Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 6–12 сентября

Астма как спасение от смерти, рак у пожарных после трагедии 11 сентября 2001 года, механизмы заживления ран у мышей, распознавания ран у растений и многое другое в воскресном обзоре.

Художник
Наталья Дюкова

Нейробиология

1. Исследователи из школы медицины Икана медицинского центра Маунт-Синай проанализировали генетические данные и медицинские записи 8541 пациента с шизофренией. Они обнаружили, что оценка полигенного риска заболевания не помогает предсказать неблагоприятное течение болезни лучше, чем клинические симптомы, описанные с помощью стандартного психиатрического обследования. Сначала исследователи изучили медицинскую и генетическую информацию 762 пациентов с шизофренией, хранящуюся в базе данных BioMe BioBank Mount Sinai Health System. Авторы статьи пишут, что два исхода — агрессивное поведение и необходимость госпитализации — были связаны с более высокими показателями полигенного риска. Однако оценка вероятности исходов по этим показателям не точнее, чем прогнозирование результатов по данным медицинских отчетов врачей. К тем же выводам исследователи пришли, проанализировав генетические и медицинские записи 7779 пациентов из Genomic Psychiatry Cohort, крупного проекта, финансируемого Национальными институтами здравоохранения. Авторы не призывают отказаться от применения оценки полигенного риска шизофрении, скорее указывают, что подробные медицинские отчеты могут содержать гораздо более ценную прогностическую информацию, чем принято думать.

Онкогенетика

2. В журнале Nature Genetics американские ученые опубликовали результаты геномного анализа клеток рака легких у 232 некурящих и никогда не куривших пациентов. Авторы выяснили, что большинство опухолей возникло в результате накопления мутаций, обусловленных естественными процессами в организме, и впервые описали три молекулярных подтипа рака легких у некурящих. Явных сходств с сигнатурами рака курильщиков обнаружено не было, даже у пассивных курильщиков. Доминантный подтип (его назвали пиано) характеризуется соматическими мутациями в гене UBA1, вариантами в гене AR зародышевой линии, а опухолевые клетки имеют такие свойства стволовых клеток, как низкая мутационная нагрузка, высокая гетерогенность, длинные теломеры, частые мутации KRAS и медленный рост. Два других подтипа характеризуются специфическими дупликациями и мутациями в EGFR (подтип меццо-форте) и удвоением всего генома (подтип форте). В будущем исследователи планируют изучить молекулярные сигнатуры опухолей людей разного этнического происхождения и проживающих в различных местах, у которых была бы хорошо описана история воздействия факторов риска рака легких.

Молекулярная диагностика

3. При сравнении эффективности тестов на латентный туберкулез выяснилось, что тесты, основанные на детектировании высвобожденного IFN-γ, точнее определяют болезнь, чем туберкулиновая кожная проба. На протяжении пяти лет, с 2012 по 2017 годы, 22 131 доброволец поучаствовал в сравнении трех типов тестов: туберкулиновой кожной пробы, T-SPOT.TB и QuantiFERON. Каждому участнику были назначены все три теста, и при анализе данных учитывались демографические характеристики и медицинские факторы риска. Тесты T-SPOT.TB и QuantiFERON основаны на детекции высвобождения IFN-γ, и результаты этих тестов чаще совпадали друг с другом, чем с туберкулиновой пробой. Особенно низкой оказалась сходимость результатов тестов на интерферон и туберкулиновой пробы у детей младше пяти лет, рожденных за пределами США. Опубликованные результаты указывают на то, что наиболее эффективны тесты на основе детекции IFN-γ для диагностики латентного туберкулеза у групп высокого риска, особенно у очень молодых и пожилых людей, родившихся за пределами США.

Онкология

4. Пожарные, которые работали во Всемирном торговом центре после терактов 11 сентября 2001 года, на 13% чаще болеют раком, чем их коллеги, которые не работали на этом объекте. Особенно часто у них диагностируют рак простаты и щитовидной железы, а также они обычно примерно на четыре года моложе на момент постановки диагноза. Пожарные часто подвергаются воздействию канцерогенов, но не совсем ясно, как это влияет на риск возникновения рака. Во время ликвидации последствий теракта пожарные подвергались воздействию таких вредных веществ, как полихлорированные бифенилы (ПХБ), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), асбест, серная кислота, бензол и мышьяк. Исследователи проанализировали частоту возникновения рака среди 10 786 пожарных Нью-Йорка, которые работали на территории Всемирного торгового центра после терактов 11 сентября, с выборкой из 8 813 пожарных, не участвовавших в ликвидации последствий этих событий. За здоровьем пожарных наблюдали с 2001 года до самой смерти или до 31 декабря 2016 года, а затем заболеваемость раком среди них сравнивалась с заболеваемостью у американских мужчин в целом. Согласно полученным данным, у пожарных из первой группы на 13% больше шансов заболеть раком, чем у их коллег. По сравнению с заболеваемостью среди мужчин США в целом, обе группы пожарных имели более высокие риски развития рака простаты и меланомы. Авторы указавают на то, что необходимо продолжать исследование воздействия канцерогенов на пожарных.

5. Нейробластома — рак, возникающий из симпатоадреналовых клеток. На долю этой злокачественной опухоли приходится 8–10% всех случаев онкологических заболеваний у детей и 15% летальных исходов детской онкологии во всем мире. В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи из Каролинского института в Швеции при помощи технологии секвенирования единичных ядер обнаружили, что нейробластомы с низким и высоким риском неблагоприятного исхода имеют разную клеточную идентичность. Образцы опухолевой ткани были взяты у детей, возраст которых на момент постановки диагноза находится в диапазоне от месяца до 6,5 лет. Примерно 50% опухолей были отнесены к группе высокого риска, а 50% — к группе низкого риска. Оказалось, что транскриптом нейробластомы с низким риском напоминает симпато- и хромаффинные клетки, тогда как клетки нейробластомы высокого риска похожи на популяцию TRKB-положительных холинергических клеток-предшественников. Другими словами, анализ клеточных популяций выявил различные паттерны экспрессии генов нейробластом с высокой и низкой выживаемостью, которые коррелируют с возрастом на момент постановки диагноза.

Иммунология

6.  Описан новый молекулярный путь, необходимый для заживления ран кожи. В журнале JCI Insight опубликована статья, в которой исследовалась роль эволюционно консервативного белка Grainyhead like 3 (GRHL3), поломки в гене которого вызывают нарушения формирования позвоночника и эпидермального барьера, дефекты закрытия век и синдактилию мягких тканей — состояние, при котором дети рождаются со сросшимися или перепончатыми пальцами. Оказалось, что во время процесса заживления ран GRHL3 активирует ген, кодирующий белок Fascin Actin-Bundling Protein 1 (FSCN1). Этот белок ослабляет адгезию между поврежденными кератиноцитами, действуя на E-кадгерин, чтобы они могли эффективно мигрировать для затягивания раны. Анализ доступного для транспозаз хроматина с использованием секвенирования (ATAC-seq) у поврежденных кератиноцитов показал снижение доступности к хроматину в области рядом с геном Fscn1 у мышей, нокаутных по Grhl3. ChIP-seq показал, что GRHL3 связывается с промотором гена Fscn1 в эпидермисе мыши и в мигрирующих кератиноцитах человека in vitro. Изменения в этом пути приводят к хроническим незаживающим ранам, таким как диабетические язвы, от которых ежегодно страдают миллионы пациентов.

7. Принято считать, что астма — это аберрантная и нежелательная активность иммунной системы. Однако, согласно новым данным, подобная аллергическая реакция может защищать организм от потенциально смертельных патогенов, таких как дрожжевой грибок Candida albicans. Работая с мышами, исследователи обнаружили молекулярный механизм, используя который, дрожжи активируют тромбоциты и провоцируют аллергию и кашель, который выводит дрожжи из легких. В отсутствие тромбоцитов дрожжевая инфекция может привести к быстрому смертельному исходу. По словам авторов исследования, известно, что дрожжи вызывают астму, однако механизмы этого явления были изучены недостаточно хорошо. Ранее ученые показали, что плесень вызывает аллергический иммунный ответ через протеазы, но у C. albicans иной механизм: эти дрожжи способствуют развитию заболеваний дыхательных путей через пептидный токсин кандидализин. Кандидализин активирует тромбоциты через рецептор фактора фон Виллебранда GP1bα, высвобождая антагонист Wnt Dickkopf-1 (Dkk-1), чтобы управлять клеточным ответом лимфоцитов Th2 и Th17. Клеточный ответ коррелировал со снижением грибковой нагрузки в легких. Таким образом, авторы продемонстрировали важную роль тромбоцитов в иммунном ответе.

Нейроиммунология

8. Согласно новому исследованию на мышах, опубликованному в журнале Science, фактор системы комплемента C1q играет важную роль в долговременных последствиях травмы головного мозга, таких как нарушение сна, эпилептическая активность и воспаление. Ученые обнаружили хроническое увеличение экспрессии C1q в участке коры головного мозга, окружающем место повреждения, и в функционально связанном подкорковом таламусе, напрямую не затронутом травмой. Секвенирование РНК единичных ядер продемонстрировало, что источником таламического C1q являются клетки микроглии. Повышенная экспрессия C1q и активируемого им C4 локализована в областях нарушения работы нейронов и хронического воспаления и коррелирует с нарушением сна и развитием эпилептической активности. В настоящее время не существует методов лечения последствий травмы головного мозга, и авторы считают, что выявление роли C1q в таламусе при патологических посттравматических процессах поможет в разработке терапии.

Секвенирование

9. Снижение стоимости секвенирования нового поколения (NGS) привело к росту использования этих технологий в клинике, но оценка производительности, воспроизводимости и точности платформ для массового секвенирования остается проблемой. Международный коллектив исследователей под руководством ученых из FDA на эталонных образцах ДНК человека и бактерий сравнил производительность шести популярных платформ для секвенирования: HiSeq/NovaSeq, Ion S5/Proton, PacBio CSS, Oxford Nanopore Technologies PromethION/MinION, BGISEQ-500/MGISEQ-2000 и GS111. Среди приборов, выдающих короткие риды, HiSeq 4000 и X10 обеспечили самое высокое покрытие генома, в то время как у BGI/MGISEQ наблюдался самый низкий уровень ошибок. Прибор для чтения длинных последовательностей PacBio CCS имел самую высокую скорость картирования участков. При этом и PacBio CCS, и PromethION/MinION показали лучшее картирование последовательностей в областях с большим количеством повторов. NovaSeq 6000 оказался наиболее надежным инструментом для регистрации известных событий вставки и делеции. Авторы считают, что это исследование послужит эталоном для выбора методов современной геномики, а также источником информации для совершенствования подходов к разработке в области NGS.

Биология развития

10. Участники проекта по созданию атласа клеток человека, связанных с развитием (The Human Developmental Cell Atlas, HDCA), опубликовали в журнале Nature свои первые наработки, полученные с использованием неонатальных тканей, стволовых клеток человека, органоидов и животных моделей. Они также изложили планы на будущее и описали проблемы, стоящие перед инициативой. Как и проект «Геном человека», HDCA объединит результаты работы сообщества ученых, занимающихся описанием развития человека, в единую всеобъемлющую карту. Многие виды рака у взрослых и детей имеют профиль экспрессии, напоминающий эмбриональный, то есть раковые клетки перезапускают программу развития человека. Картирование молекулярных профилей клеток поможет лучше изучить механизмы запуска программ развития при злокачественной патологии и распознать новые типы рака.

Физиология растений

11. Растения постоянно подвергаются неблагоприятным воздействиям окружающей среды и находятся под атакой вредителей, которые нарушают целостность их покровов. Исследователи из Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне описали сигнальный механизм, используемый растениями для инициирования защитной реакции в их непораженных частях. Известно, что нарушение целостности растения запускает электрические и кальциевые сигналы, в которых участвуют гомологи глутаматных рецепторов млекопитающих. Выяснилось, что ключевую роль для электрического и кальциевого сигналинга играет анионный канал MSL10, который активируется растяжением. MSL10 входит в тот же сигнальный путь, что и гомологи глутаматных рецепторов. Исследование подтвердило гипотезу, которая предполагает, что давление — это ключевой компонент системного сигналинга растения. Когда нарушена целостность покровов, непрерывный поток жидкости в сосудистой ткани растения останавливается, давление меняется и активируется механочувствительный ионный канал MSL10. Если эта активация сопряжена с повышением уровня глутамата, который также выделяется при повреждении растения, то растение быстро «понимает», что оно подвергается атаке. Это исследование показало молекулярно-генетическую основу восприятия механических сигналов растениями и передачи их на большие расстояния с помощью электрических и кальциевых сигналов.

Молекулярная биология

12. Сборка рибосомы человека требует координации огромного количества факторов, которые сначала формируют гигантский предшественник малой субъединицы рибосомы под названием процессома. С помощью криоэлектронной микроскопии, рентгеновской кристаллографии и функциональных исследований, ученые выявили механизмы работы процессомы малой субъединицы человека по мере ее созревания в ядрышке. Структуры трех различных состояний такой процессомы (пре-A1, пре-A1* и пост-A1) были получены при помощи крио-ЭМ с разрешением 3,6, 3,9 и 2,7 Å соответственно. Моделирование структуры процессомы малой субъединицы в конформации пост-A1 дает ключ к пониманию некоторых заболеваний человека. Появляется возможность моделировать то, как специфический для млекопитающих фактор сборки рибосом AROS стабилизирует белок eS19, мутации в котором ведут к анемии Даймонда-Блэкфана.

Новости бизнеса

13. Компания Pacific Biosciences сообщила, что Национальное управление интеллектуальной собственности Китая (CNIPA) аннулировало патент на технологию секвенирования, выданный тайваньской компании Personal Genomics. В середине 2020 года компания Personal Genomics подала в суд на PacBio за нарушение патента Китая № CN101743321B под названием «Система биотестирования, включающая оптические устройства обнаружения и метод обнаружения биомолекул». В ответ PacBio потребовала признать патент недействительным на основании недостаточного раскрытия информации, а также отсутствия поддержки, существенных технических характеристик, ясности, новизны и изобретательности. После оглашения решения CNIPA компания PacBio заявила, что намерена просить об отклонении иска Personal Genomics.

14. Фармацевтическая компания Roche объявила о заключении соглашения о покупке 100% находящихся в обращении акций TIB Molbiol Group. TIB Molbiol базируется в Берлине и предлагает диагностические тесты для тестирования наследственных и соматических мутаций, а также количественные тесты для гематологии и трансплантологии. Ожидается, что сделка будет закрыта в четвертом квартале 2021 года. Финансовые и прочие условия не разглашаются. В заявлении компании Roche указано, что это приобретение расширит ее портфель решений для молекулярной диагностики инфекционных заболеваний. В настоящее время TIB Molbiol производит более 45 тестов с маркировкой CE-IVD и более 100 тестов для исследовательского использования, которые доступны в системах подготовки образцов LightCycler PCR и MagNA Pure.

Добавить в избранное

Вам будет интересно