Обзор научной периодики за 6–12 августа

Журналы читала Яна Войцеховская

1. Впервые исследователям под руководством Джорджа Черча из Гарварда удалось отследить происхождение каждой клетки в процессе эмбрионального развития мыши. Для этого они применили CRISPR-штрихкодирование. Авторы работы, опубликованной в Science, вывели линию мышей, ДНК которых содержала специально сконструированные локусы CRISPR, служащие мишенями для Cas9. При скрещивании с мышами, в чьих организмах экспрессируется Cas9, получались мыши, каждая клетка которых при делениях накапливала мутации в участках-мишенях. Это дало возможность проследить происхождение каждой клетки животного. Технологию CRISPR-штрихкодирования уже использовали для изучения эмбрионального развития рыбки данио, но на млекопитающих это сделано впервые. Новый метод может стать прорывом в фундаментальной науке и медицине. Препринт статьи  доступен на BioRxiv.

2. Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Калифорния) задействовали мощное инфракрасное излучение, полученное на синхротроне, для неинвазивного исследования содержимого живых клеток. С помощью инфракрасного излучения на разных длинах волн можно обнаружить многие биологические молекулы, включая жиры и белки. Найти конкретный белок таким способом обычно не удается, но можно составить индивидуальный «биохимический портрет» клетки. Публикация результатов ожидается вскоре. Авторы получили годичный грант от Инициативы Чан — Цукерберга (CZI) и собираются применить свой метод в международном проекте Human Cell Atlas, составляющем карту типов и местоположения всех клеток человеческого организма. Также они считают, что метод можно использовать для диагностики заболеваний, если найти источник инфракрасного излучения такой же яркости, но не такой огромный, дорогостоящий и редкий по сравнению с синхротроном.

3. Кажется, что фундаментальный механизм деления клеток изучен уже вдоль и поперек, но ученые продолжают находить все новые подробности этого процесса. Белок динеин, формирующий веретено деления в клетке, может вести себя по-разному: тянуть микротрубочки по концевому сжимающему механизму или по латеральному скользящему. Новое исследование, проведенное на дрожжах, показало, что выбор механизма связан с локализацией вспомогательного белка Num1: если он соединен с эндоплазматическим ретикулумом, то помогает динеину действовать по латеральному механизму, а если Num1 свободен от эндоплазматического ретикулума, то динеин тянет микротубочки за их концы. Такой механизм позволяет поддерживать асимметричное деление, характерное для дрожжей, но возможно, что похожие процессы происходят и у млекопитающих во время деления стволовых клеток, которое тоже асимметрично.

4. Сенсор на основе белка, который может определять уровень перекиси водорода в клетке, создали исследователи из Массачусетского технологического института. Работа опубликована в Nature Communications. Содержание перекиси водорода увеличено в некоторых раковых клетках, что делает их чувствительными к одному из видов химиотерапии. Теперь ученые надеются выявлять такие виды опухолей и целенаправленно с ними бороться, а также планируют использовать созданный ими сенсор для поиска новых лекарств для данного типа рака. 

5. Важная новость опубликована в Nature. Линии раковых клеток, которые используются лабораториями в качестве модельных объектов, могут эволюционировать со временем, выяснили американские ученые. Они провели анализ геномов 106 линий клеток рака и обнаружили более сотни отличий в тех из них, что считаются клональными и однородными. Наблюдались изменения копийности генов, точечные мутации, инсерции, делеции и хромосомные транслокации. Некоторые из этих мутаций могут быть связаны с уровнем экспрессии генов и за счет этого изменять реакцию клеток на противоопухолевые препараты. Это значит, что важнейший рабочий инструмент исследовательской онкологии может нуждаться в корректировке. Авторы предлагают в дальнейшем учитывать их наблюдения: если одинаковые клеточные линии по-разному реагируют на терапию, имеет смысл выяснить, какие именно мутации за это отвечают.

6. Эволюция многоклеточных организмов также остается в сфере внимания. В XX веке советские ученые вывели популяцию дружелюбных к человеку лисиц, а позже удалось вывести очень агрессивных. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology & Evolution, международная группа исследователей при участии новосибирских ученых секвенировала геномы лисиц и обнаружили 103 участка ДНК, различающихся у дружелюбных, агрессивных и обычных диких животных. Изменения в некоторых из этих участках у собак связаны с одомашниванием, другие содержат гены, которые у человека отвечают за неврологические расстройства. Например, варианты SorCS1 у человека коррелируют с аутизмом и болезнью Альцгеймера, но у лисиц могут способствовать ручному или агрессивному поведению.

7. На этой неделе много исследований было посвящено микробиому кишечника.

Международная группа исследователей обнаружила в жизни новорожденных мышей важное событие, позволяющее сформировать в кишечнике здоровый микробиом. В небольшой промежуток времени у них повышается уровень экспрессии белка TLR5, который может связываться с бактериальным белком флагеллином и мешать бактериям, имеющим этот белок как компонент жгутиков, колонизовать кишечник. Конечно, не все бактерии со жгутиками патогенны, но нежелательные бактерии часто синтезируют флагеллин. Ученые показали различия между составом кишечной флоры у диких и мутантных по TLR5 мышей и выяснили, что временное повышение экспрессии TLR5 имеет длительный эффект.

Американские биоинформатики выявили тысячи генов разных микроорганизмов, позволяющих успешно колонизировать кишечник людей. Ученые применили филогенетический метод для анализа секвенированных ранее последовательностей микробиомов. Сравнение с родственными микроорганизмами, не живущими в кишечнике, позволило найти гены, которые предположительно помогают заселять эту экологическую нишу. Также были проанализированы гены, которые могут быть вовлечены в патологические процессы, например в развитие болезни Крона. Исследование указывает на гены, дополнительное изучение которых будет способствовать созданию лекарств, улучшающих микробиом кишечника.

Голландские исследователи выяснили, что изменение микробиома кишечника влияет на развитие иммунного ответа при вакцинировании. Они вакцинировали взрослых людей с помощью ослабленного живого ротавируса, причем одна группа перед этим не принимала никаких антибиотиков, другая — антибиотики широкого спектра, а третья только ванкомицин. У тех, кто получал антибиотики, фиксировали изменения в составе кишечной микрофлоры по сравнению с контрольной группой. Оказалось, что антибиотики не влияют на общий уровень выработки антител против вируса, но влияют на эффективность (иммуногенность) вакцины. Исследователи не призывают всех принимать антибиотики перед вакцинированием, но считают, что стоит обратить внимание на особенности кишечной флоры, улучшающие ответ организма на вакцину. Работа опубликована в Cell Host & Microbe.

8. Новая экспериментальная вакцина против вируса Зика показала себя эффективной на мышах, о чем сообщается в Nature Communications. Авторы работы использовали ослабленный рекомбинантный вирус везикулярного стоматита в качестве носителя генов двух или трех белков вируса Зика. Однократное введение вакцины мышам даже на фоне ослабленной иммунной системы приводило к появлению антител и устойчивости к вирусу Зика. Теперь остается выяснить, будет ли вакцина работать на людях.

9. В Nature Medicine опубликован отчет о разработке и начале валидации теста для определения мутационной нагрузки у раковых больных с использованием крови пациента. Ранее был разработан тест для больных раком легкого, определяющий мутационную нагрузку, но для него требовалось проведение биопсии, что затруднительно на поздних стадиях болезни и при мониторинге лечения. Для нового теста достаточно минимального количества опухолевой ДНК, циркулирующей в крови. В отчете сообщается об успешной валидации на группах пациентов, получавших иммунотерапию атезолизумабом.

10. Событие на рынке лекарств: FDA впервые одобрило препарат, основанный на РНК-интерференции. Это новый класс лекарств, активные вещества которых — малые интерферирующие РНК, уменьшающие экспрессию генов. Препарат предназначен для лечения полинейропатии, вызванной наследственным амилоидозом.

Заключено несколько важных соглашений между компаниями, занятыми в сфере молекулярной диагностики.

Компания MDNA Life Sciences заключила эксклюзивное лицензионное соглашение с Лабораторной корпорацией США (LabCorp) для проведения неинвазивного теста на основе жидкой биопсии для пациентов, у которых может быть рак предстательной железы.

Genedrive объявила о сотрудничестве с Фондом инновационной новой диагностики (FIND), для проведения оценки качества набора, выявляющего вирус гепатита C. Соглашение предусматривает проведение тестирований в Камеруне и Грузии для оценки точности выявления разных генотипов, а также практичности использования в реальных условиях рынка.