Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 26 ноября — 2 декабря
Устойчивые к лечению опухоли, картирование глаз дрозофил, генетически модифицированные люди, травмы спинного мозга, кроветворные клетки кишечника, мини-плаценты и многое другое.

Художник:
Саша Кук
Новости нейробиологии
- Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) — распространенное психическое расстройство у детей и подростков, обусловленное комбинацией наследственных факторов и условий окружающей среды. Международная группа ученых провела полногеномный поиск ассоциаций у десятков тысяч индивидов и определила 12 участков генома, связанных с предрасположенностью к развитию СДВГ. Некоторые из участков отвечают за экспрессию генов в мозге, например, ген FOXP2, участвующий в формировании синапсов и обучении. Исследование опубликовано в Nature Genetics.
- Для диагностики доброкачественной эпилепсии с центрально-височными пиками у детей врач анализирует снимки МРТ и фМРТ, однако такая диагностика не всегда точна. Авторы работы, результаты которой опубликованы в IET Computer Vision, разработали нейронную сеть с глубоким обучением, способную более эффективно диагностировать доброкачественную эпилепсию с помощью анализа изображений МРТ и фМРТ.
- Восстановление двигательной и дыхательной активности после травм спинного мозга маловероятно. Авторы статьи, опубликованной в Nature Communications, вернули крысам с разрезом шейного отдела спинного мозга возможность самостоятельного дыхания. Они вводили животным фермент хондроитиназу ABC, разрезающую хондроитинсульфат-протеогликаны — вещества матрикса центральной нервной системы, препятствующие росту аксонов. При этом у крыс восстанавливалась функция диафрагмы, и чем больше времени проходило между травмой и инъекцией, тем лучше был результат. Таким образом, впервые было продемонстрировано восстановление моторной активности через продолжительное время после травмы (более года).
- Несмотря на морфологическое сходство, клетки мозга мышей и человека одинаковых типов экспрессируют разные гены. Ученые из США это подтвердили, выделяя при помощи специфических антител ядра клеток мозга разных типов и определяя в них активность генов методом ATAC-seq. Исследование таким методом образцов человеческого мозга показало различие транскрипционного профиля клеток мозга одного типа у людей разного возраста, пола. Статья опубликована в eLife.
- Для эффективной постэкспозиционной профилактики прионных заболеваний важно понимать, каким образом прионы попадают в мозг. Авторы исследования, опубликованного в PLOS Pathogens, изучили роль гематоэнцефалического барьера в прионной инфекции, проанализировав ее течение у мышей с нарушением проницаемости ГЭБ. Оказалось, что эта проницаемость не влияет на развитие прионного заболевания.
Молекулы, опухоли и клетки
- В Nature Medicine опубликована статья, раскрывающая молекулярный механизм появления устойчивости аденокарциномы легкого к лечению ингибиторами EGFR (Epidermal growth factor receptor), которые должны вызывать апоптоз клеток опухоли. Оказалось, что со временем в опухоли благодаря белку TPX2 (targeting protein for Xklp2) начинает активироваться киназа Aurora A, тормозящая апоптоз. Совместное использование ингибиторов EGFR и киназы Aurora A привело к гибели клеток.
- Последствия инактивации белка pRB — супрессора опухолей — зависят от типа клеток. Американские исследователи провели секвенирование РНК каждой клетки развивающегося глаза дрозофилы с помощью технологии Drop-seq. Далее они проанализировали влияние мутации в гене RB на разные типы клеток и определили популяцию клеток, в которых эта мутация вызвала изменения в метаболизме, вызывающим апоптоз. Это исследование показывает возможность применения методики секвенирования РНК отдельных клеток для анализа мутантных фенотипов, а также проливает свет на причины озлокачествления клеток с мутацией в RB.
- Плацента определяет судьбу плода и влияет на организм матери. Изучать нарушения ее работы сложно, поскольку у животных она формируется не так, как у человека. Группа исследователей из Кембриджского университета много лет занимается этой проблемой, и сейчас в Nature вышла статья, в которой они описали способ получения мини-плацент — структур, подобных ворсинам хориона (которыми эмбрион прикрепляется к стенке матки), растущих in vitro. В прошлом году эта группа вырастила in vitro модель эпителия матки. Теперь появилась возможность изучать на модельном объекте взаимодействие эмбриона со стенкой матки на ранних этапах беременности, заболевания, приводящие к нарушениям этого процесса, а также влияние различных препаратов на формирование и работу плаценты.
- Гемопоэтические стволовые клетки живут не только в костном мозге, но и в кишечнике. Ученые в течение 5 лет анализировали образцы крови 21 пациента после пересадки кишечника и опубликовали результаты в Cell Stem Cell. Оказалось, что клетки в крови реципиентов произошли от стволовых клеток, попавших в их организм после пересадки. При этом донорские Т-клетки прошли отбор в лимфоидных органах реципиента, приобретя толерантность. Вероятно также, что присутствие гемопоэтических в трансплантате способствует остановке отторжения, — обычно это достигается приемом иммуносупрессоров.
- Молекулярные механизмы регулирования метаболизма клеток при репарации повреждений изучены плохо. Авторы статьи, опубликованной в Nature, рассмотрели способность клеток проксимальных канальцев почек использовать глюкозу не для гликолиза и получения энергии, а для репарации. Оказалось, что для этого нужно ингибировать фермент PKM2, присоединяя к нему молекулу оксида азота. Фармакологическое воздействие на PKM2 потенциально способно предотвратить развитие заболеваний почек и других органов.
- Описание молекулярных механизмов апоптоза до сих пор остается актуальным. Австралийские исследователи показали, что белок VDAC2, формирующий ионный канал на внешней мембране митохондрий, необходим для осуществления апоптоза посредством белка BAX, а вот похожий на него белок BAK, другой важный медиатор апоптоза, действует независимо от VDAC2. Эта информация актуальна для разработки терапии, с тех случаях, когда апоптоз клеток осуществляется преимущественно через BAX, или при изучении причин формирования резистентности опухолевых клеток к запускающим апоптоз препаратам. Работа опубликована в Nature Communications.
- Иммунные клетки могут не только атаковать опухолевые, но и помогать им. Исследователи, чья статья вышла в Cell Reports, описали молекулярный механизм перехода макрофагов на сторону опухоли. Так, клетки некоторых опухолей активно синтезируют белок PAI-1, который вызывает миграции моноцитов в опухолевое окружение и их поляризацию — созревание до стадии макрофагов. Эти макрофаги впоследствии защищают опухоль, например, от воздействия химиотерапевтического препарата.
Новые способы диагностики
- Медицинские назначения при пневмонии зависят от ее природы, однако идентификация возбудителя занимает несколько дней. Для определения типа инфекции ученые из MIT применили ранее разработанный метод диагностики. Он заключается во введении в организм наночастиц, окруженных специфическими пептидами, которые разрезаются протеазами, выделяемыми нужными клетками или бактериями (например, в случае вызывающей пневмонию Pseudomonas aeruginosa это протеаза LasA). Далее измененные наночастицы выделяются с мочой, где их можно проанализировать. Исследователи показали, что метод также позволяет определить эффективность антибиотикотерапии пневмонии. Статья опубликована в EBioMedicine.
- В крови постоянно циркулируют молекулы ДНК погибших в разных тканях клеток. Авторы исследования, опубликованного в Nature Communications, разработали метод установления принадлежности свободной ДНК типу клеток и ткани на основе профиля ее метилирования. Они определили источники свободной ДНК крови в норме (большая часть — из клеток крови) и при различных патологиях, например, в случае сепсиса и различных вариантов рака. Метод можно будет использовать для диагностики заболеваний или определения местонахождения опухолей в организме.
Щепотка CRISPR
- Технология CRISPR/Cas используется как для фундаментальных исследований, так и для редактирования генома различных объектов. Иногда система CRISPR/Cas совершает ошибки и режет ДНК в неправильном месте. Авторы статьи, опубликованной в Cell, исследовали конформационные изменения белка Cas12a во время взаимодействия с ДНК при помощи криоэлектронной и FRET-микроскопии. Оказалось, что неспецифическое разрезание ДНК обусловлено изменением конформации белка, в частности — положением R-петли. За правильную ориентацию R-петли отвечают гайд-РНК, направляющие белок на путь истинный.
- Нельзя не упомянуть нашумевшее заявление китайского ученого Цзянькуя Хэ о рождении первых генномодифицированных людей. При помощи методики CRISPR/Cas9 он отредактировал ген рецептора, через который ВИЧ проникает в клетку, в зиготах, впоследствии подсаженных женщине. 28 ноября ученый выступил с докладом на саммите по редактированию генома человека в Гонконге, где рассказал о технических деталях проекта. Стоит отметить, что рецензированной статьи, опубликованной в журнале, с результатами экспериментов пока нет.