Нейронаука

• Почти нет никаких сомнений, что возвращение Человека на Луну и полет на Марс состоятся в ближайшее десятилетие. Однако станет ли это началом долгожданной космической экспансии нашего вида или очередным втыканием флага, зависит от того, насколько эффективно мы адаптируемся к длительным космическим полетам. Непрерывное воздействие космической радиации и микрогравитации в течение даже не месяцев, а лет — это отнюдь не «зайти-выйти, приключение на 20 минут»: эволюция нашу физиологию к такому не готовила. Сложнее всего с оценкой рисков для центральной нервной системы. Микрогравитация требует выработки особых адаптивных стратегий движения и ориентации в пространстве, иной обработки сенсорной информации. Это влечет за собой физические изменения в мозге, которые, как свидетельствуют современные исследования с применением МРТ, еще долго не могут прийти в норму при возвращении на землю. Наши знания о воздействии на мозг космической радиации находятся в зачаточном состоянии и ограничены экспериментами на грызунах. В новом обзоре приведена актуальная сводка современных знаний о влиянии главных факторов длительного космического полета на центральную нервную систему, а также предлагаются способы коррекции и защиты, которые могли бы помочь будущим покорителям космического фронтира. — Brains in space: impact of microgravity and cosmic radiation on the CNS during space exploration, «Биомолекула»: «Пациентом по галактике: как долгий космический перелет повлияет на наше здоровье?».
• Если я вам скажу «не думайте о котиках», вы, разумеется, какое-то время будете о них думать, но в итоге скажете себе «хватит» и остановите этот поток мыслей. Остановку произведет правая префронтальная латеральная кора. Современные представления о нейронных механизмах ингибиторного контроля основаны в основном на исследованиях торможения действий, что не совсем тождественно произвольной остановке извлечения воспоминаний. Однако авторы обзора находят в указанных процессах немало параллелей. Более того, они акцентируют внимание на отдельном лобно-височном пути, важной частью которого является гиппокамп. Именно торможение в гиппокампе обуславливает эффективность контроля префронтальной коры над мышлением. «Растормаживание» гиппокампа ведет к появлению навязчивых мыслей, наличие которых сопровождает многие психические расстройства. Разговаривая о работе мозга, мы часто забываем о процессах торможения и их истинном значении, но представленный обзор позволяет избавиться от этого «туннельного зрения». — Brain mechanisms underlying the inhibitory control of thought.
• Обычно, когда речь заходит об эволюции чего-то столь сложного, как глаз, часто заламывают руки, мол «да какой там естественный отбор!». Дарвина, к слову, сложность глаза не пугала, о чем можно прочесть в его же «Происхождении видов». Там он обстоятельно объясняет, как глаз позвоночного мог появиться путем градуальной эволюции из более простых структур. Про это часто «забывают», вырывая из контекста другие цитаты, в которых Дарвин якобы обескуражен сложностью проблемы. Но эволюция зрительных систем — штука и вправду нетривиальная. И очень интересная! Использование модельных объектов, таких как мушки дрозофилы и рыбки Danio rerio, открывает возможности для относительно легкой манипуляции генами. Благодаря этому за последние десятилетия было получено множество ценных сведений, которые позволяют выстраивать глубокие аналогии в строении и эволюции глаза у позвоночных и беспозвоночных. Этому авторы и посвятили обзор, в котором они разбираются с более глубокими зрительными структурами, спрятанными в мозгу мушек и рыб. Обзоры, подобные представленному, важны и полезны тем, что наглядно демонстрируют механизмы и пути эволюции, подчеркивают творческую роль естественного отбора. — On analogies in vertebrate and insect visual systems, «Биомолекула»: «Разные глаза — разные возможности».

Неврология

• В популярной культуре околосмертные переживания (Near-death experiences) окружены мистическим ореолом. Богатый образами сознательный опыт, который случалось испытать людям, находящимся на грани жизни и смерти, в действительности является каскадом нейрофизиологических изменений в мозге, вполне объяснимым, если грамотно подойти к его трактовке. Из-за фрагментарности исследований в данной области так и не появилось целостной концепции. Коллектив авторов обзора взял на себя труд создать стройную концепцию, которая объясняла бы околосмертный опыт на основе данных о сбоях в клеточных и нейронных цепях. Кроме того, предложенная модель опирается на эволюционные предпосылки, что способствует лучшему пониманию феномена. Авторы справедливо отмечают, что исследование околосмертных переживаний представляет интерес и для постижения проблемы сознания. — A neuroscientific model of near-death experiences.

Разработка лекарств

• В организме эукариот (даже если этот организм состоит всего из одной клетки) функция взаимодействия с внешней средой в значительной степени возложена на рецепторы, сопряженные с G-белком (G-protein-coupled receptors, или коротко GPCRs). Зрение, обоняние, химическая коммуникация между нейронами и иммунными клетками — всюду участвуют GPCRs. Как нетрудно догадаться, это делает рецепторы данного суперсемейства мишенью для лечения множества заболеваний — от диабета до депрессии. Среди всех препаратов, одобренных американской FDA, 36% приходится на долю соединений, мишенями которых являются GPCRs. Мировой объем продаж таких препаратов ушел далеко за 200 миллиардов долларов, а новые соединения продолжают тестироваться в более чем трех сотнях клинических испытаний. При этом потенциал GPCRs далеко не исчерпан, о чем и пишут авторы обзора-сводки. — GPCR drug discovery: new agents, targets and indications, «Биомолекула»: «Аллостерические регуляторы GPCR: ключи от всех замков», «Тайная жизнь серотониновых рецепторов».

Эндокринология

• Кожа — это самый большой орган человеческого тела. Традиционно мы не воспринимаем кожу иначе, чем покров, сберегающий другие, «более важные» органы. И совершенно напрасно! Находясь в постоянном контакте с окружающей средой, кожа отвечает за регуляцию гомеостаза и обладает собственными инструментами контроля как на локальном, так и на организменном уровнях. Синтезируя гормоны, нейропептиды, хемокины, цитокины и нейромедиаторы, кожа организует свою собственную нервную сеть, которая, активируя периферические нервные окончания, производит адаптивные изменения на системном уровне. О сложной и чрезвычайно важной роли кожи как нейроиммуноэндокринного органа рассказывает любопытнейший обзор. — Neuro–immuno–endocrinology of the skin: how environment regulates body homeostasis.

Медицина

Вакцины против рака: от неудач к новой эре терапии

Вакцины давно доказали свою эффективность в профилактике рака, связанного с вирусами (например, ВПЧ). Но создать терапевтические вакцины, которые бы «учили» иммунную систему напрямую распознавать и уничтожать опухолевые клетки, оказалось гораздо сложнее. Многие ранние попытки потерпели неудачу: вакцины тестировались в основном на поздних стадиях болезни и нацеливались на слишком общие опухолевые признаки.

Ситуация меняется. Новое поколение вакцин работает с неоантигенами — уникальными белками, возникающими в клетках из-за мутаций. Такой подход позволяет «прицельно» атаковать опухоль и уже показал первые обнадеживающие результаты. Особенно эффективны эти вакцины в сочетании с иммунотерапией (ингибиторами контрольных точек) и на ранних стадиях рака или предраковых состояниях.

Прорыв стал возможен благодаря современным технологиям: точному генетическому профилированию опухолей и новым платформам для создания вакцин. Исследователи уверены: впереди нас ждет новая эра персонализированных противораковых вакцин. — Recent advances in therapeutic cancer vaccines, «Биомолекула»: «Рак и его команда. Борьба во имя иммунотерапии», «Иммунотерапия рака и молекулярная онкология — новинки на переднем крае науки».

Кости и мышцы: скрытый диалог, который меняется с возрастом

Наши кости и мышцы работают как единая система: они обмениваются сигналами и веществами, поддерживая друг друга. Но с возрастом этот «разговор» нарушается. Гормональные изменения, воспаление, накопление жировой ткани и старение стволовых клеток приводят к тому, что кости становятся хрупкими, а мышцы теряют силу.

Ученые все активнее изучают, как именно кости, мышцы и жировая ткань общаются через гормоны, цитокины — и даже микроРНК, упакованные во внеклеточные пузырьки. Эти механизмы не только объясняют развитие остеопороза и саркопении, но и открывают путь к новым методам терапии. При этом физическая активность остается универсальным стимулом, который помогает поддерживать баланс костно-мышечной системы.

Исследования этой перекрестной регуляции обещают в будущем привести к созданию препаратов и стратегий, способных замедлять старение и сохранять здоровье опорно-двигательного аппарата. — Impacts of deglaciation on biodiversity and ecosystem function, «Биомолекула»: «Твои кости знают, что ты пропустил тренировку».

Генетика

CRISPR для растений: как генная инженерия меняет сельское хозяйство

Сельское хозяйство сталкивается с вызовами: рост населения и изменение климата требуют новых культур, которые будут одновременно урожайными и устойчивыми. Одним из главных инструментов будущего становится технология CRISPR—Cas, позволяющая быстро и точно редактировать геномы растений.

Если первые опыты ограничивались системой Cas9, то сегодня ученые используют целый набор ферментов и методов: редактирование оснований, прайм-редактирование, работу с промоторами и даже перестройку целых хромосом. Это открывает путь к созданию культур, которые не боятся засухи, жары или вредителей, дают больше урожая и могут быть одомашнены de novo.

Такие подходы делают селекцию быстрее и точнее, чем когда-либо, и дают надежду, что биоинженерия сможет помочь человечеству справиться с глобальными продовольственными вызовами XXI века. — CRISPR–Cas applications in agriculture and plant research, «Биомолекула»: «Трансгенные растения — спасители планеты или бомбы замедленного действия?».

Геномы приматов: ключ к разгадке эволюции и сохранению биоразнообразия

Приматы — это более 500 видов, от крошечных мармозеток до величественных павианов. Они различаются размером тела и мозга, образом жизни, рационом и социальной организацией. Понимание того, как возникло такое богатое разнообразие, помогает не только глубже изучить эволюцию млекопитающих и истоки уникальных человеческих черт, но и разрабатывать стратегии сохранения исчезающих видов.

За последние годы ученые расшифровали и сравнили множество геномов нечеловекообразных приматов. Это позволяет находить гены, связанные с особыми адаптациями — например, к определенной пище, климату или образу передвижения. В обзоре обсуждаются примеры таких генетических механизмов, а также подчеркивается необходимость дальнейших исследований — от создания новых референсных геномов до анализа транскриптомики и эпигенетики.

Геномные исследования становятся важнейшим инструментом не только для понимания прошлого приматов, но и для защиты их будущего. — Genomic basis of non-human-primate diversity and adaptation.

Экология

Что теряет планета при таянии ледников

Ледники — это не только огромные массы льда, но и уникальные экосистемы, где живут микроорганизмы, растения и животные, приспособленные к экстремальным условиям. Однако глобальное потепление заставляет ледники стремительно отступать, и это уже сегодня меняет облик биоразнообразия и работу экосистем на всех уровнях — от горных долин до океанов.

Ученые показывают, что после отступления льда новые территории сначала становятся очагами «пика биоразнообразия» — там появляются самые разные организмы. Но этот эффект недолговечен: со временем конкуренция усиливается, сообщества становятся более однообразными, а многие специализированные виды исчезают. Вместе с ними теряются и важные функции экосистем: регуляция климата, запасы пресной воды, круговорот питательных веществ и устойчивость пищевых сетей.

Главная задача современной науки — понять, как связаны биоразнообразие и функции ледниковых экосистем, и научиться прогнозировать последствия их исчезновения. Это знание необходимо, чтобы разработать стратегии сохранения и адаптации в условиях ускоряющегося изменения климата. — Impacts of deglaciation on biodiversity and ecosystem function.