Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 3–9 декабря

1. Исследование влияния микрогравитации на ткани человека на Международной космической станции (МКС) может пролить свет на процесс старения. После полетов у космонавтов отмечают физиологические изменения, которые обычно бывают связаны со старением: атрофию костной ткани, ухудшение состояния мышц, нарушение работы иммунной системы. Эти изменения, как правило, обратимы, они исчезают после возвращения на Землю. Чтобы лучше исследовать их, ученые отправляют тканевые чипы в космос. Пятого декабря стартовал первый набор чипов, которые имитируют живые человеческие ткани и клетки. Чипы будут испытывать микрогравитацию космической станции, после чего их заморозят и возвратят на Землю для анализа. Летят на орбиту в том числе и чипы с клетками иммунной системы. Как отмечают разработчики чипов, такой эксперимент позволит имитировать старение иммунной системы и понять, как оно влияет на способность нашего организма восстанавливаться после заболеваний.

На этой неделе мы сообщали и о другой новости, связанной с МКС. Исследователи из Калифорнийского технологического института опубликовали в BMC Microbiology статью об обнаружении на МКС Enterobacter bugandensis с множественной резистентностью к антибактериальным препаратам и сравнении его генома с другими штаммами этого вида.

2. Старение изучают не только в космосе, ученые подходят к этому вопросу со всех сторон. Например, в Nature на этой неделе рассказывается об исследовании генома легендарной галапагосской черепахи — Одинокого Джорджа, последнего представителя вида Chelonoidis abingdonii, который скончался в 2012 году, прожив более ста лет. Будучи одними из самых долгоживущих позвоночных животных, гигантские черепахи — отличная модель для изучения долголетия и возрастных заболеваний. Геномы Джорджа и сейшельской гигантской черепахи Aldabrachelys giganteaсравнивали с геномами родственных видов, что позволило выявить специфические локусы, влияющие на гены репарации ДНК, медиаторов воспаления и гены, связанных с развитием рака. Детальное исследование 891 гена, участвующего в регуляции иммунной системы, выявило дупликации в генах черепах, которых не наблюдается у человека. Кроме того, у гигантских черепах больше генов-супрессоров опухолей, чем у позвоночных в целом. Исследование проливает свет на то, как работают конкретные эволюционные стратегии, связанные с увеличением продолжительности жизни, и расширяет наше понимание геномных детерминант старения.

3. Пока одни ученые изучают «гены долголетия» у черепах, другие утверждают, что идентифицировали «факторы молодости» в клетках крови, которые ускоряют восстановление перелома. Исследования группы ученых из медицинского центра университета Дьюка показали, какие клетки и белки молодых мышей могут ускорять заживление переломов у старых. Для пожилых людей восстановление после переломов костей может быть длительным и потенциально опасным для жизни, поэтому ускорение этого процесса является приоритетом общественного здравоохранения. Авторы работы показали, что клетки макрофагов секретируют факторы, в том числе LRP1, которые участвуют в восстановления костей у мышей. Молодые макрофаги улучшают восстановление переломов, а старые — замедляют заживление у молодых мышей. Статья опубликована в Nature Communication.

4. А о долголетии Bacillus subtilis можно слагать легенды. Способность образовывать эндоспоры позволяет этой грамположительной бактерии преодолевать лимиты микробной устойчивости. Споры B. subtilis могут оставаться жизнеспособными намного дольше, чем в состоянии прожить человек. В PLoS ONE опубликованы первые результаты 500-летнего эксперимента по долгосрочности выживания спор. Эксперимент начался в 2014 году и завершится в 2514 году. Высушенные споры B. subtilis хранятся во флаконах, их будут открывать и тестировать споры на жизнеспособность каждые два года в течение первых 24 лет, а затем каждые 25 лет до завершения эксперимента. Образцы будут также подвергать воздействию неблагоприятных внешних факторов, включая рентгеновское излучение, УФ-излучение, 10%-ный раствор перекиси водорода, сухое тепло (120° C) и влажное тепло (100° C). Данные за первые два года хранения не показывают значительного снижения жизнеспособности спор.

5. Клайв Браун, технический директор Oxford Nanopore, рассказал, над чем сейчас работает компания. Прежде всего — над повышением точности секвенирования и разработкой нового капельного секвенатора для прочтения геномов отдельных клеток и ряда других применений. Он дал обзор различных стратегий повышения точности, включая новый дизайн нанопор. По словам Брауна, в компании новая пора R10, с помощью которой можно будет еще увеличить длину прочтения, при том, что этот показатель у Nanopore уже весьма высок. Намечено множество других аналитических и химических стратегий, которые также должны повысить точность. На веб-сайте Oxford Nanopore размещена видеозапись выступления.

6. На этой неделе вышел целый ряд статей, авторы которых использовали продукцию компании Oxford Nanopore.

Митохондриальную ДНК секвенируют и в рамках фундаментальных исследований, и для нужд судебно-медицинской экспертизы. Публикация в журнале Electroforesis показывает, что прямое секвенирование мтДНК на устройстве MinION обеспечивает результаты, сопоставимые с обычными методами секвенирования. При этом секвенирование проводилось непосредственно из образцов геномной ДНК без предварительного обогащения или длительной подготовки библиотеки.

В BMC Genomics на этой неделе сообщается о секвенировании вируса варицелла-зостер (вирус ветряной оспы — опоясывающего лишая, Human alphaherpesvirus 3, VZV) с использованием платформы для секвенирования Oxford Nanopore. По заявлению авторов, достигнут существенный прогресс в аннотации транскриптома VZV и в понимании молекулярной биологии вирусов герпеса в целом.

С помощью MinION секвенировали и бакуловирус Autographa californica., который широко применяется в качестве вектора для экспрессии гетерологичных белков. Подробнее в Scientific Data.

Устойчивость к противомикробным препаратам у Neisseria gonorrhoeaeраспространяется все шире и ставит под угрозу лечение гонореи на международном уровне. Быстрая характеристика резистентности штаммов могла бы обеспечить персонализированное лечение, но для этого приходится расследовать вспышки гонореи практически в реальном времени. О прогнозировании устойчивости к антимикробным препаратам и филогенетическом анализе изолятов N. gonorrhoeae с использованием секвенатора MinION читайте в Scientific Reports.

7. А компания SpeeDx получила регистрационное свидетельство на тест ResistancePlus® GC, позволяющий быстро получить результат устойчивости к антибиотикам для лечения гонореи. Тест ResistancePlus® GC выявляет как саму инфекцию, передаваемую половым путем — N. gonorrhoeae, так и последовательности в гене gyrA у бактерий, определяющие чувствительность к ципрофлоксацину. В настоящее время средством первого выбора при лечении гонореи в США является цефтриаксон в сочетании с азитромицином — болезненная внутримышечная инъекция. Однако цефтриаксон — один из последних эффективных антибиотиков, используемых при множественных лекарственно-устойчивых инфекциях, и его необходимо применять с осторожностью, чтобы не увеличивать устойчивость к нему. Кроме того, уже существуют резистентные к цефтриаксону штаммы гонореи. Новый тест SpeeDx позволит врачам вылечить до 70% гонорейных инфекций одной пероральной дозой ципрофлоксацина, поскольку он выявляет восприимчивые к нему штаммы, а согласно последним данным восприимчивость к ципрофлоксацину в некоторых регионах достигает 70%, а в большинстве стран — более 50%. Тест ResistancePlus GC доступен везде, где разрешено использовать продукцию с CE-маркировкой.

8. Международная группа исследователей объединила транскриптомный и геномный анализы для выявления факторов, способствующих устойчивости к артемизинину у Plasmodium falciparum, вызывающего малярию. Изучено 773 изолята P. falciparum, собранных в семи странах Юго-Восточной Азии. Устойчивые к артемизинину малярийные плазмодии появились в Камбодже почти десятилетие назад и позже распространились в других регионах Юго-Восточной Азии. Авторы предполагают, что их результаты обеспечат понимание устойчивости к артемизинину, которую связывают с несинонимичными мутациями в гене Pfk13.

9. Воздействие на кишечный микробиом — мощное средство в борьбе с болезнями, но сначала нужно понять, что представляет собой здоровый кишечный микробиом человека. Состав микробиоты кишечника включает сотни видов микроорганизмов и может варьироваться в зависимости от питания, хронических заболеваний и других факторов. Изменяется ли состав кишечной микробиоты в зависимости от этнической принадлежности, выясняли авторы статьи, опубликованной в PLOS. Они нашли тонкие, но существенные различия в таксономическом составе между четырьмя этническими группами. В кишечной микробиоте американцев насчитывается по меньшей мере 12 таксонов микроорганизмов, которые воспроизводимо различаются по численности в этнических группах: Christensenellaceae, Clostridiales, Coriobacteriaceae, Dehalobacteriaceae, Odoribacter, Odoribacteriaceae, Peptococcaceae, RF39, Rikenellaceae, Veillonella, Verrucomicrobiaceae и Victivallaceae. Авторы утверждают, что по составу микробиоты можно с умеренной точностью определять этническую принадлежность, и подчеркивают необходимость учитывать этническое разнообразие человечества в подобных исследованиях.

10. Первые данные клинических испытаний показывают, что с помощью генной терапии возможно лечение серповидно-клеточной анемии. После более чем десяти лет доклинических исследований продемонстрирован первый эффект у двух взрослых пациентов. Через год у первого пациента и через шесть месяцев — у второго уменьшились симптомы заболевания. Для генной терапии был использован модифицированный лентивирусный вектор, который перенес нормальный ген гемоглобина в гемопоэтические стволовые клетки крови пациента. Предварительные данные пилотного клинического испытания были представлены 3 декабря на ежегодной встрече Американского общества гематологов в Сан-Диего.

11. Несмотря на то, что заявление китайского ученого Цзянькуя Хэ о рождении первых генномодифицированных людей пока не было подтверждено экспертами, оно вызвало протесты по всему миру и требования разработать новые регуляторные меры для подобных исследований. Всемирная организация здравоохранения 3 декабря заявила, что создается группа экспертов для установления четких руководящих принципов и стандартов, изучения вопросов этики и безопасности.