https://www.dia-m.ru/news/ngs-eto-ne-tolko-illumina/?utm_source=biomolecula&utm_medium=banner_top&utm_campaign=genolab_jan_23
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

SciNat за ноябрь 2022 #4: вопросы утилизации пластика, необычные находки на экзопланете, переносчик фолиевой кислоты против рака и универсальная вакцина от гриппа

SciNat за ноябрь 2022 #4: вопросы утилизации пластика, необычные находки на экзопланете, переносчик фолиевой кислоты против рака и универсальная вакцина от гриппа

  • 394
  • 0,0
  • 0
  • 2
Добавить в избранное print
Дайджест

Обложка Science на этой неделе напоминает нам о мощном и важном потенциале клеточной инженерии. Способность изменять клеточную регуляторную схему позволяет исследователям создавать модифицированные клетки для продвижения фундаментальной науки и улучшения методов лечения. Теперь исследователи могут модифицировать различные типы клеток или группы клеток, чтобы они работали как интеллектуальные агенты, облегчающие эксперименты или выполняющие диагностические или терапевтические функции. — Cell engineering.

Последняя неделя ноября радует нас очередными научными обзорами в Nature и Science. Из них вы узнаете о CRISPR-системах вирусов, сенсорных механизмах прикосновений, влиянии Великой депрессии на ДНК, «сладком» решении для модификации поверхности и о том, что нашли ученые на экзопланете. Приятного чтения!

Молекулярная биология

Вирусные CRISPR — неожиданные сюрпризы природы

Хотя CRISPR-Cas наиболее известен как инструмент, используемый для изменения геномов в лаборатории, в природе он может функционировать как рудиментарная иммунная система. Такие системы распространены в микробном мире бактерий и архей, где часто помогают клеткам бороться с вирусами. Но данные этого обзора обнаруживают системы CRISPR-Cas в 0,4% общедоступных геномных последовательностей вирусов, которые могут инфицировать эти микробы. Вирусы иногда собирают фрагменты геномов своих хозяев, и исследователи ранее уже находили отдельные примеры CRISPR-Cas в вирусных геномах. Если эти украденные фрагменты ДНК дадут вирусу конкурентное преимущество, их можно сохранить и постепенно модифицировать, чтобы они лучше служили вирусному образу жизни. Например, вирус, поражающий бактерию Vibrio cholera, использует CRISPR-Cas для разрезания и отключения ДНК бактерии, кодирующей противовирусную защиту. Молекулярный биолог Дженнифер Дудна и микробиолог Джиллиан Бэнфилд из Калифорнийского университета в Беркли и их коллеги решили провести более тщательный поиск систем CRISPR-Cas в вирусах, поражающих бактерии и археи, известных как фаги. К своему удивлению, они обнаружили около 6000 из них, включая представителей всех известных типов системы CRISPR-Cas. «Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что эти системы полезны для фагов», — говорит Дудна. Фаги, вероятно, переняли системы разрезания ДНК у микроорганизмов-хозяев и могут использовать их для борьбы с другими вирусами. Исследователи считают, что вирусы используют CRISPR-Cas, чтобы конкурировать друг с другом и потенциально способны манипулировать активностью генов носителя в своих интересах. Некоторые из этих вирусных систем способны редактировать геномы растений и млекопитающих и обладают такими свойствами, как компактная структура и эффективность редактирования, которые могут сделать их весьма полезными для использования в стенах лаборатории. Команда обнаружила широкий спектр вариаций обычной структуры CRISPR-Cas. «Даже если системы CRISPR-Cas, кодируемые фагами, встречаются редко, они очень разнообразны и широко распространены», — говорит Анн Шевальро, изучающая экологию и эволюцию фагов во Французском национальном центре научных исследований в Париже. «Природа полна сюрпризов». — CRISPR tools found in thousands of viruses could boost gene editing, «Биомолекула»: «CRISPR-эпопея и ее герои».

Эпигенетика

Как Великая депрессия повлияла на ДНК людей

Неужели один из тяжелейших периодов в истории США повлиял на то, как будут стареть люди еще до того, как они родились? Великая депрессия длилась с 1929 по 1939 год и привела к тому, что около 25% рабочей силы США остались без работы. Исследователи обнаружили, что клетки людей, которые были зачаты в этот период, демонстрируют признаки ускоренного старения. Авторы исследования измерили эти изменения в эпигеноме клеток — наборе химических маркеров, прикрепленных к ДНК, которые определяют, когда, где и в какой степени гены экспрессируются в каждой клетке. И они считают, что обнаруженная ими структура маркеров может быть связана с более высокими показателями развития хронических заболеваний и смертности. Работа дополняет ряд исследований, указывающих на то, что воздействие невзгод, таких как стресс и голодание, на самых ранних стадиях развития может формировать здоровье человека на десятилетия. Эти данные показывают, как социальные программы, предназначенные для помощи беременным, могут стать инструментом борьбы с неравенством в состоянии здоровья детей, говорит соавтор Лорен Шмитц, экономист из Университета Висконсин-Мэдисон. Хотя это исследование далеко не первое, связывающее крупные исторические события с изменениями в эпигеноме, тот факт, что сигнал проявляется в данных, собранных у людей в возрасте от семидесяти до восьмидесяти лет, «ошеломляет», говорит Патрик Аллард, эпигенетик окружающей среды из Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе. «Это определенно то, что должно войти в учебники», — говорит он. — How the Great Depression shaped people’s DNA, «Биомолекула»: «Метаболизм и эпигеном».

Фермент, перекачивающий протоны в мозге, переключается между разными режимами

V-АТФазы — это ферменты, расщепляющие молекулы АТФ и перекачивающие протоны через клеточные мембраны. Они необходимы для увеличения кислотности большинства мембраносвязанных органелл внутри клеток. В нейрональных клетках протонный градиент, создаваемый V-АТФазами, обеспечивает энергию для загрузки нейрохимических мессенджеров — нейромедиаторов — в синаптические везикулы для последующего высвобождения в синаптических соединениях. Несмотря на решающую роль V-АТФаз в загрузке синаптических везикул, каждая синаптическая везикула содержит только одну молекулу этого фермента. Следовательно, любое вероятностное (стохастическое) изменение функции отдельных молекул фермента может повлиять на нагрузку синаптических пузырьков и нейронную коммуникацию. Чтобы пролить свет на эту добросовестную биологическую работу всего одной молекулы, авторы исследовали перекачку протонов одиночными V-АТФазами мозга млекопитающих в одиночных синаптических везикулах. Они показали, что V-АТФазы не перекачивают протоны непрерывно во времени, как предполагалось ранее. Вместо этого они стохастически переключаются между тремя сверхдолгоживущими режимами: протонной накачкой, неактивным периодом и протонной утечкой. Примечательно, что физиологически значимые концентрации АТФ не регулируют внутреннюю скорость накачки. АТФ регулирует активность V-АТФазы за счет вероятности переключения режима протонной перекачки. А электрохимические градиенты протонов, напротив, регулируют скорость накачки и переключение режимов накачки и бездействия. Прямым следствием переключения режима являются стохастические колебания электрохимического градиента синаптических везикул по принципу «все или ничего», которые, как ожидается, привносят стохастичность в управляемую протонами вторичную активную нагрузку нейротрансмиттеров и, таким образом, могут иметь важное значение для нейротрансмиссии. —  Regulation of the mammalian-brain V-ATPase through ultraslow mode-switching.

Космос

Интересная «химия» на экзопланете

Наблюдения астрономов показывают облака, химические реакции и многое другое в мире за пределами нашей Солнечной системы. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) предоставил самую подробную информацию об экзопланете WASP-39b, что сделало ее миром, о котором мы знаем больше всего после восьми основных планет нашей Солнечной системы. Наблюдения за планетой выявили пятнистые облака, интригующую химическую реакцию в ее атмосфере и намекнули на ее формирование. «Раньше мы изучали множество планет, — говорит Лаура Крейдберг, директор Института астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия, и член группы наблюдателей, — но мы никогда не видели такого набора данных». WASP-39b — это «горячий Юпитер», расположенный на расстоянии 700 световых лет от Земли. Масса газового гиганта составляет около одной трети массы Юпитера и больше похожа по составу на Сатурн. Он совершает оборот вокруг своей звезды всего за четыре земных дня и находится в восемь раз ближе к ней, чем Меркурий к нашему Солнцу, что делает его невероятно горячим — почти 900o C. Эта близость и, как следствие, яркость делают планету непригодной для жизни, какой мы ее знаем, но сделали ее «идеальной целью» для наблюдения JWST в начале ее жизни и проверки ее экзопланетных возможностей, говорит Крейдберг. JWST, запущенный в декабре 2021 года, в июле наблюдал за планетой более 40 часов. Первоначальные результаты показали наличие углекислого газа в атмосфере планеты — впервые этот газ был замечен на экзопланете. Также JWST смог наблюдать свет от звезды планеты, в процессе его фильтрации через атмосферу WASP-39b — процесс, известный как спектроскопия пропускания. Это позволило команде из более чем 300 астрономов обнаружить воду, окись углерода, натрий, калий и многое другое в атмосфере планеты, помимо углекислого газа. Это придает планете состав, аналогичный составу Сатурна, хотя у нее и нет видимых колец. Команда также была удивлена, обнаружив диоксид серы, который появился как загадочная выпуклость в данных ранних наблюдений. Его присутствие предполагает, что в атмосфере происходит фотохимическая реакция, когда свет от звезды попадает на нее, подобно тому, как Солнце производит озон в атмосфере Земли. В случае с WASP-39b, свет от его звезды, которая немного меньше Солнца, расщепляет воду в ее атмосфере на водород и гидроксид, который вступает в реакцию с сероводородом с образованием диоксида серы. «Поскольку фотохимия — это такой важный процесс здесь, на Земле, он, вероятно, является важным процессом и на других потенциально пригодных для жизни планетах, — говорит Джейкоб Бин, астроном из Чикагского университета в Иллинойсе и один из руководителей наблюдательной группы. — До сих пор мы могли проверить наше понимание фотохимии только в нашей Солнечной системе. Но планеты вокруг других звезд дают нам доступ к совершенно другим физическим условиям». — First active chemistry on an exoplanet revealed by Webb telescope, «Биомолекула»: «Проксима b. Рассказ о ближайшей потенциально обитаемой экзопланете».

Экология

Пластиковое цунами: может ли знаковое соглашение остановить засорение океанов отходами?

В марте, после почти 30 лет предупреждений исследователей о растущей глобальной проблеме пластика, 175 стран проголосовали в Найроби за создание юридически обязывающего международного договора по пластику. Переговоры начинаются в Уругвае 28 ноября. Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш назвал это «самой важной сделкой со времен Парижского соглашения». Тем не менее, единственный способ обеспечить эффективность договора, который, как ожидается, будет завершен к концу 2024 года, — это знать, откуда берутся пластиковые массы, куда они попадают и кто несет ответственность на каждом этапе пути. Именно поэтому теплым ветреным днем Джейс Таннелл выходит из машины на Морганс-Пойнт, косе земли, вдающейся в Хьюстонский пролив в Техасе. Таннелл — морской биолог и директор заповедника в Институте морских наук Техасского университета — настраивает часы и приступает к работе, прогуливаясь вдоль линии прилива и собирая каждую пластиковую частичку, которую он может увидеть. Эти крошечные частички являются отправной точкой в создании огромного количества пластиковых изделий, а те, в свою очередь, являются частью пластиковой паутины, опоясывающей земной шар. Таннелл идет и наклоняется, наполняя ими ладонь точно так же, как он делал на пляжах по всей стране. Каждая гранула представляет собой точку данных о пластике. К ним присоединяются другие, собранные студентами университетов, которые опускают сети в воды Северной Атлантики, спутниковые приборы измеряют свет, отражающийся от плавающих в океане пластиковых обломках, а ученые сбрасывают бутылки с GPS-метками в индийскую реку Ганг. Вместе все эти исследователи помогают осветить сложную и растущую проблему загрязнения пластиком, которая меняет жизнь на всей планете. Из 9,2 млрд тонн не переработанного пластика, произведенного в период с 1950 по 2017 год, более половины было произведено в этом тысячелетии — и менее трети все еще используется. Из отходов почти 80% были захоронены на свалках или попали в окружающую среду, и только 8% перерабатываются. Согласно отчету Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), опубликованному в Париже, к 2060 году количество пластиковых отходов может утроиться по сравнению с уровнем 2019 года, а выбросы углерода в результате полного жизненного цикла пластика, как ожидается, увеличатся более чем вдвое. К середине века почти половина роста спроса на нефть может быть обусловлена пластиком. Во всем мире люди и страны говорят: хватит. — Plastics tsunami: Can a landmark treaty stop waste from choking the oceans?, «Биомолекула»: «Пластик на завтрак».

Биофизика

«Сладкое» решение для модификации поверхности

В последние годы быстро развиваются методы и подходы к модификации поверхности. Модификация поверхности — это общий термин, охватывающий широкий спектр процессов, от 3D-печати сложных схем на объекте до покрытия корпуса гитары графикой с использованием переноса воды. Модификация поверхности на основе добавок может быть достигнута с помощью процессов печати (с использованием сопла), захвата и размещения (с использованием пинцета) или переноса (с использованием обертки), каждый из которых имеет свои преимущества. В процессах переноса используется жидкий или твердый «носитель» для нанесения функционального компонента на объект. Такие модификации могут добавить объекту новые функциональные возможности. Например, регулярное расположение модификаций на поверхности (периодическое структурирование) используется для создания химических сенсоров, маскирующих устройств, оптических волокон и других инструментов. Несмотря на универсальность таких методов модификации, как прямой перенос, трехмерная 3D печать и «обертывание», существуют ограничения, связанные со свойствами функциональных компонентов и целевых объектов, а также с желаемыми схемами нанесения. В своей работе авторы презентуют относительно простой подход к переносу массивов различных функциональных компонентов на объекты со сложной трехмерной геометрией. В этом методе используется знакомый материал — столовый сахар. Нагретой смеси сахара и кукурузного сиропа дают остыть, но до того, как она затвердеет, ее выливают на компоненты, которые нужно интегрировать на поверхность, образуя плавкий «штамп». По сути, процесс аналогичен тому, который используется при изготовлении карамели. Авторы также перенесли желаемую функциональность на несколько биологических поверхностей, включая отдельные волокна волос, семена растений и клетки животных. Возможность наносить конформные массивы на различные объекты микро- и макромасштаба со сложной геометрией с использованием биосовместимого низкотемпературного процесса на водной основе может преобразовать различные дисциплины, включая тканевую инженерию, а также такие технологии, как биомедицинские устройства, метаматериалы и сенсоры. — Reflow transfer for conformal three-dimensional microprinting.

Препятствия не должны препятствовать сотрудничеству в активной материи

Интуиция подсказывает нам, что очаги разрушения препятствуют сотрудничеству и способствуют беспорядочному поведению как в случае групп людей, так и в случае частиц. Однако закономерности того, как нарушения влияют на переход от порядка к беспорядку, неочевидны. Для многих классических систем конденсированного состояния — например, магнитного материала со случайно распределенными примесями — дефекты могут полностью разрушить порядок. В своей работе Чен c коллегами сообщают, что дело обстоит иначе, если люди или частицы активны, то есть если они живы или иным образом потребляют энергию. В таких системах сотрудничество может поддерживаться до тех пор, пока активные агенты локально согласовывают свое поведение с поведением своих соседей. Термин «активная материя» применяется ко многим системам в различных масштабах длины и времени, от колоний бактерий до стай птиц. Объединяющим свойством активной материи является то, что потребление энергии этими системами удерживает их далеко от равновесия — и для птиц, и для бактерий равновесие означает смерть. Был достигнут прогресс в понимании поведения активной материи благодаря изучению симметрий в этих системах и пониманию того, как они нарушаются. Равновесный (или пассивный) пример нарушенной симметрии возникает в магнитных материалах, когда они спонтанно намагничиваются в определенном направлении — нет физической причины для выбора одного направления намагниченности над другим, и, тем не менее, система нарушает эту симметрию. Точно так же нарушение симметрии приводит к коллективному поведению, наблюдаемому в активной материи. Вместо направления намагниченности нарушенная симметрия может относиться к совместному вторжению бактериальной колонии или массовой миграции гусей. Одним из самых интригующих результатов данного исследования является идея о том, что можно создавать препятствия, которые действительно улучшают сотрудничество — безусловно, плодотворная область для будущих исследований. Теория также может быть использована для количественной оценки начала коллективного движения в клетках или микророботах, движущихся по шероховатой подложке. Такая информация предоставила бы инженерам критерий для разработки материалов, в которых используются активные вещества, для надежной работы в макроскопическом масштабе. — Obstacles need not impede cooperation in active matter.

Физиология

Сенсорные пути прикосновений

Наше осязание обеспечивается сенсорными нейронными клетками, имеющими отросток (аксон), идущий от кожи к спинному мозгу. Для многих из этих сенсорных нейронов, особенно с крупными клеточными телами, аксон продолжает подниматься по спинному мозгу к стволу мозга у основания мозга. Там окончания аксонов этих нейронов образуют соединения с «релейными» нейронами, которые передают сенсорные сигналы в области мозга с «высшими» функциями. Этот «прямой» путь между кожей и стволом мозга считается основным каналом, по которому сигналы, вызванные прикосновением, достигают головного мозга. Однако эти сенсорные нейроны также образуют обширные синаптические связи в спинном мозге, где они активируют нейроны, называемые постсинаптическими нейронами дорсального столба (postsynaptic dorsal column neurons, PSDC); они тоже проецируются на ствол мозга. Этот второй мультисинаптический путь от кожи к спинному мозгу и стволу мозга является «непрямым» путем. Поскольку восходящие аксоны прямого и непрямого проводящих путей переплетаются в спинном мозге, было невозможно проверить вклад проводящих путей в осязание. Авторы использовали несколько подходов для оценки относительного вклада прямых и непрямых путей в репрезентацию осязания в мозгу. Они «заглушили» прямой путь, оставив нетронутым непрямой путь, и наоборот, а также регистрировали активность нейронов в стволе мозга, где пути сходятся. Эти методы молчания позволили им определить типы сенсорной информации, которую передает каждый путь.

Также они создали генно-модифицированных мышей, у которых окончания определенных типов сенсорных нейронов можно было активировать, воздействуя светом непосредственно на кожу. Эта стратегия позволила исследовать, передают ли эти два пути информацию о прикосновении, которая кодируется разными классами нейронов, которые реагируют на разные аспекты тактильных стимулов, такие как вибрации или интенсивность вдавливания кожи. Было обнаружено, что и прямые, и непрямые пути вносят вклад в представление мозга о начале и завершении прикосновения. Кроме того, именно прямой путь передает высокочастотные вибрации и, таким образом, имеет решающее значение для передачи сигналов о подробных пространственных и временных характеристиках прикосновения. Непрямой путь кодирует интенсивность вдавливания кожи в диапазоне больших усилий (интенсивных, но не болезненных). Примечательно, что, хотя эти два пути кодируют различные характеристики тактильных стимулов, они выравниваются в стволе мозга и сходятся на одних и тех же нейронах ствола мозга. Таким образом, ощущение на небольшом участке кожи создается комбинацией прямых и непрямых входных сигналов. — The encoding of touch by somatotopically aligned dorsal column subdivisions.

Онкология

Переносчик фолиевой кислоты в борьбе с раком

Структурное понимание давно изученного белка, транспортирующего фолиевую кислоту, предоставляет доказательства, которые могут привести к совершенно новым целевым противоопухолевым методам лечения или повысить эффективность иммунотерапевтических подходов к борьбе с опухолями. Транспортный белок SLC19A1, более известный как переносчик восстановленного фолата, находится в клеточной мембране. Его изучают десятилетиями, поскольку он является основным тканевым переносчиком витаминов B9 (называемых фолатами), которые необходимы для образования определенных типов нуклеотидов и аминокислотных остатков серина и метионина. SLC19A1 также является основным переносчиком препаратов метотрексата и пеметрекседа, которые называются антифолатами, потому что они блокируют действие фолатов. Эти препараты используются при лечении рака, ревматоидного артрита и псориаза. В 2019 году была определена новая роль SLC19A1 в качестве переносчика сигнальных молекул, называемых циклическими динуклеотидами (cyclic dinucleotides CDN), которые стимулируют широкий спектр клеточных реакций иммунной системы. Хотя обширные биохимические и молекулярные исследования выявили структурные и функциональные детерминанты транспорта фолиевой кислоты с помощью SLC19A1, подробная молекулярная основа для связывания различных субстратов SLC19A1 и их перемещения через транспортер снаружи в цитоплазму клетки в значительной степени не изучена. В своей статье авторы пролили на это свет. В исследованиях использовали криоэлектронную микроскопию для определения молекулярных структур SLC19A1 человека в апоформе белка (без «партнера» по связыванию) и со связанными фолатами, антифолатами или CDN. Результаты указывают на то, что SLC19A1 играет ключевую роль как в функционировании иммунной системы, так и в противораковой иммунологии — в дополнение к его установленной роли в транспортировке фолатов и антифолатов. Потенциальное применение включает использование новых структур SLC19A1 для разработки CDN следующего поколения с бóльшей специфичностью и эффективностью, а также новых антифолатов для лечения различных видов рака и аутоиммунных заболеваний. — Folate transporter offers clues for anticancer drugs.

Клеточная биология

Будущее генной терапии иммунных клеток

Первое использование живых иммунных клеток в качестве терапии было продемонстрировано в конце 1980-х годов, когда проникающие опухолевые Т-клетки, выделенные от больных раком, использовались для лечения метастатической меланомы. Эти клинических испытания стимулировали усилия по изучению терапии иммунных клеток с использованием различных типов иммунных клеток и применению этой терапии к другим видам рака и патологиям, начиная от инфекционных заболеваний и заканчивая аутоиммунитетом. Однако, взяв в качестве примера Т-клетки, сразу становится очевидным ряд проблем: изоляция и подготовка большого количества функциональных опухолеспецифических Т-клеток затруднены при многих типах рака; естественные Т-клетки могут со временем утратить свою функцию при многих типах рака, а опухоли вырабатывают различные средства для подавления атаки нативных лимфоцитов. Такие проблемы побудили ученых на раннем этапе исследовать инженерию иммунных клеток. Иммунные клетки разрабатываются так, чтобы распознавать болезненные состояния и реагировать на них, действуя как «живое лекарство» при введении пациентам. Терапия, основанная на сконструированных иммунных клетках, в настоящее время является клинической реальностью, при этом многие виды терапии с использованием Т-клеток одобрены для лечения гематологических злокачественных новообразований. Текущие доклинические и клинические исследования проверяют различные стратегии изменения судьбы и функции иммунных клеток для применения при раке, инфекционных заболеваниях и за их пределами. В этом обзоре обсуждается текущий прогресс в лечении болезней человека с помощью терапии иммунных клеток, новые стратегии инженерии иммунных клеток и проблемы, стоящие перед этой областью, с особым акцентом на лечение рака, где на сегодняшний день было приложено больше всего усилий. — The future of engineered immune cell therapies, «Биомолекула»: « Генная терапия: познакомьтесь с лекарствами будущего ».

Генно-модифицированные бактерии в терапии рака

Бактерии были впервые идентифицированы как потенциальные средства для лечения рака в 19 веке, когда у пациентов, которым вводили Streptococcus pyogenes и Serratia marcescens, наблюдалась регрессия опухоли. В то время не было известно, что бактерии обладают иммуностимулирующим действием, направляя иммунный ответ на опухоль, а также могут предпочтительно расти в гипоксическом и иммуносупрессивном микроокружении опухоли. Несколько родов, таких как Salmonella, Escherichia, Clostridium, Bifidobacterium, Proteus и Lactobacillus, продемонстрировали эти характеристики, что свидетельствует об их полезности в качестве носителей, нацеленных на опухоль. Бактерии могут быть генетически модифицированы для кодирования и локальной доставки нескольких классов полезных веществ, которые в противном случае могли бы быть токсичными при системном введении, включая малые молекулы, токсины, иммуномодуляторы, ферменты. Эти агенты дают возможность бактериям влиять на опухолевые, иммунные, стромальные, микробные и другие типы клеток в пределах. Кроме того, бактерии и полезные факторы, переносчиками которых они являются, могут взаимодействовать с внешними методами визуализации, такими как магнитно-резонансная томография и сфокусированное ультразвуковое исследование, чтобы обеспечить обнаружение и активацию бактерий. Синтетическая биология позволяет точно настроить эти взаимодействия бактерий с другими клетками и технологиями для повышения терапевтической эффективности и безопасности бактериальной терапии рака.

В этом обзоре рассматриваются генетические цепи, которые усиливают пространственный и временной контроль над терапевтическими бактериями, чтобы повысить их безопасность и эффективность. Авторы описывают разработку взаимодействий между бактериями, опухолевыми клетками и иммунными клетками. Помимо их использования в качестве отдельных агентов, авторы предполагают использование бактериальной терапии в сочетании с другими клеточными терапиями или внешними подходами. — Engineering bacteria as interactive cancer therapies.

Умный регулировщик, координирующий миграцию клеток

Во время своего развития многие типы клеток, включая нейроны, мигрируют внутри органов и между ними, чтобы достичь положения, которое они будут занимать до конца своей жизни. Точно так же, при раке, метастатические клетки покидают опухоль и рассеиваются по всему телу. Три десятилетия исследований показали, что миграция клеток не случайна: на подвижность клетки, ее ориентацию и то, мигрирует она или оседает в определенном месте, влияют молекулярные сигналы от соседних, а иногда и отдаленных клеток. Было идентифицировано несколько семейств молекул клеточного управления, но то, как они взаимодействуют для координации клеточных движений, точно не определено. В своей работе авторы дополнили эту картину описанием молекулярного комплекса, который контролирует миграцию нейронов и метастатических клеток. В 1974 году биолог Сидней Бреннер обработал червей-нематод Caenorhabditis elegans химическим веществом, вызывающим генетические мутации, и выделил более 50 мутантов, демонстрирующих нескоординированные движения тела. Среди них был один мутант, несущий изменения в гене unc-5, обладающего аномальной нервной системой. Позже было обнаружено, что unc-5 кодирует трансмембранный белок семейства иммуноглобулинов, экспрессируемый как мигрирующими клетками, так и развивающимися нейронами. Это рецептор для секретируемого белка Unc-6. Были идентифицированы четыре подтипа белка Unc5 (Unc5A, Unc5B, Unc5C и Unc5D) у позвоночных, все из которых связываются с Netrin-1 (это Unc-6 позвоночных). Однако рецепторы Unc5 могут также взаимодействовать с другими белками либо в той же клетке, либо в соседних клетках. В большинстве случаев связывание между Unc5 и Netrin-1 ингибирует подвижность клеток, но рецепторы Unc5, которые связаны либо с Netrin-1, либо с другими партнерами, могут влиять на широкий спектр процессов развития, включая передачу сигналов в мозг, рост кровеносных сосудов и рак. Авторы использовали множество методов, чтобы показать, что рецепторы Unc5 также взаимодействуют с белком под названием Glypican 3 (GPC3) у людей и мышей. Результаты показывают, что комплекс GPC3-Unc5 является ключевым регулятором как нормальной миграции нейронов, так и аберрантной миграции опухолевых клеток. Хотя исследование и было сосредоточено на миграции клеток, авторы показали, что рецепторы Unc5 также участвуют в выживании раковых клеток, вызывая гибель клеток в отсутствие Netrin-1. Таким образом, заманчиво предположить, что усиление взаимодействий GPC3-Unc5 может препятствовать связыванию Unc5 с Netrin-1, убивая опухолевые клетки. —  Uncoordinated protein coordinates cell migration.

Вирусология

Вселенная гриппа в мРНК-вакцине

Самой большой проблемой в предотвращении следующей пандемии гриппа является большое разнообразие внутри семейства вирусов гриппа. В настоящее время идентифицировано 20 линий вирусов гриппа А и В, каждая из которых содержит множество штаммов. Существующие вакцины против гриппа, состоящие из четырех вирусных антигенов гриппа, обеспечивают лишь небольшую защиту, кроме тех штаммов, на которые эти вакцины нацелены. Универсальная вакцина, которая защищает от всех 20 линий, решает проблему со следующей волной пандемии. Разработка и производство такой вакцины, которая может обеспечить широкую защиту, было сложной задачей, но демонстрация осуществимости вакцин против COVID-19 на основе мРНК и липидных наночастиц предлагает возможную стратегию. В своем исследовании авторы сообщают о вакцине против гриппа с использованием технологии мРНК-липидных наночастиц. Они разработали нуклеозид-модифицированную матричную РНК (мРНК) — липидную наночастицу вакцины, кодирующую антигены гемагглютинина из всех 20 известных подтипов вируса гриппа А и линий вируса гриппа В. Эта поливалентная вакцина вызывала высокие уровни перекрестно-реактивных и подтип-специфических антител у мышей и хорьков, которые реагировали на все 20 закодированных антигенов. Вакцинация защищала мышей и хорьков, зараженных совпадающими и несовпадающими вирусными штаммами, и эта защита, по крайней мере, частично зависела от антител. Результаты показывают, что мРНК-вакцины могут успешно обеспечивать защиту от антигенно-вариабельных вирусов, одновременно индуцируя антитела против нескольких антигенов. — A multivalent nucleoside-modified mRNA vaccine against all known influenza virus subtypes, «Биомолекула»: «Универсальная вакцина от гриппа — мечты и реальность ».

Комментарии