Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 4–10 марта

Группа из лаборатории Дэвида Феличиано использовала специально выведенную трансгенную линию мышей с зеленым флуоресцентным белком  (The Transgenic Inducible Green fluorescent protein EV Reporter (TIGER)). Для получения эффекта флуоресценции во внеклеточных везикулах мышь линии TIGER необходимо было скрещивать с другой линией мышей, которые содержат специфический белок, — Cre-рекомбиназу. Cre-рекомбиназа — часто используемый в молекулярной биологии инструмент, который позволяет работать с переключением экспрессии генов (knock-in/knock-out).   В данной работе у потомства двух линий мышей активировалась флюоресценция, причем процесс можно было сделать селективным, если в линии мышей с Cre-рекомбиназой сама рекомбиназа была активирована только в некоторых типах клеток. Также флюоресценцию у потомства можно было контролировать при помощи диеты, содержащей специальное лекарство тамоксифен, включавшего флюоресценцию.

В предыдущем исследовании лаборатории Феличиано было показано, что внеклеточные везикулы, секретируемые нервными клетками, затем акцептируются микроглией, которая представляет собой иммунные клетки нервной системы, «первую линию защиты» мозга от инфекций и антигенов.

В новом исследовании группа открыла интересную особенность: астроциты, глиальные клетки головного и спинного мозга, поддерживающие ионный баланс и восстанавливающие повреждения нервной системы, также секретируют внеклеточные везикулы. Таким образом, по утверждению авторов статьи, при должном развитии их работы будет возможно создать «атлас», который поможет при диагностике. Этот атлас будет включать в себя состав внеклеточных везикул из клеток различных тканей. Соответственно, лишь по внеклеточным везикулам, которые можно извлечь из образца крови пациента можно будет поставить диагноз.

Это первая платформа на основе глубокого машинного обучения с использованием изображений высокого разрешения в нейропатологии.

Сразу две интересные новости на этой недели посвящены такому важному аспекту научной деятельности, как контроль достоверности данных, изложенных в статьях. В первой статье, опубликованной в журнале Plos One исследовательницей Дженнифер Бирн из Университета Сиднея и ее коллегами, описывается программа Seek & Blastn, позволяющая произвести фактчекинг в статьях. Профессор Бирн и ее коллега доктор Сирилль Лабэ из университета Гренобля (Франция) разработали программу, способную сверять опубликованные олигонуклеотидные последовательности с имеющимися в базе данных генами и находить ошибки. Для эксперимента исследователи прогнали через свою программу 155 выбранных статей. К своему удивлению они обнаружили, что почти 25% статей содержат ошибки в последовательностях. И если в части статей ошибки были в одном нуклеотиде, что могло быть следствием опечатки, то в других статья ошибочной была вся последовательность, что говорит о недобросовестно написанных или ошибочных данных в статье. Причем ошибки можно было разбить на три класса: последовательность, которая должна принадлежать одному гену, на самом деле принадлежит другому; последовательность, являющаяся негативным контролем, которая не должна относиться ни к одному из генов, на самом деле принадлежит одному или нескольким человеческим генам, что говорит о недобросовестной работе с негативным контролем; или же последовательность, которая предполагается как комплементарная какому-либо человеческому гену, на самом деле не комплементарна ни одному.

Дженнифер Бирн, которая в 2017 году вошла в топ-10 ученых по рейтингу Nature, известна своей работой по расследованию ложных результатов. Ее новая работа поможет сделать научные данные более валидными.

Другая новость на эту же тему: Nature приглашает регистрироваться на платформе ReimagineReview, которая позволяет исследователям загружать свою работу и получать по ней анонимную рецензию. Более десятилетия назад Nature провел эксперимент, открыв публичные комментарии к подтвержденным публикациям. Начиная же с 2015 года журналы, ассоциированные с Nature, предлагают авторам двойное «слепое» рецензирование, в котором авторы и рецензенты не знают имен друг друга. Анализ более чем 128000 статей показал, что авторы из менее престижных институтов более склонны к выбору подобного рецензирования. На прошлой неделе были опубликованы нормативы для редакторов, склонных предпочесть подобный вид рецензирования.

Международная группа ученых опубликовала в ELife статью, посвященную исследованию вакцинации против кори в Индии. Выяснилось, что кампании по вакцинации, проводимые с 2010 по 2013 год в Индии, помогли значительно снизить детскую смертность в возрасте от одного до 59 месяцев. Исследователи провели статистический анализ 27 тысяч детских смертей в период с 2005 по 2013 год. В ходе анализа выяснилось, что вакцинация спасла от 41 до 56 тысяч детей в период с 2010 по 2013 год, что составляет 39–57% ожидаемой смертности без вакцинации. Исследователи отмечают, что смертность среди детей упала в большей степени в тех штатах, которые участвовали в кампании (на 27%), чем в тех, которые ее не проходили (на 11%). Относительная смертность значительно сильнее упала среди девочек, несмотря на то, что в абсолютном количестве смертность среди них все равно была выше. Исследователи связывают этот парадокс с социальными причинами, с большим предпочтением для вакцинации мальчиков среди населения. (Подробнее на PCR.news.)

Исследователи из Университета Южной Австралии создали новый способ доставки вакцин и лекарств, исключающий возможность заражения пациента при инъекции. Дело в том, что использование плохо стерилизованных игл при вакцинации, или использование одной иглы для нескольких человек может привести к заражению. По данным ВОЗ это приводит к более 1,7 миллиону человек зараженных гепатитом B, 315 тысячам зараженных гепатитом C и около 34 тысяч зараженных ВИЧ каждый год. В статье в журнале Chemical Communications авторы предлагают использовать специальный патч с рассасывающимися микроиглами с молекулами серебра, что обеспечит обеззараживание поверхности кожи на сутки и позволит избежать использования одной и той же иглы для нескольких человек. Панель 15х15 игл, каждая размером 700 микрон, делает вакцинацию не только удобной, но и безболезненной.

Голландские ученые вырастили минипочки, которые могут помочь при тестировании различных лекарств, сообщает Nature Biotechnology. Для этого они использовали стволовые клетки, полученные от пациента. Также они показали, что для этого можно использовать клетки, содержащиеся в моче. Мини-почки не являются полной копией нормальных органов, но они имеют ту же структуру и могут быть использованы в качестве экспериментальной модели. Как пример ученые приводят вирусную инфекцию, которой часто заражаются пациенты после трансплантации почек. При помощи мини-почек появилась возможность смоделировать эту вирусную инфекцию и проверить какое лекарство лучше подойдет для того или иного пациента.<

Японские исследователи из Университета Осаки опубликовали статью в Scientific Reports, в которой они описывают элегантное решение для изучения антираковых лекарств, инкорпорированных в одноцепочечную ДНК. Методика подходит для изучения таких лекарств, как, например, трифлуридин. Это вещество инкорпорируется в ДНК в процессе ее репликации. Трифлуридин по структуре похож на тимин и встраивается вместо него, но он не способен образовывать связь с аденином. Это дестабилизирует цепь ДНК и приводит к нарушениям при экспрессии генов, а затем и к клеточной смерти. Однако до сих пор неизвестно, где именно и по какому принципу встраивается трифлуридин. В статье описывается метод секвенирования коротких участков цепи ДНК, позволяющий определить позиции, содержащие трифлуридин. С помощью двух наноэлектродов исследователи пропускали электрический ток через участки единичных молекул ДНК, что позволяло выявить последовательности этих участков, исходя из их электрической проводимости.

Исследователи из Университета Чикаго с коллегами из других организаций в статье в Nature предлагают использовать старые лекарства для терапии трижды негативного рака груди. Ученые выяснили, что у по-настоящему «древнего» лекарства пангематина (кристаллизован из крови в 1853 году) есть альтернативное применение, помимо исправления дефектов в синтезе гема. Мишенью для пангематина при противоопухолевой терапии является транскрипционный фактор BACH1, который может воздействовать на митохондриальный метаболизм. В раковых клетках экспрессия этого фактора значительно повышена, что подавляет транскрипцию генов, отвечающих за митохондриальную электронтранспортную цепь. Вторым лекарством, имеющим противораковый эффект, согласно исследованию, является лекарство против диабета второго типа «Метформин», созданное еще в 1922 году и применяемое в клинической практике начиная с 1957 года. Оно понижает синтез глюкозы в печени и повышает чувствительность к инсулину. Пациенты с диабетом, принимающие метформин, были менее склонны к раку, хотя в целом пациенты с диабетом к нему склонны в большей степени, нежели здоровые люди.

Ученые из медицинской школы университета Дюка в статье, опубликованной в Plos Pathogens, описывают новые функции белка сывороточного амилоида А (Serum Amyloid A, Saa), выделяемого кишечником. Эксперименты на рыбках данио рерио показали, что этот белок является сигнальным для нейтрофилов, он уменьшает их бактерицидную активность, но усиливает миграцию к поврежденным участкам. Анализ изолированных нейтрофилов показал, что белок также уменьшает и экспрессию проинфламматорных генов. Таким образом, у организма есть возможность регулировать способность нейтрофилов к реакции на бактериальную инфекцию. Ученые предполагают, что вторичная инфекция, часто возникающая после использования антибиотиков, связана со снижением секреции этого белка после терапии.<

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса создают новую тест-систему, позволяющую детектировать белки на субфемтомолярном уровне (концентрация ниже 10-15моль/л). Технологию назвали одномолекулярный аугментированный захват (single-molecule augmented capture (SMAC)), и по своему принципу она несколько схожа с классическим методом иммуноферментного анализа. Однако же новая платформа в 1000 раз более чувствительна, нежели классический ИФА-метод. Принцип состоит в том, что малое количество крови (1 мл) множество раз прогоняется через специальную микрофлюидную платформу, содержащую специфические к тому или иному белку антитела. После удаления образца крови возможно охарактеризовать количество белков по флюоресценции. Метод применили к белкам, являющимся диагностическими маркерами. Так, авторы смогли детектировать мутантный белок p53, ассоциированный с раком, и PD-L1. Биофизик, профессор Университета Джосна Хопкинса, Таэкджип Ха, предполагает, что у новой техники есть большое будущее в диагностике. Он и его коллеги создали сходную методику одномолекулярной визуализации при помощи микроскопии еще в 2011 году. Однако новый метод проще применим в стандартных диагностических системах и не требует дорогостоящей микроскопии.

Компания PacBio представила новый инструмент Sequel II и протоколы к нему. Это секвенатор, работающий по принципу одномолекулярного секвенирования в реальном времени. 5 пользователей «раннего доступа» уже протестировали платформу.

Среднее покрытие при использовании нового протокола составило 250,4 гигабазы, при средней длине прочтения 62,5 килобазы. При использовании стандартного протокола покрытие составило 67,4 гигабазы при средней длине прочтения 20,5 килобаз.

В PacBio отмечют, что протокол был сокращен с 4–5 дней до полутора. В новом приборе пропускная способность ячейки секвенирования увеличена в 8 раз по сравнению со старым прибором.