Обзор научной периодики за 7–13 сентября (без коронавируса)

ДНК-нановакцины от рака, конканамицин A против белка Nef вируса иммунодефицита человека, причины летальности токсина сибирской язвы, роль эндогенных ретровирусов в сперматогенезе и многое другое.

Художник
Наталья Дюкова

CRISPR-Cas

1. Исследователи из группы Дженнифер Дудны разработали высокопроизводительную платформу для изучения кинетики и продуктов нуклеазной реакции для различных вариантов нуклеаз Cas, получившую название NucleaSeq. Статья, посвященная этой платформе, опубликована в Nature Biotechnology. NucleaSeq позволяет определить эффективность работы нуклеазы Cas с более чем 10 000 мишеней, которые отличаются от последовательностей, распознаваемых гидовой РНК, наличием точечных замен, мутаций и делеций. С помощью NucleaSeq авторы работы охарактеризовали пять различных вариантов SpCas9, а также еще одной нуклеазы группы Cas — AsCas12a. Оказалось, что искусственные варианты Cas9 имеют более высокую специфичность внесения разрезов, чем Cas9 дикого типа, но не обладают повышенной специфичностью связывания субстрата. Специфичность разрезания у AsCas12a, как оказалось, примерно такая же, как у Cas9 дикого типа.

Атеросклероз

2. В развитии атеросклероза на ранних стадиях особенно важна роль иммунных клеток, которые находятся в интиме стенки аорты. Долгое время считалось, что эти клетки представляют собой дендритные клетки, которые при повышенном уровне холестерина в организме первыми начинают накапливать его. Как сообщается в новом исследовании, опубликованном в Nature Immunology, миелоидные клетки, находящиеся в интиме стенки аорты, на самом деле представляют собой не дендритные клетки, а резидентные макрофаги, пролиферация которых зависит от колониестимулирующего фактора 1. Хотя резидентные макрофаги в интиме первыми начинают накапливать холестерин в условиях гиперхолестеринемии, в ходе формирования бляшки они почти не пролиферируют, и через несколько месяцев по численности в бляшках их догоняют моноциты. В условиях ограниченной пролиферации именно поступление в бляшку моноцитов позволяет расти локальной популяции макрофагов.

Противораковые ДНК-нановакцины

3. Китайские ученые разработали новый метод доставки опухолевых антигенов и адъювантов для иммунотерапии рака и рассказали о нем в Nature Materials. Они предложили доставлять антиген в составе ДНК-наноустройства, в котором пептидный антиген, окруженный молекулами адъювантов двух типов, помещается внутрь полой нанотрубки из ДНК. Выход антигена и адъювантов из ДНК-наноустройства происходит только в кислой среде лизосом антигенпрезентирующих клеток благодаря специальным pH-чувствительным «замкам» ДНК-наноустройства. При такой доставке антигенов и адъювантов происходит запуск сильного противоопухолевого T-клеточного ответа, который, как было показано на модельных мышах, вызывает регрессию опухоли. Авторы разработки сообщают, что приобретаемый долговременный T-клеточный иммунитет против опухоли создает надежную защиту от рецидивов.

4. Еще одна статья о ДНК-нановакцине опубликована в журнале Cancer Immunology Research. Ученые из компании Inovio Pharmaceuticals, Института Вистара и Университета штата Пенсильвания разработали вакцину от меланомы на основе ДНК-наночастиц. При введении новой вакцины производится электропорация, которая временно стимулирует апоптоз и инфильтрацию макрофагов в ткани, что способствует активации цитотоксических T-лимфоцитов вакциной. По силе запускаемого иммунного ответа новая вакцина превосходит мономерные ДНК-вакцины и пептидные вакцины с CpG-адъювантами. Кроме того, она показала свою эффективность на модельных мышах, подавляя рост меланомы.

Диагностика

5. Британские исследователи показали, что на основе геномных перестроек можно предсказывать рак пищевода за годы до начала злокачественной трансформации. Авторы работы провели полногеномное секвенирование с низким покрытием клеток из материала 777 биопсий, взятых у 66 пациентов с пищеводом Барретта — предраковым состоянием, при котором многослойный плоский эпителий в нижней части пищевода заменяется однослойным столбчатым вследствие хронической рефлюкс-болезни. Образцы, включенные в исследование, брались у пациентов на протяжении 15 лет. Как показали ученые, анеуплоидию и характерные мутации онкогенов можно распознать еще за десять лет до первых гистопатологических изменений, свидетельствующих о начале злокачественной трансформации. Данные подтвердились при исследовании двух независимых когорт из 76 и 248 пациентов. Авторы заключают, что такой недорогой и доступный метод исследования позволит не только выявить пациентов с повышенным риском рака пищевода, но и отделить тех пациентов, кому не нужен постоянный мониторинг и лечение вследствие низкой вероятности развития злокачественных новообразований. Работа опубликована в Nature Medicine.

6. В другом исследовании в Nature Medicine предлагается новый метод оценки полигенного риска развития повреждений печени, вызванных лекарственными препаратами. Авторы метода использовали данные по нескольким локусам, выявленным в ходе предшествующего полногеномного поиска ассоциаций. Разработанный метод позволяет оценить риск для печени при приеме фазиглифама, который используется для лечения диабета второго типа, комбинированного антибиотика амоксициллина/клавулановой кислоты и антибиотика флуклоксациллина. Метод валидировали на пациентах, первичных гепатоцитах и органоидах, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Ученые также установили роль новых молекулярных механизмов в развитии повреждений печени вследствие приема препаратов.

Микробиология

7. Токсин сибирской язвы (Bacillus anthracis) состоит из трех частей: рецептор-связывающей субъединицы, защитного антигена и протеазы, известной как летальный фактор. Ученые из Национальных институтов здравоохранения (США) установили механизм летального действия токсина сибирской язвы. Хотя ранее было известно, что протеаза сибирской язвы расщепляет киназы митоген-активируемых киназ и некоторые формы сенсора инфламмасом NLRP1, летальный эффект с этими событиями напрямую не связан. Авторы исследования, опубликованного в Nature Microbiology, выяснили, что субстратом летального фактора также служат две регуляторные субъединицы фосфоинозитид-3-киназы (PI3K). Разрезание этих белков нарушает передачу сигнала по пути PI3K, причем мыши, несущие мутантные формы регуляторных субъединиц, которые не распознаются летальным фактором, устойчивы к сибирской язве. Более того, мутантная форма летального фактора со сниженной активностью почти безвредна для мышей.

Эндогенные ретровирусы

8. В новом исследовании ученых из США и Японии сообщается, что эндогенные ретровирусы играют важную роль в формировании мужских гамет у млекопитающих: во время перехода клеток зародышевой линии с митоза на мейоз они выступают в роли энхансеров, которые запускают экспрессию генов, необходимых для сперматогенеза. Статья с результатами исследования опубликована в Nature Structural & Molecular Biology. Под действием эндогенных ретровирусов при переходе от митоза к мейозу в клетках зародышевой линии формируются видоспецифичные транскриптомы. Авторы работы полагают, что вставка эндогенных ретровирусов в разные части генома обусловливает видоспецифичные особенности экспрессии генов в клетках зародышевой линии.

Прогерия

9. Американские ученые смоделировали in vitro патологическое старение сосудов, наблюдающееся при прогерии. Они создали клетки сосудистого эндотелия и гладких мышц из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые были получены из фибробластов пациентов, страдающих от прогерии Хатчинсона-Гилфорда. В эндотелиоцитах от больных прогерией исследователи выявили повышенную экспрессию генов, связанных с окислительным стрессом, воспалением, а также факторов старения сосудов. Кроме того, наблюдалась повышенная экспрессия гена BMP-4, который связан с кальцификацией сосудов и нарушением их целостности, что имеет место у пациентов с прогерией Хатчинсона-Гилфорда. Инактивация BMP4 с помощью специфичных антител приводит к восстановлению эндотелия in vitro, поэтому, как сообщают авторы, для устранения сосудистых проявлений прогерии потенциально может быть использована терапия антителами к BMP4.

Физиология в невесомости

10. В новом номере PNAS опубликовано исследование, посвященное возможной стратегии противостояния снижению мышечной и костной массы при длительном пребывании в невесомости. Авторы работали с мышами, которые находились на Международной космической станции с 10 декабря 2019 года по 7 января 2020 года. В исследование были включены мыши дикого типа и мыши, нокаутные по гену, кодирующему миостатин. Мутантные мыши, в отличие от мышей дикого типа, не теряли в мышечной массе во время полета, а применение ингибиторов сигнального пути миостатин/активин A приводило к мощному увеличению мышечной и костной массы, которое было сопоставимо у мышей в космосе и на Земле. Исследователи утверждают, что прием ингибиторов пути миостатин/активин A может помочь не только космонавтам во время долгих миссий, но и людям, страдающим от дистрофии.

ВИЧ

11. Клетки, инфицированные ВИЧ, отличаются пониженной экспрессией гена главного комплекса гистосовместимости MHC-I, из-за чего не распознаются цитотоксическими T-лимфоцитами. Снижение уровня MHC-I достигается благодаря вирусному белку Nef. В новой работе, опубликованной в PNAS, сообщается, что антибиотик конканамицин A, который работает как ингибитор вакуолярных H+-АТФаз, подавляет действие Nef. Примечательно, что концентрация конканамицина A, при которой ингибируется Nef, слишком мала, чтобы препятствовать нормальному закислению лизосом. Конканамицин A восстанавливает экспрессию MHC-I в клетках, инфицированных различными вариантами ВИЧ и вируса иммунодефицита обезьян, благодаря чему зараженные клетки успешно распознаются и уничтожаются T-киллерами. Авторы исследования сообщают, что применение конканамицина A может стать терапевтической стратегией для подавления Nef, облегчающей уничтожение инфицированных ВИЧ клеток иммунной системой.

Консорциум GTEx

12. Консорциум GTEx (от англ. Genotype-Tissue Expression) отчитался о результатах очередного этапа своей работы на страницах Science. Цель проекта — описание различных генетических факторов, влияющих на транскриптом в разных тканях человека, и поиск их связи с различными признаками и болезнями. В соответствующей статье опубликованы результаты глубокого анализа данных секвенирования 15 201 посмертных образцов РНК, полученных из 49 тканей 838 людей. Практически для каждого гена была показана регуляторная роль сплайсинга. Кроме того, участники консорциума описали молекулярные механизмы, лежащие в основе аллельной гетерогенности и формирования сложных признаков.

Фармакология

13. В новой работе, опубликованной в журнале Genes & Development, описывается молекулярный механизм, лежащий в основе регуляции воспаления в печени под действием метформина — препарата, активно применяющегося для терапии диабета второго типа. Известно, что прием метформина приводит к активации АМФ-активируемой протеинкиназы (AMPK), которая ингибирует mTORC1 через сигнальный путь TSC/RHEB. Однако, как показало новое исследование, этим действие метформина на печень не исчерпывается. Для полного ингибирования mTORC1 необходимо фосфорилирование белка RAPTOR. Именно этот процесс опосредует метформин, регулируя таким образом воспаление и анаболизм в печени.

Добавить в избранное

Вам будет интересно