Роль образования в формировании структуры мозга и другие новости недели

Диагностика и новые разработки

1. Разработан новый метод для массового тестирования предсказанных «твистер»-рибозимов — РНК структур, способных к разрыву связей внутри себя. Методами биоинформатики предсказано множество подобных рибозимов, однако лишь малая часть из них проверена экспериментально.

Американские ученые представили пайплайн CHiTA (Cleavage High-Throughput Assay), использующий методы параллельного синтеза олигонуклеотидов и секвенирование нового поколения, который позволяет тестировать большие объемы предполагаемых рибозимов. Метод был проверен на восьми ранее описанных экспериментально рибозимах, после чего авторы проанализировали более 2500 предполагаемых структур, из которых около 94% продемонстрировали специфическую для «твистеров» каталитическую активность.

2. Анализ антител в популяции позволил восстановить историю заболеваемости гриппом.

Ученые исследовали уровень антител у более тысячи человек из Гуанчжоу. Они разработали специальный алгоритм, позволяющий реконструировать историю болезни на основе информации о титрах антител. Модель предсказывает, когда и каким штаммом был инфицирован человек — это проверили на когорте с известной историей болезни. Полученные данные позволили выявить изменение уровня заболеваемости по годам, а также показали его связь с возрастом — частота заболеваемости активно снижалась с возрастом вплоть до 20 лет, после чего оставалась относительно стабильной. Авторы смогли реконструировать не только популяционную, но и индивидуальную историю заболеваемости. Алгоритм в виде пакета для среды R находится в открытом доступе и доступен по адресу https://github.com/seroanalytics/serosolver.

3. На основе комплексных исследований с использованием полногеномного секвенирования, протеомики и прочих подходов идентифицировали три молекулярных подтипа жировой болезни печени. Они различаются не только по молекулярным параметрам, таким как экспрессия генов, но и по прогнозу течения заболевания. Так, для первого подтипа характерно наличие компенсаторных механизмов, у второго подтипа повышен риск развития цирроза, а у третьего — гепатоцеллюлярной карциномы. Разработка классификации типов болезней играет ключевую роль для правильного подбора стратегии лечения.

COVID-19

4. Исследование на почти семи миллионах человек показало, что инфекция COVID-19 значимо повышает риск развития аутоиммунных и аутовоспалительных заболеваний соединительной ткани в период вплоть до 180 дней после инфекции. Наибольший риск наблюдался у пациентов с тяжелыми формами COVID-19, зараженных дельта вариантом, а также непривитых пациентов.

5. Исследование на 896 детях возрастом до двух лет показало, что перенесенная матерью во время беременности инфекция SARS-CoV-2 практически не влияет на развитие нервной системы ребенка. Из всех проанализированных параметров, слабая ассоциация с пренатальной инфекцией была обнаружена только для показателей внимания и реакции на слабые стимулы.

Нейробиология

6. Исследование, проведенное на приблизительно 30 000 человек, показало, что дополнительный год образования не влияет на структуру мозга во взрослом возрасте.

Исследователи из Великобритании сравнили характеристики головного мозга, включая площадь поверхности, толщину коры, объем мозга и спинномозговой жидкости, у граждан, родившихся до и после первого сентября 1972 года. С этой даты возраст, до которого граждане обязаны оставаться в школе, был повышен с 15 до 16 лет. Ученые не нашли ассоциаций между структурой головного мозга и датой рождения. Полученные результаты важны в контексте роли образования в защите от нейродегенеративных эффектов старения, однако авторы подчеркивают необходимость дальнейших исследований в рамках этого вопроса.

7. Рассинхронизация циркадных ритмов печени и мозга (например, при работе по сменам или долгих перелетах) приводит к нарушению диеты. Информацию о своих молекулярных часах печень передает через афферентные (чувствительные) волокна блуждающего нерва.

В опытах на мышах с искусственно нарушенными циркадными ритмами печени хирургическое перерезание печеночной ветви блуждающего нерва восстанавливало нормальные паттерны пищевого поведения (схожий эффект наблюдался для нарушений, связанных с богатой жирами диетой). Такого же результата удалось добиться убийством афферентных нейронов блуждающего нерва — это подтверждает предположение о том, что сигналы о нарушении циркадных ритмов идут от печени в мозг.

8. Богатая лейциновыми повторами киназа 2 (leucine-rich repeat kinase 2; LRRK2) ассоциирована с болезнью Паркинсона. Авторы статьи в Science Translational Medicine показали, что мутация R1441C в ней приводила к гиперактивации иммунной системы у самок генномодифицированных мышей. У молодых самок наблюдалось повышение продукции цитокинов макрофагами брюшной полости, также эти клетки усиливали лизосомную активность и презентацию антигенов. Однако с возрастом происходило истощение имунной системы — у пожилых самок наблюдалось значительное снижение этих параметров в сравнении с контрольной группой.

Полученные результаты о различном эффекте мутаций в Lrrk2 в зависимости от возраста могут помочь в разработке терапий с применением ингибиторов этой киназы.

Онкология и иммунология

9. Колоректальный рак (CRC) может использовать контрольные точки врожденного иммунитета, чтобы защищаться от иммунного ответа.

Исследователи проанализировали уровень CD47 — поверхностного гликопротеина, относящегося к врожденному иммунитету, — у более 14 тысяч пациентов с CRC. В группе с высокой экспрессией CD47 чаще встречались молекулярные подтипы 1 (иммунный) и 4 (мезенхимальный), а также наблюдалась повышенная экспрессия сигнальных путей, ассоциированных с ростом опухоли и ее негативным влиянием на организм. Кроме того, отмечалась повышенная экспрессия контрольных точек адаптивного иммунитета в тканях опухоли. Таким образом, CD47 представляет собой перспективную мишень для иммунотерапии у пациентов с повышенной экспрессией этого белка.

10. Истощение Т-клеток в тканях раковых опухолей связано с захватом ими молочной кислоты.

Исследование, опубликованное в Nature Immunology, показало, что у истощенных Т-клеток повышена экспрессия гена Slc16a11, кодирующего транспортный белок MCT11, который участвует в захвате молочной кислоты. Делеция гена или воздействие на MCT11 при помощи антител снижали уровень поглощения клетками молочной кислоты, повышали их активность и в конечном счете замедляло рост опухоли на мышиных моделях.

11. Международный коллектив ученых установил, что штаммам Escherichia coli, способным провоцировать развитие колоректального рака, необходимо связываться с эпителиальными клетками, чтобы воздействовать на них.

Работа была посвящена pks⁺ штаммам E. coli, способным вырабатывать токсин колибактин. На мышиных моделях авторы показали, что нокаут генов бактериальных адгезинов FimH и FmlH препятствует связыванию бактерий с клетками эпителия и снижает темпы развития новообразований. Фармакологическое ингибирование FimH также уменьшало уровень ассоциированной с колибактином генной токсичности. Авторы показали, что мутации в гене FimH могут приводить к появлению токсичных свойств у пробиотических штаммов E. coli. Полученные результаты позволяют предложить механизмы бактериальной адгезии в качестве мишеней для терапии колоректального рака.

Микробиология

12. Микробиом полости рта у жителей Непала зависит от их образа жизни.

Исследование было проведено на 63 людях, принадлежащих к сообществам собирателей, потребительского земледелия, развитым агрикультурным сообществам, а также мигрировавших в индустриальные сообщества США. Оказалось, что уровень разнообразия микробиома не различается между сообществами, в то время как в его количественном составе наблюдался градиент, следующий за переходом от собирательства к сельскому хозяйству и индустриальному обществу. Авторы также идентифицировали отдельные факторы, влияющие на состав микробиома ротовой полости, такие как курение, употребление алкоголя и тип потребляемых зерновых культур.

Биология человека и различные заболевания

13. Исследование на более 22 тысячах человек показало, что повышенное потребление ультрапроцессированной еды (содержащей большое число добавок, таких как антиоксиданты, консерванты, усилители вкуса и прочее) ускоряет старение, выраженное в разнице между «паспортным» возрастом и биологическим. Последний рассчитывали по 36 биомаркерам. У людей, потребляющих большой объем ультрапроцессированной еды, средняя разница между биологическим и хронологическим возрастом была выше на 0,34 года. При этом содержание питательных веществ в диете вносило лишь слабый вклад в этот эффект, что указывает на то, что негативное влияние ультрапроцессированной еды, вероятно, объясняется другими факторами.

14. Исследование на более чем 820 тысячах человек выявило новые области генома, ассоциированные с риском развития грыжи поясничного диска. Всего авторы работы идентифицировали 41 локус, для которых ранее не было описано связи с данным заболеванием. Локусы находились в том числе вблизи генов, ассоциированных с воспалением, формированием структур диска и работой синапсов. Полученные данные можно использовать для разработки методов терапии и профилактики грыжи поясничного диска.

15. Клетки организма, не относящиеся к нейронам, «учатся» так же, как нейроны — на несколько разнесенных во времени стимулов они демонстрируют более выраженный ответ, чем на единый стимул такой же суммарной длины.

Ученые провели опыты на линиях клеток нейробластомы и почки, которые стимулировали форсколином и форболом, имитируя действие нейромедиаторов. Клетки были модифицированы для экспрессии флуоресцентного маркера при повышении активности CREB — транскрипционного фактора, задействованного в формировании долговременной памяти в головном мозге. Разнесенные по времени стимуляции приводили к значительно большему уровню флуоресценции, чем единый продолжительный стимул. Ингибирование CREB во время стимуляции приводила к снижению разницы между ответами на разные типы стимулов почти до полного ее отсутствия. Таким образом, работа показала, что клетки организма, отличные от нейронов, могут демонстрировать паттерны, характерные для формирования памяти.