Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 21–27 сентября (без коронавируса)

Онкология

1. При метастазировании раковым клеткам нужно адаптироваться к новым условиям, перестроить метаболизм. Авторы статьи в Nature Immunology показали на модельных мышах, что при раке молочной железы нейтрофилы в легких способствуют метастазированию: у них усиливается экспрессия ингибиторов липазы, из-за чего клетки накапливают триглицериды. Причина усиления экспрессии кроется в сигналах от легочных мезенхимальных клеток. Нейтрофилы, в свою очередь, передают липиды раковым клеткам, и те поглощают их через макропиноцитоз и используют в качестве источника энергии, выживают и эффективно делятся. При нокауте генов ингибиторов липазы в нейтрофилах клетки опухоли хуже колонизировали легкие, как и при использовании ингибитора макропиноцитоза. Описанный процесс можно использовать как мишень для остановки метастазирования. (Подробнее — на PCR.news.)

2. С возрастом в тканях организма нарушается процесс окислительного фосфорилирования, что может происходить из-за мутаций в мтДНК. Британские исследователи показали, что такие мутации в эпителии толстого кишечника изменяют метаболизм клеток, повышая вероятность озлокачествления. Они оценили работу ферментов и секвенировали мтДНК эпителиальных клеток образцов аденом и аденокарцином пациентов: в последних чаще встречались нарушения фосфорилирования и мутации мтДНК. Также процесс изучили на линии мышей с усиленным мутагенезом мтДНК и индуцибельным раком толстой кишки: у них опухолевые клетки лучше делились и были более устойчивы к апоптозу. Так, в криптах при нарушении окислительного фосфорилирования повышался синтез серина, что наблюдали и в опухолях. Результаты опубликованы в Nature Cancer.

Иммунология

3. Британские и швейцарские исследователи изучили профиль иммунных клеток в крови и суставной жидкости пациентов с псориатическим артритом. Они наблюдали трехкратное увеличение количества CD8+ Т-клеток памяти в синовальной жидкости, а секвенирование РНК альфа- и бета-цепей Т-клеточных рецепторов показало их клональную экспансию, при этом у разных пациентов последовательности перекрывались. Авторы также проанализировали транскриптом CD8+ Т-клеток: у них наблюдалось усиление экспрессии рецептора CXCR3. Это обуславливает хемотаксис лимфоцитов в область суставов, где повышена концентрация лигандов этого рецептора: CXCL9 и CXCL10. Результаты работы, опубликованные в Nature Communications, позволяют лучше понять патогенез заболевания.

4. Факторы риска ревматоидного артрита разнообразны, кроме того, болезнь может по-разному поражать ткани суставов в зависимости от наличия аутоантител. Нидерландские исследователи предложили разделить заболевание на типы: первый (с аутоантителами: ревматоидный фактор и/или АЦЦП) и второй (без аутоантител). Они изучили течение болезни и ответ на разные виды терапии у почти 1 300 пациентов с РА с 1993 по 2016, у трети из которых не было аутоантител. При общем улучшении состояния в обеих группах пациентов, группа с аутоантителами при введении новых видов терапии лучше выходила в ремиссию, у них улучшались физические показатели и снижалась смертность. При этом пациенты без аутоантител не отвечают на стандартные варианты терапии, что говорит об отличающемся от первого типа РА патогенезе. Результаты опубликованы в PLoS Medicine.

Редактирование генома

5. Около года назад вышла статья, авторы которой предложили новый метод редактирования генома — праймированное редактирование (PE), в основе которого лежит синтез нужной ДНК на матрице РНК с помощью обратной транскриптазы. В новой статье в Nature Biotechnology корейские ученые оценили работу системы для праймированного редактирования PE2. Они проанализировали почти 55 тысяч пар последовательностей пргРНК и их мишеней, вводя их клетки и затем проверяя эффективность редактирования секвенированием. Исходя из результатов, авторы определили факторы, которые влияют на работу PE2, предложили рекомендации для дизайна пргРНК и разработали три компьютерные модели, предсказывающие эффективность системы для разных мишеней.

Неврология

6. Активация ноцицепторов приводит не только к боли, но и стимулирует воспаление: повышается проницаемость капилляров, усиливается приток крови. Авторы статьи в Nature Biotechnology показали, что ноцицепторы напрямую влияют и на иммунные клетки. Для этого они разработали миниатюрную оптоэлектронную систему: небольшие светодиоды имплантировали на седалищный нерв мыши, связывали их с блоком питания на голове животного, который контролировали по Bluetooth. В ноцицепторах мышей специфически экспрессировался канальный родопсин. Эксперименты проводили на бодрствующих и подвижных мышах: при стимуляции нерва светом мыши чувствовали боль, а в коже лапок увеличивались количество иммунных клеток и экспрессия провоспалительных цитокинов.

7. В журнале Cell Stem Cell вышла статья, авторы которой подробно описали восстановление нигрострарного пути (участника дофаминэргической системы) у модельных мышей с болезнью Паркинсона. Исследователи вводили в черную субстанцию и полосатое тело предшественники дофаминовых и глутаматэргических нейронов, полученные из человеческих эмбриональных стволовых клеток и экспрессирующие флуоресцентные маркеры при созревании. Рост аксонов в сторону полосатого тела определялся типом подсаженных нейронов, анатомия и тип пресинаптических сигналов этим нейронам зависели как от локации, так и от типа клеток. Дофаминовые нейроны восстанавливали работу нигростриарного пути во взрослом мозге и двигательную активность животных.

Диагностика

8. Существующие методы диагностики малярии либо невозможно использовать в полевых условиях (ПЦР), либо они не детектируют наличие плазмодия у бессимптомных носителей и не могут определить его вид, что важно для терапии. Американские исследователи адаптировали CRISPR-систему SHERLOCK для ультрачувствительного определения четырех видов плазмодиев в образцах, пригодного для полевых условий. Они упростили стадию подготовки проб, исключив экстракцию нуклеиновых кислот, а для увеличения концентрации ДНК в образце использовали изотермическую рекомбиназную полимеразную амплификацию. Сама система основана на нуклеазной активности Cas12a, который после связывания с мишенью режет неспецифические репортерные молекулы ДНК. Тест занимает чуть больше часа, может регистрировать меньше двух паразитов в микролитре крови и дает 100% чувствительность и специфичность. Результаты опубликованы в PNAS.

9. Канадские ученые показали, что секвенирование генома можно использовать для постановки диагноза детям с особыми медицинскими потребностями. Для исследования по определенным критериям отобрали 49 семей и провели секвенирование геномов 138 участникам. Секвенирование выявило все геномные варианты, обнаруженные ранее традиционными генетическими тестами. Кроме того, в 15 случаях (31%) удалось поставить новый молекулярно-генетический диагноз: у трех пациентов нашли новое генетическое заболевание, у девяти — либо ультра-редкое (меньше 25 случаев, описанных в литературе), либо очень редкое с необычными признаками. Для четырех семей риск диагноза у сиблингов составил 25%, в семи случаях диагноз определил необходимый медицинский уход. Результаты опубликованы в JAMA Network Open.

CAR-T-терапия

10. Нейротоксичность — один из побочных эффектов терапии CAR-T-клетками или биспецифичными антителами к CD19. В статье, опубликованной в Cell, исследователи показали, что в мозге присутствуют неиммунные клетки, экспрессирующие CD19. Анализ данных секвенирования РНК единичных клеток коры выявил этот белок у муральных клеток: перицитов и гладкомышечных клеток, которые окружают сосуды и участвуют в поддержании гематоэнцефалического барьера. Авторы подтвердили это окрашиванием срезов мозга антителами к CD19, а также показали, что CD19 муральных клеток может быть мишенью для CAR-T-клеток. Следующим шагом будет подтверждение этой причины нейротоксичности CAR-T-терапии в клинических исследованиях.

Нейроимпланты

11. Исследователи из России, Германии и Великобритании разработали технологию печати мягких нейроимплантов, которые можно адаптировать к различным анатомическим структурам. Сначала создается каркас импланта из силикона, затем его поверхность делают гидрофильной с помощью холодной плазмы, после чего струйной печатью вносят платиновые микрочастицы. В статье в Nature Biomedical Engineering описывается создание имплантов и их проверка на разных животных моделях, в ходе которой была подтверждена их биосовместимость и стабильность. Так, с помощью нейроимплантов они стимулировали спинной мозг, седалищный нерв и детрузор мочевого пузыря кошки, спинные мышцы Danio rerio, кору головного мозга и мышцы задних конечностей крыс. Технологию можно будет использовать как для фундаментальных исследований, так и в клинике для нейропротезирования.

Контроль экспрессии генов

12. В статье в Nature Communications описан обратимый способ контролировать экспрессию генов при помощи света. Немецкие исследователи добавили к регуляторным РНК (микроРНК — коротким РНК, образующим шпильки) аптамер, который при освещении взаимодействует с бактериальным фоторецептором PAL. В результате регуляторная РНК не может ингибировать трансляцию. В клетки система вводится с помощью плазмид. Авторы проверили ее работу на экспрессии люциферазы и GFP (при освещении голубым светом возобновлялся синтез репортерных белков), а также на регуляторах клеточного цикла — циклине B1 и CDK1, необходимых для начала митоза.

Биосенсор вирусной трансляции

13. Вирусные РНК содержат участок IRES, который инициирует трансляцию в обход классического 5’-кэпа. Авторы статьи, опубликованной в Nature Structural & Molecular Biology, разработали биосенсор для изучения структуры и динамики инициации трансляции на IRES с высоким разрешением. Биосенсор представляет собой молекулу РНК, где с кэпа начинается трансляция нескольких пептидов FLAG, а с IRES — эпитопов SunTag, которые котрансляционно связываются с флуоресцентно меченными антителами разных цветов. Это позволяет детектировать синтез цепи белка в реальном времени. Исследователи описали структурные различия двух сайтов инициации и показали, что в нормальных условиях IRES-трансляция реже и короче кэп-инициируемой, а при окислительном и ЭПР-стрессе, наоборот, чаще и длинее.

Микробиом

14. Микробиом влияет на работу мозга и поведение. Американские исследователи изучили влияние материнской микробиоты на формирование мозга плода у мышей. В случае стерильных самок или при изменении микробиома антибиотиками у эмбрионов нарушалось формирование аксонов таламокортикального пути. Родившиеся и подросшие мыши хуже реагировали на тактильные стимулы, чем их нормальные сверстники. В работе, опубликованной в Nature, показано, что заселение кишечника стерильных самок клостридиями, образующими споры, предотвращает нарушения. Также они определили специфические метаболиты в сыворотке крови самок и мозге эмбриона, которые восстанавливают рост аксонов.