Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 6–12 июня

Интерлейкиновые ингаляции для собаки с онкозаболеванием, наночастицы против сепсиса, трансгенная амеба, доставляющая антитела, микробиом младенцев современных охотников-собирателей и многое другое — в воскресном обзоре.

Художник:
Наталья Дюкова

Питание

1. Употребление в пищу большого количества рыбы может быть связано с повышенным риском меланомы, предполагают авторы исследования, опубликованного в Cancer Causes & Control. Они проанализировали данные о 491 367 взрослых людях, которых набрали по всей территории США для участия в исследовании диеты и здоровья NIH-AARP с 1995 по 1996 год. Участники, чей средний возраст составлял 62 года, сообщили, как часто они ели жареную рыбу, нежареную рыбу, в том числе тунца на протяжении предыдущего года, а также размеры порций. За 15 лет наблюдения было выявлено 5 034 случая злокачественной меланомы и 3 284 случая меланомы in situ. Риск развития злокачественной меланомы был на 22% выше среди тех, чье среднесуточное потребление рыбы достигало 42,8 грамма, по сравнению с теми, у кого оно составило 3,2 грамма. Повышенный риск был ассоциирован, в частности, с более высоким потреблением нежареной рыбы и тунца. Авторы предполагают, что причиной могут быть полихлорированные бифенилы, диоксины, мышьяк и ртуть, содержащиеся в рыбе. Ранние исследования показали связь между потреблением рыбы и этими загрязнителями в организме, а также их связь с раком кожи. Однако в этой работе ученые не измеряли концентрацию опасных веществ в тканях участников. Кроме того, не учитывались и другие факторы риска, а данные о рационе собирали только в начале исследования.

Экология

2. Микробиом младенцев отличается в промышленных и непромышленных регионах — к такому выводу пришли авторы исследования, опубликованного в Science. Они провели глубокое метагеномное секвенирование образцов фекалий детей народа хадза — современных охотников-собирателей, живущих в Танзании. Хадза живут в полукочевых лесных лагерях группами от 5 до 30 человек, детей кормят грудью, а в возрасте 2–3 лет переводят на диету из порошка плодов баобаба и пережеванного мяса. Помимо этого, ученые проанализировали глобальный набор данных секвенирования рРНК фекалий здоровых младенцев из 18 популяций, включая детей хадза (1900 образцов). Оказалось, что уже к шести месяцам у младенцев, живущих в контрастных средах, микробиомы различаются. Более 20% видов бактерий, обнаруженных в образцах детей хадза, были новыми, и многие из них не обнаруживались у городских детей. Микробиомы младенцев из городов характеризуются недостатком Bifidobacterium infantis и в целом менее разнообразны, чем у хадза. Исследователи сделали вывод, что разнообразие кишечной микробиоты формируется в начале жизни и достается в большей степени от матери, а какое-то влияние оказывает местная окружающая среда. При этом основная причина различий в кишечной микробиоте жителей разных стран — по-видимому, образ жизни, а не географическое положение.

3. Суперчерви — личинки жука Zophobas morio, хорошо известные любителям птиц и экзотических животных как кормовые насекомые, — могут есть пластик, обнаружили ученые из Университета Квинсленда (Австралия). Исследователи предлагали суперчервям различные диеты на протяжении трех недель: одной группе отруби, другой — полистирольную пену, а третья группа голодала. Черви на всех диетах смогли завершить жизненный цикл до куколки и имаго. К удивлению ученых, суперчерви, которых кормили только полистиролом, выжили и прибавили в весе. Затем с помощью метагеномики авторы отследили изменения в микробиоме червей: у тех, кто получал полистирол, и у тех, кто голодал, снизилось микробное разнообразие и присутствовали условно-патогенные микроорганизмы. Но также у микробов червей из группы стирола авторы обнаружили несколько ферментов, которые расщепляют полистирол и стирол. Ученые идентифицировали сред них роды бактерий, в том числе Pseudomonas, Rhodococcus и Corynebacterium, у которых были гены, связанные с деградацией полистирола.

Онкология

4. Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе с коллегами провели фазу 1 клинических испытаний белка интерлейкина-15 (IL-15) в качестве иммунотерапии при раке у собак. Ранее иммунотерапию IL-15 исследовали на людях, он вызвал потенциально благоприятные иммунные ответы, но положительного влияния на опухоли не было. Кроме того, повышение дозы было невозможно из-за рисков высокой токсичности. В этом КИ участвовали собаки разных пород (всего 21 животное) с метастазами в легких в результате остеосаркомы или меланомы. Собаки вдыхали «туман» с IL-15 дважды в день в течение двух недель, ингаляции начали с дозы в 10 мкг, затем увеличили до 50 мкг. Авторы объясняют такой способ введения препарата тем, что метастазы при разных видах рака часто появляются именно в легких, поэтому вдыхание препарата может быть более эффективным, а токсичность для других органов и систем уменьшается. Клиническая польза наблюдалась примерно в 40% случаев: опухоли резко уменьшились у двух собак, еще у пяти развитие опухоли замедлилось или даже остановилось. Ученые считают, что эффективнее всего будет сочетать интерлейкин-15 с другими видами лечения.

5. Рецидивы протоковой карциномы молочной железы in situ (DCIS) не всегда возникают из клеток первоначальной опухоли. Чтобы изучить взаимосвязь между начальными и рецидивирующими поражениями, исследователи собрали образцы первичных DCIS и сопоставили их с образцами рецидивов. Ученые секвенировали полные экзомы двух десятков пар опухолей, в которых начальным поражением был DCIS, а рецидивирующим — инвазивный рак молочной железы. Количество общих мутаций между парами варьировалось от нуля до 112. Также авторы выполнили анализ числа копий 62 пар опухолей и панельное секвенирование. В целом 75% пар опухолей демонстрировали признаки клонального родства, 18% — нет, а про 7% нельзя было сказать наверняка. Анализ пар опухолей, в которых начальным поражением был DCIS, а рецидивирующим — также DCIS, показал, что 85% этих пар опухолей связаны, 9% — нет, а 6% были неоднозначными. «Эти данные ставят под сомнение предыдущее понимание прогрессирования DCIS и дают ученым отправную точку для определения лучших прогностических биомаркеров, чтобы определить, какие формы DCIS с наибольшей вероятностью перерастут в инвазивный рак», — прокомментировал один из авторов работы.

Искусственные ткани и нейроинженерия

6. Ученые из Токийского университета создали кожу для робота — покрыли искусственной кожей из живых клеток роботизированный палец (подробнее на PCR.NEWS). Ткань выращивали так: сначала палец погружали в биореактор с коллагеном и дермальными фибробластами человека — суспензия обволакивала палец, и получался аналог дермы. Затем на поверхности дермы закрепляли кератиноциты, чтобы сформировать верхний слой кожи — эпидермис. Исследователям удалось найти оптимальный способ выращивания эпидермиса: в течение двух недель палец «обстреливали» кератиноцитами с двух сторон. Гистологический анализ позже подтвердил, что кожа не имеет разрывов или швов. Палец мог сгибаться и разгибаться — кожа оказалось достаточно прочной и эластичной. Повреждения на ней можно «лечить» заплатками коллагенового гидрогеля, который применяют и для лечения людей. Однако пока искусственная кожа не совершенна: она требует постоянного снабжения питательными веществами. В дальнейшем команда планирует усовершенствовать ее, а еще — создать и внедрить в кожу более сложные структуры: чувствительные нейроны, волосяные фолликулы, ногти и потовые железы.

7. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Института биологических исследований Солка разработали крошечный нейронный зонд, который можно имплантировать для долговременной регистрации и стимуляции нейронной активности, не повреждая при этом окружающие ткани. Новый зонд может регистрировать электрическую активность нейронов и одновременно оптически стимулировать определенные группы нейронов. Он состоит из электрического канала с ультратонким полимерным электродом и оптического канала с оптическим волокном. Зонд очень тонкий и гибкий, его диаметр — всего 8–14 мкм на миллиметр длины (в 5 раз тоньше человеческого волоса). Авторы говорят, что этот зонд идеально подходит для изучения небольших и динамичных областей нервной системы, таких как периферические нервы или спинной мозг — ведь он может помещаться между позвонками и изгибаться при движении.

Команда имплантировала зонды в мозг живых мышей на срок до месяца, и зонды почти не вызывали воспаления в ткани головного мозга. Когда мыши двигались в контролируемой среде, зонды регистрировали активность нейронов с высокой чувствительностью. Их можно было нацеливать на определенные типы нейронов, чтобы вызвать определенные физические реакции. Так, исследователи стимулировали нейроны в коре головного мозга мышей, чтобы они двигали усами. В будущем авторы хотят исследовать с помощью таких зондов спинной мозг.

Неврология

8. Тревожные сны могут предсказать развитие болезни Паркинсона (БП). Команда из Бирмингемского университета использовала данные когортного исследования с участием 3818 мужчин в возрасте 67 лет и старше, у которых изначально не было диагноза БП. За участниками наблюдали в среднем около 7 лет и за это время БП диагностировали 91 мужчине, причем большую часть диагнозов поставили в первые 5 лет исследования. Оказалось, что риск развития заболевания у людей, которым часто снились тревожные сны, вдвое выше. Данные ранних исследований говорят о том, что у четверти пациентов с БП бывают тревожные сны или кошмары. Но до сих пор не было ясно, связано ли изменение сновидений с риском развития болезни. Ученые планируют использовать ЭЭГ, чтобы найти причину более частых кошмаров. Также они собираются воспроизвести результаты в более крупных и разнообразных когортах и исследовать возможные связи между снами и другими нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера.

Диагностика

9. Американские исследователи разработали новую технологию диагностики вируса лихорадки Эбола в образцах крови — микрокольцевые резонаторы, устройства в режиме «шепчущей галереи». Название происходит от архитектурных феноменов, подобных галерее под куполом собора Святого Павла в Лондоне, где шепот, «направленный» вдоль стены, можно услышать на очень большом расстоянии, потому что звуковые волны увеличивают амплитуду, отражаясь от круглой стены. То же самое происходит со световыми волнами в микрорезонаторе — свет, циркулирующий внутри микрокольца, взаимодействует с биомолекулами, осажденными на его поверхности, что приводит к смещению резонансной длины волны кольца, пропорциональному количеству адсорбированного материала. В качестве характерной биомолекулы выбрали гликопротеин эболавируса, а чтобы надежно обнаруживать его даже в малых количествах, создали высокочувствительное антитело к нему. С помощью такого метода удалось обнаружить вирусный гликопротеин в крови зараженных животных раньше, чем получилось бы с обычным тестом типа ПЦР, причем тестирование заняло всего 40 минут.

10. Микробиом и метаболом помогут предсказать неалкогольную жировую болезнь печени за несколько лет до ее развития, что продемонстрировала международная группа ученых. Более 2000 взрослых жителей Китая прошли УЗИ, были отобраны 1216 человек без признаков заболевания. При последующем наблюдении спустя 4,6 года у 90 человек выявили неалкогольную жировую болезнь печени. Ученые сопоставили данные больных с данными людей аналогичного возраста, пола и индекса массы тела, у которых не развилось заболевание, — сравнивали микробиомы и метаболомы образцов стула и сыворотки, собранных в 2014 году. Например, у заболевших впоследствии людей было меньше представителей родов Methanobrevibacter и Phascolarctobacterium, а Slackia и Dorea formicigenerans — больше. Метаболомы крови у участников также различались. С развитием болезни коррелировали 3-хлортирозин, арахидоновая кислота, оксоглютаровая кислота и триптофан. На основе полученных данных ученые с помощью машинного обучения разработали прогностическую модель, которая может предсказать жировую болезнь печени примерно в 80% случаев.

Терапия

11. Ученые из США разработали наночастицы, которые борются с сепсисом и инфекциями у мышей, доставляя в ткани NAD+ или его восстановленную форму NAD(H). Эта молекула участвует в выработке энергии, адаптации к стрессу, модулирует иммунный и сосудистый гомеостаз. Известно и о противовоспалительных свойствах NAD(H), но молекулу сложно использовать в клинике, так как она плохо диффундирует через клеточную мембрану. Поэтому ученые разработали два вида наночастиц с липидным покрытием, которые могут доставлять NAD(H) в клетки —наночастицы фосфата кальция или металлоорганическое каркасы. Нагруженные NAD(H) наночастицы проверили на нескольких мышиных моделях заболеваний, включая эндотоксемию, полимикробную бактериемию, индуцированную патогенами с множественной лекарственной устойчивостью, а также сепсис со вторичной инфекцией синегнойной палочкой. В модели эндотоксемии мыши без лечения или получавшие свободный NAD(H) умирали за два дня, однако все мыши, получавшие наночастицы с NAD(H), выжили. В модели сепсиса, вызванного лигированием и пункцией слепой кишки, лечение наночастицами предотвращало полиорганную недостаточность и иммуносупрессию. Смертность от вторичной инфекции синегнойной палочкой снизилась в экспериментальной группе до 14%, а в группе без лечения достигла 79%.

12. Молекула в слюне комаров может стать новой мишенью в борьбе с арбовирусами — лихорадкой денге, желтой лихорадкой и вирусом Зика. Пептид сиалокинин, который содержится в слюне комаров, облегчает передачу вирусов от комаров к человеку. Чтобы понять, как это происходит, ученые исследовали действие сиалокинина на клетках кожи мышей. Команда обнаружила, что молекула делает кровеносные сосуды проницаемыми, и вирусы легче проникают в ткани. Комары, в слюне которых нет этого пептида, передавать вирусы человеку не могут. Блокирование сиалокинина с помощью вакцины или местного лечения может стать новым эффективным способом предотвращения тяжелых заболеваний.

Гранты

13. Компания Phase Genomics получила грант в размере $5,5 млн на поиск и разработку фаговой терапии на основе своего хранилища интерактомов фаг-бактерия: $3,5 млн. от Фонда Билла и Мелинды Гейтс и $2 млн. — от Национального института аллергии и инфекционных заболеваний США. Phase будет использовать свою платформу метагеномики ProxiMeta для создания атласа взаимодействия фагов и бактерий. Затем компания разработает инструменты на основе искусственного интеллекта для идентификации фагов, которые могут найти практические применения, такие как лечение инфекций Clostridioides difficile, язвенного колита и болезни Крона.

14. А Медицинская школа Университета Виргинии получила грант Фонда Хартвелла на создание генетически модифицированной амебы, которая будет доставлять антитела для лечения детских инфекций, вызванных C. difficile. Инфекция вызывает сильную диарею и особенно опасна для детей с онкологией, заболеваниями кишечника и муковисцидозом. В течение трех лет команда ученых под руководством Шеннона Муна будет получать по $100 тысяч в год на разработку новой терапии. Вакцины от инфекции нет, а антибиотики часто оказываются неэффективными из-за бактериальной устойчивости. Новый подход может быть рабочим и безвредным для организма, считают ученые.

Добавить в избранное

Вам будет интересно