Окно в матку и другие новости недели

Метформин и похудение

1. Метформин — препарат для лечения сахарного диабета 2-го типа — способен незначительно снижать массу тела, но было неясно, за счет какого механизма. Коллектив ученых из США ранее показал, что метаболит обмена лактата N-лактоил-фенилаланин (Lac-Phe) вырабатывается после физических упражнений и снижает чувство голода. В новой работе авторы продемонстрировали, что содержание Lac-Phe в крови повышается при лечении метформином. Мыши с ожирением, получавшие этот препарат, ели меньше, чем контрольная группа, и немного похудели. Для синтеза Lac-Phe необходим фермент карнозиндипептидаза 2 (CNDP2). Если нокаутировать ген CNDP2, то содержание Lac-Phe снижается на 70% и никак не изменяется при приеме метформина. Авторы также показали, что за образование Lac-Phe ответственны эпителиальные клетки кишечника. Роль Lac-Phe в снижении веса подтвердили при рассмотрении данных клинического испытания MESA (Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis). У участников, принимавших метформин, был повышен уровень Lac-Phe, а вес умеренно снижался. (Подробнее на PCR.NEWS.)

«Цифровой» двойник

2. Иммуноопосредованные воспалительные заболевания (IMID) — спектр болезней, вызванных нарушениями в работе иммунной системы: волчанка, ревматоидный артрит, подтипы болезни Крона и язвенного колита, увеит, псориаз. Для таких заболеваний очень тяжело подобрать лечение, так как каждый случай индивидуален и не существует универсального алгоритма для всех пациентов. Международный коллектив ученых создал цифрового «двойника» пациента, используя данные одноклеточного секвенирования РНК. Алгоритм получил название scDrugPrio. Он прогоняет возможные препараты через «двойника» и ранжирует их по эффективности. scDrugPrio успешно опробовали на данных пациентов с рассеянным склерозом и болезнью Крона. Авторы подчеркивают, что для лучшего прогнозирования необходимо использовать именно образцы тканей, пораженные болезнью. Они планируют проведение клинических испытаний scDrugPrio на пациентах с воспалительными заболеваниями кишечника. Авторы разместили свой продукт в свободном доступе ( https://github.com/SDTC-CPMed/scDrugPrio).

ВИЧ

3. У ВИЧ-1 есть белок Nef, который подавляет экспрессию молекул MHC-I на поверхности зараженной клетки и тем самым «скрывает» вирусные резервуары. Nef практически неуязвим для лекарств: белок лишен ферментативной активности, и определенного участка, связывание с которым ингибировало бы его активность, у него нет. Ученые под руководством сотрудников Медицинской школы Питтсбургского университета разработали химерные продукты, нацеленные на протеолиз (proteolysis targeting chimeras, PROTAC) белка Nef. Эти конструкты образуют комплекс с Nef и ферментом, прикрепляющим к нему убиквитиновую метку, после чего Nef направляется на разрушение в протеасоме.

Препарат восстановил экспрессию MHC-I и CD4 в Т-лимфоцитах и подавил репликацию ВИЧ-1 в мононуклеарных клетках крови инфицированных доноров. Таким образом, молекулы делают видимыми скрытые вирусные резервуары и способствуют запуску адаптивного иммунного ответа. (Подробнее на PCR.NEWS.)

Наблюдения за плацентой

4. Плацента обеспечивает растущий плод питательными веществами и кислородом. При ее дисфункции мать и ребенок сталкиваются с осложнениями (ограничение роста плода, преждевременные роды, преэклампсия, гестационный диабет). Эффективных методов лечения этих заболеваний нет, в том числе из-за труднодоступности органа для исследований. Ученые из США разработали имплантируемое окно для наблюдений за плацентой мышей. Оно позволяет делать фотоакустические и флуоресцентные снимки на протяжении всей беременности. Окно прозрачное, квадратное (10×10 мм), толщиной 1 мм. Результаты этого удивительного исследования опубликованы в Science Advances.

 Интравитальное окно плаценты: D — порядок хирургических процедур при имплантации окна беременной мыши; E — фотографии развития плаценты под окном, признаков воспаления нет. Credit: Science Advances, 2024. DOI:  10.1126/sciadv.adk1278 | CC BY-NC 4.0 DEED

 Окошки устанавливали на седьмой день беременности. Эмбрионы, выросшие под окнами, были меньшего веса при сравнении с контрольными мышатами. Из 42 эмбрионов, матерям которых вживили окна, выжили 27 (64,3%). Около 90% выкидышей произошло в течение суток после имплантации, скорее всего, это реакция на хирургическую травму.

Съемки плаценты проводили с помощью сверхбыстрой функциональной фотоакустической микроскопии (UFF-PAM). Авторы увидели, как с седьмого по десятый день содержание кислорода в ней снижается примерно на 15% из-за трофобластных пробок, которые пропускают плазму крови только в межворсинчатое пространство. Гипоксия способствует ангиогенезу и развитию плаценты. С 10-го по 15-й день закупорка стала менее обширной, и приток крови с кислородом увеличился, а с 15-го по 19-й день оксигенация крови опять упала, вероятно, из-за подготовки к родам.

Ученые наблюдали за плацентой после введения этанола в брюшную полость, во время остановки сердца, воспаления, доставки вирусных генов в отдельные клетки и диффузией химических веществ.

Выбор партнера у бабочек

5. Команда ученых из Германии, Австрии, Панамы и Колумбии изучили генетические основы выбора партнера по фенотипическим признакам у тропических бабочек рода Heliconius. Для исследования были выбраны виды Heliconius melpomene и Heliconius timareta с ярко-красной полосой на переднем крыле и Heliconius cydno с белой полосой на переднем крыле. Самцы H. melpomene и H. timareta предпочитали самок с красными пятнами, даже если они были другого вида. Самцы H. cydno были верны самкам своего вида. При анализе их геномов обнаружили ген regucalcin1, который отвечает за предпочтение красного или белого цвета. Если у самцов H. melpomene и H. timareta нокаутировать ген с помощью CRISPR-Cas9, то они хуже вступают в брачные отношения.

Интересно, что ген regucalcin1 был получен H. timareta от H. melpomene в результате гибридизации. Вероятно, после этого самки с красными полосами получили репродуктивное преимущество.

Кофе и старение

6. При старении постепенно снижается мышечная масса и сила (саркопения), что может приводить к нарушениям походки и потере физической независимости. В 2019 году было установлено, что основные молекулярные признаки саркопении — дисфункция митохондрий и снижение уровня NAD+, ключевого кофактора клеточного и организменного метаболизма. Авторы статьи в Nature Metabolism обнаружили, что у пожилых людей с саркопенией понижено содержание тригонеллина — алкалоида, содержащегося в кофе, пажитнике, дайконе и тыквенных семечках. Малый уровень тригонеллина коррелирует со снижением мышечной силы и окислительного фосфорилирования в митохондриях. 

На нематодах Caenorhabditis elegans ученые показали, что тригонеллин улучшает митохондриальное дыхание и биогенез митохондрий, уменьшает истощение мышц, увеличивает подвижность и продолжительность жизни. Таким образом, добавление в пищу тригонеллина в качестве прекурсора NAD+ может быть полезно для лечения возрастной саркопении.

Микробиология

7. Крайне неблагоприятными для почвенных бактерий считаются ультраосновные серпентиновые почвы, так как в них много тяжелых металлов (никель, хром, кобальт, железо) и практически нет органогенов (азот, фосфор, калий). Однако растения и бактерии биотопов с такими почвами смогли к ним приспособиться. Авторы статьи в PNAS нашли гены, которые помогают в этом бактериям. Они собрали дикие луговые бобовые растения двух видов из районов, различающихся по содержанию никеля в почве. Из клубеньков выделили бактерии рода Mesorhizobium — симбионты бобовых. При анализе их геномов обнаружили в том числе гены nreA, nreX, nreY и dedA, которые образуют оперон nre. Вероятно, продукт nreA — транскрипционный фактор, nreX и nreY отвечают за синтез протон-катионных переносчиков, а dedA кодирует трансмембранный траспортёр. Таким образом, оперон nre помогает клубеньковым бактериям выживать в среде с токсичным содержанием никеля. (Подробнее на PCR.NEWS.)

Онкология

8. Авторы исследования, опубликованного в Nature Immunology, в 2021 году описали скопление иммунных клеток при колоректальном раке. Такое скопление получило название «иммунный хаб»: в нем много активированных Т-клеток, которые вырабатывают хемокины CXCL10 и CXCL11, притягивающие другие Т-клетки. Больше всего иммунных скоплений обнаружено в образцах новообразований, которые лучше всего отвечает на терапию блокадой PD-1. Поэтому авторы предположили, что наличие хабов может предсказывать ответ пациента на иммунотерапию. Чтобы это проверить, они провели исследование опухолей немелкоклеточного рака легких (НМРЛ). 

У 68 пациентов взяли образцы тканей до начала лечения. Объективного ответа на терапию достигли только 20 человек. При анализе биопсий ученые обнаружили 3777 иммунных хабов. Медианная частота встречаемости хабов была в 5,5 раз выше у тех, кто ответил на иммунотерапию. Как и в случае колоректального рака, иммунные хабы НМРЛ были обогащены IFNG⁺ и CD3E⁺ клетками. Они содержали больше CD8⁺ Т-клеток, включая активированные PD-1⁺ Т-клетки и стволовые TCF7⁺PD-1⁺CD8⁺ Т-клетки. Это подтверждает предположение, что иммунные хабы — очаги активности CD8⁺ Т-клеток, связаны с положительным ответом на блокаду PD-1. В хаб также входят активированные CCR7⁺LAMP3⁺ дендритные клетки и CCL19⁺ фибробласты. Авторы предлагают использовать определение числа иммунных хабов в качестве прогностического маркёра ответа на иммунотерапию. (Подробнее на PCR.NEWS.)

9. У врачей мало сведений о том, какие факторы определяют ответ пациента с гастроэзофагеальным раком (ГЭФР) на терапию ингибиторами иммунных контрольных точек. На ранних стадиях опухоли усиленно экспрессируют белок программируемой клеточной гибели (PD-L1) и ген активации лимфоцитов-3 (LAG-3). Терапия моноклональными антителами ниволумабом (анти-PD-L1) и релатлимабом (анти-LAG-3) может быть полезна в комбинации с неоадъювантной (назначаемой перед основным лечением, часто перед хирургическим удалением опухоли) химиолучевой терапией при операбельном ГЭФР.

В Nature Medicine опубликованы испытания фазы 1 клинических испытаний ниволумаба и релатлимаба, в которой участвовали 32 человека с ГЭФР 2 или 3 стадии. Все они находились на химиолучевой терапии; 16 пациентов получали ниволумаб (Н), другие 16 — ниволумаб и релатлимаб (Н+Р). После окончания терапии 29 пациентам провели резекцию опухоли. Нежелательные реакции, связанные с иммунотерапией, вызвали приостановку лечения у 18,8% участников (двое в группы Н, четверо в Н+Р), лечение пришлось прекратить у 12,5% (один человек в группе Н, трое в Н+Р). После терапии у 40% пациентов в группе Н и 21,4% в группе Н + Р не было обнаружено живых опухолевых клеток. Двухлетняя выживаемость без прогрессирования составила 72,5% в группе Н и 87,1% в группе Н+Р. Общая выживаемость — 82,6% и 93,8% соответственно.

Более высокая экспрессия PD-L1 в удаленной опухолевой ткани коррелировала с более длительной выживаемостью без прогрессирования с тенденцией к увеличению общей выживаемости. Кроме того, выживаемость без прогрессирования была выше у пациентов с необнаруженной циркулирующей опухолевой ДНК.

COVID-19

10. Ученые из Китая и США сконструировали каплевидные наночастицы из сульфида меди, покрытые L- или D-пеницилламином, которые способны связываться с S-белком SARS-CoV-2, предотвращая его проникновение в клетки. Наночастицы, вводимые с помощью ингаляций,  защищали мышей от псевдовирусов, имитирующих различные штаммы SARS-CoV-2 («дикий тип» Wuhan-1, омикрон), а также другие коронавирусы (HCoV-HKU1, HCoV-OC43, HCoV-NL63). Концентрации полумаксимального ингибирования не превышали 21,8 нг/мл.

На синтез противовирусных антител организм тратит время и ресурсы, к тому же их активность зависит от температуры, отмечают авторы. Этих недостатков лишены наночастицы, которые могут стать эффективной альтернативой противовирусных препаратов. Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы отследить метаболизм частиц и подтвердить их безопасность.

11. Много говорят о долгосрочных неврологических осложнениях после COVID-19. Авторы статьи в Neurology исследовали записи электронных медицинских карт, чтобы сравнить частоту неврологических диагнозов у пациентов, перенесших COVID-19 и грипп. Получили две когорты из 77272 человек в каждой. Стоит отметить, что случаи длительной госпитализации с COVID-19 не включали в исследование.

Неожиданно у пациентов с COVID-19 риски мигреней, эпилепсии, нейропатий, нарушений движения, инсульта или деменции были ниже, чем у людей, переболевших гриппом. В целом постинфекционные неврологические диагнозы были поставлены у 2,79% людей в группе COVID-19 и 4,91% — в группе гриппа. Авторы заключают, что COVID-19 не увеличил число обращений за неврологической помощью.

Неврология

12. Гигантская аксональная нейропатия — редкое аутосомно-рецессивное неврологическое заболевание, проявляющееся в детстве. Мутация в гене GAN, который кодирует гигаксонин — белок, необходимый для правильной организации нейрофиламентов в нервной ткани, — препятствует разрушению нейрофиламентов, они накапливаются в аксонах. Аксоны «раздуваются» и не могут выполнять свою функцию. Первые симптомы в виде неуклюжей и шаткой походки заметны к 2-3 годам, в 8-9 лет ребенок не способен передвигаться самостоятельно. На поздних стадиях требуется помощь в дыхании и кормлении. Большинство больных не доживают до 30 лет.

Статья в NEJM представляет результаты фазу 1 клинических испытаний генной терапии этой нейропатии с применением вектора на основе аденоассоциированного вируса scAAV9/JeT-GAN. В испытании приняли участие 14 детей (от 6,3 до 14,5 лет). Препарат вводили под паутинную оболочку мозга в четырех дозах: 3,5×10¹³, 1,2×10¹⁴, 1,8×10¹⁴ и 3,5×10¹⁴ векторных геномов. Медианное время наблюдений составило 5,7 лет. Серьезные нежелательные явления возникли 48 раз, но только один (лихорадка), вероятно, относился к лечению. Дети, получавшие самую низкую дозу, погибли из-за прогрессирования заболевания. У всех остальных участников оценка моторной функции повышалась. Самой эффективной оказалась доза 1,8×10¹⁴. У шести из 14 (42,8%) восстановилась реакция сенсорных нервов: амплитуда потенциала действия появилась или увеличилась или перестала падать. В дальнейших планах — исследование с участием детей младшего возраста или тех, кто находится на ранней стадии заболевания. (Подробнее на PCR.NEWS.)

13. Миастения гравис — аутоиммунное заболевание, при которой нарушается передача сигнала от двигательных нейронов к мышечным волокнам. Больной при этом испытывает мышечную слабость и усталость. Коллектив исследователей из Дании, Нидерландов и США использовал ингибирование хлоридного ионного канала ClC-1, специфичного для скелетных мышц, чтобы восстановить мышечную функцию. Препарат NMD670 (датская фармкомпания NMD Pharma) при пероральном приеме способствовал работе мышц и увеличивал подвижность у крыс с тяжелой формой миастении. У пациентов с легкой формой миастении препарат также вызвал положительные сдвиги. Чтобы лучше исследовать побочные эффекты, авторы продолжат клинические испытания.

Диагностика

14. Выявить болезнь Паркинсона по биопсии кожи? Похоже, это возможно. Ученые из США искали надежный маркер для диагностики синуклеинопатий — группы нейродегенеративных заболеваний, при которых в нервной системе накапливается фосфорилированный α-синуклеин (к ним относятся болезнь Паркинсона, множественная системная атрофия, деменция с тельцами Леви, чистая системная недостаточность). Для участия в исследовании пригласили пациентов с синуклеинопатиями в возрасте от 40 до 99 лет (223 человека) и здоровых людей того же возраста (120 человек). У них взяли три образца кожи из разных участков тела для определения уровня фосфорилированного α-синуклеина. В опытной группе он был обнаружен у 92,7% пациентов с болезнью Паркинсона, 98,2% с множественной системной атрофией, 96% с деменцией с тельцами Леви и 100% с чистой системной недостаточностью, в контрольной группе — только у четырех участников (4%) в следовых количествах. Содержание α-синуклеина в коже коррелировало со степенью тяжести синуклеинопатий и временем с момента постановки диагноза. (Подробнее на PCR.NEWS.)

Транскриптомика

15. Национальные академии наук, техники и медицины США призывают к осуществлению проекта, подобного «Геному человека», но посвященному секвенированию РНК. В отчете, опубликованном в четверг, представлен 15-летний план государственно-частного партнерства по разработке новых методов прямого секвенирования РНК и обнаружения ее эпигенетических модификаций. Проект также включает разработку стандартов для работы с РНК, подготовку квалифицированных научных кадров и создание новых приложений для инструментов секвенирования.