Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 20–26 мая 2019 года

Вакцины и вирусы

1.     Большая часть современных вакцин хранится при температуре 2–8ºC и быстро теряет эффективность при нагревании. Это обстоятельство затрудняет доставку вакцин в отдаленные регионы и развивающиеся страны, так как обеспечение условий хранения на всем маршруте препарата требует больших финансовых затрат. Канадские ученые нашли и опубликовали в Scientific Reports способ превращения термочувствительной вакцины в термостабильную и, соответственно, удешевление ее транспортировки. Для исследования использовались вакцины на основе вирусов герпеса 2 типа и гриппа А. Ученые высушивали их в смеси пуллулана и трегалозы, хранили при 40ºC и восстанавливали водой перед экспериментами. Показано, что аттенуированная вакцина против герпеса сохраняет эффективность после двух месяцев такого хранения, а инактивированная вакцина против гриппа не теряет иммуногенности и через три месяца.

2.     Программы массовой вакцинации не могут сдержать распространение заболеваний в том случае, если люди начинают отказываться от прививок, понадеявшись на коллективный иммунитет. Группа индийских ученых разработала модель на основе теории игр, описывающую зависимость индивидуальных решений о добровольной вакцинации от канала, по которому поступает информация об эпидемиологическом статусе окружения. Анализ модели показал, что люди скорее соглашаются получить вакцину, если знание о распространении инфекционного заболевания приходит от ближайшего окружения. Информация же о глобальной эпидемиологической ситуации, полученная, например, из СМИ, не имеет такого эффекта, так как риск заражения не кажется достаточно высоким. Статья доступна в PLOS Computational Biology.

3.     В 1918 году пандемия испанского гриппа унесла 50 миллионов человеческих жизней. Авторы статьи, опубликованной в журнале Human Vaccines & Immunotherapy провели настоящее расследование и пришли к выводу, что смертельный вирус впервые возник в 1916 году. В пользу этого говорят сообщения в журнале The Lancet за 1917 год, описывающие «маленькие эпидемии» в Англии и Франции. Кроме того, филогенетический анализ вируса H1N1, выделенного из образцов легочной ткани жертв пандемии 1918 года, и анализ методом молекулярных часов показывают, что в 1916 году произошла реассортация семи генов птичьего вируса с геном H1 вируса гриппа А. Современные эксперименты с вирусом H5N1 дают объяснение двухлетнему перерыву между первыми вспышками заболевания и пандемией: изначально вирус испанского гриппа передавался от птиц человеку через птичий помет и реплицировался в нижних отделах легких, что препятствовало его выделению в окружающую среду вместе с кашлем. Однако может быть достаточно нескольких мутаций, чтобы вирус сменил место обитания на верхние дыхательные пути. Авторы считают, что переосмысление событий прошлого поможет предотвратить развитие пандемий в настоящем.

Диагностика

4.     Компания Qiagen получила разрешение FDA и осуществила коммерческий запуск в США диагностической системы QIAstat-Dx. Система включает мультиплексную панель для обнаружения респираторных патогенов (QiaStat-Dx Respiratory Panel). QIAstat-Dx дает возможность проводить ПЦР в реальном времени для 48 мишеней одновременно. Система оснащена запатентованной микрофлюидной системой и оптическим датчиком для шести длин волн. Респираторная панель позволяет идентифицировать более 20 вирусных и бактериальных патогенов. В ближайших планах компании получение разрешения FDA для панели, определяющей желудочно-кишечные инфекции. Помимо этого, одобрения FDA удостоился тест Qiagen's Therascreen PIK3CA RGQ PCR Kit, разработанный для детекции мутации PIK3CA у пациентов, страдающих раком молочной железы. Носители этой мутации демонстрируют ответ на лечение препаратом алпелисиб ( Novartis Piqray®), который был одобрен FDA одновременно с тестом компании Qiagen.

5.     Компания Roche также получила сертификат 510(k) от FDA на тест сobas® TV/MG, с помощью которого можно установить наличие ДНК возбудителей ЗППП Trichomonas vaginalis и Mycoplasma genitalium в образцах мочи, эндоцервикальных и вагинальных соскобах. Тест работает на базе системы cobas® 6800/8800, в основе которой лежит ПЦР в реальном времени.

6.     Американские ученые разработали персонализированную платформу на базе плодовой мушки Drosophila для оптимизации лечения колоректального рака. Новый подход был опробован на пациенте с резистентной колоректальной аденокарциномой. Ход и результаты эксперимента описаны в Science Advanced. Ученые определили генотип опухоли и создали модельную линию Drosophila, несущую те же мутации, что и пациент. На основе генотипа опухоли была составлена библиотека потенциально эффективных препаратов. С помощью роботизированного скрининга была подобрана оптимальная комбинация веществ для терапии — траметиниб и золедронат. Плодовые мушки получали лекарство вместе с кормом; эффективность лечения оценивали по выживаемости мушек. Лечение пациента комбинацией траметиниба и золедроната дало хороший результат: опухолевая нагрузка уменьшилась на 45%. Ученые считают, что плодовая мушка является удобной и относительно дешевой платформой, по сравнению с моделями на других животных, для мониторинга терапии онкологических заболеваний.

Закон и порядок

7.     Открытая база человеческих геномов GEDmatch позволяет пользователям загружать результаты секвенирования своей ДНК и отыскивать родственников по совпадениям последовательностей. До недавнего времени правоохранительные органы имели право доступа к профилям пользователей в случае расследования изнасилований или убийств. Следствие с успехом пользовалось GEDmatch: поиск совпадений с образцами ДНК с места преступления в сочетании с традиционными генеалогическими подходами позволил раскрыть около пятидесяти дел. В частности, в прошлом году был идентифицирован и арестован калифорнийский серийный убийца. 20 мая появилось сообщение о том, что GEDmatch изменил условия и положения: теперь профили пользователей закрыты для правоохранительных органов по умолчанию, но каждый пользователь может по желанию открыть доступ к своей ДНК. При этом список преступлений, позволяющих полиции обратиться к открытым данным в базе, расширился: теперь в него входят также грабеж и некоторые другие правонарушения.

8.     В гражданском праве Китая могут появиться положения, регулирующие редактирование человеческого генома. Предварительно человеческие гены и эмбрионы включены в список прав человека, подлежащих государственной защите. Предпосылкой к пересмотру законодательных норм послужило ноябрьское заявление китайского ученого о рождении двух девочек, чей геном был отредактирован на эмбриональной стадии развития. Событие вызвало международный резонанс: Национальная медицинская академия США, Национальная академия наук США и Королевское общество Великобритании создают комиссию по клиническому использованию редактирования генома человека. В состав комиссии войдут представители 10 государств. Во время работы комиссия рассмотрит научные, клинические и этические аспекты проблемы. Финальный отчет запланирован на весну 2020 года.

Ожирение: риски и мишени

9.     Известно, что однонуклеотидный полиморфизм rs9939609 в гене FTO связан с повышенным риском ожирения. Группа ученых из США проверила связь rs9939609 с пищевым поведением детей в возрасте от 5 до 10 лет, не имеющих избыточного веса. В день эксперимента дети получали стандартизованный завтрак (хлопья с молоком). Через 3,5 часа им предлагали ланч с выбором из 28 наименований продуктов и напитков. Выяснилось, что количество поглощаемых калорий имеет прямую связь с количеством копий rs9939609 в геноме: на каждую копию приходились дополнительные 65 калорий. Эта цифра кажется небольшой, однако избыточное потребление калорий в каждый прием пищи в течение дней и недель может привести к накоплению лишнего веса. Раннее генотипирование детей, входящих в группы риска, позволит своевременно скорректировать пищевое поведение и предупредить возникновение ожирения. Исследование опубликовано в Obesity.

10. Бежевые жировые клетки накапливаются внутри белой жировой ткани в том случае, если организм подвергается длительному воздействию низких температур. Бежевые адипоциты обеспечивают термогенез за счет окислительного фосфорилирования. За преобразование белой жировой ткани в бежевую отвечает фактор EFB2. Группа ученых из Дании и США описала транскрипционный корегулятор TLE3, блокирующий действие EFB2 и, таким образом, прекращающий дифференциацию жировой ткани. В статье, доступной Genes & Development, показано, что мыши с делецией гена TLE3 накапливают больше бежевых жировых клеток при содержании на холоде, чем мыши из контрольной группы. Кроме того, нокаутные мыши при низких температурах теряли вес. Потеря TLE3 стимулирует митохондриальный окислительный метаболизм, улучшает глюкозный обмен и повышает чувствительность к инсулину. Авторы считают, что в перспективе TLE3 может рассматриваться в качестве терапевтической мишени для терапии пациентов с такими нарушениями метаболизма, как диабет 2 типа и ожирение.

Популяционные исследования

11. Анализ 21 668 митохондриальных геномов китайцев — представителей ханьского народа выявил наличие во всех образцах гаплогрупп D4, B4, F1 и M7. Различия в их соотношении были связаны с регионом проживания, а именно с долинами трех рек: Хуанхэ, Янцзы и Чжуцзян. Дополнительное исследование 4 986 митохондриальных последовательностей показало, что расхождение популяций произошло в позднем голоцене, около 10 000 лет назад. На основании полученных результатов авторы выдвигают предположение, что структура материнского генофонда современных ханьцев сохраняет генетический отпечаток неолитических фермеров, населявших разные речные бассейны. Исследование опубликовано в Molecular Biology and Evolution.

12. Американские ученые посчитали, что сравнение уровня смертности среди игроков Национальной футбольной лиги США (NFL) с уровнем смертности во всей популяции необъективно, так как профессиональные спортсмены обладают более крепким здоровьем, чем среднестатистический житель Соединенных Штатов. В JAMA Network Open опубликовано исследование, для которого в качестве сравнительной группы были выбраны представители другого вида спорта — члены Главной лиги бейсбола (MLB). Ретроспективный анализ уровня смертности и причин смерти 3 419 игроков NFL и 2 708 игроков MLB за период 1979–2013 гг. показал, что смертность среди футболистов была на 26% выше, чем среди бейсболистов. Игроки NFL почти в три раза чаще умирали от нейродегенеративных заболеваний и в 2,5 раза выше был риск смерти от сердечно-сосудистых заболеваний. Авторы объясняют полученные результаты частыми травмами головы и более высоким ростом у футболистов по сравнению с бейсболистами.

Терапия: новые подходы

13. Сердечная мышечная ткань взрослых млекопитающих плохо восстанавливается после повреждений. Решением проблемы может стать использование стволовых клеток Cdx2. В журнале Proceedings of the National Academy of Science опубликована статья, в которой говорится об успешном эксперименте на мышиной модели. Стволовые клетки Cdx2, помеченные зеленым флуоресцентным белком и выделенные из плаценты самок мышей в конце гестационного периода, вводили в хвостовую вену мышам, перенесшим инфаркт миокарда. Было обнаружено, что клетки Cdx2 доставляются в сердце, приживаются в нем и дифференцируются, образуя кардиомиоциты и кровеносные сосуды, улучшая в значительной степени сократительную функцию поврежденной ткани сердца. Согласно данным геномного и протеомного анализов, стволовые клетки Cdx2 сохраняют признаки эмбриональных стволовых клеток, а также экспрессируют белки, обеспечивающие им неуязвимость к иммунному ответу хозяина. Все вышеперечисленное вкупе с доступностью плаценты как источника необходимых клеток показывает перспективность применения данного подхода в аллогенной клеточной терапии заболеваний сердца.

14. Нарушения когнитивных способностей у людей с синдромом Дауна вызвано разбалансировкой между тормозной и возбудительной нейротрансмиссией. Ученые из США подробно изучили причины нарушений развития мозга; результаты опубликованы в Cell Stem Cell. Из образцов кожи от пациентов с синдромом Дауна были получены плюрипотентные стволовые клетки. На их основе была создана трехмерная органоидная модель мозга. Кроме того, ученые имплантировали стволовые клетки в мозг новорожденным мышам для создания модельной линии. Обе модели демонстрировали накопление ГАМК-эргических вставочных нейронов и, следовательно, тормозных синапсов, связанное с повышенной экспрессией гена OLIG2 в клетках с трисомией по 21 хромосоме. Кроме того, у мышей наблюдалось ослабление памяти. Нокдаун гена OLIG2 восстановил нормальную дифференциацию нейронов в обеих моделях. Авторы исследования считают, что OLIG2 может стать отличной мишенью для пренатальной терапии аномального развития мозга в эмбриональный период.

15. Болезнь Альцгеймера является наиболее распространенной формой деменции. Известно, что на поведение нейронов влияет эпигенетическая регуляция энхансеров. Международная группа ученых проверила связь между метилированием энхансеров и развитием болезни Альцгеймера. Исследование опубликовано в Nature Communications. Авторы проанализировали 1,2 миллиона сайтов CpG и CpH в энхансерах нейронов префронтального кортекса от здоровых людей и людей с разной стадией заболевания. Выяснилось, что количество сайтов метилирования у больных людей гораздо ниже, чем у здоровых. Гипометилирование энхансеров в нейронах приводит к стимуляции апоптотических и воспалительных путей, а также к оверэкспрессии гена BACE1, приводящей к появлению амилоидных бляшек. Авторы считают, что энхансеры, регулирующие BACE1 и гены клеточного цикла, могут стать новыми мишенями для терапии болезни Альцгеймера на любой стадии.