Обзор научной периодики за 13–19 августа

Литературу изучала Вера Животова

1. Группа ученых из Франции выяснила, действительно ли назначение неинвазивного пренатального теста (НИПТ) приводит к снижению количества выкидышей среди женщин с высоким (более 1 на 250) риском трисомии по 21-й паре хромосом у плода. Клиническое исследование с участием 2111 беременных женщин показало, что, к сожалению, дополнительное неинвазивное исследование не влияет на частоту неудачных исходов беременности, однако позволяет существенно уменьшить количество женщин, подвергающихся инвазивному исследованию.

2. Три новости из областей применения баз данных и алгоритмов работы с ними.

Несмотря на время от времени возникающие споры вокруг банков генетических данных, эти банки продолжают приносить пользу. Американские ученые, используя данные из UK Biobank project, разработали методику оценки полногеномного полигенного риска (genome-wide polygenic scores, GPS) для коронарной недостаточности, фибрилляции предсердий, сахарного диабета второго типа, воспалительных заболеваний кишечника и рака молочной железы. Определение генетических рисков зачастую ограничивается моногенными заболеваниями, когда для предсказания риска требуется выявление единичной мутации. Однако в статье в Nature Genetics авторы показали, что некоторые сочетания мутаций (GPS) увеличивают риск развития заболеваний в 3 раза и более, причем такая полигенная предрасположенность к коронарной недостаточности встречается в Европейской популяции в 20 раз чаще моногенной. Авторы планируют разработать веб-сервис, позволяющий использовать данные генетических тестов формата direct-to-consumer для предсказания рисков заболеваний по их методике.

Большая коллекция биомедицинских данных о раке мозга стала общедоступной. Исследователи из Комплексного онкологического центра им. Ломбарди в Джорджтауне (Georgetown Lombardi Comprehensive Cancer Center) опубликовали на своей платформе (Georgetown Database of Cancer (G-DOC) platform) данные по 671 пациенту из коллекции REMBRANDT (REpository for Molecular BRAin Neoplasia DaTa). Коллекция уникальна тем, что пациенты-волонтеры предоставили образцы опухолей, которые были охарактеризованы генетически, наряду с результатами других обследований, сведениями о назначениях и исходах заболевания.

Разработка новых лекарств — дорогостоящий и длительный процесс. Выявление дополнительных областей применения существующих лекарств может быть альтернативным решением. Коллектив ученых из Бостона использовал публичные базы данных и архивы FDA для предсказания неизвестных эффектов более 900 лекарств. Предполагается, что каждое лекарство имеет собственную терапевтическую мишень, что и обуславливает его эффективность в терапии конкретного заболевания. Часто такими мишенями являются белки. Авторы построили карту интерактома (белок-белковых взаимодействий) человека, сосредоточившись на возможных причинах возникновения сердечно-сосудистых заболеваний (коронарной недостаточности). Результаты исследования показали, что, например, гидроксихлорохин, назначаемый при артрите, снижает риск развития коронарной недостаточности. Свои предположения авторы проверяли с помощью базы данных медицинских карт 220 млн. пациентов.

3. Две публикации о новых необычных материалах.

Фотоуправляемые суспензии бактерий помогут создать новый класс фотоактивных материалов и миниатюрных лабораторий на чипе. E. coli — отличные пловцы. Итальянские ученые генетически модифицировали E. coli, внедрив ген протеородопсина (proteorhodopsin), что дало бактериям своего рода солнечную батарею и повысило скорость передвижения. Суспензии таких модифицированных бактерий способны изменять скорость движения в зависимости от освещенности, авторам даже удалось создать из бактерий репродукцию «Моны Лизы» Леонардо да Винчи. В будущем такие фотоактивируемые бактерии могут быть использованы для манипуляции микрообъектами в микроскопии или в качестве переносчиков лекарств.

Создание полимеров с антимикробными свойствами — одно из перспективных направлений поиска новых антибиотиков. До недавнего времени процесс исследования полимеров сдерживался низкой производительностью имеющихся методов синтеза, что существенно ограничивало спектр изучаемых компонентов. Для решения этой проблемы сотрудники кафедры химии и медицинской школы Уорикского университета (Department of Chemistry and Warwick Medical School) разработали метод высокопроизводительного синтеза на основе метода полимеризации по механизму обратимой передачи цепи ('in‐air' RAFT polymerization), с использованием роботизированных систем. Наиболее перспективным оказался сополимер с боковыми цепями из пропиленгликоля, проявляющий бактериостатические свойства.

4. Модельные объекты.

Бактерии продолжают колонизировать поверхности катетеров и других медицинских изделий. Pseudomonas aeruginosa образует плотные биопленки на поверхности эндотрахеальных трубок, вызывая вентилятор-ассоциированную пневмонию у пациентов, находящихся на ИВЛ. Известно, что структура биопленок может зависеть от материала подложки и формы культурального сосуда. Итальянские исследователи описали модельную систему для изучения роста биопленок Pseudomonas aeruginosa с использованием биолюминесценции непосредственно в эндотрахеальных трубках. Такой подход позволит тестировать новые полимеры и антимикробные вещества в условиях, приближенных к реальной клинической ситуации.

В Венском техническом университете создали искусственную плаценту. Исследователи разработали метод 3D-печати гидрогелевых мембран с использованием фемтосекундного лазера непосредственно в микрофлюидных чипах. В подготовленных мембранах затем культивируют клетки плаценты. Создание “плаценты на чипе” позволит проводить исследования фетоплацентарного барьера на новом уровне.

5. ДНК плохо сохраняется в останках древних людей и, как правило, сильно фрагментирована. Работа с ДНК Y-хромосомы, представленной в клетке единственной копией, представляет особую сложность. Публикация о новом методе обогащения Y-хромосомной ДНК вышла в BMC Genomics. Авторы разработали набор проб для связывания 8.9 мегабаз (Mb) Y-хромосомы. Были выбраны регионы, не участвующие в рекомбинации, а также исключены повторяющиеся последовательности. Результаты секвенирования фрагментов древней ДНК из корней зубов с использованием методов обогащения геномной ДНК человека сравнили с результатами с использованием новой методики. Последняя позволяет получить не меньший объем филогенетической информации и снизить при этом общие затраты на секвенирование отдельного образца.

6. Две публикации о применении NGS для диагностики инфекций.

Международная группа исследователей разработала методику на основе NGS для выявления случаев инфекции несколькими штаммами Mycobacterium tuberculosis одновременно. Выявление у пациента нескольких штаммов может быть результатом эволюции M. tuberculosis в организме хозяина или заражения из нескольких источников. В любом случае, своевременное выявление гетерогенной природы инфекции необходимо для назначения адекватного лечения, мониторинга повторного инфицирования, а также проведения эпидемиологических расследований. Авторы секвенировали и успешно типировали 48 смешанных (2 штамма) образцов на платформе Illumina HiSeq 2000 и планируют использовать методику в популяционных эпидемиологических исследованиях.

Коллектив ученых из Японии сравнил эффективность метагеномного подхода и секвенирования генов 16S РНК для выявления возбудителей сепсиса. Оба подхода позволили обнаружить как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии в симулированных образцах крови. Для анализа данных авторы использовали собственный алгоритм Genome Search Toolkit и базу данных GenomeSync. Метагеномные данные содержали большое количество прочтений, относящихся к геному человека, несмотря на удаление клеток крови из образца центрифугированием. Исследователи полагают, что секвенирование ампликонной библиотеки 16S РНК с последующим анализом данных по предложенному алгоритму может найти применение в клинической практике.

7. Коротко о деловых новостях.

Reuters сообщает о возрастающем интересе к базам данных компаний, предоставляющих генетические тесты direct-to-consumer. Так GlaxoSmithKline’s инвестировала 300 млн. долларов в 23andMe, чтобы использовать генетические данные пользователей при разработке новых лекарств. Ancestry.com (второй крупнейший игрок на ранке) не сотрудничает с коммерческими компаниями, однако предоставляет данные академическим исследователям.

Компания Grifols сообщила, что их тест для детекции вируса Зика в крови (Procleix Zika Virus assay) получил одобрение FDA.

Старт-ап OnSiteGene из Сан-Диего (США) обещает разработать высокоскоростной метод мультиплексной ПЦР с детекцией в реальном времени. Исследование будет занимать не более 5 минут. Новый прибор будет представлен роботизированной рукой, которая будет переносить стандартные пластиковые пробирки между резервуарами с жидким металлом заданной температуры. Детали технологии пока остаются закрытыми. В настоящий момент OnSiteGene представили на рассмотрение в FDA панель для диагностики респираторных заболеваний.

8. Повышение квалификации.

В ближайшее время стартуют три бесплатных курса на платформе Coursera, на которые стоит обратить внимание.

“Патентование в биотехнологии” от Копенгагенской школы бизнеса и Датского технического университета (Technical University of Denmark (DTU), Copenhagen Business School). Курс рассчитан на студентов магистратуры и аспирантов и посвящен особенностям патентования в Евросоюзе.

Курс “Применение методов метагеномики в эпидемиологии и исследовании устойчивости к антибиотикам” от Датского технического университета (Technical University of Denmark (DTU)). Курс поможет разобраться в теоретических и практических аспектах применения данного подхода и особенностях анализа и интерпретации результатов секвенирования.

“ Методы биоинформатики - 2” - второй курс цикла “Методы биоинформатики” от Торонтского университета (University of Toronto) познакомит с методами поиска мотивов, исследования белок-белковых взаимодействий, структурной биоинформатики, анализа экспрессии генов и предсказания цис-элементов. Преподаватели курса отмечают, что для прохождения не требуются навыки программирования.