Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 24 февраля — 1 марта

CRISPR-Cas9 для лечения рака, бесполезная вакцинация от столбняка и дифтерии, половые особенности жировой ткани, геномика нью-йоркских крыс и многое другое.

Художник:
Наталья Дюкова

Клеточная и молекулярная биология

1. С помощью секвенирования РНК одиночных клеток и метода FISH (флуоресцентная гибридизация in situ) составлен комплексный молекулярный атлас клеток кожи мыши. В него вошли 56 различных типов клеток, как эпителиальных, так и стромальных, в том числе фибробласты, лимфоциты и клетки кровеносных сосудов, с учетом их состояний во время роста волос и в покое. Оказалось, что клетки, традиционно относимые к одному и тому же типу, но находящиеся на разной глубине кожных покровов, имеют различные транскриптомные профили. Работа иллюстрирует процесс поддержания гомеостаза кожи и то, как клетки волосяного фолликула и наружной корневой оболочки обеспечивают рост волоса. Авторы исследования также разработали онлайн-инструмент для удобства навигации по атласу и использования собранной ими информации.

2. Женская жировая ткань значительно отличается от мужской. Мужской висцеральный жир больше обогащен регуляторными Т-клетками, чем женский, причем эти клетки отличаются от женских по фенотипу, транскрипционному ландшафту и доступностью хроматина. Австралийские ученые показали, что при воспалительном процессе в мужской жировой ткани Т-клетки рекрутируются через сигнальный путь CCL2–CCR2. Экспрессию необходимых для этого лиганда и рецептора стимулирует цитокин IL-33, а развитие популяции IL-33-продуцирующих стромальных клеток регулируется андрогенами.

3. Авторы исследования, опубликованного на этой неделе в Nature, выяснили, что в альвеолярных макрофагах астматиков повышена экспрессия каспазы-4. Этот фермент вызывает гибель клеток. Ученые обнаружили вещество, потенциально способное остановить патогенез астмы: простагландин Е2 ингибирует экспрессию каспазы-11 — мышиного гомолога каспазы-4. Мыши с ингибированной экспрессией каспазы-11 оказались более устойчивы к аллергическому воспалению дыхательных путей. Блокирование же синтеза простагландина E2 индометацином вызывало рост экспрессии каспазы-11 в дыхательных путях. Эта информация может не только дополнить картину патогенеза астмы, но также дать ученым ключ к ее лечению.

Геномика

4. Что помогает крысам выживать в большом городе, поведение или генетика? Исследователи изучили 29 полных геномов коричневых крыс — обитателей Нью-Йорка (Rattus norvegicus) и сравнили их с геномом предполагаемого предка — коричневой крысы из сельской местности северо-востока Китая. Геномы грызунов из разных мест действительно несут значительные различия: у крыс из Нью-Йорка были выражены признаки так называемого «выметания отбором» (selective sweep) — снижения генетического разнообразия и закрепления полезных вариантов в некоторых локусах в процессе адаптации. В частности, это явление детектировано внутри или неподалеку от генов, ассоциированных с метаболизмом, питанием, морфогенезом органов и локомоторным поведение.

Иммунная система

5. Один из маркеров атопического дерматита (АД) — недостаток циркулирующих в крови NK-клеток, численность которых восстанавливается при успешном лечении. В новом исследовании белковое и РНК-профилирование лимфоцитов из крови больных людей выявили изменения, связанные с гибелью NK-клеток. Недостаточность NK-клеток у модельных мышей была ассоциирована с усиленным воспалением, индуцированным врожденными лимфоидными клетками группы 2 (ILC2). Это говорит о важной роли NK-клеток в иммунорегуляции этого процесса. Ученые вводили мышам с АД суперагонист интерлейкина 15 (IL-15) — комплекс из химерного рецептора и IL-15, и наблюдали рост численности NK-клеток, снижение количества ILC2 и смягчение симптомов. Авторы считают, что на основе полученных данных могут быть разработаны терапевтические стратегии.

6. Недавнее исследование показало, что уровень антител к ионотропному рецептору глутамата NMDA в крови может сильно меняться, повышаясь с возрастом и при хроническом стрессе, вне зависимости от состояния здоровья. Попадая в мозг, эти антитела, будучи антагонистами NMDA-рецепторов, оказывают кетаминоподобное действие, снижая уровень депрессии и тревожности у людей и депрессивное поведение у мышей. Также оказалось, что небольшая травма мозга у молодых мышей ведет к повышению уровней этих антител в крови; вместе с этим возрастает разнообразие иммуноглобулинов разных классов.

Вакцины и вирусы

7. Антиретровирусная терапия против ВИЧ снижает риск возникновения анальных папилломавирусных инфекций и рака анального канала у ВИЧ-инфицированных людей. Метаанализ исследований, проведенных в период с 1996 по 2019 года, показал 35%-ное сокращение распространения вируса папилломы человека высокого онкогенного риска среди ВИЧ-инфицированных людей, получающих АРВ препараты. У людей со стабильно недетектируемой вирусной нагрузкой риск возникновения рака анального канала снижается на 44%. В некоторых исследованиях был показано снижение распространения ВПЧ высокого риска на 10% в год при долговременном приеме АРВ. Высокий минимальный уровень CD4-лимфоцитов также имеет обратную корреляцию с вероятностью возникновения рака анального канала.

8. Специалисты ВОЗ считают, что не нужно вакцинировать людей от столбняка и дифтерии во взрослом возрасте, если они уже были вакцинированы в детстве. Тем не менее, во многих странах эти вакцины включены во взрослый календарь прививок. Группа ученых из США проанализировала данные ВОЗ за 2001–2016 гг. о странах Европы и Северной Америки, где принято делать взрослым прививки от столбняка и дифтерии каждые 5–20 лет. Было показано, что частота заболеваемости достоверно не отличается от оной в странах, где взрослых не прививают от этих болезней. Возможно, эта информация позволит ВОЗ сосредоточить усилия на вакцинации народов других стран, более уязвимых к этим инфекциям.

Новые технологии

9. Разработана технология картирования РНК-хроматиновых взаимодействий в ядре клетки млекопитающего, основанная на выявлении лигирования между ДНК и РНК. Это поможет выявлять регуляторные функции некодирующих РНК. Новый метод назвали RADICL-seq (RNA And DNA Interacting Complexes Ligated and Sequenced). Он отличается от всех предыдущих тем, что перед секвенированием геном обрабатывают РНКазой Н (RNase H) — ферментом, расщепляющим связи между ДНК и РНК. Затем препарат обрабатывают ДНК-адаптером, который одним концом специфически связывается с 3ʹ-OH-концом РНК, а другим — с ближайшей ДНК из библиотеки. Полученная структура достраивается до двойной спирали другими ферментами, проходит ПЦР и секвенируется. Таким образом можно выявить РНК-хроматиновые взаимодействия и их функции, в том числе роль транскрипции в формировании структуры хроматина.

10. Разработана система для поиска сайленсеров — некодирующих участков генома, с которыми связываются белки-репрессоры, подавляющие транскрипцию ДНК. Новый метод измеряет репрессивную способность сайленсерных элементов, выявляя фрагменты генома, способные подавить транскрипцию проапоптотического гена каспазы-9. Клетки человеческой линии K562 трансфецируются библиотекой лентивирусных плазмид, несущих предположительные последовательности сайленсеров и ген модифицированной каспазы-9. Кандидатный участок встроен перед EF-1α — промотором гена каспазы-9. Если он оказывается сайленсером, экспрессия каспазы-9 в клетке подавляется, и клетка выживает. Если нет, то фермент экспрессируется и запускает апоптоз. Местоположение сайленсера в геноме клетке определяют с помощью секвенирования. Этот метод позволил найти в человеческом геноме более 5 000 потенциальных тканеспецифических сайленсерных элементов. Также в ходе проверки функций сайленсеров оказалось, что их делеция в области генов транспортеров лекарств ABCC2 и ABCG2 повышает устойчивость клеток к химиотерапевтическим средствам.

Терапия

11. Опубликованы предварительные данные клинических испытаний (clinicaltrials.gov; NCT03399448) метода на основе CRISPR-Cas9 для лечения рефрактерных (невосприимчивых к лечению) раковых опухолей у людей. Т-клетки забираются у пациентов, модифицируются ex vivo и вводятся пациентам внутривенно, чтобы усилить естественный иммунный ответ организма на рост опухоли. С помощью CRISPR-Cas9 выключаются гены эндогенного Т-клеточного рецептора (TCR) и белка PD-1, а с помощью лентивирусного вектора вводятся гены синтетического TCR, специфичного к опухолевым клеткам. В результате увеличивается эффективность работы Т-клеток и продлевается срок их жизни. Новый метод испытан пока только на трех пациентах, в каждом случае он оказался безопасен, а биопсия показала увеличение числа Т-клеток в опухоли и уменьшение ее размера. Срок жизни модифицированных Т-клеток в крови составил более 9 месяцев.

Микробиом

12. Ученые обнаружили, что определенный набор кишечных бактерий может вносить свой вклад в развитие легочной артериальной гипертензии (ЛАГ) и служить маркером этого заболевания. Исследование метагеномный анализ фекальных образцов 18 пациентов с ЛАГ и 12 здоровых людей с помощью секвенирования методом дробовика выявило значительные различия. Оказалось, что бактерии, способные синтезировать аргинин, пролин и орнитин, встречались у группы с ЛАГ чаще, чем у контрольной группы, как и бактерии, принимающие участие в метаболизме триметиламина и пурина. Однако в кишечнике больных реже встречаются бактерии, синтезирующие бутират и пропионат, такие как Coprococcus, Butyrivibrio, Lachnospiraceae, Eubacterium, Akkermansia и Bacteroides. Различия обнаружены также в вироме: у пациентов с ЛАГ чаще встречаются энтерококковые бактериофаги и реже — лактококковые. На основе этих данных алгоритм машинного обучения random forest с точностью 83% определял наличие или отсутствие ЛАГ у человека по составу его микробиома. (Подробнее — на PCR.news)

13. Курение электронной сигареты или вейпа может вызвать дисбаланс микрофлоры рта. Секвенирование генов рибосомальной РНК бактерий ротовой полости показало, что у пользователей вейпа чаще встречаются патобионты Porphyromonas и Veillonella, чем у курильщиков обычных сигарет и тех, кто не курит вообще. Также в слюне вейперов были повышены уровни провоспалительных цитокинов IL-6 и IL-1β. Эксперименты in vitro подтвердили: эпителиальные клетки, обработанные аэрозолем (высокодисперсный пар, производимый электронной сигаретой), действительно более уязвимы для инфекций и развивают более сильный воспалительный ответ в присутствии патогенных бактерий.
Добавить в избранное

Комментарии

Вам будет интересно