Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 31 мая — 6 июня

Вирусные заболевания

1. Несмотря на антиретровирусную терапию, многие люди с ВИЧ-положительным статусом страдают от различных осложнений. Так, ВИЧ-ассоциированные когнитивные нарушения встречаются у 30–50% пациентов. Это заболевание характеризуется нарушениями микроструктуры белого вещества, но до сего дня не было данных о том, как именно ВИЧ участвует в этих процессах. Группа исследователей из Университета Пенсильвании и Детского госпиталя в Филадельфии показала, что макрофаги, зараженные ВИЧ, влияют на созревание олигодендроцитов, не позволяя взрослым клеткам развиваться из предшественников. В работе, проведенной на культурах клеток животных и человека, авторы выявили ряд рецепторов, опосредующих нарушения в созревании олигодендроцитов, которые могут приводит к снижению миелинизации нервных волокон. Также они показали, что ингибиторы этих рецепторов нормализуют развитие клеток.

2. Существующие вакцины от сезонного гриппа обычно стимулируют выработку антител к гемагглютинину вируса, который обеспечивает его способность присоединяться к клетке-хозяину. Эта стратегия позволяет организму защититься от нескольких наиболее распространенных штаммов вируса гриппа. Но данный регион в его геноме подвержен частым мутациям, поэтому ежегодно требуются новые вакцины. В работе, опубликованной в Science Translational Medicine, исследованы антитела, которые B-клетки памяти вырабатывали в ответ на инфекцию пандемического вируса гриппа H1N1 2009 года («свиной грипп»). Оказалось, что такие B-клетки способны производить антитела к консервативным латеральным участкам гемагглютининового домена. Эти антитела обеспечивают универсальную реакцию на все вирусы группы H1, а антитела, специфичные к двум таким участкам — VH3-23 и VK1-33 — оказались способны нейтрализовать даже более современный штамм pH1N1, содержащий мутации вблизи консервативных участков. Мыши, иммунизированные такими антителами, стали устойчивыми к летальным дозам вируса.

3. Биспецифичные антитела (распознающие не один, а два антигена) эффективны для лечения геморрагической лихорадки Крым-Конго. Это заболевание передается через укус клеща и приводит к летальному исходу у 60% инфицированных, а его вирус ВОЗ относит к числу приоритетных патогенов. Ученые проанализировали образцы кровы выживших после лихорадки Крым-Конго и выделили 361 моноклональное антитело со специфичностью к гликопротеинам возбудителя. Среди них были обнаружены нейтрализующие антитела, связывающиеся с шестью различных участков гликопротеина. Из этих антител были выбраны пары неконкурирующих, которые обеспечивают синергетическую нейтрализацию, и на их основе были сконструированы несколько биспецифичных антител, чтобы оценить их эффективность при лечении лихорадки.

Из синтезированных антител несколько обладали защитным эффектом и снижали риск летального исхода от лихорадки для мышей, и только одно — DVD-121-801 — позволило полностью побороть инфекцию, когда его вводили в течение 24 часов после контакта с вирусом. Авторы работы отмечают, что мышиные модели лихорадки полезны при отборе нейтрализующих антител, но для «выявления основного терапевтического кандидата требуется провести исследования на более крупных модельных объектах, которые точнее воспроизводят заболевание у человека».

4. Антитела могут быть использованы не только для профилактики и терапии заболеваний, но и для оценки их тяжести. Так, ученые предложили способ прогнозирования течения вирусной лихорадки денге у пациентов, основанный на анализе антител к вирусным частицам. Антитела, в норме фукозилированные, при особо тяжелых формах лихорадки лишались сахарного остатка (афукозилирование), что влияло на их способность связывать антигены и передавать сигнал иммунным клеткам. При этом ни титр антител, ни их нейтрализующая способность с тяжестью заболевания не коррелировали. Анализ образцов крови пациентов также показал, что антитела, лишенные фукозы, образовывали слишком плотные взаимодействия с лейкоцитами, это усиливало воспалительный ответ и снижало свертываемость крови. По мнению авторов, выявленные закономерности позволят более точно оценивать риски для пациентов и назначать необходимое лечение как можно раньше.

Рак кишечника

5. Детальное исследование злокачественного перерождения клеток и изменений в микроокружении опухолей на ранних стадиях онкогенеза осложняется существованием порога обнаружения мутантных клеток, ниже которого современные методы неэффективны. Генетическая конструкция под названием Red2Onco, которую разработали ученые из Кембриджа (Великобритания) с коллегами из Австрии, Германии и Кореи, позволила преодолеть этот порог и проследить развитие опухоли из одиночных мутантных клеток в кишечном эпителии мышей. (Подробнее на PCR.NEWS.)

Авторы работы, опубликованной в Nature, показали, что мутантные клетки могут стимулировать дифференцировку или индуцировать апоптоз в нормальных стволовых клетках, с которыми расположены рядом в кишечных криптах, а также оказывать опосредованное влияние на здоровые клетки соседних крипт через паракринные сигнальные пути. Ингибирование этих сигнальных путей снижает негативный эффект и может быть использовано в терапии опухолей.

6. Агрессивный характер воздействия раковых клеток в кишечных криптах на нормальные стволовые клетки подтверждает еще одно исследование, также опубликованное в Nature. Авторы изучили влияние клеток с мутациями по гену опухолевого супрессора APC, встречающимися в 80% случаев рака толстой кишки у людей. Выяснилось, что эти клетки выделяют антагонисты сигнального пути WNT, способствующего дифференцировке и понижению пролиферативной активности нормальных стволовых клеток, таким образом уничтожая конкурентов.

Авторы также предложили возможный терапевтический агент: оказалось, что применение солей лития снижает чувствительность стволовых клеток к антагонистам сигнального пути WNT и предотвращает развитие опухолей на самых ранних стадиях. В настоящее время соли лития используются в терапии биполярного расстройства. Клинические испытания этих препаратов в качестве профилактики развития рака кишечника у людей с семейным аденоматозным полипозом будут проведены в Нидерландах. По статистике, почти у всех пациентов с таким диагнозом рак кишечника развивается в возрасте 35-45 лет.

Рак и естественные киллеры

7. В Университете Базеля предложили новый способ предотвращения метастазирования рака груди в печень. Они рассмотрели механизмы пробуждения спящих опухолевых клеток в печени и показали, что важную роль в этом процессе играют естественные киллеры (NK-клетки), которые сдерживают их пролиферацию, выделяя интерферон гамма. Значительное влияние на работу NK-клеток оказывают звездчатые клетки печени, которые могут активироваться при повреждениях печени или хроническом воспалении. При поддержании гомеостаза в тканях печени мышей раковые клетки оставались в покоящемся состоянии, метастазы не росли. Авторы предполагают, что продлить состояние покоя раковых клеток позволит применение в адъювантной терапии опухолей интерлейкина-15, способствующего увеличению количества NK-клеток в ткани, и интерферона гамма.

Суперслух и эхолокация

8. Слуховое восприятие человека ограничивается диапазоном частот от 20 до 20000 Гц, однако ученые из Финляндии расширили его границы. Они сконструировали систему из микрофонов, регистрирующих ультразвуковые частоты и передающих их на преобразователи, которые понижают частоту до доступной человеческому уху. Далее звук передавался в наушники, позволявшие слушателю не только воспринимать сигнал, но и определять направление на его источник.

В роли источников ультразвука выступали летучие мыши: добровольцы в наушниках могли определять их положение в режиме реального времени. По словам авторов, возможные практические применения разработки — поиск утечек в газовых трубах, находящихся под давлением, или других повреждений: эти явления часто сопровождаются ультразвуком. Исследование опубликовано в Nature Scientific Reports.

9. Эхолокация позволяет некоторым животным определять положение окружающих предметов по времени задержки отраженного от них звука. Однако обучиться этому сенсорному навыку может даже человек без какой-либо специфической подготовки. Британские ученые исследовали влияние возраста и слепоты на способность добровольцев освоить основы навигации с использованием щелчковой эхолокации. В программе тренировок, рассчитанной на 10 недель, участвовали добровольцы в возрасте 21-79 лет, а слепые участники по окончании программы в течение трех месяцев отвечали на вопросы о влиянии приобретенного навыка на их повседневную жизнь.

Как выяснилось, десяти недель вполне достаточно, чтобы освоить основы эхолокации. В некоторых случаях зрячие участники справлялись с заданиями лучше слепых, хотя авторы предполагают, что главную роль в этих различиях играл возраст — зрячие добровольцы были в среднем моложе. В последующем опросе 83% слепых участников отмечали улучшение качества жизни и повышение независимости. В целом ни возраст, ни потеря зрения, по-видимому, не ограничивают возможностей освоения щелчковой эхолокации, и этот навык может быть полезен для реабилитации людей с нарушениями зрения.

Карта клетки

10. Биотинилирование, основанное на близости, — подход, позволяющий характеризовать внутриклеточную среду. Для этого используется связывание интересующих пептидов с биотинлигазой из Escherichia coli, которая помечает белки на расстоянии порядка 10 нм от исходного пептида. Далее анализ протеома методом масс-спектрометрии выявляет белки, находящиеся в непосредственной близости от пептида. Применяя этот подход, ученые из Канады профилировали взаимодействия 192 белковых маркеров («приманок»), относящихся к 32 клеточным компартментам, и построили карту клеток линии HEK293, учитывающую более 35 тысяч взаимодействий. Проверка полученных результатов осуществлялась с использованием флуоресцентных меток, но авторы утверждают, что разрешение их подхода гораздо выше, чем у большинства существующих методов. Полученные результаты опубликованы, и в дальнейшем ученые планируют расширять количество «приманок» и уточнять построенную карту. 

«В нашей работе мы показали, что можем точно локализовать тысячи белков за один раз, прилагая сравнительно небольшие усилия, — комментирует доктор Джеймс Найт, один из авторов публикации. — Предшествующие методы локализации белков требовали индивидуального подхода для каждого белка или фокусировки на ограниченном их количестве».

Везикулы для терапии тромбозов

11. Тканевой активатор плазминогена (tissue plasminogen activator, tPA) используется в экстренной терапии заболеваний, сопровождающихся тромбообразованием, таких как ишемический инсульт или инфаркт миокарда. Его применение способствует растворению тромбов, но может также вызывать кровотечения вне целевой области, создавая угрозу для жизни пациентов. Способ таргетной доставки tPA к месту формирования тромба предложили исследователи из Имперского колледжа Лондона: они разработали конструкцию из липидных везикул, загруженных tPA и покрытых полиэтиленгликолем (ПЭГ). Таргетность доставки к местам агрегации тромбоцитов обеспечивает циклический RDG-пептид (аргинин-глицин-аспарагиновая кислота), конъюгированный с остатками ПЭГ. Эта последовательность характерна для фибриногена и связывается интегринами на поверхности активированных тромбоцитов.

Эффективность везикул протестировали на образцах человеческой крови в статических условиях и в микрофлюидных установках: они растворяли тромбы так же быстро, как и свободный tPA, однако, их применение способствовало точечному выделению препарата и позволило существенно снизить его дозу. Авторы разработали компьютерную модель для описания процессов доставки везикул и высвобождения tPA в сосудах. По их предположениям, полученные результаты могут снизить риски развития побочных эффектов при тромболитической терапии.

Метаболические заболевания

12.Один из факторов риска сахарного диабета 2 типа — ожирение, сопровождающееся увеличением доли белой жировой ткани в организме. Перспективным способом снижения уровня белого жира может быть его превращение в бурый жир, который обеспечивает термогенез у млекопитающих. Новые результаты, полученные исследователями из США, позволяют предположить, что бурый жир может защищать организм от диабета.

Ученые обнаружили, что у мышей экспрессия гена перилипина 5 (белка, покрывающего липидные капли в клетках бурой жировой ткани и способствующего окислению липидов митохондриями) повышается в условиях пониженных температур. Выяснилось, что перилипин 5 необходим для поддержания ультраструктуры митохондрий, а его повышенные уровни увеличивают чувствительность к инсулину и толерантность к глюкозе. Стимуляция работы перилипина 5 у мышей приводила к преобразованию белой жировой ткани в бурую и снижению уровня стеатоза печени. Эти открытия могут быть ключом к лечению диабета 2 типа, ассоциированного с ожирением.

13. Анализ гликированного гемоглобина у пациентов с низким риском сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) позволит оценить вероятность развития субклинического атеросклероза. К такому выводу пришли исследователи из Испании: в своей работе они изучили данные 3973 добровольцев в возрасте от 40 до 54 лет и сопоставили уровни гликированного гемоглобина с рисками развития субклинического атеросклероза. Выяснилось, что для пациентов с низким риском ССЗ эти параметры коррелируют, в то время как для группы испытуемых с более высокой вероятностью развития ССЗ корреляции не наблюдается. Ранние стадии атеросклероза характеризуются бессимптомным протеканием, и в этот период пациенты обычно не обращаются ко врачу, так что анализ на гликированный гемоглобин может быть эффективным способом ранней диагностики этого заболевания.

Диагностика и новости компаний

14. Американская компания Grail запустила в клиническую практику первый широкодоступный анализ крови для раннего выявления многих видов рака — Galleri. Объявление об этом приурочено к презентации первых данных исследования теста Galleri под названием PATHFINDER на собрании Американского общества клинической онкологии. Galleri обнаруживает широкий спектр опухолей у бессимптомных пациентов. Тест предназначен для людей с повышенным риском рака, например в возрасте 50 лет и старше, и в качестве дополнения к существующим скрининговым тестам на отдельные виды рака.