Обзор научной периодики за 31 августа — 6 сентября (без коронавируса)

Иммунотерапия рака и ВИЧ с помощью CAR-T клеток, устройство для определения вируса в малых концентрациях, новый метод для анализа динамики транскриптома единичных клеток, алгоритмы для оценки гетерогенности клеток опухолей, причина привыкания к анаболическим стероидам, как бороться с метициллинрезистентным стафиллококком и не пострадать самому и многое другое.

Художник
Наталья Дюкова

CAR-T Терапия

1. В Nature Medicine опубликовали статью, посвященную новому подходу к терапии ВИЧ с помощью CAR-T клеток. Основная сложность в лечении СПИД заключается в том, что копии генома ВИЧ спрятаны в геноме инфицированных Т-клеток, создавая так называемый вирусный резервуар. CAR-T клетки — это генно-модифицированные Т-клетки, которые экспрессируют химерный антигенный рецептор (CAR) и с его помощью узнают и уничтожают инфицированных «коллег». Ученые создали «двойные» клетки — Dual CAR-T, интегрировав два рецептора CAR в одну Т-клетку. Каждый рецептор содержал белок CD4 для узнавания ВИЧ-инфицированных клеток и костимулирующий домен, «включающий» иммунные функции CAR-T-клетки: или 4-1BB, отвечающий за пролиферацию клеток, или CD28, повышающий способность убивать ВИЧ-резервуары. Также ученые добавили белок C34-CXCR4, который не позволял вирусу прикрепляться к клетке. В итоге CAR-Т клетки были долгоживущими, реплицировались в ответ на ВИЧ-инфекцию, эффективно убивали инфицированные клетки и сами были частично устойчивыми к ВИЧ. Эффективность CAR-T терапии ВИЧ была подтверждена на мышиной модели.

2. В другой статье, опубликованной в Science Translational Medicine, ученые воспользовались CAR-T терапией для лечения рака. Чтобы CAR-T клетки могли специфично узнавать и убивать раковые клетки, ученые разработали онколитический вирус, который доставляет ген несигнального, усеченного рецептора CD19 в клетки опухоли и таким образом «помечает» жертв для CAR-T. Из разрушенных клеток выходят новые копии вируса, распространяя экспрессию CD19 в близлежащие раковые клетки. Авторы показали эффективность методики на нескольких моделях рака у мышей.

Антибиотикорезистентные бактерии

3. В Science Advances рассказали о первом препарате на основе лизина, способном бороться с метициллинрезистентным золотистым стафиллококком (MRSA). Лизины — бактериолитические ферменты, которые представляются перспективной альтернативой антибиотикам. Главными препятствиями к применению лизинов были иммунная реакция на них и возможные побочные эффекты. Препарат F12, деиммунизированный лизостафин, не содержит эпитопа, который активирует Т-клетки, остается незаметным для иммунной системы, а потому его можно принимать в течение длительного времени, и его эффективность при этом не падает. Лекарство протестировали на кроликах, мышах с частично гуманизированной иммунной системой и на иммунных клетках человека. Сочетание его с другими методами терапии (антибиотиком даптомицином) также обещает быть эффективным. Клинические испытания могут начаться уже в 2023 году, считают авторы работы.

Диабет

4. Статья в Science Translational Medicine посвящена белку SMOC1, который регулирует метаболизм глюкозы в печени и может послужить основой для терапии диабета 2 типа. Внутрибрюшинное введение SMOC1 улучшало гликемический контроль и чувствительность к инсулину у мышей с моделью диабета. Он ингибировал запуск глюконеогенеза в печени, снижал уровень холестерина в крови и при этом не вызывал побочных эффектов — ожирения, гистопатологии печени или воспаления. У людей уровень циркулирующего SMOC1 коррелировал с чувствительностью к инсулину в печени и в организме в целом и был понижен при ожирении и инсулинорезистентности. Так как на животных моделях SMOC1 показал себя лучше, чем многие существующие лекарства, авторы надеются на внедрение препарата в клиническую практику уже в недалеком будущем.

Продление жизни

5. На этой неделе также был объявлен новый кандидат для терапии старения. Оказывается, альфа-кетоглутарат (АКГ), который вырабатывается у нас в организме, а также часто используется как пищевая добавка, может продлевать жизнь. Об этом свидетельствуют результаты исследования на мышах, опубликованные в Cell Metabolism. Мыши, которым начиная с 18-месячного возраста давали АКГ в качестве 2% добавки к корму, выглядели моложе, здоровее и лучше показали себя в тестах, учитывающих 31 физиологический признак. Тесты на функцию сердца и выносливость различий не выявили. Кроме того, у самок АКГ увеличил продолжительность жизни на 8–20%. Авторы определили, что влияние АКГ связано с понижением уровня провоспалительных цитокинов. По их предположению, он индуцирует IL-10, чем подавляет хроническое воспаление. Так как АКГ вырабатывается эндогенно, он может быть более безопасным по сравнению с другими веществами, предположительно продлевающими жизнь.

Мозг и анаболические стероиды

6. Анаболические андрогенные стероиды (ААС) используются как лекарства, но часто могут вызывать зависимость. В новой работе, опубликованной в Science Signalling, ученые показали, что у мышей неврологические и поведенческие эффекты ААС опосредованы не андрогенными, а опиоидными рецепторами дофаминергических нейронов. При однократной инъекции наиболее распространенных ААС нандролона или тестостерона в областях мозга с дофаминергическими нейронами наблюдался выброс β-эндорфинов в соответствующую зону мозга и плазму. Эндорфины активировали μ-опиоидные рецепторы (MOR), что приводило к усилению передачи в возбуждающих синапсах. С другой стороны, при блокаде MOR у мышей исчезало характерное поведение поиска наркотика. Эти данные дают ключ к пониманию механизма привыкания к ААС и, возможно, помогут справиться с проблемой.

Иммунология

7. С помощью секвенирования РНК единичных клеток тимуса мышей ученые описали пути развития трех типов врожденных Т-клеток: инвариантных естественных киллеров (iNKT), инвариантных Т-клеток, ассоциированных со слизистыми оболочками (MAIT) и γδ T-клеток. Все три типа приобретают фенотип памяти в тимусе. Несмотря на различия их функций, оказалось, что их транскриптомы достаточно схожи; клетки происходят от одного предшественника, но далее их пути расходятся и они дифференцируются в различные функциональные группы. У мышей много клеток iNKT, которые эффективно борются с раком. У людей таких клеток меньше, соответственно, меньше их противораковый эффект. Оказалось, однако, что MAIT и γδ T-клетки людей функционально эквивалентны iNKT мышей и тоже секретируют γ-интерферон. Возможно, иммунотерапия с использованием MAIT и γδ T-клеток в будущем поможет разработать противораковую и противовирусную терапию.

Новые методы

8. Секвенирование РНК единичных клеток позволяет анализировать транскриптом, но не дает представления о его динамике. В новой статье в Nature Methods американские ученые презентовали новый метод scNT-seq, который позволяет параллельно анализировать как новые РНК, так и РНК, существовавшие в клетке ранее. Ученые воспользовались подходом «капельной» микрофлюидики, при котором реакции проходят в изолированных каплях в скоростном потоке жидкости. При scNT-seq вновь синтезированные РНК маркируют с помощью аналога тимина (урацила в РНК) — 4-тиоуридина (4sU), после чего в микрокапле, как в биореакторе, РНК единичных клеток взаимодействуют с праймерами на миниатюрном шарике. В результате химического превращения в новых РНК в положениях, где находится 4sU, происходит замена на С. Затем обычным способом проводят обратную транскрипцию, ПЦР и секвенирование. С помощью данного подхода авторы описали динамику транскрипционных факторов и направления развития нейронов в ответ на активацию. Они также определили скорость биогенеза и распада РНК при переходе от плюрипотентного состояния к редкому тотипотентному у двуклеточных эмбрионов (использовали так называемые 2С-подобные стволовые клетки)

9. В Nature Biotechnology исследователи из Принстонского университета представили новый вычислительный метод для работы с сиквенсами с низким покрытием, которые получаются, например, при секвенировании единичных клеток. Алгоритм CHISEL (copy-number haplotype inference in single cells using evolutionary links — определение количества копий в гаплотипах единичных клеток с использованием эволюционных связей,) на основе данных сотен и тысяч других единичных клеток определяет число копий аллелей в данном гаплотипе. Ученые опробовали алгоритм на десяти датасетах, полученных из 2000 единичных клеток от двух пациенток с раком груди. Авторам удалось описать большое количество изменений числа копий аллелей в гаплотипе, включая полногеномные дупликации и потери гетерозиготности — феномен, при котором одна из аллелей на одной хромосоме исчезает, однако на другой хромосоме происходит дупликация аллели и в общей сложности диплоидность сохраняется. Такие изменения копий затрагивали гены, роль которых в раке груди уже известна. С помощью полученных данных авторы также смогли реконструировать эволюцию опухоли.

10. Те же авторы опубликовали статью в Nature Communications, презентующую алгоритм HATCHet. Как и CHISEL, он регистрирует изменения количества аллель- и клон-специфичных копий, включая полногеномные дупликации. Однако в данном случае программа принимает на вход результаты секвенирования не единичных клеток, а различных проб раковых тканей одного и того же пациента. Ученые использовали синтетические данные, чтобы доказать, что новый алгоритм работает лучше, чем другие существующие на данный момент, а также продемонстрировали его работу на 84 пробах от пациентов с раком простаты или поджелудочной железы.

Диагностика

11. В Biomicrofluidics рассказывается о новом устройстве, позволяющем концентрировать пробы и детектировать малые количества вируса (например, в пресимптоматический период инфекционного заболевания). Исследователи испытали две системы, основанные на мембранных фильтрах. Первая работала достаточно медленно. Для того, чтобы сконцентрировать раствор, жидкость в ней прогонялась через мембрану с помощью вакуума, что занимало около 30 минут. Вторая система работала быстрее, так как вместо создания вакуума в ней нагнетали давление, и не уступала первой в точности. С помощью обоих устройств и иммунохроматографического анализа ученые детектировали вирус гриппа А пробах слюны и хорионический гонадотропин человека (гормон, который определяется в тестах на беременность) в моче.

12. Спонтанное расслоения коронарной артерии (СРКА) часто бывает причиной инфаркта, в основном у женщин. Авторы статьи в Nature Communications определили генетический локус, связанный с высоким риском данной патологии у людей без каких-либо внешних проявлений сердечно-сосудистых заболеваний. Они проанализировали геномы 270 пациентов с СРКА и 5263 здоровых людей и определили связь патологии с экспрессией гена ADAMTSL4 на хромосоме 1. Метаанализ с использованием дополнительных данных выявил еще несколько локусов на хромосомах 6, 12 и, только у женщин, 21. Авторы также показали, что некоторые из описанных локусов связаны с повышенным риском фибромускулярной дисплазии. Интересно, что при повышенном генетическом риске СРКА риск инфаркта от атеросклероза понижен.

13. В Clinical Chemistry консорциум BloodPAC (Blood Profiling Atlas in Cancer Consortium) опубликовал рекомендации по валидации результатов секвенирования циркулирующей опухолевой ДНК, которые должны ускорить разработку тестов. Анализ NGS данных в данном случае затруднен из-за того, что опухолевой ДНК в жидких биопсиях очень мало. Работа включает 4 стандартных метода и 11 протоколов, которые касаются всех ступеней проведения теста и определяют минимальные пределы обнаружения, точность работы методов и характеристику образцов, полученных искусственно. Сейчас на проверку теста перед отправкой в FDA уходит около 3 месяцев. Стандартизация позволит сократить это время, что выгодно как разработчикам тестов, так и для отраслевых партнеров. Среди авторов исследования сотрудники Thermo Fisher Scientific, Guardant Health, Personal Genome Diagnostics, Novartis Pharmaceuticals, Sysmex Inostics и Illumina.

Новости компаний

14. Компания Vibrent Health заявила, что получила финансирование от Национального Института Здоровья (NIH) в размере 39 миллионов долларов, для продолжения проекта All of Us. Цель проекта — развитие интернет-платформы для сбора, хранения, обработки и анализа данных здравоохранения из различных источников. Это поможет формировать большие выборки для исследований и развивать методы персонализированной медицины. На данный момент более 350 тысяч человек согласились участвовать в программе, сообщать подробности о своей повседневной жизни и здоровье. Vibrent Health выступает в качестве технологического центра для разработки приложений, безопасной системы сбора и обработки информации.

15. Стартап Universal Sequencing Technology Corporation (UST), разработчик технологий секвенирования нового поколения (NGS), объявил о коммерческих отношениях с Golden Gateway Partners для продвижения их технологии полногеномного секвенирования TELL-Seq (Transposase Enzyme Linked Long-read Sequencing) в Австралии. Технология позволяет существенно увеличить длину считываний с помощью использования транспозаз. Golden Gateway Partners имеет немалый опыт в продвижении стартапов в Азии и Австралии, а разработка UST достаточно инновационна.

Добавить в избранное

Вам будет интересно