Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 13–19 июня

Диагностика

1. Американские ученые предложили новый метод для прогнозирования динамики рака по количеству мРНК в клетках опухоли (total mRNA expression, TmS). Он подразумевает анализ данных массового секвенирования транскриптома при помощи деконволюции — математической операции, позволяющей усилить сигнал записанных данных. Это важно, поскольку образцы опухоли содержат смесь здоровых и атипичных клеток.

Новый метод проверили на 6590 образцах опухолей, полученных от пациентов с 15 видами рака. Оказалось, что уровень TmS прямо пропорционален вероятности неблагоприятного исхода: чем выше TmS, тем выше риск смерти пациента. Этот показатель зависел от изменения генов, специфичного для опухоли, а также нарушения обмена в клетках. Ученые предположили, что TmS может найти применение в диагностике и прогнозировании рисков рака и коррекции лечения.

2. Другая группа американских ученых разработала инструмент для оценки рисков хронической болезни почек (ХБП), о чем сообщила в Nature Medicine. Информативность полногеномной полигенной оценки (genome-wide polygenic score, GPS) была протестирована на 15 группах людей европейского, африканского, азиатского и латиноамериканского происхождения.

В алгоритм включен анализ вариантов Apol1, ассоциированного с болезнью почек у людей африканского происхождения, и аллелей других генов, встречающихся у людей всех рас. У людей с высокими показателями GPS риск развития ХБП был выше в три раза, чем в среднем у населения. Также ученые отметили, что Apol1 — значимый фактор, но вклад других генов может увеличить или уменьшить риск развития ХБП, что необходимо учитывать при подборе лечения.

3. Международная группа, возглавляемая учеными из лаборатории Маунт-Синай, разработала два вида ПЦР-анализа для количественного определения Т-клеточного иммунитета к SARS-CoV-2. Одна из разновидностей теста подразумевает извлечение РНК, а другая позволяет избежать длительной пробоподготовки.

Оба вида ПЦР-анализа основаны на измерении количеств транскриптов CXCL10 – хемокина, экспрессия которого коррелирует с активацией Т-клеток. В ответ на появление антигенов SARS-CoV-2 Т-лимфоциты секретируют IFN-γ, который, в свою очередь, стимулирует выработку CXCL10 моноцитами. По мнению исследователей, предложенная технология позволит проводить широкомасштабный мониторинг Т-клеточного иммунитета к коронавирусу.

Нейронауки

4. Ученые из Автономного университета Барселоны и коллабораторы обнаружили структуры дофаминэргической системы в мозжечке и установили их роль в регуляции социального поведения у мышей. При помощи анализа транскриптома клеток, иммуногистохимии и 3D-визуализации исследователи впервые продемонстрировали наличие дофаминового рецептора D2 (D2R) в клетках Пуркинье мозжечка. Несмотря на низкий уровень их экспрессии, рецепторы оказались функциональными: они модулировали возбуждение клеток Пуркинье. Более того, снижение экспрессии D2R в клетках мозжечка сделало трансгенных мышей менее общительными и склонными к установлению новых контактов. При этом движение грызунов осталось сохранным. Полученные результаты могут быть полезны в изучении связи психических расстройств и дофаминовых рецепторов на нейронах мозжечка.

5. Исследователи из Мюнхенского университета и их коллеги выявили различия в строении протеома центросомы (клеточного центра) в нейрональных стволовых клетках (НСК) и нейронах. В частности, 60% белков оказались специфичными именно для центросом НСК. В зрелых нейронах половина этих белков изменяла свою локализацию внутри органоида.

Удивительным для ученых стало обнаружение РНК-связывающих и обеспечивающих сплайсинг белков, например, PRPF6, который широко представлен в центросоме НСК, но не нейронов. Интересно, что мутация в гене, кодирующем белок, воспроизводила фенотип мышиной модели перивентрикулярной гетеротопии — порока развития головного мозга, вызванного нарушением миграции нейронов. Таким образом, отклонение в строении центросом, ответственных за организацию микротрубочек внутри клеток, может быть причиной неврологических заболеваний.

Метаболизм

6. Международная группа во главе с учеными из Стэнфордского университета исследовала молекулярные и клеточные механизмы полезного воздействия физической активности на состояние метаболизма. Оказалось, что во время бега в крови мышей образовывалось вещество Lac-Phe из лактата и фенилаланина. Его введение снизило аппетит и массу тела у грызунов с ожирением. Напротив, дефицит Lac-Phe при инактивации фермента CNDP2, необходимого для его синтеза, нивелировал роль физической активности для потери веса.

Интересно, что Lac-Phe образуется также в крови лошадей и человека после тренировок. При этом концентрация вещества зависела от вида активности: наибольшая — после спринта, наименьшая — после тренировок на выносливость. Авторы планируют изучить действие Lac-Phe на организм более детально и использовать эти знания для терапии людей с нарушением метаболизма (Подробнее — на PCR.NEWS).

7. Другой взгляд на борьбу с лишним жиром, который приводит к развитию патологий,  представили ученые из Гарвардской медицинской школы на ежегодной встрече Эндокринологического общества. Они предложили гормон роста в качестве терапии неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП), которую сопровождает жировое перерождение и воспаление органа.

В исследовании принял участие 41 пациент. Участников разделили на две группы: в течение шести месяцев одна группа получала гормон роста, другая — плацебо. МРТ и тесты функции печени выявили уменьшение количества жира и степени фиброза печени, а также маркеров воспаления у пациентов, принимавших гормон роста, в сравнении с контролем. Гормон роста хорошо переносился, без побочных эффектов. По словам ученых, проведенная работа интересна, поскольку показывает, как наши собственные гормоны влияют на НАЖБП, и открывает новые способы для борьбы с болезнью.

Биотехнологии

8. Исследователи из Массачусетского технологического института вместе с коллегами сообщили о новом способе очистки воды от тяжелых металлов при помощи дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Дрожжи оказались эффективными биосорбентами — один грамм грибов способен поглотить до 12 мг свинца, даже в условиях низкого содержания элемента в воде (1:1 000 000). Причем для этого процесса было достаточно пяти минут.

Посредством спектроскопического анализа ученые обнаружили, что впечатляющие способности дрожжей обусловлены строением их клеточной стенки. Маннопротеины и β-глюканы, входящие в ее состав, выполняют роль ключевых сорбентов свинца. Результаты работы замечательны тем, что демонстрируют возможность фильтрации воды при помощи недорогого, безопасного для здоровья человека и простого в производстве микроорганизма.

Геномика

9. Исследователи из Уппсальского университета представили новые данные о встройке ретровирусов в геном коалы. Анализ полногеномного секвенирования выявил новую линию phaCin-β, родственную ретровирусам беличьей обезьяны, обитающей в Центральной и Южной Америке. Многие ретровирусы этой линии были обнаружены лишь у отдельных особей коал, что указывает на их недавнее внедрение в геном животных. Вероятно, интеграция phaCin-β предшествовала внедрению ретровирусов KoRV, которые связаны с развитием рака у коал. Исследователи отметили, что различия в характере распределения ретровирусов в популяциях животных могут стать ценными геномными маркерами для контроля и защиты исчезающих видов.

Стресс

10. Британские ученые предоставили свидетельства того, что контакт с собаками снижает уровень стресса у младших школьников и является более эффективной мерой, чем релаксация. В исследовании приняли участие восьми- и девятилетние дети. Их разделили на три группы: первая дважды в неделю на протяжении месяца играла с собаками в течение 20 минут, вторая проходила сеанс медитации, третья (контроль) не получала каких-либо воздействий. До и после вмешательств в слюне детей измеряли уровень кортизола — гормона стресса. Сеансы с участием собак снизили концентрацию кортизола у детей, включая детей с особыми потребностями. Во время учебы у контрольной и второй групп наблюдался рост уровня гормона стресса. В первой группе, взаимодействующей с собаками, этот показатель не повышался.

Поведение животных

11. Китайские ученые обнаружили еще один молекулярный фактор, необходимый для разделения пчел на королев-маток и рабочих особей. Исследователи получили транскриптомный атлас единичных клеток мозга пчел. На его основе они идентифицировали пять основных типов клеток, включая глиальные. Мозг королев-маток содержал особую разновидность глиальных клеток, в которых высоко экспрессировался ген, кодирующий вителлогенин (vg) – белок, необходимый для формирования яиц насекомых. Участие vg в разделении пчел на касты подтвердили посредством нокдауна его гена у личинок: это воздействие значительно подавляло развитие личинок в королеву-матку даже при выращивании в условиях свободного поступления питательных веществ. Таким образом, вителлогенин играет важную роль в разделении пчел на касты наряду с эпигенетической регуляцией и сигнальными путями питательных веществ, получаемых личинками.

12. Японские ученые считают, что раскрыли секрет влечения кошек к кошачьей мяте (Nepeta cataria) и ее азаитскому аналогу — актинидии остроплодной (Actinidia polygama). Повреждение кошками листьев в десять раз повышало выделение иридоидов в сравнении с нетронутыми растениями. Эти вещества отпугивают насекомых-вредителей, в частности, комаров Aedes albopictus, что объясняет стремление кошек обвалять шерсть в естественных репеллентах.

Чтобы проверить, реагируют ли кошки именно на эти вещества, перед ними ставили блюдце с нанесенными иридоидами — непеталактоном и непеталактолом. Кошки слизывали их, терлись о блюдце и переворачивались с бока на бок. Ученые планируют выяснить, почему такая реакция ограничена семейством кошачьих и почему некоторые представители равнодушны к растениям.

Вирусы и вакцины

13. Американские ученые сообщили в Cell Reports Medicine о прогрессе в разработке эффективной вакцины против вируса Эпштейна-Барр (ВЭБ). Исследователи создали пять вариантов вакцины, которые различались по содержимому наночастиц: 1, 4, 7, 24 и 60 копий комплекса вирусных гликопротеинов gH/gL. Все варианты были протестированы на мышах.

Наиболее иммуногенной оказалась вакцина, в которой наночастицы включали по 4 или 60 копий гликопротеинов ВЭБ. У грызунов, иммунизированных наночастицами с 1 и 60 копиями, собрали сыворотку. Эффективность их введения гуманизированным мышам, зараженным смертельной дозой ВЭБ, была разной. Так, антитела, вызванные 60-копийной вакциной, спасли 100% мышей от гибели. Введение антител, вызванных однокопийной вакциной, спасло 25% животных. Сейчас ученые проводят дополнительные испытания, чтобы проверить безопасность предложенного варианта вакцины для апробации на людях.

14. Международная группа ученых описала путь проникновения SARS-CoV-2 в клетки человека, связанный с белком нейропилином-1 (NRP1). Ранее эта группа обнаружила, что коронавирус связывается с этим рецептором, встроенным в мембрану клеток хозяина. В новой работе исследователи установили детали NRP1-пути в экспериментах in vitro. Оказалось, что после связывания с лигандами NRP1 транспортируется белковым комплексом ESCPE-1 внутри клеток. Применение технологии CRISPR-Cas9 для инактивации субъединиц ESCPE-1 в культуре клеток снизило их инфицирование SARS-CoV-2 примерно на 50%. По мнению ученых, знание этого пути открывает перспективы для разработки терапии, направленной на блокировку взаимодействия ESCPE-1 и NRP1 с S-белком коронавируса и инфицирования клеток.