликовали статью о новом методе отслеживания изменений в отдельных клетках тела с течением времени. Технологию назвали Zman-seq (от слова zman — время на иврите). Она регистрирует транскриптомную динамику во времени за счет введения временных флуоресцентных меток. С помощью разработанного подхода ученые проследили за иммунными клетками, проникающими в глиобластому мышей. Оказалось, что NK-клетки, рекрутируемые опухолью, уже через 24 часа теряют функциональность — это регулируется через TGF-β1-сигналинг. Опухоль-инфильтрирующие моноциты дифференцируются в иммуносупрессивные макрофаги за 36-48 часов. Знание точного порядка событий, подчеркивают авторы, может помочь в создании эффективной иммунной терапии. Они планируют адаптировать Zman-seq, чтобы изучать динамику клеток во всем организме.

2. Ученые из Японии перепрограммировали клетки из мочи собак в плюрипотентные стволовые клетки (iPSC). Для опытов отобрали фибробласты — обычно iPSC получают именно из них, — а также выделили клетки из мочи. Перепрограммирование проводили при помощи сконструированного вектора на основе вируса Сендай. В итоге исследователи получили клетки, способные дифференцироваться в три зародышевых слоя in vivo и in vitro. Их успешно индуцировали как из фибробластов, так и из выделенных из мочи клеток. К тому же, клетки удалось вырастить без фидерной культуры, чего не получалось сделать ранее. Методика открывает новые возможности лечения собак и изучения их болезней.

3. Группа ученых из Японии и США, используя транскриптомику единичных клеток, обнаружила в подкожно-жировой клетчатке клетки-предшественницы с выраженным проангиогенным профилем. В ходе опытов выяснилось, что выделенные из гиподермы стволовые клетки, несущие маркер CD271 на поверхности, эффективнее других популяций клеток способны индуцировать ангиогенез. В ксенографтной мышиной модели ишемии конечности введение CD271⁺ клеток усилило регенерацию тканей и ускорило восстановление кровотока. Авторы предположили, что инъекция таких клеток будет особенно полезна для пациентов с критической ишемией нижних конечностей, наблюдаемой при сахарном диабете или избыточном весе. Они проанализировали клинические случаи четырех пациентов с некротическими язвами на стопах, которым делали инъекции стромально-васкулярной фракции (клетки, полученные из жировой ткани). Два пациента (1 и 4) поправились, двум (2 и 3) потребовалась ампутация. Оказалось, что в стромально-васкулярной фракции пациентов 1 и 4 содержалось больше CD271⁺ клеток, чем у пациентов 2 и 3. Ученым предстоит оценить терапевтическую ценность CD271⁺ клеток подкожно-жировой клетчатки на большей когорте пациентов.

Онкология

4. Нефробластома — опухоль Вильмса — самый распространенный вид детского рака почки. Особенно тяжелы случаи двусторонней опухоли. В таком случае у врачей нет возможности удалить только одну больную почку. Большой коллектив ученых проанализировал, какие генетические факторы повышают риск развития двусторонней опухоли Вильмса. В выборку вошли 68 пациентов. Авторы провели секвенирование экзома/генома опухолей и зародышевой крови, а также секвенирование РНК и анализ метилирования ДНК в крови, здоровых почках и почках с опухолями. К факторам предрасположенности отнесли презиготные (герминальные) варианты в транскрипционных факторах WT1 и TRIM8, а также в NYNRIN (NYN Domain And Retroviral Integrase Containing) и генах, связанных с BRCA. У 58,5% опухолей выявили гиперметилированный участок 11p15.5 H19/ICR1 — это локус контроля импринтинга. Нарушения в нем ведут к повышенной экспрессии гена IGF2, который ранее уже связывали с нефробластомой. Получается, повышенное метилирование участка 11-й хромосомы увеличивает риск развития рака. Ученые планируют продолжать исследования для полного понимания взаимосвязи генома и опухоли Вильмса.

5. Ученые из США создали молекулярные «отбойные молотки» для уничтожения клеток. В медицине уже давно используется флуоресцентный краситель аминоцианин. Его химическая структура позволяет закрепляться в плазматической мембране. Под воздействием излучения ближнего инфракрасного диапазона «плечо» молекулы аминоцианина способно к вибронному возбуждению. Согласованные вибрации приводят к разрыву билипидного слоя и гибели клетки.

Схема работы молекулярного «отбойного молотка» на основе аминоцианина.
Credit:
Image courtesy of Ciceron Ayala-Orozco/Rice University | пресс-релиз

Сердечно-сосудистые заболевания

6. Интересное совпадение обнаружили ученые из Бельгии и Австралии. За 4,4 года они сняли функциональные и морфологические сердечные показатели, провели генетический анализ и сбор клинический событий у молодых профессиональных спортсменов. Оказалось, что у каждого шестого спортсмена сердечный профиль походил на профиль пациента с сердечными заболеваниями — увеличенное сердце, нерегулярный учащенный ритм и изменения в левом желудочке. У 15,7% участников была снижена фракция выброса (ФВ) левого желудочка, у 5% — правого желудочка, и у 6,4% — обоих желудочков. Исследователи также провели оценку полигенного риска и выяснили, что у спортсменов с наибольшим индексом риска в 11 раз чаще можно было ожидать снижение ФВ. Снижение ФВ и увеличение конечного систолического объема к площади поверхности тела — возможный сигнал о начале развития дилатационной кардиомиопатии, которая может привести к внезапной смерти. За время наблюдений не было зафиксировано симптоматических сердечный недостаточностей или аритмий, но из-за сердечного приступа погиб один участник. У него была сниженная ФВ и высокий индекс полигенного риска развития кардиомиопатии. Авторы подчеркивают, что это только начало долгосрочных наблюдений за связью генетики и состояния сердца спортсмена.

Головной мозг

7. Ранее учеными была обнаружена связь между возникновением определенных паттернов активности мозга и реактивацией памяти во время сна. Но что этим управляет? Найти ответ попробовали ученые из Германии и Англии. В исследовании приняло участие 20 человек, которым перед сном давали задание соединить картинки со словами. Во время сна ученые записывали ЭЭГ и ритм дыхания. Комплекс медленных осцилляций и сонных веретен увеличивался при вдохе. Сила этого взаимодействия определяла степень реактивации памяти. Таким образом, дыхание координирует электрическую активность мозга и способствует консолидации воспоминаний. Авторы планируют выяснить, связаны ли когнитивные нарушения у пожилых людей с нарушениями сна и дыхания, чтобы предложить корректирующую терапию.

Подробнее — на PCR.NEWS.

Бактерии и антибиотики

8. «Для многих кофе — эликсир жизни. Но может, он еще и колыбель жизни?» — так начинается статья в рождественском выпуске British Medical Journal. Для борьбы с внутрибольничными инфекциями ВОЗ призывает устранять потенциальные переносчики патогенов. Авторы задумались: как обстоят дела с кофеварками, которые в большом количестве установлены во врачебных комнатах отдыха? Ученые взяли мазки с 25 больничных и домашних кофеварок разных типов и исследовали смывы на наличие Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и виды Enterobacter — группы ESKAPE, представители которой чаще всего создают угрозу внутрибольничных инфекций, — а также ряда других микроорганизмов. В больничных кофеварках идентифицировали 360 штаммов из 72 положительных мазков, в домашних кофеварках меньше — 135 из 34 положительных мазков. Из восьми родов медицински значимых грамотрицательных бактерий — Acinetobacter baumannii, Citrobacter freundii, Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Klebsiella spp, Pantoea spp, Pseudescherichia vulneri и Pseudomonas aeruginosa — 81% был обнаружен в кофеварках больниц. Больничные кофеварки примерно в три раза обильнее были заселены бактериями, чем домашние. Конечно, патогены могут вызвать вспышку заболевания, но большинство обнаруженных видов — комменсалы. К тому же, мультирезистентных штаммов обнаружено не было. Автовы заключают, что в отказе от кофеварок нет необходимости, но руки и кофемашины следует тщательно мыть.

Подробнее — на PCR.NEWS.

9. Новый класс антибиотиков выделил коллектив под руководством ученых из Тюбингена, Германия. На слизистой оболочке носа и коже можно найти Staphylococcus epidermidis. Один из штаммов этой бактерии — IVK83 — продуцирует вещество эпифадин, необходимый для борьбы с другими бактериями. Эпифадин имеет широкий спектр действия и очень короткий период полураспада, что делает его потенциальным агентом антимикробной терапии. В экспериментах in vivo и in vitro эпифадин уничтожал Staphylococcus aureus, повреждая клеточные мембраны. Авторы предполагают, что новый антибиотик сможет помочь в борьбе с внутрибольничным стафилококком. К сожалению, вещество очень нестабильно, поэтому ученые будут пробовать синтезировать молекулы со схожей химической структурой.

Кортикостероиды

10. Топические глюкокортикостероиды (ТКС) назначают для лечения различных дерматозов. Системное введение глюкокортикостероидов влияет на состояние костной системы, и ученые из Тайваня проверили, существует ли аналогичная связь для местных препаратов. Для этого они проанализировали клинические случаи 129682 остеопорозов и 34999 остеопоротических переломов. Исследователи выявили четкую дозозависимую связь между длительным применением ТКС и остеопорозом/остеопоротическими переломами. Примечательно, что у женщин и людей моложе 50 лет риск развития остеопороза был выше. Авторы советуют врачам подходить с осторожностью к длительному назначению ТКС, особенно это касается пациентов в группе риска.

Подробнее — на PCR.NEWS.

Преэклампсия

11. Ученые выявили в крови беременных женщин несколько микроРНК, способных предсказывать развитие преэклампсии. Из 110 маркеров-кандидатов авторы исследования отобрали три наиболее точные пары: miR-522-3p/miR-4732-5p, miR-516a-5p/miR-144-3p и miR-27b-3p/let-7b-5p. С их помощью можно отличить тяжелую степень преэклампсии от легкой с чувствительностью 93% и специфичностью 79%. При объединении всех трех маркеров для проверки на отдельной когорте из 18 участниц чувствительность составила 91%, а специфичность — 57% (тест выявил все случаи преэклампсии, кроме одного). Авторы планируют проверить полученные результаты на большей выборке.

Подробнее — на PCR.NEWS.

Защита от яда

12. До сих пор было неизвестно, как животные, накапливающие токсичные алкалоиды, не отравляют сами себя. Ученые из Стэнфордского университета занялись поисками белков, которые бы связывали и переносили алкалоиды в крови лягушек-древолазов. В результате они обнаружили белок массой около 50 кДа из семейства ингибиторов сериновых протеаз. Белок получил название алкалоидсвязывающий глобулин (АСГ, ABG) — ученые показали, что он как губка впитывает ядовитые алкалоиды и обеспечивает их безопасный транспорт. Структурно АСГ похож на белковые переносчики гормонов у млекопитающих и земноводных. Открытие может стать основой для разработки соединений, впитывающих токсичные для человека алкалоиды.

Подробнее — на PCR.NEWS.

Оспа обезьян

13. В 2022 году началась вспышка заболеваемости оспой обезьян. Для лечения используется тековиримат, однако исследований о его действии опубликовано очень мало. Международная группа ученых оценила противовирусную активность этого препарата на нечеловекообразных приматах, а затем на человеке. В рекомендованных дозах тековиримат после 3-5 дней приема подавлял вирусную репликацию на 90%, с пиком эффективности 97% при устойчивом приеме. Препарат может сократить время клиренса вируса и снизить пиковую вирусную нагрузку при условии, что лечение будет начато до пика заболевания (два дня после первых симптомов) или раньше. Результаты подтверждают положительное влияние раннего приема тековиримата, в том числе профилактического сразу после контакта с вирусом.

Таяние ледников

14. Глобальные изменения климата приводят к таянию ледников. Считается, что критическая точка для Западно-антарктического ледяного щита составляет 1,5-2°С от нынешней температуры Земли. Полное разрушение щита может поднять уровень мирового океана на 3-5 метров. Авторы статьи в Science обратились к межледниковой эпохе, чтобы выяснить, как раньше ледяной щит реагировал на изменение температур. Тогда уровень мирового океана был на 5-10 метров выше, чем сегодня, а средняя температура была на 0,5-1,5°C теплее доиндустриального уровня. Ученые провели секвенирование однонуклеотидных полиморфизмов у 96 антарктических осьминогов (Pareledone turqueti), которые обитают в морях Уэдделла, Росса и Амундсена. Эти моря изолированы друг от друга ледяным щитом. Проанализированные популяции осьминогов были генетически разнородны, но ученые обнаружили признаки смешения. Авторы предполагают, что смешение произошло во время последнего межледниковья, когда моря Уэдделла и Росса были соединены. Возможно, переломный момент уже прошел, предполагают ученые. Учитывая температурные тенденции Земли сейчас, возникает вопрос, повторится ли эта история.