Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 15-21 февраля (без коронавируса)

Иммунотерапия

1. Глиомы плохо поддаются лечению, в том числе иммунотерапии антителами к рецепторам CTLA-4 и/или PD-1. Одно из возможных объяснений — иммуносупрессивное микроокружение этих опухолей. Международная группа исследователей выделила Т-клетки из глиом и глиобластом 31 пациента и провела секвенирование РНК отдельных клеток. В полученном атласе они выделили субпопуляцию цитотоксических Т-лимфоцитов, часть которых, согласно анализу их Т-клеточного рецептора, была клонально размножена, а значит, они были эффекторами противоопухолевого иммунитета. У таких клеток экспрессировался ген KLRB1, кодирующий CD161 — иммуносупрессивный рецептор. Клетки мышиной глиомы и миелоидные клетки окружения экспрессировали его лиганд — CLEC2D, а при нокауте KLRB1 с помощью CRISPR/Cas9 или использовании антител к CD161 цитотоксическая активность Т-клеток против опухолевых возрастала как в культуре, так и в мышиной модели. Так авторы статьи в Cell определили еще одну возможную мишень для иммунотерапии глиом.

2. Иммунотерапия болезни Альцгеймера включает использование антител к β-амилоиду, но эти антитела могут вызывать побочные эффекты в сосудистой системе. Американские исследователи предложили использовать антитела к аполипопротеину Е (HAE-4) — еще одному компоненту амилоидных бляшек. Они показали их эффективность на модельных мышах с церебральной амилоидной ангиопатией: антитела восстанавливали реактивность сосудов и сокращали количество бляшек. HAE-4, в отличие от антител к β-амилоиду, не увеличивали количество микрокровоизлияний. Также в ходе длительной терапии HAE-4 снижали воспалительный ответ в клетках микроглии и астроцитах. Результаты опубликованы в Science Translational Medicine (подробнее на PCR.news).

Стволовые клетки опухолей, микроокружение и терапия

3. Лейкемические стволовые клетки (ЛСК) по своим характеристикам похожи на гемопоэтические (ГСК): они могут оставаться в состоянии покоя, делиться асимметрично — для образования потомков или симметрично — для обновления пула СК. Швейцарские исследователи выяснили, что у обоих типов клеток сигналинг через рецептор к лимфотоксину-бета (LTβR) и его лиганд LIGHT играют роль в их самообновлении. ГСК, полученные от нокаутных по гену рецептора Ltbr, хуже восстанавливали гемопоэз при ретрансплантации. LTβR/LIGHT сигналинг способствовал симметричному делению и сохранению стволовости клеток. При трансплантации нокаутных по Ltbr клеток мышам для моделирования хронического миелоидного лейкоза болезнь прогрессировала медленнее, чем в контрольной группе. Также авторы статьи в Nature Communications выключили ген рецептора в ГСК человека, из-за чего клетки хуже формировали колонии при серийной пересадке in vitro.

4. Для острого миелоидного лейкоза (ОМЛ) характерна аберрантная экспрессия дофаминовых рецепторов. Чуть больше двух лет назад тиоридазин — антагонист дофаминового рецептора 2 (DRD2) — прошел первую фазу клинических испытаний на пациентах с ОМЛ. У бластных клеток пациентов, ответивших на терапию, экспрессия рецептора была сравнительно выше. Однако с повышением дозы могут возникнуть неврологические и сердечные побочные эффекты. В Cell Reports Medicine канадские исследователи описывают клеточные и молекулярные аспекты действия тиоридазина . Так, это вещество селективно действует на лейкемических предшественников в обход нормального гемопоэза. Ингибирование DRD2 привело к увеличению количества циклического АМФ в клетках, который запускает их созревание и потерю стволовости. Эффект препарата усилился, когда из его стехиометрической смеси изолировали правовращающий энантиомер, лучше связывающийся с DRD2. Также этот вариант тиоридозина не влиял на сердечно-сосудистую систему при испытании на морских свинках.

5. Опухоли создают нехватку питательных веществ, что провоцирует конкуренцию опухолевых клеток и Т-лимфоцитов за ресурсы, например глюкозу, и снижает активность последних. А работа другого важного компонента опухолевого микроокружения — регуляторных Т-клеток (Treg) — как оказалось, угнетается при активном потреблении клетками глюкозы. Американские исследователи показали, что при высоком захвате глюкозы у Tregs нарушается их супрессивная функция. При добавлении активным Treg лактата они потребляли его интенсивнее, чем обычные Т-клетки, и синтезировали интермедиат (фосфоенолпируват), необходимый для деления. Авторы статьи в Nature выключили ген транспортера лактата (MCT1) в Tregs у мышей. Это не повлияло на работу клеток, полученных из лимфатических узлов. Однако меланомы у таких мышей росли медленнее, а Т-клетки в них были более активны. Таким образом, в опухолевом микроокружении Tregs могут потреблять альтернативные метаболиты, что стимулирует их способность ингибировать иммунный ответ Т-клеток на клетки опухоли.

6. Гастроинтестинальные стромальные опухоли быстро становятся устойчивыми к терапии ингибиторами тирозинкиназы. Авторы статьи, опубликованной в Oncogene, предложили возможное объяснение: опухоль-ассоциированные фибробласты (CAF). Так, CAF стимулируют рост и метастазирование опухолевых клеток in vitro и in vivo, выделяя тромбоцитарный фактор роста (PDGFC). Фактор связывается с рецептором PDGFRA, сигналинг которого усиливает экспрессию гена SLUG, провоцирующего эпителиально-мезенхимальный переход. Гедатолизиб — ингибитор PI3K/mTOR — снижал жизнеспособность CAF и эффективно работал совместно с иматинибом (ингибитор тирозинкиназы) против фибробластов и опухолевых клеток как в культуре, так и на мышиной модели.

Молекулярная биология

7. Для выявления новых биологически активных соединений можно напрямую клонировать кластеры биосинтетических генов (BGC). Однако такие кластеры достаточно крупные, содержат повторы и GC-богатые участки, что затрудняет клонирование. Американские исследователи разработали новый метод CAPTURE — точное направленное клонирование с использованием Cas12a и Cre-lox рекомбинации. Из целевого генома кластер вырезают с помощью Cas12a, далее последовательность добавляют к амплифицированным фрагментам, содержащим ориджин репликации последующего хозяина (E.coli), маркер и loxP сайты. Далее T4 ДНК-полимераза соединяет концы фрагментов. Полученный линейный продукт вводят в E.coli, содержащие Cre рекомбиназу, которая замыкает концы продукта в кольцо. Авторы исследования клонировали 47 кластеров из актиномицетов и бацилл. Их экспрессия привела к открытию 15 новых соединений, 4 из которых обладали антибактериальной активностью, в том числе против возбудителя сибирской язвы. Статья опубликована в Nature Communications.

8. R-петли — тройные структуры, возникающие, когда нить РНК образует гибрид с одной из двух нитей ДНК, например, во время транскрипции. Они участвуют в поддержании стабильности генома, регуляции транскрипции и репарации разрывов ДНК. Дисфункция R-петель связана с опухолевыми, неврологическим заболеваниями и иммунными нарушениями. При этом данные, полученные разными методами картирования R-петель, не соответствуют друг другу. Китайские исследователи разработали новый способ CUT&Tag, который устранит расхождения. Сенсор состоит из гибрид-связывающего домена РНКазы H1, пептида из 6 остатков гистидина (His_6­) и глутатион S-трансферазы (GST). После связывания с R-петлями метку проявляют с помощью антител к His₆ или GST, а Tn5 транспозаза добавляет к участкам адапторы для подготовки библиотек. Авторы статьи в Science Advances сравнили результаты картирования с существующими методами и показали высокую специфичность и воспроизводимость CUT&Tag, а также хорошее разрешение и возможность картирования нативных петель.

Физиология

9. Белок альфа-актинин-3 находится в Z-дисках быстрого мышечного волокна, соединяя актиновые филаменты соседних саркомеров. У 1,5 миллиардов людей этого белка нет из-за гомозиготного нонсенс-полиморфизма в его гене ACTN3 (аллели X). Такой вариант распространился в популяции при миграции людей из Африки в более холодный климат Центральной и Северной Европы. Европейские и австралийские исследователи сообщают в The American Journal of Human Genetics, что люди, гомозиготные по полиморфизму (XX), более устойчивы к холоду. Группа добровольцев с генотипом XX дольше поддерживала температуру тела выше 35,5°C при помещении в холодную воду. Протеомный анализ биопсии мышц XX-добровольцев показал сдвиг в сторону медленных изоформ тяжелой цепи миозина и белков саркоплазматического ретикулума (подробнее на PCR.news).

10. Транскрипционный фактор KLF15 (Крюппель-подобный фактор 15) регулирует многие метаболические процессы в органах и их системах. Его экспрессия повышена в метаболически активных тканях. Для изучения его влияния на гомеостаз липидов в организме авторы статьи в Journal of Clinical Investigation создали мышиную модель с нокаутом KLF15 в мышцах. У этих мышей наблюдали признаки ожирения, повышения количества липидов в крови и нарушения толерантности к глюкозе. Также у них развивалась неалкогольная жировая болезнь печени и повышенное отложение липидов в белой жировой ткани. Оказалось, что при нокауте KLF15 нарушаются захват липидов мышечными клетками, их транспорт в митохондрии и утилизация. Диета, богатая короткоцепочечными жирными кислотами, предотвратила развитие описанных метаболических проблем. Исследование подчеркнуло важность метаболизма липидов в мышцах для контроля системного гомеостаза.

Технологии эксперимента

11. Совместное движение клеток, например, при заживлении раны или метастазировании регулируется межклеточными взаимодействиями. Авторы статьи в PNAS проанализировали поведение клеток при их контакте в «клеточном коллайдере» — гантелеобразной ячейке, где два отсека соединены тонким каналом. Они собрали статистику и вывели стохастическое уравнение, предсказывающее поведение после взаимодействия. Интересно, что нормальные клетки линии MCF10A при контакте демонстрировали избегающее поведение, а опухолевые клетки MDA-MB-231 – притяжение друг к другу и одновременное скольжение через канал. Подобная модель позволяет изучать влияние молекулярных изменений на клеточное взаимодействие и движение, а также мультиклеточную динамику в популяциях.

12. Короноподобные структуры — области, в которых макрофаги окружают мертвые или погибающие адипоциты в жировой ткани. Количество этих очагов коррелирует с различными метаболическими нарушениями, связанными с ожирением. Американские исследователи придумали способ анализа этих структур в висцеральной жировой ткани (ВЖТ). У мышей, получавших корм с высоким либо с низким содержанием жира, выделяли околопочечную ВЖТ, убирали жир растворителем (для улучшения качества препарата), окрашивали флуоресцентными маркерами и визуализировали 3D микроскопией плоскостного освещения. Полученные изображения сегментировали и анализировали с помощью нейронных сетей. Короноподобные структуры у тучных мышей оказались крупнее и с меньшим количеством клеток, в случае худых структуры имели больше клеток и округлую форму. Эти характеристики согласуются с менее эффективным уничтожением адипоцитов в случае ожирения, что и приводит к хроническому воспалению и метаболическим осложнениям. Результаты опубликованы в Science Advances.

Терапевтическая трансплантация органоидов

13. Заболевания желчевыводящих путей могут привести к печеночной недостаточности и как следствие, к трансплантации печени. В статье, опубликованной в Science, международный коллектив ученых предложил альтернативный вариант терапии с помощью клеточных органоидов, полученных из эпителия протоков и желчного пузыря, — холангиоцитов. Сначала исследователи с помощью секвенирования транскриптома отдельных клеток показали, что во внутрипеченочных протоках, желчном пузыре и общем желчном протоке паттерны экспрессии у холангиоцитов различны. Клетки из этих областей выращивали в органоидной культуре, в результате холангиоциты теряли специфические маркеры. Авторы работы показали, что при воздействии разных факторов клетки могли восстанавливать паттерны. А органоиды, полученные из клеток желчного пузыря, восстановили печеночные желчные протоки у модельных мышей с холангиопатией. Восстановление наблюдалось и при введении органоидов в печень человека ex vivo, сохраняемую нормотемической перфузией.

Мозг и кофеин

14. Авторы статьи в Cerebral Cortex изучили влияние кофеина на пластичность серого вещества головного мозга. В двойном слепом рандомизированном эксперименте часть добровольцев на протяжении 10 дней принимала капсулы кофеина по 150 мг, вторая группа – плацебо. Далее у добровольцев сняли энцефалограмму во время ночного сна, а затем в течение дня оценивали уровень кофеина (содержание в поте, собранном с кончика пальца), проводили тесты на визуальную память. В конце провели фМРТ сканирование головного мозга. Зарегистрированная во время сна медленноволновая активность у той и другой группы не различалась. Однако у добровольцев, принимавших кофеин, наблюдали сокращение объема серого вещества медиальной височной доли. Это уменьшение коррелировало с уровнем кофеина.

Новости молекулярной диагностики

15. Всемирная организация здравоохранения заявила о высокой точности трех классов молекулярно-диагностических технологий тестирования на туберкулез. Это автоматизированные тесты с амплификацией нуклеиновых кислот (NAAT) средней сложности для выявления туберкулеза и устойчивости к рифампицину и изониазиду; автоматизированные NAAT низкой сложности для определения устойчивости к изониазиду и противотуберкулезным препаратам второго ряда; NAAT на основе гибридизации высокой сложности для определения устойчивости к пиразинамиду. Данное сообщение предваряет обновление руководящих принципов ВОЗ по диагностике туберкулеза, которое ожидается позднее в 2021 году.