Стволовые клетки птиц и другие новости недели

Сепсис

1. Консорциум SUBSPACE, цель которого — улучшить оказание помощи при неотложных состояниях, представил результаты анализа транскриптома иммунных клеток пациентов при сепсисе. Исследователи проанализировали больше 7 тысяч образцов из 37 когорт и показали, что нарушение функции миелоидных и лимфоидных иммунных клеток коррелирует со степенью тяжести заболевания и со смертностью. Та же ассоциация была выявлена у пациентов с другими неотложными состояниями, включая острый респираторный дистресс-синдром, ожоги и травмы. Связь транскриптомного профиля миелоидных и лимфоидных иммунных клеток со смертностью пациентов изменялась при терапии анакинрой (рекомбинантный белок-антагонист рецептора интерлейкина-1) или кортикостероидами.

2. Еще две статьи на этой неделе посвящены стратификации сепсиса по транскриптомным данным и его диагностике по анализу крови. В первой работе исследователи проанализировали транскриптом более тысячи образцов крови и предложили три транскриптомных подтипа сепсиса. Первый оказался связан с активацией типичных воспалительных путей, второй — с нарушениями свертываемости крови и активацией метаболизма гема, а третий — с интерфероновым сигналингом и реакцией отторжения трансплантанта. Такая стратификация — шаг к более персонализированному лечению сепсиса.
Авторы второй статьи разработали ИИ-систему TriVerity, которая на основе данных о присутствии в образцах крови 29 мРНК делала выводы о наличии острой вирусной или бактериальной инфекции и о том, потребуется ли пациенту неотложная помощь в течение недели. Валидацию инструмента проводили на когорте из более чем 1200 инфекционных больных. В результате модель смогла диагностировать острую инфекцию и предсказать развитие сепсиса с точностью около 90%, отличая вирусные и бактериальные инфекции со специфичностью выше 92%. Ученые предполагают, что использование TriVerity может сократить неверное назначение антибиотиков на 6-70%.

Медицина

3. Международный коллектив ученых проанализировал лонгитюдные данные из четырех когорт, чтобы выяснить, какие факторы влияют на время диагностирования расстройств аутистического спектра (РАС). Ранее считалось, что возраст получения диагноза РАС напрямую зависит от степени тяжести симптомов, а также от социальных факторов — например, от доступности медицинской помощи. Однако исследование показало, что 11% вариативности в возрасте получения диагноза связано с генетикой, в то время как социальные и клинические факторы вместе объясняют менее 15% этой вариативности.

Исследователи выявили две группы случаев РАС. В первом случае дети получают диагноз раньше и в раннем детстве испытывают социальные трудности, но не несут генетических вариантов, ассоциированных с расстройствами психики  и с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Во втором же случае люди получают диагноз РАС значительно позже, испытывают трудности с поведением и с регуляцией психоэмоционального состояния в подростковом возрасте и часто несут генетические варианты, ассоциированные с СДВГ и нарушениями ментального здоровья. Это не значит, что РАС делится на две строгие категории, но подтверждает, что на самом деле РАС — более комплексный синдром, чем предполагалось ранее.

4. Международная группа ученых представила генетическую карту метаболизма человека. В ходе исследования авторы оценили генетическую регуляцию 250 малых молекул, включая липиды и аминокислоты. Для анализа они использовали данные около 450 тысяч людей из UK Biobank. В результате ученые выявили почти 30 тысяч связей между генетическими локусами и метаболитами и показали, что эти связи часто совпадают у женщин и у мужчин, а также у людей разного этнического происхождения.

Микробиология

5. Полимиксины — антибиотики, мишенью которых служат липополисахариды мембраны бактерий. Британские ученые более подробно охарактеризовали механизм действия полимиксина B. Оказалось, что антибиотик эффективно убивает кишечную палочку в экспоненциальной фазе роста, но не в стационарной — по крайней мере, если во втором случае недостает источника углерода. Оказалось, что полимиксин мог разрушать внешнюю мембрану бактерии только тогда, когда была доступна энергия, в то время как в стационарной фазе роста бактерии повреждений в мембране не наблюдалось. Ученые отметили, что внутреннюю мембрану полимиксин разрушал в любой фазе роста бактерии и независимо от наличия энергии, хотя причина такого различия пока неясна.

Стволовые клетки

6. Ученые из США и Японии получили эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) куриц, уток, перепелов, гусей, индеек, фазанов, павлинов и страусов. Чтобы получить возможность культивировать их в недифференцированном состоянии длительное время, ученым пришлось подобрать специальные добавки в питательную среду: во всех случаях были нужны IWR-1 (ингибитор Wnt-сигналинга), Gö6983 (ингибитор протеинкиназы С) и овотрансферрин — белок из яичного желтка, который обеспечивает самообновление клеток. Дополнительные добавки в среду оказались видоспецифичными: так, для культивирования ЭСК уток, индеек и фазанов был необходим SB431542 (ингибитор рецепторов ALK), для культивирования перепелиных клеток — куриный фактор, ингибирующий лейкемию (LIF), причем для ЭСК гусей и павлинов LIF, наоборот, был противопоказан.

Подробнее — на PCR.NEWS 

Нанотехнологии

7. Ученые из Массачусетского университета в Амхерсте (США) создали искусственные нейроны из белковых нанопроводов, полученных из проводящей электричество бактерии Geobacter sulfurreducens. Электрические характеристики полученных искусственых нейронов, такие как амплитуда сигнала и потребляемая мощность, оказались схожи с характеристиками настоящих нейронов. Также искусственные нейроны оказалось возможно стимулировать химически — потоками ионов или нейромодуляторами. Кроме того, биоэлектронная система считывала сигналы с живых кардиомиоцитов. Авторы рассчитывают, что в будущем такие искусственные нейроны смогут войти в состав продвинутых биоэлектронных сенсоров.

Молекулярная диагностика

8. Немецкие ученые разработали вкусовой сенсор вируса гриппа. Он специфически детектирует вирусную, но не бактериальную нейраминидазу. Сенсор представляет собой сшитые между собой молекулы N-ацетилнейраминовой кислоты и тимола — терпенового производного, которое содержится в эфирном масле тимьяна. В сшитом виде соединение безвкусно, но в присутствии вируса тимол «отрывается» от молекулы, и появляется характерный вкус. Такой сенсор может стать компонентом жвачки для самодиагностики: любой человек, почувствовав посторонний привкус тимьяна, может тут же принять меры по самоизоляции и обратиться за лечением.

Онкология

9. Вероятность развития рака среди пациентов с болезнью Альцгеймера в 21 раз ниже, чем у других людей. Исследователи из Медицинского университета Южной Каролины выяснили, что это связано с более эффективной работой Т-клеток. Хотя обычно у пожилых людей эффективность работы Т-клеток снижается из-за митохондриальной дисфункции, у пациентов с болезнью Альцгеймера эта дисфункция нивелируется благодаря накоплению белка-предшественника амилоида (APP) и пептида амилоида-бета 40 (Aβ40). Так, у мышей с болезнью Альцгеймера медленнее развивались опухоли кожи и ротовой полости. При переносе Т-клеток от мышей с болезью Альцгеймера мышам с опухолью рост новообразования замедлялся. То же наблюдалось при пересадке митохондрий из клеток, полученных от мышей с болезнью Альцгеймера, в стареющие Т-клетки. Оказалось, что APP предотвращает митофагию, вызванную липидным стрессом, и восстанавливает митохондриальный метаболизм в Т-клетках, благодаря чему они могут продолжать выполнять свои противоопухолевые функции.

10. Костный мозг черепа служит резервуаром моноцитов и нейтрофилов, которые могут попасть в мозг в случае заболевания или травмы. Авторы статьи в Nature Neuroscience выяснили, что при глиобластоме у мышей и людей повреждается череп — это видно как на уровне морфологии кости, так и на уровне активности остеокластов. Анализ данных транскриптомики отдельных клеток (single-cell RNA-seq) показал, что при глиобластоме нарушается иммунный состав костного мозга черепа: в нем увеличивается содержание нейтрофилов, но страдают популяции B-клеток. В экспериментах на животных подавление резорбции кости позволило сохранить структуру черепа, но при этом способствовало дальнейшей прогрессии глиобластомы мезенхимального подтипа. Кроме того, при этом снизилась эффективность терапии ингибиторами иммунных чекпоинтов.

11. Шведские ученые выяснили, как клеткам острого миелоидного лейкоза удается скрываться от иммунитета и тем самым затруднять иммунотерапию этого заболевания. Оказалось, что в 60% всех случаев острого миелоидного лейкоза опухолевые клетки экспрессируют на поверхности белок SLAMF6. Его присутствие не дает Т-клеткам распознать и убить опухолевые — этот механизм напоминает взаимодействие по оси иммунных чекпоинтов PD-L1/PD1. Нокаут SLAMF6 или его блокирование с помощью антитела повысили эффективность работы Т-клеток в ко-культурах in vitro, а также в гуманизированных животных моделях.

Нейробиология

12. Ученые из США показали, что внеклеточные везикулы жирового происхождения могут способствовать отложению амилоидных бляшек в мозге у пациентов с ожирением. Для этого исследователи выделили экзосомы из подкожного и висцерального жира худых добровольцев и добровольцев с ожирением. Липидомный анализ показал, что  во втором случае экзосомы обогащены лизофосфатидилхолинами и сфингомиелинами. В такой липидной среде амилоид-бета более активно агрегировал, и это позволило предположить, что ожирение может напрямую повышать риск развития болезни Альцгеймера.

13. Шведские исследователи объяснили, какой нейронный контур отвечает за агрессию у кормящих самок мыши. Оказалось, что у беременных и кормящих самок, в отличие от нерожавших, гиперактивированы глутаматергические нейроны, экспрессирующие ген дофаминового транспортера DAT, в вентральном премаммилярном ядре гипоталамуса. Оптогенетическая стимуляция этой популяции нейронов у кормящих самок тут же приводила к агрессивному поведению, чего не наблюдалось у нерожавших самок. Ученые связали гиперактивацию этой группы нейронов с действием материнских гормонов — пролактина и окситоцина.

Подробнее — на PCR.NEWS 

Иммунология

14. При хронических инфекциях или раке Т-клетки истощаются и менее эффективно выполняют свои функции. Группа под руководством ученых из США проанализировала протеом истощенных CD8⁺ Т-клеток. Оказалось, что истощение вызвано ранее не описанной протеотоксической реакцией на стресс, которую теперь ученые обозначили как Tex-PSR. Обычно при стрессе в клетках замедляется синтез белков, но в истощенных Т-клетках, наоборот, усиливается трансляция и возрастает экспрессия белков-шаперонов. Несмотря на это, в истощенных Т-клетках накапливаются белковые агрегаты и стрессовые гранулы, а ответ на накопление неправильно свернутых белков активирует в клетке аутофагию. Исследователи доказали, что простого нарушения протеостаза достаточно для истощения Т-клеток, а его восстановление повышает эффективность иммунотерапии в доклинических моделях опухолей.

Экология

15. Британские ученые продемонстрировали, что частицы, содержащиеся в загрязненном воздухе, способны прилипать к поверхности эритроцитов. Ученые набрали добровольцев, которые в рамках эксперимента должны были вдыхать выхлопные газы в течение часа без защитной маски или в ней. Затем их кровь анализировали с помощью микроскопии. Оказалось, что при вдыхании выхлопных газов в крови повышается содержание мелкодисперсных частиц из сажи. Такие частицы прилипали к эритроцитам, а предотвратить это явление можно было за счет ношения маски. Таким образом, частицы, содержащиеся в загрязненном воздухе, вполне могут «путешествовать»  по системному кровотоку на эритроцитах.