Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 25 февраля — 3 марта

Диагностика

1. Неинвазивные и дешевые способы диагностики все более популярны. Американские исследователи изучили результаты 31-го исследования по диагностике рака толстой кишки и представили свои данные в Annals of Internal Medicine. Они сравнили результаты неинвазивного иммунохимического анализа кала (fecal immunochemical test, FIT) на скрытую кровь и колоноскопии. Оказалось, что FIT с высокой вероятностью выявляет рак: примерно у трети пациентов с положительным результатом FIT был обнаружен рак толстой кишки или его предшественник — аденоматозный полип. Более дешевый и неивазивный FIT можно проводить пациентам старше 50 лет, находящимся в группе риска, для оценки необходимости последующей колоноскопии.
2. Для обнаружения опухолей в недоступных для биопсии органах или мониторинга эффективности химиотерапии анализируют образцы крови. Однако в стандартных 7,5 мл крови можно обнаружить циркулирующие раковые клетки только при их количестве в этом объеме не ниже 35–40. Ученые из США и Австралии разработали микрогидродинамическое устройство для детекции раковых клеток в крови. Разделение клеток образца основано на их инерционной миграции в зависимости от размера — опухолевые клетки попадают в отдельный канал микрофлюидной платформы. Исследователи успешно выделили клетки немелкоклеточного рака легкого в 6 из 8 образцов крови пациентов (подробнее на PCR.news). Статья опубликована в Microsystems & Nanoengineering.
3. Для оценки метилирования ДНК используют бисульфитное секвенирование, в ходе которого около 90% ДНК разрушается, а непрямой способ детекции модификаций нуклеотидов делает его неэффективным. Ученые из Оксфорда разработали более дешевый и точный метод выявления метилированных цитозинов TAPS — TET-зависимое пиридин-боран секвенирование (TET-assisted pyridine borane sequencing). Он заключается в превращении 5-метил- и 5-гидроксиметлцитозинов в дигидроурацил и его конвертации в тимин при последующем ПЦР. Они протестировали метод на мышиных эмбриональных стволовых клетках и получили более подробную карту метилированных цитозинов, опубликовав результаты в Nature Biotechnology. TAPS можно использовать для определения ДНК раковых клеток в крови пациента.

Генетика

4. В ходе изучения аутизма давно выдвигалось предположение, что немалую роль играет генетическая предрасположенность. В Nature Geneticsопубликованы результаты масштабного исследования, в ходе которого ученые провели полногеномный поиск ассоциаций у 18 тысяч пациентов с расстройствами аутистического спектра (РАС) и сравнили с контролем (28 тысяч). Они выявили отклонения в пяти локусах, а также определили изменения, характерные для разных типов РАС. Гены этих локусов связаны с функционированием нейронов и развитием коры больших полушарий. Исследователи считают, что результаты можно использовать для точной диагностики типа РАС и разработки лечения.
5. Все счастливые семьи не просто похожи друг на друга. Исследователи из Нью-Хейвена изучили влияние генетических факторов на удовлетворенность браком у супругов. Они провели опрос 178 пар и взяли у них образцы слюны для анализа последовательности гена, кодирующего окситоциновый рецептор (OXTR). Выделяют G и A аллели этого гена. Оказалось, что в парах, где один и супругов имеет генотип GG, партнеры более удовлетворены браком, чем в других случаях. Также такие пары реже демонстрировали тревожный тип привязанности. Исследователи отметили, что генетическая предрасположенность может значительнее влиять на отношения, чем считалось ранее. Результаты опубликованы в PLOS ONE.
6. Технология CRISPR широко используется в науке. Однако две статьи, опубликованные в Science на это неделе, заставляют пересмотреть взгляды на ее применение в медицине. Одним из многих типов CRISPR является «редактор оснований» — комплекс белков, который помимо фермента Cas и гидовой РНК включает дезаминазу. Она осуществляет замену основания в месте разрыва. В одной статье показали, что фермент, заменяющий цитозин на тимин, в 20 раз увеличил частоту нецелевых однонуклеотидных замен в клетках эмбриона мыши. Во втором исследовании эксперименты на рисе дали аналогичный результат. Таким образом, дезаминаза в составе комплекса CRISPR может заменять нуклеотиды вне цели, определяемой гидовой РНК.

Наночастицы

7. В 2018 году часть Нобелевской премии по химии присудили за «направленную эволюцию ферментов» (у нас можно прочитать изложение Нобелевской лекции Фрэнсис Арнольд). Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны показали, что с помощью направленной эволюции можно улучшить характеристики одностенных углеродных нанотрубок, завернутых в ДНК (DNA-wrapped single-walled carbon nanotubes, DNA-SWCNTs). Эти частицы являются оптическими биосенсорами. Ученые вносили случайные мутации в нити ДНК, заворачивали в них нанотрубки и выбирали вариант с наилучшим сигналом. Два раза повторив цикл, они усилили сигнал на 56%. Статья в Chemical Communications подтверждает, что принципы биологической эволюции можно использовать в создании новых конструкций и материалов.
8. В случае адресной доставки лекарств важно точно понимать, куда они попадают. Группа ученых из Сент-Луиса продемонстрировала эффективность нового способа визуализации доставки лекарств с микропузырьками через гематоэнцефалический барьер. Использовали сфокусированный ультразвук (Focused ultrasound combined with microbubble for blood-brain barrier disruption, FUS-BBBD). Они определили положение и концентрацию препарата в мозгу мыши при помощи пассивной кавитационной детекции, основанной на определении колебаний микропузырьков в ответ на ультразвук. Ученые показали, что локализация совпадает с результатами более дорогой и менее безопасной позитронно-эмиссионной томографии. Статья опубликована в Scientific Reports.
9. Млекопитающие не могут видеть свет с длиной волны более 700 нм. Ученые из Китая и США дали возможность мышам видеть в ближней инфракрасной области (700–2500 нм). Они ввели животным в сетчатку ап-конверсионные наночастицы, поглощающие свет длиной волны 980 нм и испускающие свет 535 нм, который в свою очередь возбуждает клетки сетчатки. В ответ на облучение инфракрасным светом у таких мышей сокращался зрачок, а поведенческие тесты подтвердили, что животные могут распознавать ИК-паттерны. Такая суперспособность сохранялась у мышей около двух месяцев. Так как процесс небезопасен, обеспечить человека ИК зрением посредством наночастиц ученые пока не планируют. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.

Разное

10. Летучие мыши переносят множество вирусов: Эбола, Нипах, коронавирусы SARS и MERS, но при этом сами не болеют. Авторы статьи, опубликованной в Nature Microbiology, определили возможный механизм, объясняющий этот феномен. Оказалось, что у летучих мышей подавлена экспрессия рецептора NLRP3, что нарушает образование NLRP3-инфламмасом и развитие воспаления в ответ на вирусную инфекцию. Однако общая вирусная нагрузка при этом не увеличивается. Структура белка отличается от типичной для млекопитающих — это снижает его активность (подробности).
11. Большинство тканей нашего организма функционируют в соответствии с циркадными ритмами. Британские ученые проанализировали транскриптом и метаболические пути клеток белого жира, полученных из биопсии ткани добровольцев мужчин, которых изолировали от внешних воздействий на циркадные ритмы. Они обнаружили около 800 генов, экспрессия которых зависела от времени суток. Их основная часть отвечает за обмен жирных кислот. «Утренние» транскрипты ответственны за экспрессию генов, метаболизм азотистых соединений и нуклеиновых кислот. «Вечерние» участвуют в метаболизме органических кислот, кофакторов и редокс-активности. Данные, опубликованные в Scientific Reports, расширяют представления о нашем обмене веществ.
12. В The New England Journal of Medicine вышла статья, авторы которой описывают второй в мире случай рождения секвизиготных близнецов. Так, на стадии беременности врачи заметили, что у плодов была одна плацента (характерно для однояйцевых), но морфологически они были разного пола (характерно для разнояйцевых). Ученые показали, что гены близнецов совпадают на 75%: не на 50% и 100% как в случаях разнояйцевых и однояйцевых близнецов соответственно. Вероятно, секвизиготные близнецы получились в результате одновременного оплодотворения яйцеклетки двумя сперматозоидами.
13. Систему CRISPR/Cas заставили работать только в клетках определенного типа. В статье в Nature Cell Biology группа ученых из Пекинского университета описала созданную ими систему, в которой CRISPR/Cas активируется в присутствии определенной микроРНК. Так, она определяет созревание входящей в состав комплекса sgRNA. Исследователи протестировали систему на мышиных эмбриональных стволовых клетках: в случае работающей CRISPR/Cas в них синтезировался красный флуоресцирующий белок. С помощью такой конструкции можно определять активность микроРНК, а также редактировать геном только в нужных клетках.
14. Часть существующих антибиотиков ингибирует ферменты, которые формируют клеточную стенку бактерий. Исследователи из Индианского университета разработали метод визуализации роста бактерий и опубликовали результатыв Nature Chemistry. Ученые добавляли к суспензии клеток соединение RfDAA, которое начинает флуоресцировать только при включении в состав пептидогликанов клеточной стенки. Ранее эта же группа патентовала соединения со схожим механизмом работы — FDAAs. Их преимущество в сравнении с традиционными красителями в том, что в ходе окрашивания не нужна стадия отмывки невключившихся молекул. С помощью таких красителей можно тестировать новые способы остановки роста бактерий.
15. Найдена потенциальная терапия болезни Паркинсона. Канадско-британская группа ученых провела испытание на людях с прогрессирующей болезнью Паркинсона. Они ввели в мозг пациентов специальное устройство, которое каждые 4 недели инъецировало глиальный нейротрофический фактор (GDNF). Он восстанавливает и защищает дофаминовые нейроны, что показано на животных моделях заболевания. На протяжении 40 недель одной группе вводили плацебо, другой — GDNF. Далее в течение еще 40 недель обоим группам вводили GDNF. Оценка состояния нейронов базального ядра при помощи позитронно-эмиссионной томографии (оценивался захват клетками меченого предшественника дофамина) уже после первых 40 недель в контрольной группе показала значительное восстановление ткани. К концу все пациенты демонстрировали улучшения в симптоматике. Подающие надежду результаты опубликованы в Journal of Parkinson’s Disease.

Открытый доступ

16. Война за открытый доступ к научным статьям продолжается. На этой неделе Калифорнийский университет (UC) бойкотировал журналы издательского дома Elsevier. Стоит отметить, что на долю университета приходится около 10% всех американских публикаций. UC таким образом выразил поддержу движения за открытый доступ. Биг фарма тоже не отстает. Анализ литературы показал, что число публикаций сотрудников крупных фармкомпаний (Pfizer, Roche и др.), выложенных в открытый доступ, удвоились в период с 2009 по 2016, обогнав открытые медицинские публикации в целом. Более подробно о журнальных баталиях можно почитать в нашем материале.