Наноробот из ДНК и другие новости недели

ВИЧ-инфекция

1. В The Lancet HIV опубликовали глобальную статистику по ВИЧ за период с 1990 по 2021 годы в 204 странах. Главные факты:

• Число новых случаев ВИЧ-инфекции снизилось на 21,9% (с 2,11 миллиона в 2010 году до 1,65 миллиона в 2021 году).

• Смертность от ВИЧ снизилась на 39,7% (с 1,19 миллиона в 2010 году до 718 000 в 2021 году).

• В 2021 году число людей, живущих с ВИЧ, достигло 40 миллионов, по сравнению с 29,5 миллионами в 2010 году.

• Вероятность заражения ВИЧ в течение жизни остается самой высокой в странах Африки к югу от Сахары, однако она снизилась с 21,8% в 1995 году до 8,7% в 2021 году. Там же остается наибольшая доля населения без подавленного ВИЧ, но, хорошие новости, и это число стало на 64,5% меньше по сравнению с 2003 годом.

• В Центральной и Восточной Европе и Центральной Азии доля населения без подавленной виремии увеличилась на 116,1% по сравнению с 2003 годом.

• В России смертность от ВИЧ в 2021 году выросла на 43,5% по сравнению с 2010 годом. При этом увеличилось число людей с подавленной виремией.

• По прогнозам, в 2039 году число людей, живущих с ВИЧ, составит 44,4 миллиона человек.

• Амбициозную цель — положить конец эпидемии ВИЧ к 2030 году — достигнут лишь несколько стран.

Подробнее — на PCR.NEWS

2. Пероральные препараты для лечения и профилактики ВИЧ-инфекции — например, трувада — работают только при ежедневном приеме. Gilead Sciences с командой ученых завершила клинические испытания фазы 3 нового препарата ленакапавира. Всего две инъекции ленакапавира в год обеспечивают защиту от заражения.
Испытания проводили среди цис-мужчин, трансгендерных людей и небинарных персон. Среди 3265 участников ВИЧ был зафиксирован у 2 в группе ленакапавира (всего 2179 человек) и 9 в группе трувады (1096 человек). Серьезных побочных явлений не было зафиксировано. Большинству людей проблематично принимать препарат ежедневно, поэтому инъекции станут отличной альтернативой. Следующий шаг разработчиков — сделать препарат доступным.

Подробнее — на PCR.NEWS

Новые разработки

3. Штат Флорида (США) — одна из основных точек биологической инвазии. На сегодняшний день здесь зарегистрировано более 500 видов неместных животных. Большую часть инвазивных видов составляют рептилии. Констрикторные змеи считаются ключевым объектом внимания экологов из-за их жизненного цикла, который способствует успешному распространению и негативному влиянию на дикую природу Флориды. Ученые из Флоридского университета разработали тетраплексный цифровой ПЦР-анализ, позволяющий быстро и точно идентифицировать темного тигрового питона, иероглифового питона, обыкновенного удава и радужного удава по ДНК из воды или почвы. Визуальный осмотр территорий мало эффективен, в то время как использование ДНК из окружающей среды (environmental DNA, eDNA) значительно повышает вероятность обнаружения следов инвазивных видов змей. Система была успешно протестирована. Положительный результат можно было зафиксировать даже через 2 недели после того, как змея проползла по земле. В образцах воды ДНК бирманского питона детектировались уже через 5 минут после нахождения змеи в воде. В будущем ученые планируют расширить использование этого метода для обнаружения других инвазивных видов и мониторинга восстановления экосистем.

Подробнее — на PCR.NEWS

4. Биосовместимость, возможность программирования и точное нацеливание при помощи структуры ДНК делают ее идеальным материалом для создания нанороботов. В Science Robotics опубликовали работу ученых из США. Они создали наноробот NanoGripper на основе ДНК с «ладонью» и четырьмя сгибающимися «пальцами». Дизайн вдохновлен человеческими руками, птичьими лапами и бактериофагами. За счет вращающихся суставных фаланг наноробот может сгибаться в ответ на связывание с определенными объектами. NanoGripper способен захватывать мельчайшие объекты — золотые наночастицы и даже вирионы SARS-CoV-2. В опытах наноробот детектировал SARS-CoV-2 в слюне с чувствительностью 100 копий/мл, что сопоставимо с ПЦР-РВ. Также NanoGripper смог блокировать проникновение вируса в клетки, что делает его перспективным для использования в медицине.

5. Эффективность препаратов зависит в том числе от поддержания определенной концентрации вещества в плазме крови. Китайские ученые разработали неэлектронный пластырь с микроиглами для длительной доставки лекарств. Пластырь использует осмотическое давление для высвобождения раствора через микроиглы (их диаметр составляет менее 200 микрометров) под кожу. У мышей и крыс пластырь обеспечивал стабильное высвобождение эксенатида — агониста рецептора глюкагоноподобного пептида 1 — в течение 24 часов, в отличие от подкожной инъекции, при которой концентрация препарата достигала пика и быстро снижалась. Непрерывное высвобождение противоопухолевого препарата цитарабина снижало прогрессирование острого миелоидного лейкоза у мышей эффективнее, чем подкожное введение. У собак пластырь доставлял цитарабин в дозе 225 мг в течение 24 часов. Пластырь также протестировали на людях и убедились, что он вызывал минимальное раздражение кожи. Разработка может стать удобной и безопасной системой длительной доставки лекарств.

Аллергия и микробиом

6. Дети, растущие на фермах, реже страдают аллергическими заболеваниями. Шведские ученые исследовали образцы кала 65 детей в возрасте от 3 дней до 18 месяцев. Двадцать восемь детей (43%) жили на молочной ферме, а сорок (62%) проживали с домашними питомцами. Жизнь на ферме была связана с более высоким соотношением облигатно и факультативно анаэробных бактерий в первую неделю жизни, меньшей популяцией кишечной палочки в первые месяцы жизни и меньшим количеством Clostridioides difficile в возрасте 12 месяцев. Наличие домашних животных было связано с более обширной колонизацией Bifidobacterium, Lactobacillus и Bacteroides в первые месяцы после рождения. Более высокое соотношение анаэробных и факультативно-анаэробных бактерий в возрасте одной недели, ранняя колонизация Bifidobacterium, Lactobacillus и Bacteroides, а также снижение носительства C. difficile в возрасте 4-12 месяцев коррелировали с более низким риском развития аллергии. Авторы отмечают, что для подтверждения гипотезы необходимы дальнейшие исследования на более крупных когортах.
Подробнее — на PCR.NEWS 

Генетические истории

7. Фарерские острова — североатлантический архипелаг между Исландией и Британскими островами — были колонизированы, вероятно, между 50 и 300 гг. н.э. Долгое время генетический обмен с материковыми популяциями был ограничен. Такая изоляция привела к значительному генетическому дрейфу и повлияло на современное разнообразие генов фарерцев. Ученые из США и Фарерских островов использовали Y-хромосомные микросателлиты для изучения эффекта основателя и «бутылочных горлышек» популяции. Авторы сравнили фарерские и исландские образцы ДНК с образцами ДНК мужчин из Норвегии, Швеции, Дании и Ирландии. И на Фарерах, и в Исландии наблюдалось пониженное разнообразие гаплотипов, что говорит о небольшой популяции родоначальников. Считалось, что первые жители Фарерских островов и Исландии происходили из одних регионов. Ученые установили, что одна разнообразная группа скандинавов обосновалась на Фарерах, а другая, генетически отличная от первой, колонизировала Исландию. Примечательно, что несмотря на небольшое расстояние между островами, скрещивания между их жителями не происходило.

Подробнее — на PCR.NEWS

8. Существует несколько теорий и легенд о происхождении армян, преобладают две из них. Первая — фригийские колонисты переселились на Армянское нагорье с Балкан, вторая — популяция сложилась из смешения живущих на тех территориях людей. Вызывает споры и происхождение армян Сасун, проживающих на южной части нагорья (современная Юго-Восточная Турция). По легендам, они потомки сыновей ассирийского царя Синаххериба. Не все теории подтвердились на практике.
Международный коллектив ученых провел полногеномное секвенирование 34 армян. Армянские популяции из западной, центральной и восточной части нагорья оказались относительно однородными, без Балканских следов. Популяция Сасун в недавнем прошлом пережила значительное сокращение численности, что генетически отличает их от других популяций. Неожиданно ученые нашли вклад генов неолитических левантийцев-земледельцев в современную популяцию армян.

Подробнее — на PCR.NEWS 

Клинические испытания

9. Ученые из США и специалисты Moderna оценили безопасность и иммуногенность мРНК-вакцины против респираторно-синцитиального вируса (RSV-A). Ее совместное введение с вакцинами против сезонного гриппа или SARS-CoV-2 может сократить число посещений поликлиник и лучше защитить людей 50 лет и старше от тяжелых респираторных заболеваний.
Испытание состояло из двух частей: в части А оценивалось совместное применение мРНК-1345 с четырехвалентной вакциной против гриппа (SIIV4), а в части В — с мРНК-вакциной против SARS-CoV-2. За 6-7 месяцев наблюдений не было зафиксировано нежелательных явлений. Иммуногенность была немного снижена при комбинированном применении вакцин. В частности, в группе, получавшей мРНК-1345 плюс вакцину против гриппа, наблюдалось снижение уровня нейтрализующих антител против RSV-A, в группе с вакциной против SARS-CoV-2 также наблюдалось небольшое снижение иммунного ответа против RSV-A, но обе вакцины были эффективны. Эти данные подтверждают возможность совместного применения вакцин, что может упростить процедуру вакцинации и увеличить охват среди пожилых людей.

10. Терапия на основе мРНК многообещающа, но используется в основном для лечения инфекционных заболеваний. Идеальной моделью для лечения мРНК считаются глаза, поскольку они требуют ограниченной дозировки препарата. Пролиферативная витреоретинопатия (ПВР) — заболевание, при котором на поверхности сетчатки разрастается фиброзная ткань, вызывая прогрессирующую потерю зрения. Ранее ученые установили, что фактор транскрипции RUNX1 служит движущей силой эпителиально-мезенхимального перехода при ПВР и критически важным медиатором аберрантного глазного ангиогенеза при его повышенной регуляции. В новой работе авторы сконструировали мРНК для экспрессии ингибитора RUNX1 — RUNX1-Trap. RUNX1-Trap снижает клеточную пролиферацию в первичных клеточных культурах, полученных от пациентов с ПВР. Доклинические испытания RUNX1-Trap на кроликах и мышах показали уменьшение глазной патологии и ангиогенеза. Также было выявлено снижение пролиферации клеток в человеческой эксплантной модели ПВР ex vivo. Авторы считают, что результаты подтверждают возможность использования мРНК для лечения ПВР и других заболеваний глаз.

Пороки сердца

11. Синдром делеции 22q11.2 — самый распространенный синдром хромосомной микроделеции, вызывающей врожденные пороки сердца и другие нарушения развития. Ученые из Китая сосредоточили внимание на гене SLC25A1, участвующем в поддержании митохондриального пула цитрата и редокс-баланса.
Нокаут гена во всех тканях мышей приводил к множественным порокам сердца. При этом нокаут только в сердечной ткани практически не вызывал аномалий развития. В ходе работы авторы обнаружили, что пороки сердца вызывает нокаут SLC25A1 именно в клетках трофобласта. Как оказалось, SLC25A1 регулирует развитие трофобласта и плаценты, изменяя ацетилирование гистона H3K27. Ученые смогли частично исправить пороки введением рекомбинантного человеческого гликопротеина PSG1, полученного из нормального трофобласта.

Повреждения печени и ее регенерация

12. Китайские ученые провели метаболомный, транскриптомный и протеомный анализ, чтобы найти причину повреждения донорской печени во время хранения. Путь аутофагии PDE3B-цАМФ был признан ключевым фактором повреждения при переохлаждении печени. Во время процедуры повышается уровень PDE3B (фосфодиэстераза 3), что ведет к снижению уровня метаболитов цАМФ и запуску AMPK-аутофагии. Авторы ингибировали PDE3B цилостамидом и наблюдали, как подавляется аутофагия и повышается сохранность донорской печени крысы. Схема также была эффективна для 48-часовой консервации печени свиньи и человека.

13. Исход заболеваний печени зависит от ее способности к регенерации. Авторы статьи в Nature Communications сообщают, что хронический стресс ухудшает регенерацию печени у самцов мышей после гепатэктомии. Анатомическое и функциональное картирование выявило нейронную цепь от норадренергических нейронов в голубом пятне (locus coeruleus) головного мозга до серотонинергических нейронов в ростральной медуллярной области ядер шва (nuclei raphes), которая определяет ингибирование восстановления печени при хроническом стрессе. Печеночные симпатические нервы играют важную роль в этом торможении: при гиперактивации они высвобождают норадреналин, который активирует адренергический рецептор β2 (ADRB2) и блокирует активацию провоспалительных макрофагов. Обнаруженная ось мозг-печень может стать потенциальной терапевтической мишенью для улучшения регенерации и функционального восстановления печени у пациентов после операций или тяжелых травм.

Клеточные атласы

14. Ученые из США представили PanSci — атлас одноклеточных транскриптомов, содержащий более 20 миллионов клеток из 623 тканей мышей на разных стадиях жизни, разных полов и генотипов. Этот обширный набор данных позволяет выявить более 3 000 уникальных клеточных состояний и более 200 популяций клеток, связанных со старением. Анализ выявил изменения в динамике клеток за все время жизни, связанные с развитием органов, принадлежностью к той или иной клеточной линии или полом. Атлас подчеркнул регуляторную роль иммунной системы в процессе старения. Полученные данные могут стать основой для исследования заболеваний, связанных со старением.