Обзор научной периодики за 26 апреля — 2 мая

Восстановление функции спинного мозга у рыбок, признаки «перезрелых» яйцеклеток, вмешательство легионеллы в везикулярный транспорт хозяина, белковый синтез в живых эмбрионах, картирование здорового и нарушенного иммунитета, болезнь Альцгеймера в индуцированных нейронах и парадоксальные модели рака.

Художник:
Наталья Дюкова

Репродукция и эмбриогенез

1. В каталонском Центре геномной регуляции изучили возрастные изменения в транскриптоме яйцеклеток у женщин от 18 до 43 лет. Для этого просеквенировали полиаденилированную РНК из 40 свежих и 32 культивированных ооцитов, полученных у пациенток репродуктивных клиник. В свежих и индуцированных образцах транскрипционные профили ожидаемо различались, что обусловлено наступлением глобальной транскрипционной и трансляционной репрессии в процессе созревания ооцитов. Потенциальными маркерами незрелой стадии могут служить 4445 генов, маркерами стадии индуцированного созревания — только 324 гена. Общий профиль транскриптома на этих двух стадиях не менялся с возрастом женщины, скорее возрастные отличия состояли в изменениях относительных долей отдельных транскриптов. Однако возрастные изменения в искусственно созревших яйцеклетках затрагивали больше генов, чем в свежеизолированных ооцитах (1219 и 596, соответственно). Эти транскрипты относятся к четырем основном классам, связанным с гомеостазом РНК, включая гены хромосомной сегрегации, регуляции клеточного цикла, митохондриальной функции и метаболизма РНК.

2. Группа из Монпелье (Франция) пронаблюдала динамику трансляционного процесса на примере гена Twist в живых зародышах дрозофилы. Ученые разработали метод одновременной регистрации транскрипции отдельных молекул определенной мРНК и синтезируемого на ее матрице белка с использованием плоскостной флуоресцентной микроскопии. Для визуализации синтеза белка применили систему рекомбинантных белков SunTag, в которой копии эпитопа «suntag», встроенные в исследуемый белок (в данной работе фактор транскрипции Twist) распознаются трансгенным моноцепочечным антителом с флуоресцентным белком. Одновременно визуализировали мРНК. Оказалось, что процесс трансляции преимущественно проходит в базальном отделе синцития зародыша мушки, в перинуклеарной области, хотя молекулы мРНК определяются и в апикальной части. Эти результаты позволяют предположить существование специализированных трансляционных «фабрик», где образование кластеров мРНК препятствует их диффузии и способствует котрансляции компонентов многомерного комплекса либо концентрации белка для скорейшего функционального применения или последующей поляризации зародыша.

Иммунология и инфекционные болезни

3. Японские ученые провели крупномасштабный анализ локусов количественных признаков (eQTL) связанных с десятью аутоимунными заболеваниями. Они собрали данные генной экспрессии и полногеномного секвенирования 9852 образцов 28 видов иммунных клеток, полученных от 79 здоровых людей и 337 пациентов с волчанкой, синдромом Шегрена, болезнью Такаясу, миопатией, рассеянным склерозом, ревматоидным артритом и другими заболеваниями. Ученым удалось идентифицировать признаки, связанные с патологическим иммунным ответом, в том числе при малоизученном синдроме — ANCA-ассоциированном васкулите, и охарактеризовать редкие подтипы иммунных клеток. Анализ индивидуальных подтипов позволил связать с иммунными eQTL 20 из 32 основных наследственных полиморфизмов, ассоциированных с волчанкой.

4. Американские ученые обнаружили у патогенной внутриклеточной бактерии легионеллы самоорганизующуюся систему из 3-фосфатидилинозитолкиназы MavQ и ее антагониста фосфатазы SidP. Эта система способна к волнообразной активации и вызывает перестройку мембраны эндоплазматического ретикулума в инфицированных клетках. Фосфоинозитиды (PI) служат идентификаторами мембранных органелл и играют важную роль в везикулярном транспорте. Они часто становятся мишенями патогенов, подобных легионелле, которая создает себе особые вакуоли для размножения. Фосфатидилинозитол-3-фосфат (PI3P) — метка, характеризующая ранние эндосомы в здоровых клетках. Однако бактериальная MavQ помещает метку PI3P на эндоплазматический ретикулум, что вызывает формирование атипичных везикулотубулярных структур. Из-за аффинности к PI3P MavQ осциллирует между ретикулумом и атипичными структурами в соответствии с концентрацией молекул этого фосфоинозитида. Бактериальная PI3-фосфатаза SidP создает отрицательную обратную связь и способствует осцилляции, чем замыкает простейшую, но эффективную молекулярную цепь, ускоряющую перестройку ретикулума для нужд патогена.

Дифференцировка и регенерация

5. Британские ученые протестировали с помощью библиотеки CRISPR гидовых РНК гены макрофагов рыбок данио, чтобы определить, какие из этих генов отвечают за регенерацию спинного мозга после повреждения. (В отличие от млекопитающих, у данио он регенерирует относительно легко.) Исследователи разработали метод быстрого скрининга: гидовые РНК нацеливали на участки генов, распознаваемые ферментами рестрикции, с тем, чтобы по изменению длин рестрикционных фрагментов судить об успехе мутагенеза. Из 350 РНК около половины оказались эффективными в живых мальках. Результаты инактивации 30 генов определили четыре гена, необходимых для восстановления подвижности у рыбок: tgfb1a, tgfb3, tnfa и sparc. Анализ цитокинового профиля у мутантов подтвердил предположение, что избыточный воспалительный процесс после травмы препятствует регенерации спинного мозга.

Нейробиология

6. Ученые из Шарлоттсвилля (США) показали на мышиной модели болезни Альцгеймера (5xFAD), что дисфункция менингеальных лимфатических сосудов ухудшает эффект пассивной иммунотерапии, нацеленный на бета-амилоид (Aβ). У 5xFAD мышей с экспериментально вызванным поражением лимфатических сосудов терапия аналогами клинических препаратов не предотвращала формирования амилоидных бляшек, микроглиоза, нарушений мозгового кровообращения и изменений в поведении. А инъекции рекомбинантного ростового фактора лимфатических сосудов, VEGF-C, наоборот, усиливали эффект моноклональных антител против Aβ. Не исключено, что именно дефекты мозгового лимфотока объясняют скромные результаты, полученные в клинических исследованиях амилоидных блокаторов. Кстати, у мышей с возрастом существенно ухудшается состояние лимфатических сосудов в мозге.

7. Австрийские и американские ученые сообщают о транскрипционных изменениях в нейронах, индуцированных из фибробластов пациентов с болезнью Альцгеймера. Профили генной экспрессии нейронов, полученных из фибробластов от пациентов с деменцией, не соответствуют зрелым нейронам полученным у контрольной группы. Транскриптом «недозрелых» нейронов от пациентов с Альцгеймером несет признаки дедифференцировки, а также активации программы стресса и клеточного цикла; эпигеном свидетельствует о нестабильном статусе этих клеток, характерным и для злокачественных опухолей. По мнению авторов, нейроны полученные напрямую из фибробластов, лучше описывают возрастные изменения, предрасполагающие к деменции, так как нейроны от тех же пациентов, «омоложенные» через стадию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, гораздо меньше отличаются от контрольной группы.

8. Группа из медицинской школы Мичигана (США) изучила дифференцировку особого типа нейронов дрозофилы на молекулярном уровне. Нейрогенез этого типа нейробластов (тип II) сходен с процессами, сопровождающими развитие коры мозга у млекопитающих. Ученые отсортировали индивидуальные нейробласты второго типа из личинок мушки, секвенировали РНК из 6092 единичных клеток и оценили транскрипционные параметры статуса дифференцировки, числа делений и траектории развития по экспрессии 11622 генов. Затем путем последовательного биоинформатического анализа, включая псевдотемпоральный, и РНК гибридизации на целых личинках определили список генов, экспрессия которых меняется в процессе нейронной дифференцировки, и установили, каким клеткам в личинке соответствуют какие метки. Выявили 17 маркеров, которые помогают разделить процесс дифференцировки на стадии, и 30, позволяющих установить стволовую клетку-предшественник и (или) число делений.

Онкология

9. Швейцарские ученые охарактеризовали раннюю и позднюю стадию злокачественного процесса в классической мышиной модели инсулиномы, RIP1-Tag2 (RT2). Измерили профили экспрессии в единичных клетках и сравнили с данными стандартного секвенирования РНК и микроРНК. Мультиомиксные подходы показали, что поздняя стадия процесса, так называемая метастазоподобная первичная опухоль, прогрессирует путем дедифференциации, воспроизводя процесс нормального развития инсулиновых островков, но в обратном порядке. Индуцирует переход кластер microRNA-181cd, подавляющий экспрессию транскрипционного фактора Meis2 и активации транскрипционного фактора Hmgb3, причем эти изменения предшествуют активации пролиферации, характерной для поздней стадии онкогенеза в этой модели. Высокий уровень HMGB3 в образцах у пациентов с инсулиномой является плохим прогностическим фактором.

10. Группа из университета Дюка (США) работала с мышиными моделями каверном— патологических сосудистых образований в мозге, формирование которых в человеческом мозге предрасполагает к внезапной смерти. Ученые предположили, что резкий рост каверном, предшествующий клинически значимым эпизодам, возникает в результате мутационного процесса, сходного с многоступенчатой прогрессией злокачественных образований. Действительно, у мышей комбинация мутаций с приобретением функции (по типу онкогена) в PIK3CA и мутаций с потерей функции (по типу опухолевого супрессора) в комплексе CCM была необходима для формирования каверномы. Это наблюдение позволяет предположить, что препараты, ингибирующие мTOR, белок в сигнальном пути PIK3CA, помогут предотвратить летальные случаи каверном у человека.

11. Американские ученые разработали новый тест на минимальную остаточную болезнь, основанный на определении геномных и эпигеномных профилей злокачественности в циркулирующей ДНК плазмы пациентов, у которых удалили опухоли. В отличие от ранее применяемых тестов, новой подход не требует взятия образцов опухоли для определения специфических опухолевых мутаций. Протестировали 252 последовательных образцов у 103 пациентов с раком толстого кишечника. Удалось оценить образцы у 84 пациентов. В образцах, полученных через месяц после резекции опухолей, у 15% тест диагностировал минимальную остаточную болезнь, и у всех этих пациентов развился рецидив. Из 49 пациентов, у которых не обнаружилось признаков минимальной остаточной болезни на 30-й день после операции, рецидив развился только у 12 (24,5%). Учет эпигенетической информации улучшает чувствительность теста от 25 до 36% по сравнению с учетом исключительно генетических маркеров. Для сравнения, стандартный лабораторный маркер CEA не предсказывал рецидивов.

Новости компаний и регуляторика

12. Прибыли компаний, предоставляющих услуги по секвенированию, в начале 2021 года растут. Illumina сообщила, что ее доходы за первый квартал увеличились на 27%, главным образом за счет секвенирования: $1,09 млрд по сравнению с $859 млн в первом квартале 2020 года. В свою очередь, Pacific Biosciences отчиталась о росте доходов в первом квартале на 86% — с $15.6млн в прошлом году до $29млн в текущем.

13. Апелляционный суд Федерального округа США отклонил аргументы компании Bio-Rad Laboratories о том, что она является совладельцем патентов на технологию секвенирования единичных клеток, принадлежащих 10x Genomics. Это часть более широкого решения, которое отклонило апелляцию Bio-Rad на решение Комиссии по международной торговле США о том, что Bio-Rad импортировала и продавала продукты, нарушающие три патента 10x Genomics. Компания Bio-Rad утверждала, что некоторые ключевые технологии 10x были фактически изобретены в то время, когда соучредители 10x Бенджамин Хиндсон и Серж Саксонов все еще работали в Bio-Rad. (Quantalife, еще одну компанию, основанную Хиндсоном и Саксоновым, Bio-Rad приобрела в октябре 2011 года, тогда как 10x Genomics была основана в 2012 году.) Судебное разбирательство по поводу технологий single-cell sequencing продолжается.

14. Палата и сенат штата Флорида приняли законопроект, объявляющий несанкционированный анализ ДНК уголовным преступлением; он направлен на подпись губернатору,\. Этот закон, являющийся продолжением федерального Закона о недискриминации по генетической информации (GINA), запрещает использовать генетическую информацию при принятии решений о покрытии страховым компаниям по долгосрочному уходу и инвалидности. (GINA запрещает делать это медицинским страховым компаниям, но не другим страховщикам.) Согласно новому законопроекту, во Флориде уголовным преступлением станет анализ чужой ДНК, предоставление чужой ДНК для анализа и раскрытие результатов генетического тестирования без согласия. Незаконный сбор чьей-либо ДНК для анализа также будет правонарушением.

Добавить в избранное

Вам будет интересно