Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 8–14 ноября 2021 года

Модель нового способа борьбы с ВИЧ-инфекцией, влияние диеты на метастатический потенциал опухоли, участие нейронов в процессах воспаления, потенциальный новый обезболивающий агент и многое другое.

Художник:
Наталья Дюкова

Неврология

1. Самопроизвольно возникающая боль, не зависящая от внешних стимулов, — одна из основных жалоб при хронических болевых синдромах. В настоящий момент этот симптом тяжело поддается лечению. Механизмы, лежащие в основе этого явления, также до конца не изучены. Авторы опубликованной в Cell Neuron работы при помощи in vivo визуализации нейронов спинального ганглия выявили определенный паттерн спонтанной активности, возникающей при повреждении периферических нервов. Синхронно активировались группы близкорасположенных нейронов. Уровень активации напрямую коррелировал с проявлениями самопроизвольно возникающей боли, вызванной повреждением нерва. Кроме того, авторы продемонстрировали, что групповая активация индуцируется активностью симпатических нервов, врастающих в спинальные ганглии после повреждения. Ученые показали, что симпатическая активность необходима и достаточна для групповой активации нейронов спинального ганглия и самопроизвольно возникающих болей. Ключевым медиатором в такой активации авторы называют норадреналин. 

2. Потенциалзависимый натриевый канал 1.7 (NaV1.7) считается перспективной мишенью для терапии острой и хронической боли, но разработки в этой области затруднены отсутствием селективных блокаторов данного канала. В журнале Science Translational Medicine опубликовано исследование, посвященное непрямой регуляции NaV1.7. Предотвращение сумоилирования одного из взаимодействующих с ним белков — CRMP2 — блокировало функции NaV1.7 и затрудняло восприятие боли грызунами. Авторы работы провели in silico анализ библиотеки из 50 000 низкомолекулярных соединений с целью обнаружить вещество, которое может связываться с CRMP2. Одно из отобранных веществ-кандидатов продемонстрировало ожидаемую активность в отношении функций NaV1.7 in vitro и ex vivo (на очищенном рекомбинантном белке и выделенных из спинального ганглия культурах нейронов). Дальнейшие опыты на крысах и мышах показали, что препарат имеет анальгетический эффект. Кроме того, был продемонстрирован синергический эффект с рядом других анальгетических препаратов, не приводящий к формированию зависимости или нейротоксичности. Авторы работы говорят о первом представителе нового класса ингибиторов белок-белковых взаимодействий, регулирующем ось CRMP2-NaV1.7 и позволяющем обеспечить безопасное обезболивание у грызунов. 

Клинические испытания

3. Опубликованы результаты фазы 3 клинических испытаний препарата против ювенильного идиопатического артрита. В ходе испытаний оценивалась эффективность и безопасность тофацитиниба — ингибитора Янус-киназ для орального применения. В испытаниях участвовали пациенты с различными формами ювенильного идиопатического артрита от 2 до 18 лет. При этом 142 пациента с множественными поражениями суставов были разделены на две группы — 72 человека получали тофацитиниб, 70 человек получали плацебо. Частота воспалительных реакций на 44-й неделе испытаний была существенно ниже при применении тофацитиниба (21 из 72 пациентов, или 29%) чем при применении плацебо (37 из 70 пациентов, или 53%). Во второй части клинических испытаний побочные эффекты развились у 68 из 88 пациентов, получавших тофацитиниб (77%), и у 63 из 85 пациентов контрольной группы (74%). Серьезные негативные последствия побочных эффектов имели место в 1% и 2% случаев, соответственно. 

4. Безопасность и эффективность вакцины против вируса папилломы человека (ВПЧ) была изучена в ходе фазы 2 клинических испытаний, проводимых на молодых пациентах, перенесших рак. В испытании принимали участие 435 пациентов в возрасте от 9 до 26 лет. Пациентов делили на две группы по возрасту: 9–15 и 16–26 лет, и по полу. Пациенты получали квадривалентную вакцину (HPV4) либо нонавалентную вакцину HPV9 в виде трех инъекций с интервалами в два и шесть месяцев после первого введения. Результаты сравнивались с данными клинических испытаний вакцин в контрольной популяции соответствующего возраста. Авторы сравнивали средний геометрический титр антител к двум типам вируса: ВПЧ-16 и ВПЧ-18 у перенесших рак пациентов и у контрольной популяции. Полученные данные продемонстрировали, что соотношение среднего геометрического титра антител для обоих типов ВПЧ было больше единицы во всех группах тестирования — данные лежали в диапазоне от 1,64 (группа пациентов женского пола в возрасте 9–15 лет) до 4,77 (юноши 16–26 лет). Это говорит о том, что вакцина была достаточно эффективной для пациентов, находящихся в ремиссии после онкологического заболевания.

ВИЧ

5. Одной из главных сложностей в терапии ВИЧ-инфекции является то, что вирусная ДНК персистирует в зараженных CD4+ Т-клетках. Ситуация осложняется высоким уровнем мутагенеза вирусной ДНК, обеспечивающим уход от иммунного ответа и приводящим к резистентности к антиретровирусной терапии. Один из вариантов элиминирования вирусной ДНК — применение CRISPR-Cas9. Однако разнообразие штаммов ВИЧ и сложности с адресной доставкой в зараженные клетки — это лимитирующие факторы данного метода. Опубликованная в журнале Lancet работа посвящена элиминированию вирусной ДНК при помощи нарушения последовательности ее экзонов. Для этого была создана библиотека гидовых РНК (gRNA), нацеленных на пять различных экзонов ДНК ВИЧ (tat1-2/rev1-2/gp41). Доставка gRNA в клетки осуществлялась различными методами: трансфекция, электропорация, доставка лентивирусными частицами либо липидными наночастицами. Затем авторы оценивали уровень вирусной ДНК, РНК, белков и вирусных частиц в клетках. Доставка системы CRISPR-Cаs9 при помощи трансфекции снизила уровень вируса на 82%, а доставка лентивирусными частицами — на 94%. Электропорация и доставка липидными наночастицами обеспечивали элиминирование вируса до 100%. Таким образом достигалась защита от индукции вируса при скрытой инфекции в CD4+ Т-клетках и моноцитах. Авторы работы сообщают, что система генетического редактирования CRISPR-Cas9 представляет собой потенциально эффективный метод для элиминирования ВИЧ-инфекции, а разрушение ВИЧ-ДНК посредством комплекса из нацеленных на различные экзоны gRNA при применении системы доставки липидными наночастицами — перспективное направление для дальнейшего тестирования на животных моделях.

Иммунология

6. Естественные киллеры (NK) — это клетки врожденного иммунитета, распознающие и элиминирующие зараженные вирусом клетки или клетки, подвергшиеся опухолевой трансформации. Активация NK-клеток происходит при их стимуляции в отсутствие ингибирующего сигнала. Ответ NK-клеток обеспечивает взаимодействие HLA на клетках-мишенях, ингибиторных иммуноглобулин-подобных рецепторов клеток-киллеров (inhibitory killer cell immunoglobulin-like receptors, KIR) и гетеродимерного ингибиторного рецептора CD94-NKG2A — последние два расположены на поверхности NK-клеток. Функциональный ортолог данной системы был найден у мышей, его составляют молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC) на клетках-мишенях и ингибиторные рецепторы NK-клеток – Ly49 и CD94-NKG2A. Авторы работы, опубликованной в Science Signaling, описывают связь уровня тирозинфосфатазы SHP-1 и силы взаимодействия между MHC клеток-мишеней и ингибиторными рецепторами на NK-клетках. Была показана обратная корреляция между уровнем SHP-1 и интенсивностью ответа NK-клеток — человеческие и мышиные NK-клетки, дающие более интенсивный ответ, имели более низкие уровни SHP-1. Кроме того, резкое снижение уровня SHP-1 усиливало способность NK-клеток элиминировать клетки-мишени. Полученные данные позволяют предположить, что воздействие на уровень SHP-1 в NK-клетках позволит повлиять на их противоопухолевую активность. 

7. Часть NK-клеток несет ингибиторный рецептор Siglec-9, позволяющий MHC-независимым образом ограничивать их цитотоксическую активность. Этот рецептор связывается с сиалогликанами на поверхности таргетных клеток. Показана роль Siglec-9 в уходе опухоли от иммунного ответа, но его участие в уклонении зараженных ВИЧ клеток от распознавания иммунной системой ранее не было изучено. Именно этому вопросу посвящена вышедшая на этой неделе публикация в журнале PLoS pathogens. В работе описывается популяция Siglec-9+ NK-клеток, цитотоксичность которых в отношении зараженных ВИЧ клеток ограничивается при помощи Siglec-9. При этом удаление сиалогликановой защиты с ВИЧ-инфицированных клеток при помощи сиалидазы, сшитой с антителами к ВИЧ, приводило к резкому повышению цитотоксичности Siglec-9+ NK-клеток. Это позволяло элиминировать ВИЧ-инфицированные клетки с высокой эффективностью, не затрагивая при этом здоровые клетки. 

Онкология

8. Изменения в метаболизме жирных кислот часто играют роль в метастазировании, однако до настоящего момента не было точно известно, какие именно жирные кислоты стимулируют формирование метастаз. Авторы опубликованного в Nature исследования демонстрируют, что прометастатической жирной кислотой является пальмитиновая кислота, в то время как олеиновая или линолевая жирные кислоты таким свойством не обладают. Проведенные на мышах эксперименты показывают, что у мышей, которые получали диету с высоким содержанием пальмитиновой кислоты, формировались опухоли с высоким метастатическим потенциалом. Последний сохранялся даже в случае трансплантации опухоли другому животному без поддержания диеты, содержащей пальмитиновую кислоту. Такая прометастатическая память формируется при участии CD36 — транспортера жирных кислот — и ассоциирована со стабильным триметилированием H3K4 метилтрансферазой Set1A в составе комплекса Set1A/COMPASS. Ассоциированные с прометастатической памятью гены связаны со стимуляцией внутриопухолевых Шванновских клеток и иннервацией — эти два параметра хорошо коррелируют с метастазированием. Индуцированная пальмитиновой кислотой метастатическая память опухолевых клеток формируется при участии пептида галанина, отвечающего за стимуляцию глиальных клеток, и транскрипционного фактора EGR2. Таким образом, употребление в пищу пальмитиновой кислоты индуцирует стабильные изменения на хроматиновом и транскрипционном уровнях, что, в свою очередь, стимулирует метастазирование при участии опухоль-ассоциированных Шванновских клеток. 

9. Внутренние тандемные повторы в FMS-подобной тирозинкиназе 3 (FLT3) связаны, как правило, с неблагоприятным прогнозом острого миелоцитарного лейкоза. На фоне того, что существующие ингибиторы FLT3 обладают рядом недостатков, таких как таргетирование ключевых для нормального кроветворения киназ или неэффективность при наличии мутаций в FLT3, группа ученых предложила свой вариант ингибитора данной киназы. Вещество марботиниб подавляет фосфорилирование внутренних тандемных повторов FLT3, что приводит к супрессии роста клеток острого миелоцитарного лейкоза, содержащих FLT3 с такими повторами. Кроме того, данный препарат способен воздействовать на мутантные формы FLT3. Благодаря этому марботиниб оказывается эффективен в отношении клеток, резистентных к другим ингибиторам FLT3. Кроме того, марботиниб демонстрирует высокую селективность к FLT3 и влияет на сигнальные пути, связанные с элиминацией внутренних тандемных повторов FLT3 на геномном уровне. Опыты на мышах демонстрируют, что при ассоциированном с FLT3 лейкозе выживаемость получавших марботиниб животных существенно выше. 

Регенеративная медицина

10. Регенерацию аксонов, ангиогенез и выживаемость нейронов при повреждениях спинного мозга можно улучшить при помощи искусственных полимерных молекул, содержащих биологически активные последовательности. Вышедшая недавно в журнале Science работа освещает потенциал супрамолекулярных полимеров, стимулирующих восстановление спинного мозга. Авторы исследования разработали синтетический материал, несущий две пептидные последовательности: одна из них снижает уровень глиоза, вторая стимулирует ангиогенез. Полученный полимер оказался способен стимулировать регенерацию в мышиной модели парализующего повреждения спинного мозга. Внесение определенных мутаций в последовательность составляющих его мономеров позволило модулировать подвижность последних. Это, в свою очередь, влияло на интенсивность ангиогенеза, регенерацию аксонов, уровень глиоза и выживаемость моторных нейронов. 

11. В новой статье, опубликованной в Cell Stem Cell, были описаны механизм регуляции пролиферации сердечных фибробластов; исследования проводили на мышах. Фибробласты сердца — это популяция сердечных клеток, отличающихся от прочих более гипоксичными условиями и более высоким уровнем экспрессии индуцируемого гипоксией фактора 1α (HIF-1α), кроме того, в них выше уровень гликолиза. Делеция Hif-1a в фибробластах сердца оказывала различные эффекты в зависимости от экспериментальных условий. Инфаркт миокарда при делеции Hif-1a приводил к росту пролиферации сердечных фибробластов, и, как следствие, рубцеванию и контрактильной дисфункции сердечной мышцы. Пролиферация сердечных фибробластов была ассоциирована с повышением уровня АФК. Также было показано, что нацеленный на митохондрии антиоксидант возвращал нокаутных по Hif-1a мышей к норме. Таким образом, делеция Hif-1a снижала порог активации фибробластов сердца и приводила к увеличенной продукции АФК митохондриями в условиях ишемии сердца, а также усиливала рубцевание сердечной мышцы после инфаркта миокарда. Это указывает на существование основанного на HIF-1α механизма, ограничивающего пролиферацию фибробластов сердца и митохондриальную продукцию АФК. 

Диагностика диабета

12. Фоллистатин — это секреторный белок, продуцируемый в тканях практически всех типов. Он ассоциирован с метаболическими заболеваниями. Так, при диабете второго типа у пациентов наблюдается повышенный уровень фоллистатина. В опубликованной в Nature Communications работе исследовалась ассоциация уровня фоллистатина в крови с риском развития диабета второго типа у пациентов. Из 4195 участников исследования 13,75% (577 человек) в течение 19 лет заболели сахарным диабетом 2 типа. У этих пациентов отмечали более высокие уровни фоллистатина в плазме крови, чем у тех, у кого диабет не развился. Коэффициент риска для развития диабета 2 типа составлял 1,29 при повышении уровня фоллистатина (с учетом поправки на множественные факторы риска — 1,24). Уровень фоллистатина в плазме крови коррелировал также с толерантностью к глюкозе, секрецией инсулина и чувствительностью к инсулину. Высокие уровни фоллистатина были ассоциированы с инсулинрезистентностью жировой ткани и с неалкогольной жировой болезнью печени. Кроме того, было показано, что фоллистатин дозозависимо увеличивал высвобождение жирных кислот в адипоцитах человека. При полногеномном поиске ассоциаций были выявлены вариации в гене регуляторного белка глюкокиназы (glucokinase regulatory protein gene, GCKR), ассоциированные с уровнем фоллистатина в плазме крови. In vitro была показана GCKR-опосредованная регуляция секреции фоллистатина гепатоцитами. На основании этих данных авторы работы предполагают, что GCKR регулирует секрецию фоллистатина в организме, и что повышенные уровни фоллистатина могут индуцировать инсулинрезистентность жировой ткани. 

Структурная биология

13. В Science Advances опубликована структура протонной АТФазы Pma1 в аутоингибированном состоянии. Pma1 — это жизненно важный фермент, локализованный на плазматической мембране грибных клеток. Он обеспечивает протондвижущую силу, участвующую в импорте питательных веществ в клетки. Этот белок представляет собой гексамеры, которые могут формировать плотно упакованные массивы в условиях стресса или голодания клеток. Физиологическая роль формирования таких гексамеров пока не вполне ясна. Активация Pma1 на мембране голодающих клеток происходит при участии глюкозы, которая запускает фосфорилирование аутоингибиторных доменов. При помощи криоэлектронной микроскопии авторы работы продемонстрировали структуру аутоингибированных гексамеров Pma1, выделенных из Neurospora crassa, с разрешением 3.3Å. Были продемонстрированы молекулярные основы формирования таких гексамеров и аутоингибирования Pma1. 

Нейроиммунология

14. Опубликованное в Cell исследование показало, что нейроны островковой коры участвуют в определенных видах иммунного ответа. При помощи мечения активных нейронов в мышиной модели авторы показали, что в островковой коре есть скопления нейронов, активирующихся при периферическом воспалении (при индуцированных колите и перитоните). Реактивация этих скоплений нейронов после восстановления приводила к возвращению состояния воспаления. Таким образом, авторы работы демонстрируют способность мозга хранить и использовать информацию о специфичных иммунных ответах. 

Добавить в избранное

Вам будет интересно