Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 20–26 января

Лекарственные препараты

1. Неожиданно большое число препаратов, разработанных для лечения различных заболеваний, может применяться в противоопухолевой терапии. Авторы работы, опубликованной в Nature Cancer, при помощи метода ДНК-штрихкодирования PRISM, из провели скрининг 4518 лекарств — это около половины всех препаратов, когда-либо протестированных на людях. Из них 49 селективно ингибировали рост опухолевых клеточных линий. В некоторых случаях механизмы ингибирования отличались от уже известных: вместо блокирования какого-либо белка препараты стабилизировали белок-белковые взаимодействия или повышали уровни активности ферментов. Авторы также отмечают, что использованный метод позволяет выявлять биомаркеры чувствительности к лекарствам. Например, для дисульфирама, применяемого при лечении алкоголизма, таким биомаркером оказалась делеция 16q, часто встречающаяся в клетках рака груди и яичников. Дисульфирам уже предлагался в качестве противоракового средства, но теперь стало яснее, в каких случаях он эффективен. Массив данных скрининга еще предстоит проанализировать, чтобы выявить механизмы селективности и действия некоторых лекарств, а также установить, переносима ли для пациента концентрация, в которой действовал препарат in vitro. Датасет также будет расширяться за счет добавления новых клеточных линий.

2. Еще один пример использования лекарств не по прямому назначению — применение крема для терапии меланомы и бородавок в качестве защиты от тропических вирусных лихорадок, распространяющихся через комариные укусы. Международная группа исследователей  продемонстрировала, что нанесение на укушенный участок кожи имихимода (активное вещество препарата «Алдара») в течение часа после укуса значительно снижает репликацию вирусов: в 70 раз для вируса лихорадки Зика и в 600 — для чикунгунья. Эффект объясняется активацией рецепторов TLR7 на макрофагах кожи, запускающей антивирусный иммунный ответ. В норме при укусе комара задействуются другие механизмы локального иммунного ответа, и вирус, попав в организм, успевает реплицироваться достаточно много раз, прежде чем организм начнет с ним бороться. Предлагаемый метод может быть эффективным для множества неродственных групп вирусов. Он протестирован на мышах и фрагментах человеческой кожи, однако авторы предупреждают, что говорить о клиническом применении пока рано.

3. Грибок Candida auris вызывает инвазивные инфекции с высоким уровнем смертности и множественной лекарственной устойчивостью. Существующие противогрибковые препараты в большинстве своем токсичны для человека либо малоэффективны. Авторы работы, опубликованной в Nature Scientific Reports, предложили для лечения заболеваний, вызываемых C. auris, комбинировать уже известные препараты с монотерпеновыми фенолами из растительных экстрактов. Они исследовали четыре таких соединения (карвакол, тимол, евгенол и метилевгенол) в чистом виде и в комбинации с другими препаратами. Самой высокой активностью против C. auris обладал карвакол, а его использование в комбинации с другими препаратами повышало их эффективность на 28–96%. Также карвакол снижал адгезию клеток грибка к клеткам хозяина.

4. Группа немецких исследователей из компании GlaxoSmithKline и Европейской лаборатории молекулярной биологии предложила новый метод поиска белков-мишеней для лекарств, основанный на оценке сдвигов в их термической стабильности. При связывании препарата с мишенью изменяется ее конформация и температура плавления повышается; анализ таких изменений лежит в основе метода CESTA (cellular thermal-shift assay — клеточный анализ термического сдвига). В работе, опубликованной в Nature Biotechnology, описано применение метода для тканей различных органов у мышей, получавших дозы лекарств, получены оценки тканеспецифичной эффективности связывания препаратов и их офтаргетного эффекта. По словам авторов, новая техника (tissue thermal proteome profiling — тканевое термическое протеомное профилирование) позволит изучать белковые взаимодействия в тканях на новом уровне и может стать перспективным инструментом исследования таргетного действия лекарств.

Медицинская генетика и банки данных

5. Существует много баз данных, содержащих генные варианты, ассоциированные с заболеваниями, но что насчет информации о «здоровых» генах? Ученые из Австралии задались целью собрать банк геномных данных здоровых пожилых людей. Работа над созданием банка началась еще в 2012 году; ее целью было полногеномное секвенирование и сбор фенотипических данных о более чем 4000 людей старше 65 лет без признаков болезней, характерных для старения, таких как деменция, сердечно-сосудистые и онкологические заболевания. Опубликованные в Nature Communications результаты описывают 2750 геномов; авторы отмечают закономерно сниженные частоты встречаемости вариантов, ассоциируемых с заболеваниями. Анализ накопленной информации позволит исключить варианты, не связанные с болезнями, а также составить представления о том, какой должна быть здоровая старость. Также авторы отмечают любопытные корреляции между относительным количеством митохондриальной ДНК в лейкоцитах и силой сжатия кисти у мужчин — признак, зависящий не столько от возраста, сколько от уровня физической активности. Эти данные можно использовать в качестве поправки на особенности образа жизни при анализе. Работа над проектом будет продолжаться, исследователи планируют расширить базу данных. По их словам, сейчас ее объем недостаточен, например, для изучения связей редких генетических вариантов с заболеваниями.

6. Результаты полногеномного исследования ассоциаций (GWAS) для 1172 метаболитов в моче у 1672 пациентов с пониженной функцией почек опубликованы в Nature Genetics. Авторы выявили 240 уникальных локусов, ассоциируемых с продуктами обмена веществ, в тканях и клетках, выполняющих функции их всасывания, распределения, метаболизирования и выделения. Некоторые из новых локусов могут кодировать ранее не изученные белки-переносчики. Отдельного внимания заслуживают данные, полученные для пациентов с хронической болезнью почек: для них было обнаружено несколько ферментов, участвующих в метаболизме токсинов, которые содержатся в моче. Эти генетические варианты могут впоследствии стать диагностическим признаком. Но главный итог работы — создание банка данных генов, участвующих в метаболизме множества веществ. Статистические данные GWAS будут опубликованы в открытом доступе.

Инфекционные заболевания

7. Статья в PNAS  описывает механизм внедрения облигатного внутриклеточного паразита Chlamydia pneumoniae в клетки хозяина. Попав в организм, эта бактерия секретирует эффекторный белок CPn0678, индуцирующий изгиб мембраны клеток хозяина. Когда CPn0678 встраивается в мембрану, на его C-концевой участок рекрутируется SNX9 — ключевой регулятор эндоцитоза в клетке, в результате формируются везикулы с клатриновым окаймлением, содержащие клетки паразита. Ch. pneumoniae — не только возбудитель респираторных и урогенитальных инфекций; ее также связывают с развитием некоторых хронических заболеваний, таких как астма, болезнь Альцгеймера и рак легких. Понимание механизмов проникновения этих бактерий в клетки может позволить разработать новые методы терапии.

8. Продолжается изучение коронавируса 2019-nCoV, вызвавшего вспышку в Ухане. Сравнение 272 геномных последовательностей коронавирусов из различных регионов и видов хозяев с пятью геномами 2019-nCoV, секвенированными в январе, указывало на гомологичную рекомбинацию между коронавирусом летучей мыши и неизвестного промежуточного хозяина. Группа китайских исследователей предположила, что наиболее вероятным кандидатом на роль промежуточного хозяина является не млекопитающее, а змея. Участок рекомбинации, который отличает 2019-nCoV от других коронавирусов, затрагивает ген гликопротеина вирусного капсида, облегчающий проникновение вирусных частиц в клетки организма человека. Однако это предположение вызвало критику научного сообщества. Доказательства в пользу того, что коронавирус мог инфицировать змею и достаточно долго находиться в ее организме, представляются недостаточно весомыми. (Подробнее на PCR.news.) 

9. Сразу два  исследования, опубликованных в Nature, предлагают способы реактивации Т-лимфоцитов у пациентов с латентной стадией ВИЧ-инфекции. Под действием антиретровирусной терапии репликация вируса в клетках хозяина приостанавливается, однако существует популяция лимфоцитов с латентной формой вируса, невидимая для иммунной системы хозяина. Реактивация экспрессии вируса на фоне продолжающейся антиретровирусной терапии позволит уничтожить зараженные клетки (стратегия «ударь и убей»). Первый из предлагаемых способов основан на активации клеток агентом AZD5582, который запускает неканонический сигнальный путь через NF-kB и не оказывает практически никакого токсического эффекта на остальные клетки организма. Этот путь показал высокую эффективность как для вируса иммунодефицита обезьян, так и для мышиной модели с человеческими CD4+ Т-лимфоцитами. Второй способ основан на удалении из кровотока клеток CD8+ Т-лимфоцитов, участвующих в подавлении репликации ВИЧ, и последующем введении препарата N-803, активирующего транскрипцию вируса через интерлейкин-15. Пока неясно, удастся ли применить его для терапии вирусного иммунодефицита у человека, но сам механизм определенно представляет интерес для понимания возможностей манипулирования экспрессией ВИЧ.

Сигнальные пути и заболевания

10. АМФ-зависимая киназа (AMPK) широко известна как регулятор пролиферации клеток, способный при высоких интенсивностях метаболизма перевести их в «энергосберегающий режим». Было известно, что такой эффект частично достигается за счет ингибирования комплекса 1 мишени рапамицина (target of rapamycin complex 1, TORc1). Австралийские ученые показали, что регуляция в данном случае реципрокная. Выяснилось, что TORc1 также способен подавлять активность AMPK, как в клетках дрожжей, так и в клетках млекопитающих, фосфорилируя киназу по консервативным участкам. Ранее для AMPK была известна только регуляция соотношениями концентраций АМФ/АТФ. Теперь показано существование связующего звена между двумя важнейшими сигнальными путями, которое может быть перспективной мишенью для терапии: известно, что нарушение их баланса приводит к возникновению онкологических заболеваний и диабета II типа.

11. Утрата рибонуклеазы DICER1, ответственной за процессинг пре-микроРНК до микро РНК и малых интерферирующих РНК, связано со спонтанным развитием макулодистрофии. Это заболевание сетчатки — одна из самых частых причин возрастной утраты зрения. Оно существует в двух формах: более распространенной «сухой», или атрофической, и «мокрой», или экссудативной. На мышиной модели было продемонстрировано, что к возникновению обеих форм приводит нокаут гена DICER1. При пониженном уровне экспрессии этого фермента и нокауте генов, кодирующих компоненты инфламмосом или цитозольного адаптерного белка MyD88, макулодистрофия развивалась с высокой долей вероятности. Эти результаты дают ключ к генной терапии макулодистрофии: для мышей с этим заболеванием была продемонстрирована эффективность внедрения генов DICER1 в аденоассоциированных вирусных векторах.

Онкология: эпигенетика и CAR T-терапия

12. Эпигенетическим маркером рака ротоглотки может стать метилирование промоторов генов, кодирующих нейропептидные рецепторы GHSR и NMUR1. Сотрудники медицинского факультета Университета Хамамацу (Сидзуока, Япония) проанализировали паттерны метилирования промоторов генов NTSR1, NTSR2, GHSR, MLNR и NMUR1 в 278 случаях плоскоклеточной карциномы головы и шеи: 72 образца от пациентов с раком гортаноглотки, 54 — гортани, 75 — ротоглотки и 77 — ротовой полости. Метилирование промотора GHSR наблюдалось в 54,3% проанализированных случаев, независимо от пола и возраста пациентов, а промотора NMUR1 в 43,5%. Эти признаки коррелировали с повышенной тенденцией к рецидивам; также наблюдались отрицательные корреляции с выживаемостью пациентов с раком ротоглотки после хирургического вмешательства. Данные закономерности делают изученные паттерны метилирования перспективными биомаркерами для оценки рисков развития HNSCC.

13. Первая фаза клинических испытаний Т-клеток, экспрессирующих химерные рецепторы антигена анти-CD19 Hu19-CD828Z, для терапии лимфомы, прошла успешно. Из 20 пациентов у 11 была достигнута полная ремиссия, у 10 — снижение побочных эффектов, обусловленных неврологической токсичностью, и только у одного наблюдались тяжелые побочные эффекты. Снижение неврологической токсичности авторы статьи в Nature Medicine связывают с меньшим количеством цитокинов, выделяемых клетками Hu19-CD828Z, по сравнению с применявшимися ранее клетками FMC63-28Z. Уровни цитокинов, в свою очередь, зависят от структуры петлевых и трансмембранных доменов химерных антигенных рецепторов. Таким образом, оптимизация этой структуры способна снизить побочное действие терапии, не жертвуя ее эффективностью.

Молекулярная диагностика и новости компаний

14. Консорциум, возглавляемый швейцарской молекулярно-диагностической компанией Novigenix, получил грант в миллион евро от Eurostars на разработку теста на колоректальный рак по данным анализов крови. В проекте также примут участие Маахстритский университет (Нидерланды), Лёвенский католический университет (Бельгия) и бельгийский стартап Biolizard. В работе планируется использовать транскриптомные профили крови, а также паттерны метилирования внеклеточной ДНК, характерные для опухолей — их анализом будет заниматься группа под руководством Манон ван Энгеланд из Маастрихта. Biolizard примет участие в разработке алгоритмов автоматизированной обработки и структурирования данных, а группа онкологов из Лёвенского католического университета предложит клиническую сеть для сбора образцов и интерпретации данных. Компания Novigenix ранее уже занималась разработкой теста на колоректальный рак и планирует использовать полученные результаты в новом проекте.

15. Компания 23andMe, предоставляющая услуги по генетическому тестированию «напрямую к потребителю» (DTC), уволила около 100 сотрудников, то есть 14% своей рабочей силы, в связи с падением продаж. По словам пресс-секретаря, увольнения связаны с реструктурированием потребительского бизнеса компании и не повлияют на терапевтический бизнес. В дальнейшем 23andMe сосредоточится на своих основных направлениях — потребительской геномике и терапии, свернув другие виды деятельности, такие как клинические испытания блокирующего цитокины моноклонального антитела по соглашению с фармкомпанией Admirall. Генеральный директор 23andMe Энн Воджицки сказала CNBC, что «была удивлена» изменениями на рынке; она предполагает, что причиной может быть беспокойство о конфиденциальности генетической информации. Замедление на рынке потребительской геномики отмечается не впервые: в прошлом году Illumina сообщила о снижении доходов на этом рынке.

Пренатальное развитие

16. Давно известно, что курение и употребление алкоголя во время беременности пагубно сказывается на здоровье плода. Как оказалось, эти факторы могут существенно увеличить риск синдрома внезапной детской смерти (СВДС). Ученые из США провели когортное исследование, проанализировав данные более чем для 10000 женщин, и выявили двенадцатикратное увеличение риска СВДС у детей, матери которых продолжали употреблять алкоголь и курить в течение первого триместра беременности. Для детей, подвергавшихся воздействию только одного из этих факторов, наблюдалось четырех- и пятикратное увеличение риска СВДС соответственно. В своей работе авторы подчеркивают важность следования рекомендациям ВОЗ относительно отказа от курения и алкоголя даже на ранних этапах беременности.