Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 16-22 ноября (без коронавируса)

Самодвижущиеся медицинские роботы, генная терапия гемофилии на собаках, коварство ослабленного вируса полиомиелита, лекарство от болезни Альцгеймера против антибиотикорезистентности и многое другое.

Художник:
Наталья Дюкова

Миллироботы в медицине

1. Китайские исследователи под руководством группы из Городского университета Гонконга создали магнитный гель, который позволяет контролировать перемещения покрытых им частиц. Гель состоит из поливинилового спирта, глютена и частиц железа, может прикрепляться к шероховатым и гладким поверхностям одномерных, двумерных и трехмерных объектов и крепко держится на них, образуя пленку толщиной 0,1–0,25 мм. Любые микрочастицы, покрытые гелем, способны перемещаться при воздействии магнитного поля. Исследователи продемонстрировали различные локомоции миниатюрных роботов, созданных из таких объектов: перешагивание, ползание, качение на нескольких типах поверхностей — коже, стекле, дереве, песка. В качестве материалов для роботов использовались хлопок, бумага, полидиметилсилоксановая пленка, пластиковая трубка. Изобретение может применяться для доставки лекарств, хирургических операций или навигации катетера. Все составляющие геля биосовместимы и могут быть адсорбированы и выведены из организма. Покрытие с частиц также можно убрать при помощи осциллирующего магнитного поля, когда лекарственный препарат будет доставлен в целевой участок. Статья опубликована в Science Robotics.

Метаболизм и ожирение

2. Исследователи из Польши, Германии, Австралии и Австрии обнаружили новое свойство известного ранее сигнального пути. Статья опубликована в Nature Metabolism. Используя методики липидомики, поточной цитометрии и животные модели, ученые продемонстрировали, что устойчивая активность сигнального пути фосфоинозитид-3-киназы (PI3K) предотвращает липотоксичность, то есть появление жира в нежировых тканях. Сигналинг PI3K в миелоидных клеток способствует развитию популяции макрофагов адипозной (жировой) ткани, которые поглощают липиды и активно экспрессируют рецепторы MARCO. Благодаря этим рецепторам макрофаги собирают липиды и уничтожают, предотвращая их попадание в кровоток. Нехватка рецепторов MARCO и фосфатазы с двойной специфичностью PTEN препятствуют появлению жиропоглощающих макрофагов.

Вакцины

3. До сих пор не был детально изучен механизм, обеспечивающий иммунную защиту от холеры у переболевших или вакцинированных людей. Холерный вибрион — высокоподвижная бактерия с одним жгутиком, покрытым О-специфическим полисахаридом (OSP). Подвижность бактерии помогает им проникнуть в верхние слои кишечного эпителия и кишечный муцин, где бактерия формирует микроколонии и начинает продуцировать токсин, приводящий к дегидратации организма. Исследователи из США и Бангладеш продемонстрировали, что у взрослых переболевших людей вырабатываются антитела против OSP, которые ограничивают подвижность бактерии. При этом IgM и IgA эффективнее, чем IgG. На животных моделях было показано, что антитела активны даже при концентрациях ниже концентрации агглютинации. Ученые также допускают воздействие антител на экспрессию генов вибриона. Результаты исследования позволят производить более эффективные вакцины против холеры.

4. В Cell Host&Microbe вышла статья исследователей из США и Бангладеш о проблемах с вакцинах от полиомиелита, содержащих ослабленный вирус (а не убитый, как вакцина Солка). Авторы секвенировали геномы вируса из образцов стула детей, получивших такую вакцину, и членов их семей. Они показали, что ослабленный вирус может подвергаться отбору в организме хозяина и эволюционировать в патогенную форму. Три мутации приводили к реверсии ослабления вируса, также наблюдался сильный положительный отбор на 19 участках генома. Мутации были найдены в IRES (влияют на способность к репликации) и в генах белка капсида (могут повысить структурную стабильность и повлиять на связывание с рецептором и вход вируса в клетки). Пероральные вакцины с ослабленным вирусом широко применяются в развивающихся странах, и, парадоксальным образом, становятся причиной вспышек полиомиелита через месяцы или годы. В целом полиовирус эволюционирует внутри хозяина гораздо быстрее, нежели другие вирусы. Важно отметить, что далеко не все эволюционировавшие формы легко передаются от человека к человеку.

Онкология

5. Большинство противораковых вакцин, нацеленных на опухолевые антигены, пока не демонстрируют клинической эффективности. Ученые из США нашли способ улучшить вакцину от меланомы. Фаза 2 клинического исследования описана в Nature Cancer. Вакцина изначально содержала антиген меланомы, связанный с антителом, чтобы увеличить шансы на взаимодействие с дендритными клетками (ДК). Авторы добавили в вакцину fms-подобную тирозинкиназу 3 (Flt3), которая повышает количество ДК и других антигенпрезентирующих клеток, а также агонист толл-подобного рецептора 3 poly-ICLC, активирующий ДК. Это существенно увеличило эффективность вакцины, оцененную по Т-клеточному и гуморальному ответу. Авторы отмечают, что подобная стратегия может быть использована не только в противораковых, но и в других вакцинах. Вакцинацию также можно дополнить лечением ингибиторами контрольных точек иммунитета, чтобы еще снизить вероятность рецидива.

6. Исследователи из Бельгии и Нидерландов раскрывают новую функцию антидепрессанта сертралина. В то время как нормальные клетки получают серин и глицин извне, раковые клетки часто бывают зависимыми от внутриклеточного синтеза этих аминокислот. Такие клетки производят в четыре раза больше серина и глицина, чем здоровые ткани. Авторы статьи, опубликованной в Molecular Cancer Therapeutics, показали на клеточной модели, что сертралин и тимеросал селективно ингибируют серин-гидроксиметилтрансферазу 2 (SHMT2) и фосфоглицерат-дегидрогеназу (PHGDH). Подавление синтеза серина и глицина делает раковые клетки чувствительными к определенным видам терапии, например к доксорубицину и вемурафенибу. Сертралин способен преодолевать гематоэнцефалический барьер, что делает его хорошим терапевтическим агентом для раков мозга. Использованные в эксперименте дозы не токсичны для человека.

Вспомогательные репродуктивные технологии

7. Экстракорпоральное оплодотворение не повышает риск рака яичников, пишут нидерландские авторы в Journal of the National Cancer Institute. Ранее предполагалось, что резкое повышение уровня гонадотропина и множественные пункции при подготовке к ЭКО способствуют раку. В исследовании сравнили данные по 30625 женщинам, прошедшим стимуляцию яичников для ЭКО, и 9988 бесплодным женщинам, не получавшим такую терапию. Средний период наблюдения составил 24 года, отмечено 158 случаев инвазивного рака и 100 случаев пограничного рака яичников. У женщин, прошедших ЭКО, риск инвазивного рака яичников не был повышен по сравнению с теми, кто ЭКО не делал. Однако он был выше по сравнению с общей популяцией. Вероятно, причина в том, что бесплодие само по себе является фактором риска развития рака и этот риск снижался у бесплодных женщин, родивших после ЭКО. Риск развития пограничных опухолей яичников у женщин, прошедших ЭКО, был повышен, однако не увеличивался ни после дополнительных циклов ЭКО, ни при увеличении периода наблюдения. Авторы полагают, что это связано скорее с индивидуальными характеристиками пациенток.

8. Британские исследователи опубликовали в Aging Cell статью об эпигенетических изменениях ооцитов, происходящих с возрастом. Они параллельно оценили транскриптомы и метиломы отдельных яйцеклеток молодых и старых мышей. Транскриптом возрастных животных продемонстрировал сниженную комплексность и повышенную изменчивость от ооцита к ооциту. Одна субпопуляция ооцитов старых мышей имела сниженный потенциал к развитию и сниженную экспрессию материнских генов, другая была больше похожа на ооциты молодых животных. В среднем ооциты возрастных животных имели сниженное CpG-метилирование, при этом ландшафт метилирования по сравнению с молодыми не изменялся. Также в ооцитах возрастных мышей снижена экспрессии генов метилтрансфераз DNMT3A и DNMT3L, генов Dync1i1 (кодирует компонент цитоплазменного комплекса динеина, ингибирование которого блокирует ооциты в анафазе I) и Ppp3ca ( кодирует кальцинеурин, играющий важную роль в мейозе). Исследователи считают, что их технология найдет применение в репродуктивной медицине для оценки качества ооцитов.

Антимикробная резистентность

9. Экспериментальное лекарство от болезни Альцгеймера делает резистентные бактерии чувствительными к антибиотикам, пишут в Science Translational Medicine ученые из Австралии и Новой Зеландии. Аналог гидроксихинолина PBT2, прошедший вторую фазу клинических испытаний для лечения нейродегенеративных заболеваний, обратимо связывает ион цинка. Это вещество возвращает чувствительность к антибиотикам группы полимиксина четырем грамотрицательным бактериям: Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa. Механизм его действия предположительно основан на дисрегуляции ионного гомеостаза бактерий. Применение PBT2 снижало содержание цинка и железа в клетках бактерий in vitro и повышало выживаемость инфицированных мышей при совмещенной терапии PBT2 и полимиксина.

Генная терапия

10. Результаты длительного исследования аденовирусной терапии против гемофилии А на собаках опубликовали исследователи из США в журнале Nature Biotechnology. Исследование продолжалось 10 лет. Векторы на основе аденоассоциированных вирусов повышали экспрессию собачьего фактора свертывания крови VIII до 1,9-11,3% от нормального уровня. У двух из девяти животных уровень активности FVIII начал расти через четыре года после терапии. Ни у одной из собак не было признаков рака или изменения функции печени, несмотря на то, что анализ ткани печени показал клональную экспансию клеток с инсерциями около генов, ассоциированных с раком. Количество случаев кровопотери в год, обусловленных гемофилией, снижалось на 97% даже у животных с низкой экспрессией FVIII. Повышение уровня экспрессии FVIII не было ассоциировано с повышением уровня воспаления или биомаркеров заболевания печени.

Протеомика

11. Австрийские ученые из исследовательского центра CeMM в Вене предложили новую стратегию мониторинга уровня и локализации белков. Новая методика позволяет генерировать пулы клеток с различными белками, меченными GFP. Такие пулы создаются CRISPR-Cas9-маркировкой интронов. При помощи замедленной микроскопии исследователи показали, что их метод позволяет идентифицировать клеточный ответ на какие-либо воздействия. Это дает возможность исследовать воздействие на белки различных лекарственных веществ. По мнению авторов, метод будет особенно полезен для развития и исследования PROTAC (proteolysis targeting chimera, специальная молекула, способная вызвать селективный внутриклеточный протеолиз), активность которых легко определить по уменьшению количества белка-мишени. Метод может подойти и для обычных лекарственных препаратов, влияющих на локализацию тех или иных белков.

Клеточная терапия

12. Манипуляции с митохондриями помогают превращать глиальные клетки в нейроны, сообщают в Cell Stem Cell исследователи из Швеции и Германии. Сравнение протеомов митохондрий астроцитов и нейронов выявило около 150 митохондриальных белков, ранняя активация экспрессии которых при помощи CRISPR-Cas9 делала конверсию астроцитов в нейроны более эффективной и быстрой. Особенно ускоряли процесс несколько белков, среди них — Sod1, повышающий выживание конвертированных нейронов, митохондриальный регулятор гомеостаза Pgam5 и митохондриальный транспортер глутамата Slc25a22.

Молекулярная диагностика

13. FDA одобрило новый тест для мониторинга вирусной нагрузки HIV-1 компании Hologic, который работает на автоматизированной системе Panther (также от Hologic) и идентифицирует две цели в высококонсервативных участках генома вируса. Тест создан, чтобы получать как количественный, так и качественный результат при работе с различными группами и субтипами HIV-1. Это позволит не только эффективнее назначать терапию, но и снизить риск передачи вируса.

14. Qiagen вступила в коллаборацию с BioNTech для развития и коммерциализации диагностического теста плоскоклеточного рака шеи и головы, вызванного специфическим папилломавирусом, который может быть одной из целей разрабатываемого BioNTech препарат от рака BNT113. Тест будет определять присутствие определенных генотипов вируса папилломы человека; тестовую панель планируется расширять для определения других раков, причиной которых являются папилломавирусы. Этот проект выявит пациентов, которым может помочь BNT113 — препарат, стимулирующий иммунный ответ на онкопротеины E6 и E7, найдены в HPV16-позитивных опухолях. Терапия проходит клинические испытания.

15. Exact Sciences, Foundation Medicine, Illumina, Laboratory Corporation of America, Qiagen, Roche Diagnostics и Thermo Fisher Scientific объявили о создании коалиции по генетическому профилированию (ACGP) — организации, которая будет продвигать покрытие страховкой полногеномного профилирования пациентов с распространенными видами рака. Организация собирается доказать страховым организациям как клиническую пользу, так и экономическую выгоду генетического тестирования.

Добавить в избранное

Вам будет интересно