Виртуальные дрожжи и другие новости недели

Молекулярная диагностика

1. Разработан прогностический анализ крови для пациентов с протоковой аденокарциномой поджелудочной железы. Анализ основан на выявлении циркулирующей опухолевой ДНК (цоДНК), несущей мутации в гене KRAS, с помощью цифровой ПЦР в каплях. Метод протестировали на 106 пациентах. Обнаружение KRAS-мутантной цоДНК было ассоциировано со значительно более низким значением выживаемости на этапе постановки диагноза (24,7 против 70,9 месяцев). При этом цифровая ПЦР показала значительно более высокий уровень чувствительности в сравнении с NGS-методами. ЦоДНК была обнаружена у 63 пациентов против 17 на этапе постановки диагноза, а после оперативного вмешательства — у 56% пациентов против 9%. Разработанный метод может помочь более точно оценивать риски для пациентов с раком поджелудочной железы, однако авторы отмечают необходимость дополнительной валидации перед внедрением в клиническую практику.

Онкология

2. Рак легкого способен вызывать истощение (кахексию), воздействуя на периферическую нервную систему. В опытах по влиянию диеты на истощение у мышей с опухолью с потерей Lkb1 оказалось, что повышение уровня жиров ускоряет потерю веса, а не замедляет, как можно было бы предположить. Дальнейшие исследования показали, что употребление жиров повышает экспрессию простагландина E2 (PGE2) в тканях опухоли, что способствует снижению аппетита и дальнейшей потере веса. Ингибирование экспрессии PGE2 предотвращало этот эффект. Примечательно, что подавление активности чувствительных нейронов легкого имело такой же эффект, а это значит, что PGE2 воздействует на нервную систему локально, а не системно.

3. Выявлены мутации в генах SPOP и CHD1, влияющие на устойчивость рака предстательной железы к ферроптозу. Авторы статьи в Nature Communications показали, что мутации в SPOP повышают эффективность препаратов, индуцирующих ферроптоз, в то время как делеции в CHD1, наоборот, понижают, при этом оба эффекта связаны с воздействием этих генов на сигнальный путь MYC-ACSL4. Воздействие на метаболизм холестерина восстановило экспрессию ACSL4 в опухолях, несущих мутации в SPOP/CHD1, и снова сделало их чувствительными к индукции ферроптоза. Полученные результаты могут помочь при выборе стратегий лечения и разработке новых методов терапии устойчивых опухолей.

4. Клиническое исследование второй фазы показало эффективность зенокутузумаба — биспецифичного HER2 × HER3 антитела — для терапии холангиокарциномы с перестройкой гена NRG1 (NRG1+), для которой в настоящее время нет одобренных таргетных терапий. Зенокутузумаб ранее был разрешен к применению при NRG1+ немелкоклеточном раке легкого и аденокарциноме поджелудочной железы. В исследование вошло 22 пациента, из которых 19 были включены в итоговый анализ. Из них семь (36,8%) показали клинический ответ на терапию. Медиана выживаемости составила 9,2 месяца. Побочные эффекты третьей степени, то есть достаточно серьезные, были зарегистрированы у одного пациента (анемия).

5. Разработали таргетную CAR T-клеточную терапию против миелоидных раков крови, несущих онкогенные мутации в гене калретикулина. Мутантный белок связывается с рецептором тромбопоэтина, после чего образовавшийся комплекс мигрирует на клеточную мембрану, становясь привлекательной терапевтической мишенью. Нацеленные на нее CAR T-клетки вызывали селективную смерть мутантных стволовых клеток в культурах и органоидах. Авторы также представили метод повышения экспрессии мутантного белка на поверхности клеток для дополнительного увеличения эффективности терапии.

Биология развития

6. Диетический стресс матери при беременности может нарушать развитие нервной системы плода через воздействие на нервные стволовые клетки (NSC). Опыты на крысиной модели показали, что высокое содержание фруктозы в рационе матерей приводит к ухудшению памяти и снижению нейрогенеза у потомства. При этом NSC детенышей демонстрировали нарушение функции и транскриптомной регуляции. Так, в NSC плода снижалась экспрессия ДНК-метилтрансферазы 3, что приводило к подавлению экспрессии SPP1. Искусственное повышение уровня внутриклеточного остеопонтина (этот многофункциональный гликопротеин, один из продуктов SPP1, играет ключевую роль не только в ремоделировании костной ткани, но и в межклеточной коммуникации и регуляции апоптоза) частично восстанавливало нормальный фенотип NSC.

Метаболические нарушения

7. Ретроспективное исследование показало эффективность агонистов рецептора GLP-1 (GLP-1 RA) при заболеваниях периферических артерий и диабете второго типа. Ученые из США проанализировали данные 2133 пациентов, которым прописывали GLP-1 RA, и такого же количества пациентов, которым был назначен метформин. Спустя пять лет после начала терапии в группе GLP-1 RA наблюдалось меньше смертей, госпитализаций, реваскуляризаций (операций по восстановлению кровообращения) и ампутаций. При этом частоты сердечно-сосудистых событий (инфаркты, инсульты) и нарушений работы почек были сопоставимы между группами.

Иммунология

8. Охарактеризовали тип Т-клеток, ответственных за хроническое воспаление при аутоиммунных заболеваниях и продолжительных инфекциях. Ранее считалось, что в этих процессах задействованы Т-клетки с повышенной экспрессией транскрипционного фактора TCF1, которые ведут себя подобно стволовым клеткам (stem-like T-cells). Новое исследование показало, что не все TCF1 Т-клетки демонстрируют такие свойства. Авторы идентифицировали среди них подкласс клеток, которые также активно экспрессируют транскрипционный фактор LEF1 и способны к самоподдержанию. Из них далее образуются LEF1^-TCF1^hi Т-клетки, теряющие функции стволовых и дающие начало терминально дифференцированным клеткам с низкой экспрессией TCF1.

Нейробиология

9. Воздействие на нейроны мозга снизило симптомы болезни Гентингтона — неизлечимого моторного заболевания — на мышиных моделях. Несмотря на известную моногенную природу болезни, механизмы, приводящие к проявлению симптомов, до сих не до конца ясны. В новом исследовании in vivo двухфотонный кальциевый имаджинг выявил пониженную активность тормозных нейронов моторной коры, экспрессирующих вазоактивный интестинальный пептид (VIP). Оптогенетическая активация этих нейронов восстанавливала нормальный уровень их активности, а также активности ассоциированных с ними нейронов кортикостриального пути (связывающего кору с полосатым телом). Восстановление нормальной работы нейронов сопровождалось снижением симптомов, которое сохранялось в течение нескольких дней после стимуляции.

10. Ученые из Университета Дюка (США) создали в лабораторных условиях модель эндотелия сетчатки. На ней можно изучать механизмы развития патологий малых сосудов сетчатки и ассоциированных нарушений внутреннего гематоретинального барьера. Авторы модели дифференцировали индуцированные плюрипотентные клетки человека в клетки эндотелия через сигнальный путь Norrin-Frizzled4. На мышиных моделях ретинопатии эти клетки успешно интегрировались в кровеносную сеть и восстанавливали кровоснабжение глаза. В микрофизиологических моделях (in vitro системах, имитирующих трехмерные ткани организма) клетки формировали структуры, аналогичные гематоретинальному барьеру. Полученная модель может помочь в разработке новых методов лечения.

Поведение животных

11. Исследование с применением виртуальной реальности показало, что мыши активно ищут наиболее информативный ракурс во время решении задач по идентификации и дискриминации объектов. При этом выбор стратегии напрямую зависит от доступной визуальной информации. Результаты исследования показывают, что даже животное с относительно плохим зрением предпринимает активные действия для максимизации получаемой визуальной информации (этот тип поведения называется инфотаксисом). Авторы отмечают его сходство с поведением при избегании хищника, когда мыши быстро выглядывают из укрытия, чтобы рассмотреть опасность, минимизируя при этом собственную уязвимость.

Эволюционная биология

12. Описано появление в ходе эволюции онкогенных длинных некодирующих РНК (днРНК) в геноме приматов. Ступенчатый процесс начинается с постепенного увеличения транскриптомной активности новой днРНК. Когда уровень экспрессии превышает определенный порог, происходит расширение последовательности днРНК, при этом более чем в 70% случаев они интегрируют в себя фрагменты генов, и это приводит к «внедрению» днРНК в высококонсервативные онкогенные сигнальные пути. Авторы валидировали разработанную модель на гене MIR497HG, который соседствовал с микроРНК и в дальнейшем расширился и интегрировался в онкогенный сигнальный путь AMPK-ферроптоза. Полученные результаты, среди прочего, поддерживают идею нейтральной эволюции, в ходе которой слабое действие отбора обуславливает постепенное накопление транскриптомных изменений, вплоть до включения их в консервативные регуляторные структуры.

Паразитология

13. Впервые детально исследован механизм проникновения малярийного плазмодия в клетки. Авторы статьи в Cell изолировали белковый комплекс, обеспечивающий взаимодействие паразита с клеткой, и охарактеризовали структуру его базовой единицы с помощью криоэлектронной микроскопии. Оказалось, что она состоит из четырех белков, собранных в виде «парусной лодки»: «паруса» — апикального мембранного антигена 1 (PfAMA1) и белков шейки роптрии (PfRON) 2, 4 и 5, образующих «корпус лодки». PfRON2 заякоривает комплекс в мембране эритроцита и обеспечивает место для прикрепления PfAMA1, который связывается с мембраной и усиливает связь. Далее PfRON белки формируют платформу, связывающуюся с мембранной за счет электростатических взаимодействий и семи спиральных структур, инфильтрирующих билипидный слой. Авторы также разработали белок-ингибитор, который связывается с комплексом и препятствует инвазии плазмодия в эритроцит.

Подробнее на PCR.NEWS.

Новые методы в редактировании генома и моделировании

14. В Nature вышла статья ученых из Китая, описывающая путь к созданию виртуальных дрожжей — компьютерной предсказательной модели, построенной на базе биологической архитектуры Saccharomyces cerevisiae (пекарских дрожжей). Создание подобной модели позволило бы значительно облегчить разработку и оптимизацию путей биосинтеза, поиска и валидации клеточных мишеней и изучения внутриклеточных процессов в целом. По сути, такая разработка стала бы следующим шагом после моделирования белков (AlphaFold) и молекулярных взаимодействий (Geneformer, Evo, Alpha-Genome). Авторы статьи подробно описывают необходимые этапы, методологию и проблемы, решение которых необходимо для создания виртуальных дрожжей, а также структуру консорциума, работающего над этой задачей.

15. Методы точного геномного редактирования (прайм-редактирования) применили к мицелиальным грибам. Платформа, получившая название fPE7max, позволяет осуществлять редактирование оснований и вносить в геном как небольшие инсерции и делеции, так и более крупные инсерции до 1 т.п.н. и делеции до 10 т.п.н. Авторы статьи в Nature Biotechnology продемонстрировали возможности системы через делецию короткой открытой рамки считывания в 5′-нетранслируемой области (upstream open reading frames) гена метаболической регуляции laeA. В результате редактирования произошли значительные перестройки метаболизма, включая экспрессию восьми ранее не описанных метаболитов, три из которых обладали цитотоксической активностью.