Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 1–12 января

Новые возможности противотуберкулезной вакцины БЦЖ, диагностика колоректального рака по анализу крови, геномика яда индийской кобры, сенаторы США против «диагностических одиссей», гены тревожности и сердечной недостаточности, а также многое другое.

Художник:
Наталья Дюкова

Медицинская генетика

1. Масштабный метаанализ полногеномных исследований ассоциаций (genome-wide association studies, GWAS) сердечной недостаточности, включающий 47 309 случаев и 930 014 контролей, обнаружил 12 независимых генных вариаций в 11 локусах, так или иначе связанных с коронарной недостаточностью, фибрилляцией предсердия или снижением функции левого желудочка. Функциональный анализ генов (кроме связанных только с коронарной недостаточностью) показал, что они задействованы в регуляции развития сердца (MYOZ1, SYNPO2L), гомеостаза белков (BAG3) или клеточного старения (CDKN1A). Возможно, эта информация подскажет ученым новые терапевтические стратегии.

2. Полногеномное исследование ассоциаций около 200 000 ветеранов — участников американской программы генов Million Veteran выявило 6 вариантов генов, связанных с тревожностью, в хромосомах 3, 6 и 7. Некоторые из них были ранее определены как факторы риска биполярного расстройства, шизофрении и посттравматического стрессового синдрома (ПТСР). Новое исследование объясняет, почему тревожность и депрессия часто наблюдаются у одних и тех же пациентов: существует генетическая корреляция между депрессией, тревожностью и невротизмом. Также один из локусов тревожности расположен рядом с геном, кодирующим рецептор эстрогена. С этим может быть связано то, что женщины страдают тревожными расстройствами вдвое чаще, чем мужчины. (См. также заметку о биомаркерах ПТСР на PCR.news.) 

3. Обнаружена связь между геном циркадных ритмов BMAL1 и подвижностью макрофагов у мышей, инфицированных пневмококком. Если у макрофагов мыши выключить ген BMAL1, они будут эффективнее поглощать пневмококки, кроме того, у них изменится форма и организация актинового цитоскелета. У нокаутных по этому гену мышей показатели бактериемии и потери веса при болезни были ниже, чем у их собратьев дикого типа. Оказалось, что продукт гена BMAL1 регулирует экспрессию белка RhoА — ГТФазы, от которой зависит подвижность актинового цитоскелета, а значит, и самой клетки. Возможно, таргетное воздействие на циркадный механизм откроет новые пути лечения бактериальных инфекций.

Туберкулез

4. Популярная противотуберкулезная вакцина действует гораздо эффективнее, если вводить ее не под кожу, а внутривенно. БЦЖ (бацилла Кальмета—Герена) — вакцина против туберкулеза, приготовленная из ослабленного штамма живой бычьей туберкулезной палочки Mycobacterium bovis. Вколотая в область дермы, она эффективно защищает детей, но далеко не всегда помогает предотвратить туберкулез легких у взрослых. Эксперимент на макаках-резусах показал, что особи, вакцинированные внутривенно, борются с легочным туберкулезом успешнее, чем те, которым вакцину вводили внутрикожно и в легкие в виде аэрозоля, по отдельности или в комбинации. Число Т-клеток, мигрирующих в легкие, при внутривенной вакцинации гораздо выше. Пока неизвестно, получится ли довести этот способ вакцинирования до стадии клинических испытаний, но это исследование совершенно точно улучшит понимание механизма работы вакцины.

5. Исследователи из Тринити-колледжа (Дублин, Ирландия) узнали, как именно туберкулез нарушает работу иммунной системы и как с этим бороться. Туберкулезная палочка поселяется в макрофагах легких и подавляет их гликолиз. Это происходит из-за того, что бактерия способствует выработке противовоспалительных молекул микроРНК-21, которые снижают экспрессию 6-фосфофруктокиназы мышечного типа. А это, в свою очередь, снижает выработку провоспалительных медиаторов, в первую очередь интерлейкина 1β, что способствует размножению бактерий. Однако интерферон-γ, который организм начинает производить после вакцинации, подавляет экспрессию miR-21% в результате эффективность гликолиза постепенно восстанавливается, как и активность макрофагов. Этот механизм необходимо принимать во внимание при разработке новых способов иммунотерапии туберкулеза.

Клеточная медицина

6. Предложен новый способ стимулировать активность стволовых клеток. Ученые создали искусственный аналог белков R-спондинов, которые запускают Wnt/β-катениновый сигнальный каскад, управляющий активностью стволовых клеток и их дифференцировкой. Природный R-спондин для этого, как правило, должен связаться с рецепторами LGR, но этот путь недостаточно эффективен и специфичен. Суррогатные R-спондины состоят из фрагмента антитела к отрицательным регуляторам Wnt (RNF43 или ZNRF3), слитого с интерлейкином-2, который вместо LGR взаимодействует со своим рецептором CD25. Это приводит к эндоцитозу отрицательных регуляторов и высокоселективному усилению Wnt-каскада в CD25+ клетках. С помощью искусственных R-спондинов удалось стимулировать рост органоидов кишечника, клетки которых экспрессировали CD25. Подобная технология может открыть дорогу к новой отрасли ренегеративной медицины, нацеленной на стимуляцию Wnt-сигналинга.

Инфекционные заболевания

7. Для лечения резистентных бактериальных инфекций применяется комбинированная терапия с использованием нескольких различных типов антибиотиков одновременно. Ученые исследовали эволюцию штаммов метициллинрезистентного золотистого стафилококка, выделенных от пациентов, проходящих терапию, и выяснили, что выработка устойчивости к одному препарату из комбинации приводит к потере эффективности всей комбинации. Если штамм вырабатывает толерантность к одному из препаратов (т.е. если хотя бы малая часть клеток остается в живых после обработки антибиотиком), то в скором времени у него появляется и резистентность: он получает способность не только выживать, но и размножаться под воздействием всех антибиотиков, входящих в состав используемой комбинации. Механизм такой эволюции инфекционных бактерий пока не выявлен, однако это свойство необходимо учитывать при назначении комбинированного лечения инфекций.

8. В Китае зарегистрирована вспышка вирусной пневмонии неизвестного происхождения. Заболели десятки человек, некоторые пациенты находятся в критическом состоянии. Исследователи считают, что имеют дело с новым микроорганизмом, передающимся от животного к человеку, поскольку заболевшие были так или иначе связаны с рынком морепродуктов в городе Хунань. Скорее всего, болезнь не перерастет в эпидемию, однако наблюдения за ее развитием продолжатся. (Подробнее на PCR.news.) 

Молекулярная диагностика

9. Несколько сенаторов, как от Республиканской, так и от Демократической партии, представили в Сенат США проект закона, согласно которому дети — участники программы медицинской помощи нуждающимся Medicaid, у которых могут быть редкие генетические заболевания, получат право на полногеномное секвенирование, причем 75% стоимости покроет государство. Законопроект получил название «Акт о конце диагностической одиссеи». Эта модель доступа к полногеномному секвенированию уже некоторое время действует в штате Нью-Джерси. Решение о его переходе на национальный уровень поддержали более сотни организаций по защите прав пациентов.

10. Профили метилирования циркулирующей опухолевой ДНК могут оказаться полезными в ранней диагностике колоректального рака. Скрининг на основе колоноскопии — инвазивная, длительная и дорогая процедура, на которую пациенты не всегда соглашаются. Но исследователи доказали: чтобы провериться на колоректальный рак, достаточно сдать анализ крови. Они выявили паттерн метилирования ДНК, характерный для колоректальной опухоли, сравнив ДНК клеток опухолевой ткани и лейкоцитов. Затем диагностическую и прогностическую модель разрабатывали с помощью машинного обучения, используя образцы внеклеточной ДНК пациентов с колоректальным раком и без него. Модель выявляет наличие или отсутствие колоректального рака в популяции с высоким риском на основе информации о метилировании внеклеточной ДНК с почти 90%-ной чувствительностью, а также позволяет делать прогноз по выживанию пациента.

11. Applied BioCode получила разрешение FDA на использование панели тестов на респираторные патогены — BioCode Respiratory Pathogen Panel — для диагностической системы BioCode MDx-3000. Она тестирует мазки из носоглотки на самые распространенные вирусы и бактерии, в том числе на вирусы гриппа А и B, респираторно-синцитиальный вирус, бактерии Mycoplasma pneumoniae и Chlamydia pneumoniae.

12. Проведена валидация нового быстрого иммунохроматографического теста для диагностики менингококкового менингита. Небольшие объемы спинномозговой жидкости помещают в хроматографические кассеты, чтобы определить, присутствует ли в образце антиген Neisseria meningitidis, и, если да, то к какому серотипу принадлежит микроорганизм. По сравнению с результатами эталонного мультиплексного ПЦР-анализа чувствительность нового теста составила 92,7%, специфичность 93,8% — хороший результат для анализа, который можно провести за 15 минут у постели больного.

Редактирование генома

13. Стало известно о подписании соглашения между ERS Genomics и New England Biolabs. Теперь NEB имеет право продавать инструменты и реагенты для CRISPR-Cas9-редактирования, указанные в портфолио интеллектуальной собственности ERS Genomics. Дублинская компания ERS Genomics была основана для обеспечения доступа к ИС, связанной с CRISPR-Cas9 и принадлежащей Эммануэль Шарпантье, одной из первооткрывательниц технологии. NEB является признанным лидером в области поиска и производства ферментов для нужд молекулярной биологии.

Гены яда

14. От яда индийской кобры (Naja naja) ежегодно погибает около ста тысяч человек. В поисках противоядия исследователи из разных стран изучили геном и транскриптом кобры, используя методы секвенирования третьего поколения, картирования коротких прочтений, методы оптического и Hi-C картирования, а также кариотипирование и проточную цитометрию. Из 23 248 генов, предположительно кодирующих белки, 12 346 экспрессируются клетками ядовитых желез змеи. Этот набор генов назвали «веномом» (venom-ome), или геном яда. Из этих двенадцати тысяч 139 генов кодируют различные токсины, причем 19 экспрессируются только в ядовитой железе; они были признаны ключевыми. По мнению авторов, искусственный яд, синтезированный на основе данных об экспрессии веномома, ускорит разработку безопасного синтетического противоядия.

История медицины

15. Средняя температура тела американцев снизилась почти на полградуса с начала XIX века. Исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета сравнили результаты измерений температуры тела ветеранов армии Союза Гражданской войны (года измерений 1860–1940), а также результаты первого национального обследования по здоровью и питанию (1971–1975) и информацию из базы данных Стэнфорда (2007–2017). Снижение было плавным и постоянным; например, у человека, рожденного в 1930-х годах, температура в среднем на 0,03оС выше, чем у рожденного в 1940-х. Анализ данных опровергает предположение, что эффект может быть связан с качеством термометров или особенностями измерения. Температура также имела прямую корреляцию с весом и обратную — с ростом и возрастом. Среди возможных причин авторы называют снижение скорости метаболизма у современного человека, живущего в более комфортных условиях с меньшими физическими нагрузками, а также уменьшение распространенности хронических воспалительных заболеваний. (Подробнее на PCR.news.)

Добавить в избранное

Комментарии

Вам будет интересно