Замедляющий старение белок гипоталамуса и другие новости недели

Диагностика

1. Китайские исследователи посмотрели, можно ли использовать микроРНК в качестве диагностических маркеров колоректального рака. Для этого они собрали образцы крови у 97 пациентов с раком толстого кишечника и 103 здоровых контролей. Затем сравнили содержание в их крови десяти разновидностей микроРНК, экспрессия которых нарушена при колоректальном раке.

Ученые обнаружили связь трех микроРНК, содержащихся в плазме крови, с высоким риском колоректального рака. Ими оказались miRNA-29a, miRNA-125b и miRNA-145. При помощи статистического анализа авторы оценили чувствительность и специфичность каждой из них. В частности, miRNA-29a позволила верно идентифицировать большее число случаев рака (чувствительность), а miRNA-145 – более точно разграничить образцы здоровых людей и пациентов с заболеванием (специфичность). Подробнее читайте на PCR.NEWS.

2. Другая группа китайских ученых оценила прогностический потенциал нейронального кальциевого сенсора 1 (NCS1) при определении исходов цитогенетически нормального острого миелоидного лейкоза (ОМЛ). Авторы проанализировали показатели выживаемости более 500 пациентов с ОМЛ и экспрессию Ncs1 в их опухолях. Дополнительно сравнили активность гена в положительных и отрицательных на лейкоз образцах стволовых клеток, полученных от 78 пациентов с ОМЛ.

Более высокий, чем обычно, уровень экспрессии Ncs1 в опухолях коррелировал с благоприятным исходом для людей с цитогенетически нормальным ОМЛ. Кроме того, уровень экспрессии NCS1 был значительно более низким в образцах стволовых клеток, трансформировашихся в опухолевые. Получается, что высокий уровень экспрессии Ncs1 может предсказывать благоприятный исход для пациентов с ОМЛ. Также низкая активность гена в клетках опухоли может быть важным механизмом, объясняющим агрессивное течение болезни.

3. Нидерландские исследователи из Технологического университета Эйндховена вместе с коллегами предложили высокочувствительный метод выявления вирусных инфекций. Авторы разработали платформу с люминисцирующим сенсором нуклеиновых кислот LUNAS (luminescent nucleic acid sensor), где кислоты амплифицируются, а затем распознаются системой из двух зондов на основе CRISPR/Cas9, каждый из которых снабжен частью люциферазы. Совместная посадка зондов на комплементарную часть генома вируса приводит к объединению частей белка и сопровождается свечением.

Эффективность метода проверили на мазках, взятых из носоглотки пациентов с COVID-19. Обнаружение SARS-CoV-2 в образцах с содержанием вирусной РНК в количестве 200 копий/мкл заняло около 20 мин. Разработчики заключили, что платформа с LUNAS имеет потенциал для диагностики инфекций в местах оказания медицинской помощи, в том числе с ограниченным техническим оснащением, поскольку не предполагает трудоемкой подготовки образца или интерпретации результатов.

Коронавирусы

4. Китайские ученые раскрыли клеточный механизм более слабого иммунного ответа пожилых людей на инактивированные вакцины против SARS-CoV-2. Для этого сравнили выработку антител и специфичные к антигену CD8+ Т-клеточные реакции у людей возрастом 18–30 лет (121 участник) и 60–85 лет (48 участников) после введения двух доз одной из вакцин: CoronaVac или BBIBP-CorV.

Выработка антител у пожилых людей заняла больше времени, а ответ CD8+ T-лимфоцитов на эпитопы разных штаммов коронавируса оказался слабее, чем у молодых людей. Сравнив экспрессию генов иммунных клеток в крови испытуемых до и после вакцинации, исследователи обнаружили, что с возрастом способность лимфоцитов к узнаванию антигена ухудшалась. Это могло быть связано с сокращением разнообразия специфичных к антигену рецепторов на мембране иммунных клеток. По мнению авторов, полученные результаты подтвердили необходимость оптимизации вакцин для пожилого населения.

5. Коллектив ученых из Швейцарии, Швеции и Норвегии получил свидетельства того, что Т-клеточный иммунитет к SARS-CoV-2 у детей, которые не были инфицированы им ранее, имеет кросс-реактивную природу. Он вызван коронавирусом HCoV-OC43, который является причиной сезонных простуд. Авторы проанализировали особенности иммунных реакций по образцам крови детей 2 и 6 лет, не зараженных SARS-CoV-2, и взрослых 26–83 лет.

Специфичные к HCoV-OC43 антитела были обнаружены в плазме крови детей двух лет. Однако по мере взросления их титр не увеличился, в сравнении с антителами к α- и β-коронавирусам, риновирусу, вирусу Эпштейна–Барр и гриппа. Ученые обнаружили следы Т-клеточного иммунитета к коронавирусам у двухлетних детей. Ответ CD4+ Т-лимфоцитов достигал максимума к шести годам и снижался по мере взросления, что также сопровождалось уменьшением экспрессии медиаторов воспаления: интерферона γ, интерлейкина 2, фактора некроза опухоли. По мнению авторов работы, появление клеток памяти к коронавирусам в детстве может облегчать течение COVID-19 в дальнейшем, а понимание гуморальных и клеточных иммунных реакции позволит сделать более эффективными вакцинацию и терапию заболевания.

Микробиология

6. Американские исследователи наблюдали, как гидролазы солей желчных кислот препятствовали росту клостридий Clostridioides difficile в экспериментах in vitro и у мышиной модели in vivo. Ученые начали с того, что оценили разнообразие гидролаз в бактериях кишечника человека, включая представителей семейства Lactobacillaceae, и даже научились прогнозировать выбор ферментами субстрата.

Авторы применили набор гидролаз с разными субстратами и заметили, что их активность подавила прорастание и рост спор C. difficile у мышиной модели инфекции, а также в образцах кала, полученных от пациентов. Ферменты не только изменяли строение присутствующих желчных кислот, но и обеспечивали появление конъюгированных желчных кислот в кишечных бактериях мыши. Способность нового вида кислот ограничивать болезнетворность клостридий проверили in vitro.

7. Ученые из Йельской школы медицины узнали, как бактерия Bacteroides thetaiotaomicron, которая в норме заселяет кишечник человека, переживает голод. Фактор терминации транскрипции Rho, который регулирует активность прокариотических генов, у B. thetaiotaomicron содержит крупный внутренне неупорядоченный домен, которого нет в Rho хорошо изученных Escherichia coli и Salmonella enterica. Исследователи создали штамм B. thetaiotaomicron, у которого Rho лишен этого домена, и подселили его в кишечник стерильных мышей вместе со штаммом дикого типа.

Бактерии с измененным Rho были подавлены диким штаммом. В ответ на нехватку питательных веществ дикий штамм B. thetaiotaomicron заключал фактор Rho в безмембранные отсеки путем разделения жидких фаз. В таком виде терминация транскрипции происходила более эффективно. Также от наличия этого домена зависела экспрессия сотен генов, в том числе связанных с усвоением витаминов, которые бактерия не может синтезировать. Таким образом, наличие неупорядоченного домена в факторе терминации транскрипции Rho имело критическое значение для адаптации бактерии B. thetaiotaomicron к обитанию в кишечнике.

Физиология

8. Ученые из Бостонского университета описали поведение фибробластов при повреждении. Авторы разработали 3D-модель микроткани, которую изготовили из фибробластов, помещенных в гидрогель с волокнами коллагена. Ткань травмировали двумя способами: при помощи ножа для микроиссечения и при помощи лазера.

Оказалось, что при ожогах фибробласты удаляли поврежденную ткань перед заживлением раны. Прежде функцию «очистки» приписывали только иммунным клеткам, а фибробластам отводили роль восстановления тканей. Вероятно, имел место фагоцитоз или эндоцитоз: заживление раны зависело от активности мембранных белков ROCK и динамина. Наблюдая в электронный микроскоп, исследователи увидели внутри фибробластов, попавших в область раны, крупные вакуоли с внеклеточным матриксом. Авторы обратили внимание, что аномальное заживление ран вызвано дисбалансом между распадом и образованием матрикса, поэтому предложенная ими модель, которая охватывает оба аспекта, станет важным дополнением к изучению заживления ран.

Нейробиология

9. Китайские ученые показали на мышах, что гипоталамический белок менин регулирует старение и когнитивные способности. У пожилых грызунов передача сигналов менином была ограничена. Более того, подавление экспрессии менина в вентромедиальном ядре (ВМЯ) гипоталамуса средневозрастных мышей ускорило их старение и развитие когнитивного дефицита. Напротив, сверхэкспрессия белка продлевала жизнь грызунов, а также улучшала их память и способность к обучению.

Эпигенетическая регуляция менина затрагивала сигнальные пути воспаления и метаболизма в нейронах, включая обмен аминокислоты D-серина. Недостаток менина приводил к ухудшению синтеза серина в нейронах гипоталамуса и связанного с ним гиппокампа. Высокая экспрессия менина в ВМЯ, наоборот, увеличивала концентрацию серина. Получение D-серина вместе с водой в течение трех недель улучшило когнитивные способности пожилых мышей. По мнению авторов, в перспективе менин может стать фармакологической мишенью для борьбы со старением.

Метаболические заболевания

10. Американские исследователи измерили активность генов в единичных β-клетках поджелудочной железы мышей. Они идентифицировали несколько популяций, в одной из которых на высоком уровне экспрессировались гены метаболизма митохондрий. Отличительной «меткой» этих клеток было высокое содержание белка CD63.

Ученые вырастили in vitro островки из клеток мыши и человека. Островки из β-клеток с высокой экспрессией CD63 более активно продуцировали инсулин в ответ на появление глюкозы. Их число сократилось у мышей с чертами диабета 2 типа, а также у людей с этим заболеванием. Получается, утрата этой популяции β-клеток может привести к развитию диабета. Пересадка мышам-диабетикам выращенных островков из β-клеток, активно синтезирующих CD63, восстановила уровень глюкозы в их крови до нормы. Авторы заключили, что поддержание популяции β-клеток с высокой экспрессией CD63 может быть перспективной стратегией лечения диабета.

Подробнее — на PCR.NEWS

Генетика заболеваний

11. Исследователи из Медицинской школы Икана в Маунт-Синай вместе с коллегами показали, что ассоциированные с шизофренией редкие генетические варианты, укорачивающие белки, распространены среди разных популяций людей. Эта работа дополнила данные, полученные годом ранее на европейцах. Тогда у людей с шизофренией выявили редкие варианты в десяти генах.

В новой работе при помощи секвенирования ученые оценили состояние 161 гена, связанного с риском шизофрении, в группе из 22 с лишним тысяч людей с шизофренией и без. При этом 40% выборки составили люди африканского и азиатского происхождения. Авторы смогли подтвердить в новой когорте связь с психическим заболеванием ранее установленных десяти генов. Кроме того, обнаружили патогенные варианты, укорачивающие белки, в еще трех генах в геномах пациентов с шизофренией: Srpm2, Aкар11 и Pclo. Ранее было показано, что Srpm2 может играть роль в развитии болезни Альцгеймера, Aкар11 — в развитии биполярного расстройства. Ген Pclo повышал риск не только шизофрении, но и расстройств аутистического спектра. Авторы отметили, что гены могут выступить мишенями для разработки новых методов лечения психических заболеваний.

12. Ученые из Японии и Сингапура обнаружили признаки, которые приводили к раку желудка у людей разного происхождения. В частности, исследователи провели геномный и транскриптомный анализ перерожденных тканей от пациентов с раком желудка из Китая, Вьетнама, Сингапура, Японии и Южной Кореи.

Ученые идентифицировали мутации в 77 генах, среди которых выделили факторы риска рака желудка, которые различались в зависимости от подтипа болезни, образа жизни или происхождения человека. В частности, опухолевые клетки при диффузном типе рака желудка часто содержали мутации в генах Pigr, Sox9, Cdh1. В случае пациентов с раком желудка из Восточной Азии развитие мутаций в Rhоа были ассоциированы с потреблением алкоголя. Авторы пишут, что полученные данные расширяют представление о молекулярном ландшафте рака желудка различных подтипов и у людей из разных частей света.

Популяционная геномика

13. Международная группа ученых разобралась в истории народа ашанинка, обитающего в тропических лесах Амазонки на территории Перу и Бразилии. Для этого авторы проанализировали геномные данные 51 представителя ашанинка, проживающего со стороны Перу. В выбранной популяции выявили две генетически различные подгруппы.

Предки ашанинка, вероятно, мигрировали в леса Амазонки из более южных районов континента вблизи Атлантического побережья. Затем последовало смешение этих племен с разными группами коренного населения из Анд или тихоокеанских регионов. Андские корни отдельных представителей ашанинка могли быть связаны с торговыми отношениями народов до появления империи Инков, что способствовало усвоению культурных обычаев андской группы. Кроме того, обнаружили связь предков ашанинка, говорящих на араваканском языке, с популяциями карибских районов севернее Амазонки. Возможно, предки ашанинка приняли участие в переходе к керамической культуре на Карибских островах.