Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 2–19 мая 2019 года

Биопринтеры, роботы-терапевты, лазер — диагност и хирург, антибиотикорезистентность, фаготерапия и наконец-то утвержденная правительством российская генетическая программа.

Художник:
Саша Кук

Эпидемиология

1. В Trends in Parasitology вышел обзор, посвященный влиянию климатических изменений на передачу инфекций и паразитов от животных к людям: В центре внимания авторов понятие специфичности паразита к хозяину: зоонозные заболевания могут стать опасными для человека при определенном изменении условий внешней среды. Авторы отмечают, что с 2010 по 2015 год количество публикаций, связанных со специфичностью к хозяину различных групп инфекций и паразитов, значительно возросло. Особенно это касается вирусов. На смену хозяина может повлиять не только климатический сдвиг сам по себе, но и изменение состава флоры, влажности воздуха, смена экологической ниши хозяина. Авторы описывают способы моделирования специфичности, включающие подсчет количества зараженных видов, оценку географического распространения этих видов, их филогенетической близости, и призывают использовать математические методы, которые уже применяются в других областях. Лучшее понимание принципов смены хозяина паразитом или инфекционным агентом поможет точнее предсказывать угрозы эпидемий.

2. Исследователи из Йельской школы медицины установили связь между влажностью воздуха и заболеваемостью гриппом. Они провели эксперимент, в котором мышей помещали в камеры с одинаковой температурой и различной влажностью и инфицировали вирусом гриппа А. Было обнаружено, что низкая влажность снижает сопротивляемость вирусу тремя разными способами: мешает ресничкам клеток в дыхательных путях удалять мукус и вирусные частицы, уменьшает способность клеток дыхательных путей восстанавливаться после повреждений, нанесенных вирусом, и мешает распространению интерферонов, высвобождаемых зараженными клетками. Авторы статьи, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, отмечают, что хотя низкая влажность и не единственный фактор, влияющий на распространение вируса зимой, увлажнение воздуха в помещениях может снизить заболеваемость.

Новые концепции в медицине

3. Статья, помещенная на обложку майского выпуска Science, рассказывает о новых возможностях биопринтеров. Одна из основных проблем при печатании органов — невозможность создать разветвленные системы, которые транспортируют кровь, воздух в легких, лимфу и тесно переплетаются, оставаясь при этом независимыми. Для решения этой проблемы команда биоинженеров из различных университетов США создала новую технологию биопринтинга, которую назвала «аппарат стереолитографии для инжиниринга тканей» (stereolithography apparatus for tissue engineering, SLATE). Биопринтер последовательно печатает жидким раствором двумерные слои, который затвердевает и превращается в гель под действием синего света из специального проектора, расположенного снизу. Инновация заключается в том, что авторы добавили в раствор обычные пищевые красители, которые абсорбируют синий свет — это обеспечивает полимеризацию тонких слоев и позволяет создать сложную архитектуру с разрешением 10–50 микронов. Новая технология позволяет также формировать внутрисосудистые образования, например двустворчатые клапаны. Напечатанные ткани печени ученые трансплантировали мышам

4. Тема статьи исследователей из Мюнхенского технического университета в Journal of Medical Internet Research — терапевтические устройства, обладающие искусственным интеллектом. Потенциал использования устройств с ИИ, в том числе роботов, растет с каждым годом. Уже сейчас существуют роботы, помогающие социализации детей с аутизмом, системы ИИ проводящие психотерапевтическую диагностику. Немецкие ученые формулируют некоторые основные этические принципы, вроде «правил робототехники», которые позволят ИИ стать успешным терапевтическим инструментов. Они подчеркивают необходимость исследовать и то, как люди воспринимают роботов, как влияет на них контакт с ИИ-терапевтом; например, дети с расстройствами аутистического спектра могут научиться взаимодействовать с роботом, но не с людьми.

Онкология: визуализация

5. В журнале Neurosurgery группа под руководством исследователей из медицинского центра Седарс-Синай описала новый способ визуализации раковых клеток в головном мозге человека. Для этого используются специальная камера, работающая в ближнем инфракрасном спектре, и синтетический аналог пептидного соединения, найденного в яде скорпиона, — тозулеристид, или BLZ-100. Синтетическое соединение нетоксично и способно присоединяться к раковым клеткам; оно несет флуоресцентный краситель, который светится при облучении его лазером ближнего инфракрасного спектра. Это позволяет хирургам четко различить границы между здоровыми и опухолевыми тканями в процессе операции, что особенно важно при хирургическом лечении глиом — высоколетальных раков, которые часто не отвечают на химио- и радиотерапию и составляют 33% от всех раков головного мозга. Многие глиомы имеют щупальцеобразные выросты, проникающие в здоровые ткани, поэтому их трудно удалять. В первой фазе клинических испытаний участвовало 17 взрослых пациентов. После операций их наблюдали 30 дней, и ни у одного не были отмечены побочные эффекты, что говорит о безопасности системы визуализации.

6. Статья в Science Advances описывает новый метод микроскопии, который может служить не только для диагностики заболеваний кожи, включая онкологические, но и для точнейших операций. Международная группа исследователей из Канады, Великобритании и Китая создала специальный мультифотонный конфокальный микроскоп, который позволяет визуализировать живые ткани до одного миллиметра вглубь, используя ультрабыстрый инфракрасный лазер. Более того, новый микроскоп может обрабатывать ткани, усиливая локальное тепловыделение. Таким образом, с его помощью можно одновременно установить точное положение новообразования и удалить его. Новый тип лазера также может быть использован для терапии сосудов кожи, мозга, глаз. Планируется разработка миниатюрной версии для применения в эндоскопии.

ВИЧ

7. В Cell опубликовали статью о новом типе иммунизации от ВИЧ. Авторы экспериментально показали, что постепенная иммунизация эффективнее, нежели стандартная, при которой вводится вся вакцина разом. Они провели эксперимент на обезьянах с тремя различными стратегиями иммунизации: стандартный, когда вакцина вводится один раз, специальный имплант, постепенно высвобождающий вакцину, и введение вакцины в несколько приемов маленькими дозами. Обе стратегии с растянутой во времени иммунизацией дали гораздо лучший результат, нежели стандартная, причем изменялось не только количество, но и качество антител в организме. Стратегии медленного высвобождения, по-видимому, позволяют дольше активировать B-клетки, давая им время для работы с Т-хелперами и улучшения силы и связывания антител. Исследователи предполагают, что вариант с имплантом, постепенно высвобождающим вакцину, лучше подойдет для иммунизации людей, нежели вариант с многократным вакцинированием.

Бактериология и антибиотикорезистентность

8. В Nature Medicine исследователи из США и Великобритании опубликовали статью, в которой описаны попытки создать эффективную терапию с персонализированным подходом, позволяющую успешно и безопасно элиминировать бактериальную инфекцию с помощью бактериофагов. Действие терапии продемонстрировали на примере 15-летней девочки с муковисцидозом, заразившейся Mycobacterium abscessus после трансплантации легких. Антибиотики не помогали. Ученые протестировали различные бактериофаги из обширной коллекции на культурах бактерий, взятых от пациентки, нашли три наиболее действенных, отредактировали геномы двух из них (удалили ген, который позволяет фагу жить в бактериальной клетке, не убивая ее) и начали вводить больной внутривенно смесь трех бактериофагов. Через шесть недель девочка пошла на поправку. Авторы полагают, что этот новый метод может помочь против антибиотикорезистентных бактерий, в том числе при терапии туберкулеза.

9. Бен Рэймонд из Эксетерского университета (Великобритания) опубликовал обзор в Evolutionary Applications, в котором предложил пять простых правил борьбы с антибиотикорезистентностью. 1). В целях профилактики развития устойчивости избегать долговременного использования одного и того же антибиотика. 2). Не полагаться на то, что при прекращении использования антибиотика исчезнет резистентность к нему. 3). Ограничить возможности для мутаций бактерий — использовать комбинации антибиотиков при терапии, не загрязнять антибиотиками окружающую среду, сократить их применение в животноводстве. 4). Отказаться от низкого дозирования антибиотиков, заменив их короткими курсами приема. 5). Информировать медицинский персонал о типах устойчивости, распространенных в данной местности: «предупрежден, значит, вооружен». Доктор Рэймонд подчеркивает, что клинические исследователи и эволюционные биологи должны чаще общаться, чтобы вместе противостоять угрозе лекарственной устойчивости.

Репродуктивная биология

10. В журнале Maturitas представлены результаты обширного исследования корреляций между возрастом отца и здоровьем детей. Как выяснилось, возраст имеет значение не только для женщин, но и для мужчин. Исследование показало, что у мужчин старше 45 лет наблюдается пониженная фертильность, а у матерей их детей повышена вероятность осложнений при беременности, таких как преэклампсия, сахарный диабет беременных, преждевременные роды. У детей, в свою очередь, повышается риск врожденных отклонений и различных заболеваний. Причиной могут быть падение уровня тестостерона, деградация спермы и снижение ее качества. У детей более старых отцов чаще развивается шизофрения: 1 случай на 47 у отцов старше 50 лет, и всего 1 на 141 у отцов моложе 25. Даже если партнерша моложе мужчины, это не гарантирует от проблем. Исследователи советуют тем, кто откладывает отцовство до позднего возраста, задуматься о сохранении спермы не позднее 35–45 лет.

Молекулярная диагностика

11. Roche получила сертификат CE-IVD для теста, детектирующего мутации резистентности к антибиотикам рифампицину и изониазиду в геноме возбудителя туберкулеза, сообщает Genomeweb. Тест интегрирован в микобактериальный тест Roche, который выполняется на автоматизированных молекулярных платформах Cobas 6800/8800. Директор Roche Майкл Хейер утверждает, что с добавлением нового теста компания обеспечила лаборатории более гибким и чувствительным инструментом диагностики туберкулеза.

12. А DiaSorin Molecular получила маркировку CE для своего универсального РТ-ПЦР теста, позволяющего детектировать вирус простого герпеса 1 типа, вирус простого герпеса 2 типа и вирус ветряной оспы. Для теста используется кожный или кожно-слизистый мазок, проведение реакции, как сообщают представители компании, занимает около часа.

13. Kiyatec разработала принципиально новый подход к диагностике и подбору корректной терапии раков. Сотрудники компании создали трехмерную клеточную культуру из образцов опухолевой ткани прооперированного пациента. На такой культуре можно тестировать различные препараты и подбирать наиболее эффективный. Эта технология позволила протестировать как уже имеющиеся на рынке препараты, так и те, что находятся на стадии клинических испытаний, причем весь процесс, от получения клеток до предоставления профиля реакции клеток на препараты, занимает 7 дней. В дальнейшем компания хочет сконцентрироваться на различных видах рака. Однако и сам по себе метод является новой ступенью в развитии персонализованной медицины, поскольку позволяет изучить не только геномы раковых клеток, но и взаимодействие клеток конкретного пациента и их реакцию на лекарства.

Российская наука

14. Утверждена Федеральная научно-техническая программа развития генетических технологий на 2019–2027 годы. Программа предусматривает развитие сектора российской медицины, сельского хозяйства и промышленности. Финансирование программы из федерального бюджета составит 111 миллиардов рублей. В частности, планируется создание «36 генетических технологий для обеспечения биобезопасности и технологической независимости, а также для использования в медицине, сельском хозяйстве и промышленности; (…); разработка не менее 6 опытных образцов научного и лабораторного оборудования для проведения исследований и разработок с применением генетических технологий; разработка не менее 20 генотерапевтических лекарственных препаратов и биомедицинских клеточных продуктов, содержащих клеточные линии с генетической модификацией, прошедших стадию доклинических исследований…»; и 10 новых линий генетически модифицированных растений и животных до 2020 года и еще 20 до 2027 года. Например, во Всероссийском институте растениеводства имени Н.И. Вавилова в Санкт-Петербурге уже ведутся работы с использованием генного редактирования по созданию более продуктивных и неприхотливых при выращивании сортов пшеницы и ячменя. Мнения относительно будущего успеха программы разделились, так, Константин Северинов, который помогал разрабатывать эту программу, в то же время обращает внимание на плохие условия для исследовательской работы в России. Алексей Кочетов, директор института Цитологии и генетики СО РАН в Новосибирске, утверждает, что хотя генетика в России десятилетиями хронически недофинансировалась, цели программы вполне осуществимы, особенно в случае привлечения капитала частных компаний.

Добавить в избранное

Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий

Вам будет интересно