Живой текстиль и другие новости недели

Новые методы в диагностике и медицине

1. Паттерны старения мозга могут помочь в диагностике неврологических заболеваний. Ученые из Китая и США проанализировали данные МРТ и экспрессии генов для 2 698 пациентов с широким спектром неврологических заболеваний — СДВГ, РАС, различные формы зависимости и деменции, шизофрения, биполярное расстройство или депрессия — и 45 900 здоровых контролей. Для всех участников авторы рассчитали разницу между хронологическим возрастом и возрастом мозга по данным визуализации. У пациентов с неврологическими заболеваниями эта разница оказалась больше, чем у здоровых людей; наиболее выраженный разрыв наблюдался в случае деменции, зависимостей и психиатрических нарушений. Более того, исследование показало, что паттерны старения мозга и экспрессии генов различаются между заболеваниями. Авторы считают перспективными дальнейшие исследования использования выявленных закономерностей в диагностической медицине.

2. Ученые из Австралии и Китая разработали «артерию на чипе» — физическую копию артерий пациента, которая повторяет его анатомические особенности. Она позволяет прогнозировать инсульты, связанные с нарушением работы сонных артерий. Для создания системы авторы получали 3D-модель артерий по данным КТ-ангиографии, после чего распечатывали на 3D-принтере форма для отливки. Основу моделей отливали из полидиметилсилоксана, который затем покрывали коллагеном и высаживали на него эндотелиальные клетки артерий. Полученная модель позволяет отследить процессы, происходящие в ответ на повреждение артерии, определить основные факторы риска и разработать индивидуальную терапию для снижения риска инсульта.

Нейробиология

3. Авторы статьи в Cell описали механизм дренажа спинномозговой жидкости в лимфатическую систему. Они обнаружили у мышей участок паутинной оболочки вокруг обонятельных луковиц, богатый отверстиями, через которые жидкость из субарахноидального пространства попадает в лимфатичекую систему. Схожие структуры были идентифицированы у макак-крабоедов. На пожилых мышах лимфатические структуры в этом регионе атрофировались, а количество отверстий в паутинной оболочке уменьшалось, что снижало отток спинномозговой жидкости. Однако он восстанавливался после интраназального введения фактора роста эндотелия сосудов C (VEGF-C).

4. Исследование с использованием технологии GAGE-seq (genome architecture and gene expression by sequencing), позволяющей оценивать для единичных клеток одновременно экспрессию генов и физические контакты в геноме, а также транскриптомных карт и данных об доступности хроматина, показало, что болезнь Альцгеймера ассоциирована с крупными перестройками в трехмерной структуре ДНК. Авторы выявили снижение  взаимодействий в непосредственной близости от промоторов и усиление роли регуляторных взаимодействий на средних дистанциях. Также наблюдалась транскриптомная перестройка сигнальных путей, ассоциированных с заболеванием. Полученные данные указывают на необходимость комплексного рассмотрения геномных изменений, происходящих при болезни Альцгеймера.

5. Исследование на 2 759 британцах (из них 468 людям провели нейроимаджинг) связало финансовые трудности и ускоренное старение мозга. Авторы показали, что затруднения с деньгами в возрасте 26-53 лет приводят к ухудшению скорости работы мозга и вербальной памяти. Стабильный небольшой доход также приводил к росту объема желудочков. При этом эффект был более выражен у мужчин, людей, переживших тяжелые финансовые условия в детстве и носителей APOE-ɛ4 — генетического фактора болезни Альцгеймера. Результаты подчеркиваю роль социоэкономических факторов в развитии заболеваний.

6. Рапамицин в течение двух часов смягчает симптомы расстройств аутистического спектра (РАС) у мышей. Авторы статьи в Nature Communications показали, что этот препарат воздействует на сигнальный путь mTOR, снижая гипервозбудимость нейронов, склонность к эпилепсии, повторяющееся поведение и повышенную сенсорную чувствительность, а также восстанавливая нормальную структуру связей в мозге. Эти изменения также сопровождались нормализацией уровня экспрессии генов, ассоциированных с РАС, а также работой ионных каналов и эпилепсией. Однако эффект был временным, а при повторном введении рапамицина становился менее выраженным. Тем не менее, работа подчеркивает роль сигнального пути mTOR в развитии РАС и указывает на потенциальные мишени для терапии.

Подробнее — на PCR.NEWS

Онкология

7. In silico и in situ исследования показали, что противомалярийный препарат мепакрин (акрихин) нарушает процессы репарации ДНК в раковых клетках, воздействуя на сигнальный путь NDRG1. Высокая экспрессия NDRG1 у пациентов была ассоциирована с худшей выживаемостью, а в опытах на клетках различные линии  колоректальной карциномы оказались наиболее уязвимы к фармакологическому и генетическому воздействию на этот белок. Таким образом, исследование выявило новую потенциальную мишень для лечения онкологических заболеваний.

8. Ученые из США показали, что кальретинин (CALB2) играет ключевую роль в формировании механорезистентности у раковых клеток. В in situ опытах, имитирующих сильный механический стресс в кровеносных сосудах, у устойчивых раковых клеток наблюдалась повышенная экспрессия CALB2, а его нокаут повышал уязвимость к механическим воздействиям. Анализ образцов биопсии рака простаты с высокой экспрессией CALB2 показал, что у отдельно взятых пациентов наблюдается гетерогенность клеток по фенотипу. Это говорит о том, что устойчивость к механическому стрессу является скорее приобретенным состоянием, чем характеристикой линии, и не связана напрямую с агрессивностью заболевания. Полученные результаты позволяют лучше понять, как клетки рака выживают в кровотоке, и открывают новые пути для борьбы с метастазированием.

9. Секвенирование клеток крови пациентов с лимфомой выявило генетические варианты, влияющие на токсичность и эффективность CAR T-клеточной терапии. Так, Т-клетки с недостаточной экспрессией STXBP2 или мутациями в этом гене коррелировали с усиленным выбросом воспалительных цитокинов и активацией макрофагов, что было связано с нежелательными явлениями терапии. Напротив, определенные варианты в гене ADAMTSL3 снижали токсичность для пациента. Варианты в гене PTPN22 — регуляторе Т-клеточного сигналинга — были ассоциированы с экспансией CAR Т-клеток, которая напрямую влияет на эффективность терапии. Полученные результаты можно применять для более информированного подбора индивидуальной терапии.

10. Авторы статьи в Science Immunology идентифицировали механизм, с помощью которого раковые клетки вмешиваются в метаболизм иммунных клеток. Ученые показали, что повышенная экспрессия транспортера аминокислот SLC7A1 активировала метаболизм аргинина и способствовала росту опухоли. Уменьшение экспрессии SLC7A2 замедляло катаболизм лизина, что снижало уровень глюконовой кислоты — она регулирует посттрансляционные модификации, активируя метаболическую перестройку и активацию CD8 Т-клеток. Таким образом, регуляция уровня SLC7A2 в раковых клетках связана с компромиссом между метаболизмом самой опухоли и уклонением от иммунного ответа.

Биология развития

11. Ученые из США показали на клеточных линиях, как мутации в гене фактора транскрипции TBX5 приводят к развитию врожденных болезней сердца. Результаты исследования опубликованы в журнале Science. Оказалось, что при потере хотя бы одной из двух функциональных копий TBX5 нарушаются процессы реорганизации хроматина во время дифференциации кардиомиоцитов. При этом потеря обеих копий приводила к заметно более выраженному эффекту. Гены, для которых уже известна связь с TBX5, были расположены в участках генома, трехмерная организация которых менялась при потере копий этого гена. Ученые считают целесообразным проанализировать влияние других факторов транскрипции, связанных с наследственными заболеваниями, на трехмерную структуру ДНК.

Репродуктивная биология

12. Ученые из США описали связь между числом родов и хрупкостью (frailty) в пожилом возрасте — моделью для исследования стали собаки. На выборке из 95 пожилых ротвейлеров ученые оценили корреляцию индекса хрупкости, который определяется по 34 параметрам, включая апетит, выносливость, активность и когнитивные способности, с числом родов в течение жизни. Оказалось, что большое число родов не ведет к худшему состоянию здоровья в пожилом возрасте. Наоборот, собаки, перенесшие хотя бы одни роды, имели в три раза большие шансы иметь низкие показатели индекса слабости (т.е. хорошее здоровье). Большое число родов усиливало этот эффект. Полученные результаты соотносятся с некоторыми данными, ранее полученными на человеке, и авторы призывают глубже изучить механизмы такой закономерности.

Микробиология

13. Исследование на 52 пациентах с симптоматическим остеоартрозом рук (SHOA) и 712 здоровых добровольцах выявило связь заболевания с микробиомом полости рта. У пациентов с SHOA наблюдалась значимо меньшее разнообразие микроорганизмов.  Повышенная численность представителей рода Trichococcus была ассоциирована с тяжестью заболевания. Также у больных снижалось число значимых корреляций между микробиомами полости рта и кишечника.

Гематология

14. Исследование японских ученых выявило связь группы крови с риском смерти при гемодиализе. Выборка включала 1671 человека. Пациенты с группой крови II (A) имели значимо меньший шанс смерти от сердечно-сосудистых осложнений по сравнению с I (O) группой крови (отношение рисков 0,780). Для групп III (B) и IV (AB) отличий от I группы не наблюдалось. Данная закономерность подтвердилась несколькими методами анализа. При этом корреляций с риском смерти от других причин авторы не выявили.

Биотехнологии

15. Китайские ученые представили живой текстиль на основе гриба Cordyceps militaris и даже сделали из него прототип одежды. Предложенная ими технология создания сохраняет метаболическую активность гриба после формирования ткани. Это позволяет не только обеспечить самовосстановление ткани за счет роста гифов, но и модифицировать свойства текстиля за счет интродукции других грибов. Так, внесение в культуру продуцирующих пигмент Saccharomyces cerevisiae позволяет окрасить ткань, а богатый мелатонином Aspergillus niger обеспечивает защиту от ультрафиолета. При этом полученная ткань практически полностью разлагалась в почве за 41 день.

Подробнее — на PCR.NEWS