Обзор научной периодики за 10–16 августа (без коронавируса)

Клеточная биология

1. Ученые из США и Германии создали новый метод визуализации цитоскелета. Метод флуоресцентного окрашивания, используемый до сих пор, не позволяет дифференцировать индивидуальные молекулы актина из-за сильного фона. Авторы нового метода изучали роль актина в делении митохондрий внутри клетки. Они создали меченные флуоресцентным белком наноантитела к актину, слитые с последовательностью, которая нацелена на мембрану митохондрии. Когда молекула актина взаимодействует с сенсором, и флуоресценция усиливается. Метод позволил обнаружить «горячие точки», в которых концентрируется актин. Они были расположены там, где с митохондриями контактирует эндоплазматический ретикулум (ЭПР); ранее было установлено, что в этих точках происходит деление митохондрий. Исследователи увидели флуоресценцию, вызванную связыванием актина, в 97% таких сайтов. Результаты исследования дают основания полагать, что актин присоединяется к митохондриям до того, как они достигнут ЭПР. В будущем команда планирует искать мутации, влияющие на взаимодействие митохондрий и актина. Накопление актина, связанное с ЭПР, исследователи также наблюдали в местах деления других клеточных органелл, включая эндосомы, лизосомы и пероксисомы, о чем они сообщили в препринте на bioRxiv.

2. Ученые из Вейцмановского института разработали технологию INs-seq, которая сочетает секвенирование РНК одной клетки и детекцию внутриклеточной активности белков. Проблема совмещения этих процессов состояла в том, что для детекции внутриклеточной активности необходима пермеабилизация и фиксация клеток, а для этого обычно используются вещества, разрушительные для мРНК. Израильские ученые применили метанол и сульфат аммония, что позволило сохранить РНК. С помощью нового метода они идентифицировали миелоидные клетки, которые блокируют противоопухолевые Т-клетки при раке. У таких миелоидных клеток имеется рецептор TREM2, ранее описанный этой группой: он критически важен для их активности. В норме эта блокировка необходима для предотвращения чрезмерного повреждения тканей при воспалительном иммунном ответе, однако при онкологическом заболевании она вредна. Авторы планируют разработать иммунотерапию, основанную на ингибировании TREM2 при помощи антител.

3. О туннельных нанотрубках (ТНТ), которые позволяют эукариотическим клеткам напрямую обмениваться органеллами, патогенами и генетическим материалом, сообщалось и ранее, но их наблюдали главным образом в культурах клеток. Исследователи из университета Монреаля впервые показали существование ТНТ in vivo (в сетчатке глаза мыши). Их статья опубликована в Nature. Клетки сетчатки снабжает кислородом и питательными веществами капиллярная сеть; количество крови, поступающее в тот или иной участок, контролируют клетки перициты. Канадские ученые показали, что коммуникация между перицитами происходит через нанотрубочки, образующие функциональную сеть, — они назвали ее «интерперицитные туннельные нанотрубки» (IP-TNTs). Эта структура позволяет добиться наилучшего распределения артериальной крови в сетчатке. Нейродегенеративные заболевания, такие как инсульт, болезнь Альцгеймера, глаукома, могут вызывать проблемы с кровообращением в сетчатки именно потому, что нарушается этот канал связи между перицитами.

Биохимия питания

4. Правда ли, что «альтернативное мясо» на растительной основе полезнее обычного мяса? Этому вопросу посвящена статья ученых из Медицинской школы Стэнфордского университета, опубликованная в The American Journal of Clinical Nutrition. Исследование с участием 36 человек длилось 16 недель. Половина исследуемых ела преимущественно мясные продукты первые 8 недель (не менее двух раз в день) и растительную замену мясу — следующие 8 недель, другая половина, наоборот, ела сначала растительное «мясо», потом обычное. Исследователи сконцентрировались на изменениях концентрации триметиламин-N-оксида (TMAO) в крови, который ассоциирован с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, воспалением и тромбообразованием. Помимо этого, измеряли концентрацию холестерина в крови участников и анализировали микробиоту. «Альтернативное мясо» ожидаемо снизило концентрацию холестерина. Концентрация TMAO у тех, кто употреблял сперва животное мясо, а затем растительное, также падала. Однако у испытуемых, которые сначала ели растительное мясо, а затем животное, концентрации TMAO практически не менялись. Кристофер Гарднер, ведущий автор исследования, полагает, что долгая вегетарианская диета могла уменьшить количество бактерий, производящих TMAO. Авторы отмечают необходимость дальнейших исследований микробиоты у любителей вегетарианского мяса.

Микробиомика и антибиотикорезистентность

5. Кислородная терапия отрицательно влияет на состав микробиома легких — к такому выводу пришли авторы статьи в Science. В перенасыщенной кислородом атмосфере у мышей стремительно менялся микробиом легких, обогащаясь толерантными к кислороду бактериями. К их числу относится и золотистый стафилококк, который через три дня после кислородной терапии оказался одним из самых распространенных видов в легких. Аналогичные изменения наблюдались и в легких людей. Удалось показать, что изменение микробиоты легких приводит к их повреждению (а именно воспалению), а не наоборот. При этом безмикробные (germ-free) мыши переносили кислородную терапию значительно лучше, чем обычные. Интересно, что изменялась не только легочная, но и кишечная микробиота животных. Для повышения эффективности и безопасности кислородной терапии можно использовать антибиотики, считают авторы, однако это требует отдельного исследования.

6. Сероводород поможет бороться с устойчивостью бактерий к антибиотикам, утверждают сингапурские ученые из центра исследований и технологий, созданного совместно с MIT (SMART). У многих бактерий производство эндогенного H₂S способствует развитию толерантности к антибиотикам, предполагалось, что это универсальный механизм антибиотикорезистентности. Ученые проверили эту теорию на бактериях Acinetobacter baumannii, часто вызывающих внутрибольничные инфекции. Эти бактерии не способны к производству эндогенного сульфида серы. Добавление в среду H₂S не только не повышало устойчивость к антибиотикам, но делало бактерии более чувствительными и даже «отменяло» приобретенную устойчивость к гентамицину. Авторы предполагают, что подобный эффект возможен для всех бактерий, не способных к продукции сероводорода.

Офтальмология

7. Исследователи из Германии и США разработали программное обеспечение на основе ИИ, распознающее ухудшение состояния фоторецепторов. На данный момент не существует эффективного лекарство для возрастной макулодистрофии («географическая атрофия»). При этом заболевании погибают клетки сетчатки, что приводит к появлению «слепых пятен» в поле зрения. Разработанное учеными ПО позволяет при помощи данных оптической когерентной томографии создать трехмерное изображение сетчатки, на котором можно четко увидеть атрофические повреждения фоторецепторов; определить целостность светочувствительных клеток и детектировать прогрессию нейродегенеративных изменений. Это поможет при разработке терапии, для которой необходимо постоянное отслеживание состояния сетчатки пациента.

Генетика сна

8. Найдена мутация, нарушающая сон, в гене белка VAMP2. Статья исследователей из Оксфорда опубликована в Science. VAMP2 (синаптобревин 2) входит в комплекс vSNARE, ответственный за слияние везикул с мембраной нейрона и высвобождение нейромедиаторов. Мыши с нокаутированным геном VAMP2 меньше спали и испытывали затруднения с переходом от бодрствования к сну и обратно, часто засыпали в непривычных местах и необычных позах; у них также наблюдался дефицит фазы быстрого сна. Исследователи полагают, что нарушение высвобождения нейромедиаторов при мутации, снижая эффективность синапсов, замедляет и засыпание, и переход от медленного сна к быстрому.

Вирусология

9. Исследователи из Новой Зеландии обнаружили новую стратегию, позволяющую вирусу избегать атаки иммунной системы. Объектом исследования стал Oryctes rhinoceros nudivirus (OrNV), вирус жука-вредителя кокосовых растений Oryctes rhinoceros. Электронная микроскопия показала, что вирус проходит полную сборку непосредственно в ядре клетки и, в отличие от других оболочечных вирусов, «заимствует» участок двойной ядерной мембраны на время транспорта через цитоплазму и плазматическую мембрану. Клетку он может покидать как в виде отдельных вирионов, так и в везикуле. Второй вариант позволяет ему избежать иммунной реакции и проникать в другие клетки без взаимодействия со специфическим рецептором. Возможно, к такой стратегии прибегают не только вирусы насекомых, но и патогены человека.

10. С помощью белка MARCH8 клетка реализует различные стратегии защиты от вирусов везикулярного стоматита и ВИЧ, выяснили ученые из Японии. Было известно, что он таргетирует белки этих вирусов, необходимые для попадания в клетку (помечает их убиквитином для последующей деградации). Исследователи предположили, что MARCH8 распознает белки вирусной оболочки по «хвосту» из нескольких лизинов. Но если мутация, заменяющая эти лизины аргининами, делала вирус везикулярного стоматита нечувствительным к ингибированию MARCH8, то с ВИЧ это не сработало. Выяснилось, что в случае ВИЧ белок MARCH8 ингибирует репликацию вируса, задерживая оболочечный белок в клетке без его деградации. Авторы предположили, что ВИЧ использует это к собственной выгоде: MARCH8 удаляет вирусный белок с поверхности клетки, и за счет этого

Популяционная генетика человека

11. В American Journal оf Human Genetics опубликована статья о геномах людей, говорящих на языках нило-сахарской группы, — это 206 языков и 34 млн. людей. Исследовательская группа TrypanoGEN консорциума H3Africa секвенировала геномы 50 представителей народа лугбара из Уганды, принадлежащего к нило-сахарской группе, и 250 человек из 6 ранее не секвенированных популяций нигер-конголезской лингвистической семьи (Гвинея, Кот Д`Ивуар, Конго, Уганда и Замбия, 17 языковых групп). Сравнение с другими африканскими или евразийскими популяциями выявило множество новых однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). В геномах Нигер-Конго около 13% SNP оказались уникальными, а в геномах лугбара — целых 17%. При этом лугбара имеют общие генетические компоненты с этнической группой гумуз из Эфиопии, чей язык также относят к группе нило-сахарских; это подтверждает, что гумуз и генетически принадлежат к нило-сахарской группе (в чем были сомнения). Некоторые вариации геномов лугбара, для которых показано действие отбора, связаны с пигментацией кожи, в частности, вариации в гене UVRAG, связанном с накоплением меланина после воздействия ультрафиолета. Цвет кожи народов нило-сахарской группы — один из самых темных, отмечают авторы; возможно, это адаптация к проживанию в Сахеле, самом жарком регионе планеты. По-видимому, генетическое разнообразие нило-сахарской группы весьма велико и нуждается в дальнейшем изучении.

Новости компаний

12. Micronoma, компания-разработчик технологии диагностики рака на основе микробиома, привлекла финансирование в 3 миллиона долларов. Компания, созданная в Университете Калифорнии (Сан-Диего) в 2019 году, занимается коммерциализацией уникальных сигнатур бактериальной ДНК, характерных для пациентов с онкозаболеваниями. Ранее в этом году основатели компании опубликовали статью, в которой сравнивались данные полногеномного и полнотранскриптомного секвенирования у 10 тысяч пациентов с 33 различными типами рака. Micronoma планирует разработать диагностический тест для ранней детекции рака легких в течение двух лет.

13. Caris Life Sciences объявила о стратегическом сотрудничестве с новой компанией Elevation Oncology по отбору пациентов в клинические испытания этой компании. Вторую фазу КИ будет проходить серибантумаб — моноклональное антитело, ингибирующее HER3 (рецептор эпидермального фактора роста EGFR/ErbB рецепторных тирозиновых протеинкиназ, возможно, вовлеченный в прогрессию рака). Препарат показал свою безопасность в ранних клинических испытаниях, сейчас тестируется его эффективность при раках с нарушениями в структуре гена нейрегулина-1 (NRG1). Caris использует свои технологии молекулярного профилирования для идентификации пациентов с подобными нарушениями гена. В прошлом месяце Caris Life Sciences заключила подобное соглашение с компанией Merus, разрабатывающей лекарство на основе моноклонального антитела против рака поджелудочной железы, также связанного с нарушениями в NRG1.

14. Немецкая молекулярно-диагностическая компания Epigenomics сообщает, что ее выручка из-за пандемии коронавируса за второй квартал года упала на 76% —до 83 тыс. евро по сравнению с 348 тыс. евро в аналогичный период прошлого года. Затраты на R&D сократились на 48%, что в основном связано с приостановкой клинических испытаний, проводимых в США. Это затронуло, в частности исследования теста жидкой биопсии для детекции колоректального рака. Продажи упали на 24%, практически все массовые мероприятия отменены, что затормозило активности, связанные с маркетингом и продажами. Падение доходов, вызванное пандемией, отмечают многие компании, включая Illumina. Но у некоторых наблюдается и рост, как правило, связанный с продажей тестов на коронавирус. Среди последних T2 Biosystems, Meridian Bioscience.