Бактерия из 5000-летнего льда, устойчивая к современным антибиотикам, негативное влияние марафонов и ультрамарафонов на эритроциты, вакцина, защищающая от вирусов, бактерий и аллергенов, и многое другое — в воскресном обзоре.
Бактерии
1. Румынские ученые проанализировали геном бактерии Psychrobacter sp. SC65A.3, выделенной из 5000-летнего льда в пещере Скэришоара в Румынии. Анализ показал, что микроорганизм является полиэкстремофилом, способным выживать при низких температурах и высоких концентрациях солей. Несмотря на древность, бактерия продемонстрировала устойчивость к десяти антибиотикам из восьми классов (включая ванкомицин, рифампицин и ципрофлоксацин), а ее геном содержит более 100 генов, связанных с устойчивостью к противомикробным препаратам и тяжелым металлам. При этом Psychrobacter sp. SC65A.3 проявил антимикробную активность, подавляя рост 14 патогенов из группы ESKAPE: метициллинрезистентного золотистого стафилококка, Enterococcus faecium, Enterobacter sp., Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae и Acinetobacter baumannii — частых возбудителей внутрибольных инфекций. Это открытие подтверждает, что древние ледниковые экосистемы могут быть естественными ресурсом как генов устойчивости к антибиотикам, так и новых соединений против существующих патогенов.
Подробнее — на PCR.NEWS.
Белки и депрессия
2. Исследователи обнаружили, что белок Orai1 в микроглии мышей играет ключевую роль в развитии депрессивного поведения, вызванного нейровоспалением. Удаление этого гена заставило иммунные клетки мозга перейти в противовоспалительное состояние: они начали вырабатывать нейропротекторные факторы (BDNF, ARG1, итаконат) и перестали синтезировать провоспалительные цитокины. В результате у самцов мышей снизилось воспаление в гиппокампе и исчезло подавленное поведение, характерное для депрессии. Работа указывает на Orai1 как на потенциальную мишень для терапии воспалительных заболеваний мозга.
Подробнее — на PCR.NEWS.
Онкология
3. Ученые из США раскрыли механизм устойчивости редкого рака печени — фиброламеллярной карциномы — к иммунотерапии. Анализ отдельных клеток опухоли показал, что миофибробласты выделяют белок CXCL12, создающий барьер, который не пропускает Т-лимфоциты в раковую ткань, а те немногие клетки, которые все же проникают внутрь, находятся в состоянии истощения. В экспериментах на срезах человеческих опухолей исследователи применили комбинацию двух препаратов: ингибитор CXCR4 мобилизовал Т-клетки, позволив им проникнуть в опухоль, а ингибитор PD-1 восстановил их киллинговую активность. Совместное действие лекарств вызвало гибель раковых клеток, что стало первым обнадеживающим результатом для пациентов с этим заболеванием.
4. Исследование 123 образцов акральной меланомы (поражает ладони, подошвы и кожу под ногтями) от 92 пациентов из Мексики показало, что этот тип рака кожи имеет уникальные генетические особенности, связанные с происхождением пациентов. Ученые обнаружили, что у пациентов с преимущественно европейскими корнями чаще встречались мутации в гене BRAF, характерные для обычной меланомы, в то время как у пациентов с индейским происхождением таких мутаций было меньше. Опухоли с мутацией BRAF проявляли свойства кожных меланоцитов, отличных от клеток ладоней и подошв. Это может говорить о том, что акральная меланома в таком случае развивается из другого типа клеток. Анализ активности генов позволил выделить три группы опухолей с разными прогнозами выживаемости пациентов.
5. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Aging, ученые описали двойственную роль клеточного старения в послеродовом развитии рака молочной железы. В ходе преклинических исследований на мышах они установили, что во время инволюции молочной железы — процесса восстановления тканей после беременности — в клетках, производящих молоко, запускается p16Ink4a-зависимая сенесценция. Этот процесс необходим для нормального ремоделирования тканей: удаление сенесцентных клеток нарушает инволюцию и замедляет привлечение макрофагов. Однако в условиях онкогенной активации стареющие клетки повышают пластичность опухолевых клеток, помогая им выживать и метастазировать. У мышей, которым удаляли стареющие клетки, значительно замедлилось развитие опухоли и рост метастазов.
Болезни почек
6. Хроническая болезнь почек напрямую связана с риском развития когнитивных нарушений. К такому выводу пришли ученые из США в ходе масштабного исследования с участием более 5,6 тыс. пациентов. Оказалось, что высокое отношение белка к креатинину в моче увеличивает риск проблем с вниманием, скоростью обработки информации и исполнительными функциями на 16–21%. Само по себе снижение функции почек, рассчитанное по скорости клубочковой фильтрации, также влияло на когнитивные способности. Наиболее уязвимыми оказались пациенты с сочетанием обоих признаков — у них риск ухудшения когнитивных функций (памяти, мышления в целом) возрастал на 38%.
Ферменты дрожжей
7. Авторы статьи в Nature Metabolism показали, что экспрессия гена URA1 из пекарских дрожжей в клетках млекопитающих позволяет обойти зависимость синтеза пиримидинов от митохондрий. В отличие от человеческого фермента, привязанного к митохондриальной мембране, дрожжевой фермент работает в цитоплазме, используя фумарат вместо убихинона, что делает синтез ДНК и деление клеток возможными даже при подавлении клеточного дыхания. Благодаря этому клетки пациентов с митохондриальными нарушениями, которые обычно не растут без специальных добавок, смогли размножаться в стандартной среде. Работа открывает новые перспективы для изучения редких болезней и онкологии, где митохондриальные дефекты играют ключевую роль.
Геномика
8. Генетический анализ останков из коллективных захоронений охотников-собирателей культуры ямочной керамики из Айвиде (Готланд, Швеция), датируемых примерно 5500 лет назад, выявил сложную систему родственных связей, выходящую за пределы нуклеарной семьи. Исследование, проведенное археогенетиками Уппсальского университета на десяти индивидах из четырех парных или коллективных могил, показало, что во всех случаях погребенные вместе люди были биологическими родственниками, однако степень родства варьировалась. Например, в одной могиле женщина была похоронена с двумя детьми, которые были полнородными сиблингами, но не являлись детьми этой женщины. Предположительно, это их тетя по отцу или старшая единокровной сестра. В другом захоронении двое детей, похороненных вместе, были, вероятно, двоюродными сиблингами. В совокупности с данными более раннего палеогенетического анализа, охватывающего 24 индивида с четырех стоянок на Готланде, было показано, что около 80% генома восходило к западноевропейским охотникам-собирателям мезолита, а 20% — к ранним европейским земледельцам (неолитическим фермерам), что свидетельствует о контактах и смешении этих групп.
Клеточная биология
9. Ультрамарафоны не только вызывают механическое разрушение эритроцитов, но и ускоряют их старение на молекулярном уровне. Длительная нагрузка в виде забегов на 40 или 171 км приводит к системному воспалению, а ультрамарафоны — еще и к накоплению окисленных липидов и специфическому повреждению белков (окислению метионина в антиоксидантных ферментах), что ухудшает способность эритроцитов деформироваться и проходить через капилляры. Хотя прямая гибель клеток в кровотоке минимальна, поврежденные эритроциты преждевременно удаляются из крови селезенкой, о чем свидетельствует рост билирубина и гипоксантина. Авторы планируют изучить, как долго восстанавливаются клетки, и надеются, что понимание механизмов повреждения эритроцитов при экстремальных нагрузках поможет улучшить спортивные результаты и протоколы восстановления и продлить срок хранения донорской крови, которая со временем разрушается схожим образом.
Бактериология
10. Японские ученые из Университета Нагои обнаружили, что причиной хронического запора может быть совместная работа двух кишечных бактерий — Akkermansia muciniphila и Bacteroides thetaiotaomicron, которые последовательно разрушают защитный слой слизи из муцина в толстой кишке. В исследовании, опубликованном в журнале Gut Microbes, показано, что B. thetaiotaomicron с помощью фермента сульфатазы снимает сульфатные группы с муцина, после чего A. muciniphila поедает оголенную слизь. Это лишает кишечник влаги и смазки, делая кал твердым, причем стандартные слабительные в таких случаях часто неэффективны. В экспериментах на мышах генетическая модификация B. thetaiotaomicron, блокирующая выработку сульфатазы, полностью предотвратила развитие запора. Это открывает перспективы создания новых лекарств, действующих на первопричину, а не на моторику кишечника.
Беременность
11. Ученые проанализировали данные о 5 миллионах рождений в 33 странах Африки к югу от Сахары и в Индии, сопоставив их с температурными показателями. Исследование выявило, что воздействие экстремальной жары во время беременности влияет на соотношение полов при рождении. В Африке жара в первом триместре связана с уменьшением числа родившихся мальчиков, что, вероятно, вызвано физиологическим стрессом у матери и последующим выкидышем, особенно среди жительниц сельской местности и при повторной беременности. В Индии высокая температура во втором триместре тоже снижает долю родившихся мальчиков. Ученые связывают это с тем, что жара меняет поведение семей и снижает количество отказов от женских эмбрионов, особенно в регионах с сильным предпочтением сыновей. Авторы выдвигают гипотезу, что изменение климата оказывает сложное воздействие на демографию: ухудшая здоровье матери и плода в одном случае и сдерживая гендерную дискриминацию в другом.
12. Ученые выяснили, что повторная беременность изменяет мозг женщины, запуская как схожие, так и совершенно иные нейронные процессы по сравнению с первой. В исследовании с участием 110 женщин, включая беременных впервые и повторно, с помощью МРТ было показано, что если первая беременность сильнее всего меняет структуру и активность сети пассивного режима работы мозга (важной для саморефлексии и социальных процессов), то вторая вызывает более выраженные изменения в сетях, отвечающих за внимание и реакцию на сенсорные сигналы — это может помогать матерям в уходе за несколькими детьми. Кроме того, ученые впервые связали структурные изменения коры с послеродовой депрессией: у беременных впервые эта связь проявлялась после родов, а при повторной беременности — еще до родов.
Новые разработки
13. Команда учёных из США создала «бионическую» поджелудочную железу, интегрировав в развивающуюся ткань сверхтонкую электропроводящую сетку, которая позволила в течение двух месяцев непрерывно отслеживать электрическую активность отдельных клеток и стимулировать их созревание. Поддерживая в клетках 24-часовой циркадный ритм активности, исследователи научили их синхронно работать и правильно реагировать на сахар, что решает главную проблему выращивания функциональных тканей для трансплантации пациентам с диабетом. В будущем такая система, управляемая искусственным интеллектом, сможет автономно контролировать состояние пересаженных клеток и при необходимости стимулировать их, чтобы предотвратить регресс и отторжение.
Универсальная вакцина
14. Ученые разработали уникальную вакцину в виде назального спрея, которая обеспечивает широкую и длительную защиту от целого спектра респираторных патогенов: вирусов (SARS-CoV-2, SARS, SCH014-CoV), бактерий (Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii) и даже аллергенов. В основе разработки — липосомы с мощными стимуляторами иммунитета (лиганды TLR4 и TLR7/8) и «нейтральным» белком овальбумином, который служит приманкой для создания в легких резервуара долгоживущих Т-клеток памяти. Эти клетки перепрограммируют альвеолярные макрофаги, усиливая их способность бороться с инфекцией. В экспериментах на мышах вакцина показала эффективность в течение как минимум трех месяцев. Вероятно, вакцина сможет защитить от новых пандемий.
Больше статей о медико-биологических науках на нашем сайте