Обзор научной периодики за 11–17 мая 2020 года (без коронавируса)

Молекулярная и клеточная биология

1. Международная группа ученых выяснила, как клетки перемещаются без использования адгезивных рецепторов. Для этого исследователи внесли дефекты в интегрины лейкоцитов, лишив клетки возможности связываться с рецепторами соседних клеток. Однако лейкоциты все равно смогли перемещаться. Чтобы выяснить природу их движения, ученые сконструировали ряд тестовых каналов с различной текстурой поверхности. Клетки не смогли перемещаться по гладкой поверхности, но бойко двигались по шероховатой, несмотря на отсутствие на ней рецепторов. Волны полимеризации актина в клетке позволяют ей «отталкиваться» от неровностей в плотном межклеточном пространстве тканей. Это исследование объясняет, почему раковые метастазирующие клетки сохраняют подвижность во всех тканях организма — даже тех, где нет подходящих адгезивных рецепторов.

Иммунная система

2. Найден новый компонент врожденного иммунитета. За распознавание патогенов врожденным иммунитетом отвечают Toll-подобные рецепторы. Для их правильной работы необходим белок — эндолизосомный транспортер SLC15A4, важный, но плохо изученный участник иммунного ответа, вовлеченный также в развитие аутоиммунных заболеваний. Ученые обнаружили белок TASL, который в комплексе с SLC15A4 активирует белок IRF5, а он в свою очередь вызывает воспаление. Таким образом, комплекс SLC15A4/TASL служит адаптером между Toll-подобными рецепторами и IRF5. Эта находка может стать мишенью перспективных лекарств от аутоиммунных заболеваний, таких как красная волчанка.

3. Австралийские ученые выяснили, как полиморфизмы главного комплекса гистосовместимости влияют на работу натуральных киллеров (NK). С белками главного комплекса гистосовместимости HLA взаимодействуют иммуноглобулин-подобные рецепторы клеток-киллеров (KIR). Полиморфизмы HLA сказываются на этом взаимодействии. Хотя полиморфные участки HLA, как правило, находятся не на поверхности белка, а в своего рода расщелине, их влияние оказалось значительным — некоторые полиморфизмы ослабляют взаимодействия в несколько раз. Ученые также выяснили, что различные варианты KIR по-разному реагируют на полиморфизмы HLA. Таким образом, все исследования активности натуральных киллеров должны учитывать комбинацию форм HLA и KIR в конкретных организмах.

Томография

4. Имеющиеся методы скоростной рентгеновской томографии с высоким разрешением требуют вращения исследуемого объекта с большой скоростью, что делает их неприменимыми для исследования живых существ. Кроме того, быстрое вращение приводит к неконтролируемым изменениям температуры. Японские ученые использовали набор гиперболических кристаллов для разделения рентгеновского луча синхротрона: несколько лучей одновременно попадают на исследуемый объект с разных направлений, что вкупе с новым алгоритмом обработки полученных данных позволяет не вращать его. Таким образом, новый метод дает возможность за несколько миллисекунд получить 3D изображение с высоким разрешением — хорошая новость как для ученых, так и для врачей.

Генетика человека

5. Обнаружен ген, необычайно сильно связанный с ростом. Новый миссенс-вариант гена FBN1 — E1297G нашли в Перу у людей, происходящих от коренного населения. Частота этого аллеля в исследованной популяции составила 4,7%. Обычно эффект связанных с ростом генов невелик — порядка миллиметра, но каждая копия FBN1 E1297G уменьшала рост на 2,2 см! По данным авторов, это самое сильное известное воздействие генного варианта на рост. Ген FBN1 кодирует фибриллин 1, белок внеклеточного матрикса. Мутации в нем вызывают синдром Марфана — опасное генетическое заболевание, как правило, приводящее к смерти в среднем возрасте. Тем не менее мутация E1297G подвергается положительному отбору. Возможно, низкий рост является адаптацией к среде побережья Перу: мутация чаще встречается именно в прибрежных регионах. Авторы работы подчеркивают важность исследований разнообразных популяций — в Европе такого не найдешь!

Метаболизм

6. Фермент гепсин находится на мембранах клеток печени. Ученые из Китая и США проанализировали фенотип мышей с нокаутированным геном гепсина, чтобы выявить его функции. Оказалось, что у таких мышей мало фактора роста гепатоцитов и снижена активность сигнального пути с-Met. Из-за этого у мышей без гепсина аномально много бурого жира, а метаболизм активней, чем у дикого типа. Мыши без гепсина показали устойчивость к ожирению и диабету при богатой жирами диете. Мыши db/db (модель диабета) с нокаутированным геном гепсина имели более здоровый вес, уровни липидов и глюкозы в крови, чем простые мыши db/db. Таким образом, ученые не только установили функцию гепсина, но и нашли перспективное направление борьбы с диабетом.

7. Масштабное исследование, длящееся 25 лет, в котором участвовали 106 178 женщин в США, показало, что употребление одной и более порций напитков с добавленным сахаром ведет к проблемам со здоровьем. Такие женщины на 21% чаще страдали от инсульта и на 26% чаще прибегали к реваскуляризации, чем пьющие сладкие напитки нерегулярно или не пьющие вовсе. Потребление соков с добавленным сахаром увеличивало риск сердечно-сосудистых заболеваний на 42%, газировок — на 23%. Данные о потреблении напитков собирали при помощи опросника, который предлагали заполнить женщинам, не болеющих диабетом и сердечными заболеваниями. Данные о болезнях и медицинских процедурах брали из медицинских карт участниц исследования.

Вакцинация и транскриптом

8. Эффективность вакцин от малярии могут предсказать транскрипционные сигнатуры. Создание вакцин от малярии сопряжено с большими трудностями — точно не известно, как именно они подавляют паразита. Нет и маркеров эффективности вакцины. Во время испытаний двух новых противомалярийных вакцин ученые из Европы и Африки обнаружили, что экспрессия некоторых генов сильно коррелирует с успешностью предотвращения заболевания. Всего таких генов оказалось 78; многие из них участвуют в иммунном ответе. Созданные на основе этих данных транскрипционные сигнатуры предсказывают успешность вакцинации с точностью 71–90%. Хотя точность не слишком велика, работа показывает наличие общего механизма, обусловливающего эффективность вакцины. А это значит, что появление более точных сигнатур, которые могут существенно ускорить разработку вакцин, — вопрос времени.

Диагностика

9. Расстройства аутистического спектра могут быть связаны с редкими однонуклеотидными заменами или изменениями копийности хромосом. Поэтому в США людям с такими расстройствами рекомендуют тест на ломкую Х-хромосому и генетический анализ при помощи ДНК-микрочипа. Однако, как выяснили ученые, немногие следуют этим указаниям. Из 1280 опрошенных американцев с аутистическими отклонениями лишь 16,5% прибегали к каким-либо генетическим тестам. Тест на ломкую X-хромосому прошло 13,2%, криотипирование — 7,2%, анализ при помощи ДНК-микрочипа — всего 4,5%. Все рекомендации выполнили только 3% опрошенных. Несмотря на большой прогресс в области генетических тестов, внедрение их в клиническую практику запаздывает и должно быть ускорено, отмечают авторы исследования.

10. На данный момент большинство случаев болезни Альцгеймера диагностируется только после начала проблем с мышлением и памятью. Дороговизна диагностики не позволяет проводить массовый скрининг. Американские ученые, ранее зафиксировавшие утончение сетчатки при Альцгеймере, нашли новый признак болезни, который можно определить быстро и дешево. Оказалось, что структура слоя нервных волокон в сетчатке при болезни Альцгеймера становится более гетерогенной. Это можно зафиксировать при помощи низкокогерентной интерферометрии с угловым разрешением и оптической когерентной томографии. Авторы работы создали установку для оптической когерентной томографии, которая отличается от аналогов существенно меньшими размерами и ценой, и проверили ее на мышиной модели заболевания. Они надеются, что дешевое оборудование позволит резко увеличить количество тестов на болезнь Альцгеймера и диагностировать многие случаи на ранней стадии.

Фармакология: репозиционирование и новые препараты

11. На данный момент способов терапии мультиформной глиобластомы не существует — а этот вид рака очень агрессивен. Устойчивость мультиформной глиобластомы к цитостатическому препарату темозоломиду и радиации обеспечивают белки теплового шока, регулирующие эпителиально-мезенхимальный переход и ремоделинг внеклеточного матрикса. Один из белков теплового шока, HSPB1, в свою очередь регулируется сигнальным путем Fli-1 — вот тут на сцену и выходит антималярийный препарат люмефантрин. Скрининг ингибиторов Fli-1 обнаружил именно его. Эксперименты показали, что люмефантрин снижает экспрессию Fli-1 и HSPB1 и подавляет рост мультиформной глиобластомы. Кроме того, он малотоксичен.

12. При травмах спинного и головного мозга часто развивается отек мозга, бороться с которым можно хирургическим путем или введением пациента в искусственную кому. Но эти методы опасны и не всегда результативны: иногда восстановление занимает месяцы и годы. Ученые из Европы и США нашли препарат, который может ослабить отек. Это уже производящийся нейролептик трифлуоперазин. Он замедляет транспорт белков — каналов аквапоринов к клеточной мембране, уменьшая таким образом приток воды в клетки. Хотя трифлуоперазин при длительном использовании вызывает отрицательные побочные эффекты, ученые на крысах показали, что препарат достаточно ввести однократно, вскоре после травмы. Быстрое восстановление крыс позволяет надеяться, что трифлуоперазин поможет и людям.

13. Бактериальный вагиноз — очень распространенная инфекция, даже в развитых странах. Она приводит к преждевременным родам и ассоциирована с распространением ВИЧ. Хотя антибиотики справляются с бактериальным вагинозом, после излечения болезнь часто возвращается. Ученые из США предложили более долговременное решение проблемы — препарат Lactin-V, представляющий собой культуру Lactobacillus crispatus CTV-05. Эта лактобактерия является компонентом нормального вагинального микробиома и производит молочную кислоту, ингибирующую рост многих патогенов. Клинические испытания Lactin-V показали, что частота повторного заболевания бактериальным вагинозом на протяжении 12 недель после курса антибиотиков упала с 45 до 30%. Негативных эффектов не наблюдалось.