Коротко

Срок жизни ядерной ДНК нейронов может быть таким же, как у организма в целом, а РНК, как правило, недолговечны, однако из всякого правила есть исключение. Авторы новой статьи в Science обнаружили, что долгоживущие РНК (LL-RNA) в клетках мозга мыши сохраняются и остаются функциональными более двух лет, то есть практически всю жизнь животного.

Исследователи метили РНК мышат 5-этинилуридином, что позволяло отслеживать конкретные молекулы длительное время. «К нашему удивлению, уже первые изображения показали присутствие долгоживущих РНК в различных типах клеток мозга. Нам пришлось дополнительно проанализировать данные, чтобы идентифицировать те, которые находятся в нервных клетках», — рассказывает один из руководителей работы Мартин Хетцер.

Долгоживущие РНК представляли собой смесь мРНК и некодирующих РНК, колокализованных в области гетерохроматина. За два с половиной года жизни мышей их концентрации снизились, но даже к концу этого срока они не исчезли. Исследователи получили in vitro модель мозга из стволовых клеток — предшественников нейронов и ингибировали в них экспрессию долгоживущих РНК, чтобы определить их функцию. ДНК в модифицированных клетках стала нестабильной, нарушилась архитектура гетерохроматина. Долгоживущие РНК, вероятно, вместе с неопознанными белками образуют стабильную структуру, которая каким-то образом взаимодействует с гетерохроматином, и этот процесс может быть необходим для обеспечения рекордной продолжительности жизни нервных клеток.

Об этом рассказали на Европейском конгрессе по клинической микробиологии и инфекционным заболеваниям (ECCMID 2024) в Барселоне ученые из Йельской школы общественного здоровья и компании Pfizer, которая финансировала исследование. Пневмококк (Streptococcus pneumoniae) вызывает не только инфекции уха и носовых пазух, но и пневмонию, сепсис и менингит, и является причиной почти 2 млн. смертей ежегодно. Пневмококковые конъюгированные вакцины были включены в американскую программу вакцинации детей в 2000 году, и после этого тяжелые заболевания, вызываемые входящими в вакцины штаммами, у детей снизились более чем на 90%, но у другой уязвимой группы — пожилых людей — этого не произошло.

Пневмококки обычно передаются воздушно-капельным путем. Уровень бессимптомного носительства среди детей школьного возраста оценивается в 20–60%, среди взрослых, не контактирующих с детьми, — в 5–10%. Чтобы выяснить, от кого чаще заражаются старшие возрастные группы, от взрослых или от детей, и принесет ли дополнительную пользу вакцинация пожилых людей, авторы доклада провели исследование в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, в сезоны 2020–2021 и 2021–2022 гг. В него включили 183 человек старше 60 лет (средний возраст 70 лет), проживающих в 93 домохозяйствах. ДНК пневмококка выявляли с помощью количественной ПЦР в образцах слюны. Ранее авторы установили, что у взрослых патоген лучше обнаруживается в слюне, чем в мазках из носоглотки.

Хотя исследование проводилось во время пандемии COVID-19, на фоне строгих противоинфекционных мер, положительными были 52 из 1088 образцов (4,8%), как минимум однократная колонизация пневмококком была обнаружена у 28 из 183 участников (15%). Распространенность случаев носительства была в шесть раз выше у тех, кто общался с детьми ежедневно или раз в несколько дней (10%), по сравнению с теми, кто не имел контактов с детьми (1,6%). Наиболее заразными оказались дети до пяти лет. Таким образом, контакты с дошкольниками и детьми школьного возраста — важнейший фактор, способствующий передаче пневмококка пожилым членам семьи, и вакцинация старших возрастных групп — оправданный шаг.

Подобно словам в естественном языке, ген может обладать различными функциями в зависимости от контекста, а многие гены, напротив, могут наделяться близкими функциями вследствие конвергентной эволюции или отдаленной гомологии. Расшифровка связи между геном и его контекстом имеет фундаментальное значения для моделирования биологических систем. Для исследования этой связи перспективно машинное обучение — именно к нему прибегли ученые из США, которые создали геномную языковую модель.

Для обучения больших языковых моделей, таких как GPT-4, применяются огромные массивы разнообразных текстовых данных. Геномная языковая модель обучается на наборах метагеномных данных, с помощью которых она учится понимать функциональную «семантику» и регуляторный «синтаксис» отдельных генов. Авторы, опубликовавшие статью в Nature Communications, обучили геномную языковую модель на миллионах метагеномных скаффолдов. Метагеномы, включенные в обучение, были получены из различных сред, включая почву, океан и кишечник человека.

Исследователи показали, что их геномную языковую модель можно использовать для решения различных задач. Так, она была способна предсказывать функции ферментов, предсказывать опероны, определять таксономическую принадлежность контигов или соотносить паралоги между собой. Ученые считают, что геномные языковые модели — весьма перспективное направление, подчеркивают, что архитектура трансформера показала себя успешной как в обработке естественных языков, так и в их модели. Кроме того, благодаря развитию секвенирования с длинными прочтениями можно ожидать увеличения качества, количества и разнообразия входных данных — и авторы надеются на развитие обсуждаемого направления машинного обучения. Геномные языковые модели, отмечают они, позволят установить связи между молекулярной структурой и функциями на организменном уровне, а следовательно, приблизят нас к моделированию биологических систем и манипулированию ими.

Палеонтологи могут узнать больше об эволюции и распространении малярии благодаря неожиданному источнику — коллекциям насекомых, находящихся в публичных и частных собраниях. Малярийные плазмодии плохо сохраняются в останках людей, но исследователи надеются, что современные методы помогут в анализе образцов, которые собирали еще в экспедициях 1700-х годов. Сейчас малярия ассоциируется с тропиками и субтропиками, но в прошлом эта болезнь была распространена в Нидерландах, Великобритании и даже Финляндии. Изменение климата снова сдвигает ареал распространения плазмодия. Изучение его истории и эволюции — актуальная задача. Подробнее. 

При анализе образцов 1400 участников исследования Framingham Heart Study ученые показали, что присутствие в кишечнике бактерий Oscillibacter было ассоциировано с более низким уровнем холестерина. Эти бактерии превращают холестерин в промежуточный продукт, который могут потреблять другие бактерии. Еще один представитель микробиоты — Eubacterium coprostanoligenes — содержит ген, роль которого в расщеплении холестерина ранее уже была показана. Oscillibacter и Eubacterium coprostanoligenes обладают синергическим эффектом и влияют на здоровье сердца. Подробнее. 

Такие птицы, как большехвостые граклы (Quiscalus mexicanus), могут сосуществовать с человеком в городах благодаря своей способности приспосабливаться к хаотичной обстановке. Ученые проанализировали, какие поведенческие черты обеспечивают их успех. Они прятали еду, наблюдали за поведением птиц, а потом меняли местонахождение еды и снова наблюдали. Оказалось, что самцы предпочитали более «безопасное» поведение и искали еду в первую очередь в том месте, где она была ранее, а для самок было характерно более «рискованное» поведение и исследование новых мест. В природе именно самцы покидают привычное местообитание и осваивают новые территории. Видимо, избегание излишнего риска в быстро меняющемся окружении дает самцам граклов преимущество. Подробнее.

Считается, что бородатая неясыть (Strix nebulosa) предпочитает нетронутые человеком просторы, она ассоциируется у многих людей только с дикой природой. Однако ученые показали, что этот вид сов охотно селится вблизи городов и строений. В анализе местообитаний сов использовалось не только машинное обучение, но и «гражданская наука» — помощь людей, чье хобби состоит в наблюдении за птицами. Подробнее. 

В рамках проекта Bird 10,000 Genomes ученые построили самое большое и детализированное филогенетическое дерево птиц. Они восстановили эволюционные связи между 363 видами, которые представляют собой 92% всех птичьих семейств. Это достижение стало возможным благодаря использованию новых алгоритмов и суперкомпьютеров. Новое дерево показало, что после вымирания динозавров 66 млн лет назад значительно увеличились эффективный размер популяции и относительный размер мозга птиц. Подробнее. 

Специалисты из Детского исследовательского института Сиэтла и компании Sanaria Inc. описали процесс создания новой вакцины против малярии в работе, опубликованной в EMBO Molecular Medicine. В основе вакцины — штамм малярийного плазмодия LARC2 (Late liver-stage Arresting, Replication Competent), который заражает печень, где развивается до поздних стадий, но выйти из печени в кровь не может и вскоре погибает. Это стимулирует очень сильный иммунный ответ в печени, который защищает от будущих инфекций. Такого результата авторы добились делецией всего двух генов — Mei2 и LINUP.

Когда спорозоиты малярийного плазмодия проникают в организм человека, они быстро заражают клетки печени, где каждая особь производит до 50 000 новых паразитов в течение 6–7 дней. Пока идет этот процесс, человек не испытывает каких-либо симптомов. После завершения этой фазы плазмодии выходят из печени и заражают десятки тысяч клеток крови, что может привести к летальному исходу. Спорозоиты LARC2 не провоцируют развитие инфекции крови и защищают мышей от других спорозоитов. Нарушения в формировании поздних стадий развития паразита в печени показали на гуманизированных мышах. Клинические испытания авторы планируют начать в 2024 году в США, Германии и Буркина-Фасо.

Ранее мы уже писали о другой вакцине от компании Sanaria, однако она требует одновременного введения противомалярийных препаратов, что, по словам авторов новой работы, ограничивает ее применение. Подробнее о белковых противомалярийных вакцинах читайте в наших итогах 2023 года. 

Даже употребление незначительных количеств алкоголя влияет на течение беременности, в частности, роды наступают раньше и протекают быстрее, установили исследователи из Университета Нью-Мексико (США). «Влияние на гестационный возраст [при рождении] было более выраженным у младенцев мужского пола, а на продолжительность родов — у девочек», — говорит руководитель исследования Людмила Бахирева.

Есть много данных о влиянии на беременность злоупотребления алкоголем (не менее 14 порций спиртного в неделю) или пьянства (четыре или более порций за один раз). Среди известных последствий — преждевременные роды, задержка роста плода, нарушения развития ЦНС. Умеренное употребление алкоголя гораздо более распространено, особенно на ранних этапах беременности, когда женщина еще не знает о своем состоянии. Между тем это критический период развития плода.

В трех проспективных исследованиях на протяжении 10 лет участвовала 281 пациентка, среди них 156 не употребляли алкоголя. В большинстве случаев наблюдение начиналось во втором триместре беременности. Оценивались, в частности, абсолютное количество алкоголя в день, число эпизодов повышенного потребления и максимальное количество доз алкоголя за сутки. Среднее потребление алкоголя у тех, кто не отказался от него полностью, составило около пяти доз в неделю (около 0,37 унций, или 10,94 мл в день). Большинство участниц снизили или прекратили употребление спиртного, как только узнали, что беременны. Однако даже при малых дозах наблюдались отличия в сроках беременности и родов.

Эти эффекты следует интерпретировать с осторожностью из-за ограниченных статистических возможностей исследования. Тем не менее, как отмечает Национальный институт злоупотребления алкоголем и алкоголизма США, лучше исходить из предположения, что любое количество алкоголя во время беременности небезопасно.

Новое исследование показало, что у людей, переболевших туберкулезом, повышается риск развития нескольких видов рака. Доклад на эту тему будет представлен на Европейском конгрессе по клинической микробиологии и инфекционным заболеваниям (ECCMID), который пройдет в Барселоне (Испания) 27–30 апреля. В исследовании использовались данные Национальной службы медицинского страхования Южной Кореи 2010–2017 годов. Информацию о здоровье 72 542 пациентов с туберкулезом сравнивали с 72 542 контролями. Медиана периода наблюдения после диагноза составила 67 месяцев (пять с половиной лет), медиана возраста — 62 года. По сравнению с общей популяцией риск развития рака в целом был выше на 80%, рака легких — в 3,6 раза, раков крови — в 2,4 раза, гинекологических раков — в 2,2 раза, колоректального рака — на 57%, рака щитовидной железы — на 56%, рака пищевода и желудка — на 55%.

Несмотря на то, что в настоящее время возможно полное излечение от туберкулеза, часто у пациентов развиваются осложнения различного рода из-за повреждения сосудов, метаболических аномалий или воспалительного ответа. Повреждения тканей и ДНК, нарушение процессов репарации и присутствие в крови факторов роста могут быть связаны с наблюдаемым повышением риска рака.

Таким образом, исследование показало, что туберкулез является независимым фактором риска. Для пациентов, переболевших этой инфекцией, требуется скрининг.

Детекция циркулирующих в крови опухолевых клеток позволит надежней выявить опухоль при скрининге, оценить ее стадию, ответ на лечение или прогрессию. Однако существующие методы идентификации этих клеток, основанные на экспрессии раковых антигенов, зачастую недостаточно эффективны. Одной из перспективных альтернатив может стать ИК-Фурье-спектроскопия (FTIR), позволяющая разделять клетки на основе их биохимического состава. Международный коллектив исследователей проверил, насколько надежен этот метод для детекции опухолевых клеток, и обнаружил, что он позволяет идентифицировать единичные клетки рака легкого в крови.

Авторы работы применили FTIR-микроспектроскопию в сочетании с классификатором случайного леса (Random Forest). Ученые руководствовались тем, что детекция циркулирующих опухолевых клеток подразумевает их выявление среди клеток крови, поэтому они взяли раковые клетки и смешали их с мононуклеарными клетками периферической крови. В исследовании использовались клеточные линии A549 (аденокарцинома) и CALU-1 (плоскоклеточная карцинома). Обучение классификатора проводили на тех же типах клеток — в обучающий набор вошли ИК-Фурье спектры отдельных клеток А549 и периферических мононуклеаров либо CALU-1 и периферических мононуклеаров. Предложенный исследователями метод позволил выявить отдельные раковые клетки в образцах в обоих случаях.

Ученые также проверили, сможет ли их методика детектировать клетки рака легкого, отличные от тех, что использовались в обучении классификатора. Для этого в обучающий набор включили спектры клеток А549, а затем использовали классификатор для детекции CALU-1 в образцах. Результаты показали, что FTIR-спектры А549 можно использовать для обучения классификатора и при необходимости детектировать клетки другого подтипа рака легких. Аналогичным образом, при обучении на CALU-1 метод позволял детектировать в образцах отдельные клетки А549.

Метод может стать скрининговым инструментом в тех случаях, когда для дальнейшей характеризации опухоли необходимы живые циркулирующие опухолевые клетки. Авторы исследования планируют проверить, применима ли их методика к другим типам опухолей, а также усовершенствовать предложенные в работе алгоритмы идентификации раковых клеток.

Пищевые аллергии часто возникают в раннем детстве; они могут протекать тяжело и даже приводить к летальному исходу. Для первичной профилактики важно найти ранние биомаркеры, позволяющие предсказать начало пищевых аллергий до их клинических проявлений. Исследователи из США и Южной Кореи предложили прогнозировать пищевые аллергии по биомаркерам кожи младенцев — они отбирали образцы с помощью липкой ленты, наклеиваемой на предплечья маленьких пациентов. Белки и липиды, находящиеся на поверхности кожи, связываются с лентой, и впоследствии их можно извлечь для детального анализа.

В исследование включили 129 детей возрастом 2 месяца, которых затем наблюдали до двухлетнего возраста, чтобы подтвердить наличие или отсутствие у них аллергии или атопического дерматита, который эти аллергии зачастую сопровождает. Поверхностные липиды кожи авторы работы изучали при помощи жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии, кроме того, они анализировали профиль цитокинов, связавшихся с лентой.

У 9 из 129 (7%) младенцев за время наблюдения развилась пищевая аллергия, еще у 9 — пищевая аллергия одновременно с атопическим дерматитом. При этом в образцах, полученных от детей с будущей пищевой аллергией (в том числе при развитии дерматита) было повышено количество ненасыщенных (N26:1)(C18-сфингозин)церамидов и (N24:1)(C18-сфингозин)церамидов — как абсолютное, так и относительное. У детей, страдавших впоследствии от атопического дерматита без пищевой аллергии, уровень этих молекул был таким же, как у здоровых детей. Также у младенцев с будущей пищевой аллергией был повышен уровень IL-33, в то время как в поверхностных образцах кожи детей, у которых впоследствии развился атопический дерматит, количество этого интерлейкина не повышалось. Количество тимического стромального лимфопоэтина продемонстрировало противоположную зависимость. Проведя логистический регрессионный анализ, авторы работы пришли к выводу, что изменения уровня липидов и цитокинов кожи младенца в совокупности позволяют предсказать развитие пищевой аллергии в более позднем возрасте.

Активисты требуют от FDA запрета на использование метиленхлорида при производстве кофе без кофеина. Этот растворитель связывает кофеин и практически не определяется в готовом продукте после обжарки. В 2018 году та же группа добилась запрета семи искусственных ароматизаторов. Как и в тот раз, они ссылаются на так называемую оговорку Делани 1958 года, которая гласит, что «ни одна добавка не может считаться безопасной, если установлено, что она вызывает рак при приеме в пищу человеком или животным». Показано, что метиленхлорид вызывает рак у грызунов. Противники запрета считают, что риск развития рака у человека, связанный с применением метиленхлорида, вероятно, невелик, а польза от кофе без кофеина уже была доказана.