Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 19–25 июля

Магнитотерапия рака, связь нейромедиаторов с математическими способностями, заботливые гиены и опоссумы с отредактированным геномом, генетика мигрени и многое другое.

Художник:
Наталья Дюкова

Онкология

1. Первую в мире неинвазивную терапию глиобластомы, наиболее агрессивной формы рака головного мозга, успешно протестировали на человеке. Отчет о клиническом случае опубликован в журнале Frontiers in Oncology. Для лечения применяли осцилирующее магнитное поле; его эффективность уже показали на культурах клеток и на мышах с ксенотрансплантатами. Устройство очень простое: шлем, три вращающихся магнита, электронный контролер и батарея, изобретение доктора Сантоша Хелекара. Пациент — мужчина 53 лет с глиобластомой в терминальной стадии. Ранее он перенес радикальное удаление опухоли, химиолучевую терапию и экспериментальную генную терапию, но после этого произошел рецидив и опухоль увеличилась. Магнитотерапия в течении пяти недель уменьшила опухоль на 31%. Близкие пациента сообщали об улучшении его речи и когнитивных функций. К сожалению, мужчина умер от не связанной с болезнью травмы до того, как лечение завершилось. Но этот клинический случай имеет большое значение для дальнейшего развития неинвазивной магнитотерапии рака.

2. Ученые из США и Кореи разработали сэндвич-платформу, которая имитирует развитие опухоли в организме и то, как с ней взаимодействуют иммунные клетки и препараты. Стандартная культура клеток не может отразить все процессы, происходящие in vivo, а новая платформа решает эту проблему. Она представляет собой пластиковый чип из двух частей размером с предметное стекло микроскопа. На одной стороне — 330 крошечных столбиков, на которые наносят матригель. Раковые клетки, помещенные в этот гель, делятся и формируют сфероид, как и внутри тела. Вторая сторона содержит 330 микролунок, в которые добавляют естественные киллеры (NK-клетки) в виде суспензии. Эти клетки находят опухоль, связываются со своими рецепторами и выделяют фермент, токсичный для раковых клеток. Платформа позволяет оценить противораковую активность естественных киллеров отдельно и в тандеме с препаратами.

3. Ученые из США выяснили, что два фактора транскрипции — ATF-подобный транскрипционный фактор (BATF) и регуляторный фактор интерферона 4 (IRF4) — взаимодействуют, чтобы противодействовать истощению CD8+ Т-лимфоцитов в моделях опухолей мышей. Оверэкспрессии BATF в экспрессирующих CAR T-клетках, проникающих в опухоль, способствовала их выживанию и размножению, повышала выработку цитокинов и снижала экспрессию связанного с истощением фактора транскрипции TOX. Кроме того, она способствовала образованию T-клеток памяти, контролирующих возвращение опухоли. При этом важно, чтобы BATF взаимодействовал с IRF4, хотя для последнего и не требовался такой высокий уровень экспрессии.

Неврология

4. Исследователи из Йельского университета обнаружили, что хаотичные волны активности сетчатки недавно родившихся мышей обретают направленность за несколько дней до того, как глаза откроются. Ученые использовали кальциевую визуализацию нейронов сетчатки, чтобы понять, есть ли в этой направленности какой-то смысл. Оказалось, что движение волн активности точно имитирует оптический поток, который возник бы, если бы животное двигалось вперед. Авторы выяснили, что за направленность волн отвечает гамма-аминомаслянная кислота (ГАМК) и амакриновые клетки, которые ее выделяют. Эта направленная спонтанная активность тренирует нейроны верхнего двухолмия, получающие импульсы от сетчатки. Таким образом, к моменту, когда глаза откроются, зрительная система уже будет готова обрабатывать визуальную информацию при движении. Ингибирование ГАМК или самих клеток лишало волны направленности и приводило к нарушению работы зрительной системы.

5. Исследовали связь нейромедиаторов глутамата и гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) с математическими способностями. Авторы исследования, опубликованного в журнале PLOS Biology, измерили неинвазивными методами уровни ГАМК и глутамата у 255 человек, среди которых были школьники и студенты разных возрастов. Испытуемые также прошли математические тесты. Оказалось, что в разном возрасте уровни нейромедиаторов влияли на способности к математике по-разному. Среди детей и подростков быстрее считали те, кто имел более высокие уровни ГАМК в левой внутрипариетальной борозде мозга и низкие уровни глутамата. А у взрослых все было наоборот: чем ниже был уровень ГАМК, тем быстрее они считали; чем выше был уровень глутамата, тем легче им давалась математика. Повышенный уровень ГАМК в раннем возрасте, видимо, обеспечивает более высокую пластичность и развитие математических способностей.

6. Старение всегда сопровождается разрушением нейронных связей и снижением нейротрансмиссии — передачи нейромедиаторов от одного нейрона к другому. Авторы статьи в журнале Nature Communications изучили моторные синапсы стареющих дрозофил и выяснили, что сначала снижается нейротрансмиссия, то есть функция, и уже затем разрушается структура — синапс. Это приводит к снижению двигательных способностей. Важно, что нейроны выделяют нейромедиаторы не только когда получают сигналы от других нейронов, но и произвольно. Например, чтобы показать другим нейронам, что они включены. Оказалось, что именно такая нейротрансмиссия крайне важна для сохранения синапсов. Ее стимуляция сохранила синапсы дрозофил среднего возраста и их двигательные способности на уровне молодых мух, а ингибирование привело к преждевременному старению.

Бактериология

7. Различия в регуляции pH бактерий могут быть причиной антибиотикорезистентности. Исследователи из Великобритании обнаружили, что устойчивые к антибиотикам персистирующие бактерии E. coli имеют более низкий pH в сравнении с жизнеспособными, но не культивируемыми клетками (VBNC) и с чувствительными к антибиотикам бактериями. Обработка антибиотиками приводила к снижению pH VBNC и чувствительных клеток, а вот у персистеров, наоборот, изначально более кислый pH повышался. Это позволяло им выживать при воздействии ампициллина. Также авторы выяснили, что дифференциальная регуляция уровня pH бактерий зависит от активности фермента триптофаназы, который кодирует ген tnaA. Этот фермент катализирует превращение триптофана в индол, пируват и аммиак. Триптофаназа может стать новой терапевтической мишенью.

8. Новый метод помог ученым проанализировать реакцию легочных макрофагов на заражение туберкулезом. Американские исследователи и их коллеги использовали бактерии-репортеры туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis, Mtb), экспрессирующие флуоресцентные белки mCherry и GFP; уровень флуоресценции и цвет зависели от уровня стресса, которому бактерии подвергаются в клетке. Такими бактериями заразили мышей и затем выделили отдельные инфицированные макрофаги из их легких. Зеленым светились бактерии, испытавшие стресс, а красным — те, которые оказались в благоприятных условиях. Разделив таким образом макрофаги на две группы, авторы секвенировали РНК отдельных клеток. Оказалось, что приспособленность бактерий напрямую зависела от профиля транскрипции в клетке-хозяине: макрофаги, содержащие «зеленые» бактерии, экспрессировали гены, подавляющие рост Mtb; макрофаги, зараженные «красными», экспрессировали гены, которые способствовали росту бактерий. Команда исследователей обнаружила, что аналогичные группы иммунных клеток присутствовали и у человека. Различия в реакции макрофагов на инфицирование туберкулезом, видимо, зависят от их эпигенетического профиля.

Генетика

9. Японские ученые отредактировали геном опоссума с помощью CRISPR/Cas9. Это первый случай редактирования генома сумчатых. Исследователи таргетровали ген тирозиназы (Tyr) в зиготах серого короткохвостого опоссума. Тирозиназа катализирует синтез меланина и других пигментов, от нее зависит окрас животного. Ученым удалось получить пять альбиносов, двух особей с мозаичным окрасом и восемь опоссумов окраса дикого типа. Кроме того, они скрестили самок с мозаичным окрасом с самцами-альбиносами, и, получив потомство альбиносов, подтвердили, что отредактированные аллели наследуются.

10. Дупликация генома играла большую роль в эволюции голосеменных растений. Среди растений очень распространена полиплоидия — кратное увеличение числа хромосом в клетках. Считается, что такая дупликация генома ускоряет формирование новых фенотипических признаков. Однако до сих пор было неясно, как полиплоидия могла повлиять на эволюцию голосеменных. Исследователи из Китая и США провели сравнительный филогенетический анализ современных голосеменных. Они обнаружили, что неоднократные дупликации генома древнего предка голосеменных совпадали с происхождением основных групп. Так, удвоение набора хромосом более 350 миллионов лет назад отразилось в геномах всех современных голосеменных. Еще через 100 миллионов лет новая дупликация дала начало семейству сосновых. Третья дупликация привела к возникновению подокарпов. Каждое такое преобразование приводило к формированию уникальных признаков. Шишки подокарпов, например, очень отличаются от еловых или сосновых, и больше похожи на фрукты. Однако роль дупликации в эволюции современных голосеменных намного меньше. Уже 70 миллионов лет назад большее значение имели климатические изменения.

11. Ученые из США исследовали генетику мигрени; результаты метаанализа мультиэтнического полногеномного поиска ассоциаций опубликовали в журнале Communications Biology. Наследуемость мигрени по разным оценкам составляет от 10% до 57%. В новом исследовании использовались данные 554 569 человек (28 852 человека с мигренью) европейского, азиатского, африканского и латиноамериканского происхождения из когорты генетических эпидемиологических исследований в области здоровья и старения взрослых (GERA) и когорты британского биобанка (UK Biobank). Авторы обнаружили 79 локусов, связанных с мигренью, из которых 45 были новыми. Стратифицированный по полу анализ помог определить четыре дополнительных новых локуса (CPS1, ASTN2, PBRM1, и SLC25A21), специфичных для женщин. Некоторые из этих генов были ассоциированы с другими патологиями.

Эпигенетика

12. Разное количество жира в печени самцов и самок мышей зависит от метилирования РНК. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показали, что наличие N6-метиладенозина (m6A) в липогенных мРНК защищает мышей от накопления триглицеридов в печени. Такие модификации распространены у самцов, поэтому их печень содержит меньше жира. Потеря m6A вызывала усиленное накопление липидов в печени самцов. Кроме того, авторы проанализировали данные людей, перенесших биопсию печени, и убедились, что и здесь низкие уровни m6A-модификации были связаны с высоким содержанием жира в печени и стеатозом (первой стадией жировой болезни). Таким образом, метилирование РНК может обеспечить защиту от неалкогольной жировой болезни печени.

13. Американские ученые выяснили, что материнская забота и ранние социальные связи влияют на метилирование ДНК и метаболизм гормонов стресса в более позднем возрасте у пятнистых гиен. Длительное наблюдение за животными в естественной среде показало, что чем больше времени мать-гиена ухаживала за детенышами, тем выше у них были уровни глобального метилирования ДНК. Однако связи этого метилирования со стрессовым фенотипом ученые не выявили. Но затем, когда подросшие гиены уже не так сильно зависели от матери и могли самостоятельно познавать мир, большое значение приобрели социальные взаимодействия. И чем больше социальных связей было у молодых гиен, тем более здоровой оказалась их реакция на стресс позже. Такие выводы ученые сделали, измерив количество глюкокортикоидных метаболитов в фекалиях.
Добавить в избранное

Вам будет интересно