Прозрачные мыши и другие новости недели

Клеточные технологии

1. Японские ученые впервые смогли получить индуцированные плюрипотентные стволовые клетки кошки (fiPSC). Результаты работы опубликованы в Regenerative Medicine. Для получения fiPSC использовали эмбриональные клетки, а также клетки матки молодых кошек. В них вводили вирусный вектор Сендай, в который были встроены шесть специфичных для кошек генов, ассоциированных с плюрипотентностью. Полученные fiPSC были способны к формированию тератом, в которых могут быть задействованы все три зародышевых листка, — это подтверждает их высокое качество. Более того, fiPSC можно культивировать в разных средах в отсутствие клеток-фидеров (клеток-кормилиц). Авторы работы надеются, что fiPSC найдут применение в регенеративной ветеринарии и даже регенеративной медицине.

Микробиология 

2. Свободноплавающие бактерии, как правило, при движении ориентируются на химические градиенты и отслеживают их изменения с течением времени. Как сообщается в работе, опубликованной в Nature Microbiology, бактерии, прикрепленные к субстрату, при хемотаксисе ориентируются совершенно иначе. На примере синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa) было показано, что такие бактерии чувствуют химические градиенты за счет «подергиваний» пилей, причем изменения концентраций веществ во времени не изменяют траекторию движения клеток. Более того, они непосредственно ощущают разницу в концентрации тех или иных веществ «всем телом» даже при наличии существенных временных изменений в концентрациях.

3. Паразитические нематоды могут долгое время находиться в тканях хозяина-позвоночного, тесно взаимодействуя с ними. Авторы работы, вышедшей в Nature Microbiology, исследовали транскриптомы 41 вида нематод, паразитирующих на позвоночных, и в 28 видах идентифицировали РНК-содержащие вирусы. Эти вирусы относились к 13 порядкам и 24 семействам (всего 91 вид, пять из которых были известны ранее). Связь вирусов с нематодами удалось установить в образцах со всех континентов, так что коэволюция вирусов и их хозяев-нематод началась давно. Например, в случае паразитических червей Brugia malayi (вирус BMRV1) и Onchocerca volvulus (вирус OVRV1) было показано, что вирусы населяют репродуктивную систему червей. Интересно, что в случае B. malayi червь может даже бороться с вирусом при помощи РНК-интерференции.

Нейробиология

4. Авторы работы, опубликованной в Science Advances, исследовали функции эволюционно консервативного сайта замены аденозина на инозин (A-to-I редактирование) в РНК глутаматзависимого транспортера хлора у дрозофилы. В отсутствие редактирования по этому сайту нарушается чувствительность обоняния — это делает невозможными социальные взаимодействия, в которых ключевую роль играют феромоны. Более того, редактирование по этому сайту необходимо для правильной обработки ольфакторной информации в соответствующих нейронах.

Иммунотерапия

5. Специалисты из клиники Шарите на страницах The New England Journal of Medicine описали необычный эффект противоопухолевого препарата теклистамаба. 23-летняя девушка с системной красной волчанкой последние 6 лет никак не могла добиться ремиссии, несмотря на разнообразную терапию. Из-за своего заболевания она страдала от нефрита, аутоимунной гемолитической анемии, везикулобуллезных поражений и полиартрита. После того как большинство способов были испробованы, врачи предложили ей теклистамаб — противораковое моноклональное биспецифическое антитело, которое связывает CD3 на поверхности T-клеток и BCMA (маркер зрелых B-лимфоцитов) на поверхности B-клеток и используется для лечения множественной миеломы. У пациентки проявились те же побочные эффекты, что и у пациентов, получающих теклистамаб в терапии множественной миеломы: цитокиновый шторм, пневмония, синусит и гипогаммаглобулинемия. Тем не менее, через несколько недель она пошла на поправку. Авторы работы предполагают, что терапия теклистамабом оказалась эффективной, поскольку она позволила избавиться от плазматических клеток и B-клеток в костном мозге.

Методы

6. Оптическая визуализация внутренних органов сильно затрудняется непрозрачностью тканей. Ученые из США разработали метод, позволяющий обратимо сделать мышь прозрачной и тем самым облегчить исследование ее анатомии. Результаты исследования представлены в Science. Непрозрачность во многом связана с рассеянием света в тканях, и ученые решили, что введение интенсивно поглощающих молекул поможет решить проблему. Они ввели в тело мыши тартразин — распространенный краситель, который используется в том числе как пищевая добавка. Поглощение тартразином света с длиной волны, близкой к таковой у ультрафиолетового излучения или голубого света, повышает оптическую прозрачность тканей мыши. Авторы наглядно продемонстрировали эффективность метода — с помощью обработки тартразином они получили мышь с прозрачной кожей живота и визуализировали флуоресцентно-меченные энтеральные нейроны, чтобы отследить моторику кишечника in vivo.

Онкология

7. В исследовании, опубликованном в mBio, сообщается, что распространенный дрожжевой грибок Malassezia globosa, обитающий на коже, может колонизировать опухоль молочной железы и усиливать ее рост. На мышиной модели было показано, что M. globosa способен проникать в опухолевую ткань, снижать общую выживаемость, а также повышать частоту появления опухолей. При колонизации новообразований M. globosa ключевую роль в усилении роста опухоли играет IL-17A. Колонизация грибком также способствует инфильтрации опухоли макрофагами, которые под действием сигнальных путей NFκB и Toll-подобного рецептора 4 приобретают противовоспалительный фенотип. Кроме того, после проникновения M. globosa в опухоль возрастает экспрессия сфингозинкиназы 1 (Sphk1), что также усиливает ее рост.

8. Авторы статьи, опубликованной в Nature, исследовали механизмы, которые обеспечивают защиту от развития рака молочной железы. Для этого ученые сравнивали мышей дикого типа и мышей, нокаутных по Brca1 и Tp53. У животных обоих групп протоки молочных желез состояли из небольших повторяющихся единиц самообновляемых клеток, а их дочерние клетки жили недолго, что составляет первый уровень защиты от онкогенных мутантных клеток, которые при делениях погибают. Более того, цикл замещения самообновляющихся клеток был согласован с эстральным циклом, который запускает локальную перестройку ткани — еще один уровень защиты от злокачественных клеток. Иными словами, женские половые гормоны контролируют циклические перестройки эпителия молочных желез.Тем не менее, некоторые раковые клетки все же остаются рядом с группами самообновляющихся клеток, и их разрастание по железистому эпителию может дать начало новообразованию.

Подробнее — на PCR.NEWS

Антибиотикорезистентность

9. Распространение антибиотикорезистентности заставляет вновь обратить внимание на фаги как инструмент борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями. Повысить эффективность бактериофагов могло бы редактирование их геномов, однако сейчас это требует трудоемкого скрининга, обратного отбора или же сборки отредактированных геномов in vitro. Авторы статьи, опубликованной в Nature Biotechnology, разработали новый подход к редактированию генома бактериофагов. Он основан на использовании модифицированных бактериальных ретронов (они называются рекомбитронами). Ретрон кодирует в том числе обратную транскриптазу, которая и позволяет модифицировать геном фага — в бактериальной клетке синтезируется ДНК, подлежащая встраиванию в фаговый геном, с необходимыми для этого белками на концах. Метод позволяет вносить крупные делеции и вставки в геном, причем эффективность обратного отбора (то есть фагов без вставки) превышает 99%.

Метагеномика

10. Китайские исследователи проанализировали публично доступные метагеномы и собрали из них 43 191 геном бактерий и архей, которые относятся к 138 различным типам. По результатам исследования, опубликованного в Nature, пришлось пересмотреть наибольшую возможную длину генома морских бактерий (геномы некоторых из них имели длину от 16,7 до 18,4 Мб, что превышает известные на сегодняшний день пределы). Кроме того, ученые восстановили сложную систему горизонтальных переносов генов, задействующих CRISPR-Cas и гены устойчивости к антибиотикам. В реконструированных геномах была найдена новая система CRISPR-Cas9, гены, кодирующие 10 антибактериальных пептидов, а также три фермента, деградирующих полиэтилентерефталат, причем их функции были подтверждены in vitro. Авторы указывают, что проведенное ими исследование позволяет оценить микробное разнообразие морей.

Атеросклероз

11. В последнем выпуске Nature вышли две статьи, посвященные влиянию высокого уровня холестерина в молодом возрасте на риск развития атеросклероза. Их авторы показали, что развитие атеросклероза и сердечно-сосудистых болезней в целом зависит от кумулятивного накопления в течение жизни липопротеинов низкой плотности, причем повышение их уровня в молодом возрасте коррелирует с дальнейшим риском развития атеросклероза. На мышиной модели было продемонстрировано, что употребление пищи, богатой жирами, в молодом возрасте чревато бóльшим риском развития атеросклероза, чем переход на обогащенную жирами пищу в более позднем возрасте. Авторы одной из работ показали, что этот эффект обусловлен перепрограммированием артериальных макрофагов, а второй — перепрограммированием нейтрофилов.

Биосенсоры

12. Британские ученые создали платформу, которая предназначена для быстрой разработки биосенсоров. Основу платформы составляют генетически кодируемые флуорогенные аминокислоты. Используя предложенный подход, ученые создали наносенсоры, которые распознают специфические белки, пептиды и малые молекулы, причем при распознавании мишени уровень флуоресценции повышается в 100 раз, а кинетика работы составляет менее секунды. Благодаря новому методу можно прижизненно визуализировать клетки и молекулы-мишени в реальном времени и без этапов промывки. Более того, с использованием нового подхода можно относительно быстро получить биосенсор для рибосомы и антигенов SARS-CoV-2.

13. Ученые из США разработали новую систему выявления дофамина в цельной крови. Результаты работы опубликованы в Science Advances. Биосенсор использует для детекции дофамина аптамер из одноцепочечной ДНК. Он обладает высокой чувствительностью за счет того, что аптамер, распознающий дофамин, в нем совмещен с наноплазмонной биочувствительной платформой, которая создает узкополосный гибридный плазмонный резонанс. Авторы продемонстрировали чувствительность и селективность сенсора к дофамину при различных его концентрациях в разных растворах, в том числе цельной крови и спинномозговой жидкости.

Аллергология

14. Исследователи из США на страницах Nature описали механизм развития аллергического зуда. Они показали, что ведущую роль в этом процессе играют γδ T-клетки, продуцирующие IL-3, под контролем которых находятся кожные нейроны, чувствительные к аллергенам. Плохо изученная эпидермальная популяция γδ T-клеток, обозначаемая как GD3-клетки, продуцирует IL-3. Мишенью IL-3 служат сенсорные нейроны, экспрессирующие его рецептор Il3ra, причем действие IL-3 зависимо от JAK2. Под действием IL-3 у сенсорных нейронов снижается порог чувствительности к аллергенам. Дальнейшее заимодействие оси γδ T-клетки–IL-3 с STAT5 приводит к продукции нейропептидов и запускает аллергическую реакцию.