Стволовые клетки

Как стимулировать восстановление слюнных желез после облучения

Лучевая терапия (радиотерапия) — один из ключевых методов лечения при опухолях головы и шеи. Повреждение слюнных желез — одно из тяжелых побочных явлений лучевой терапии при раке головы и шеи. Исследователи сравнили воздействие фотонного (рентгеновское/гамма-излучение) и протонного облучения на органоиды слюнных желез у мышей. Ранние реакции на оба типа излучения были схожи: одинаковый уровень повреждений ДНК, формирование микроядер, активация цитозольного ДНК-сенсора cGAS, выработка интерферонов I типа (IFN-I), попадание митохондриальной ДНК (mtDNA) в цитоплазму и активация ZBP1, сенсора, распознающего mtDNA. Однако в более поздние сроки после облучения были выявлены важные различия: протонное излучение вызывало более сильное нарушение гетерохроматина и активацию мобильных генетических элементов. Это приводило к накоплению двуцепочечной РНК (dsRNA) в клетках. Также активировался RIG-I-зависимый путь, усиливающий ответ IFN-I. В результате наблюдались повышенная пролиферация и способность к самообновлению стволовых клеток слюнных желез после протонного облучения. Таким образом, несмотря на схожесть ранних молекулярных реакций, протонное облучение вызывает более выраженные прорегенеративные изменения. Это указывает на IFN-I как перспективную мишень для терапии, направленной на восстановление слюнных желез после лучевой терапии, особенно при использовании фотонного излучения. — IFN-I signaling enhances salivary gland stem and progenitor cell activity after irradiation.

Онкология

Как амплификация 1q превращает В-клетки в злокачественные

Множественная миелома — редкое онкологическое заболевание, при котором В-лимфоциты превращаются в злокачественные плазматические клетки. До сих пор оставалось неясным, на каком этапе происходит злокачественное перерождение B-клеток и какие гены его запускают. С помощью секвенирования РНК одиночных клеток и отслеживания клеточных линий исследователи проследили весь путь развития В-клеток — от стволовых кроветворных до зрелых плазматических клеток — у пациентов с множественной миеломой. Амплификация хромосомы 1q (1q^Amp) — генетическое изменение, которое связано с прогрессированием множественной миеломы и которое возникает на раннем этапе, еще на уровне подгруппы В-клеток CD24^-FCRL5⁺. Это указывает, что именно эти клетки могут быть клетками-предшественницами миеломы. Наличие 1q^Amp в CD24^-FCRL5⁺ В-клетках стимулирует их пролиферацию и ускоряет дифференцировку в плазматические клетки — как in vitro, так и in vivo. Белок FCRL5, экспрессируемый этими клетками, взаимодействует с транскрипционным комплексом IRF4/SPI1, что способствует переходу в злокачественное состояние. Исследователи протестировали CAR T-клетки, нацеленные на FCRL5, у пациентов с множественной миеломой. Во всех случаях наблюдался частичный клинический ответ, при этом терапия оказалась безопасной. Это подтверждает, что FCRL5 — перспективная мишень для таргетной иммунотерапии. — Targeting the origins of multiple myeloma along hematopoietic stem cell lymphoid lineage differentiation, «Биомолекула»: «Клетки, которые лечат людей».

Функциональные кластеры CD8⁺ Т-клеток и опухолевых клеток — источник реактивных Т-лимфоцитов для терапии меланомы

Есть данные, указывающие на связь между близостью CD8⁺ Т-клеток, опухолевых клеток и эффективностью противоопухолевого иммунного ответа. Однако до сих пор было неясно, существуют ли в опухоли функциональные кластеры, состоящие из взаимодействующих иммунных и опухолевых клеток, которые можно выделить из клинических образцов. С помощью проточной цитометрии исследователи показали, что из метастазов меланомы у людей удалось выделить гетеротипные кластеры — группы, в которых CD8⁺ Т-клетки взаимодействуют с одной или несколькими опухолевыми клетками и/или антиген-презентующими клетками (АПК). Анализ РНК-секвенирования одиночных клеток показал, что Т-клетки из кластеров обогащены генными сигнатурами, связанными с реактивностью против опухоли и истощением. Эти Т-клетки имеют повышенную клональность Т-клеточного рецептора (TCR), что указывает на их экспансию. При сравнении T-клеток выявлено, что взаимодействие с АПК связано с более выраженным истощением и комодуляцией, чем взаимодействие с опухолевыми клетками. Т-клетки, размноженные из кластеров ex vivo, в среднем проявляли в 9 раз более высокую цитотоксичность против аутологичных клеток меланомы, сопровождаемую повышенной продукцией цитокинов. После адоптивного переноса в мышей Т-клетки из кластеров лучше контролировали рост меланомы, полученной от пациентов, что связано с большей инфильтрацией и активацией Т-клеток в опухоли. — Tumour-reactive heterotypic CD8 T cell clusters from clinical samples, «Биомолекула»: «Иммунотерапия рака и молекулярная онкология — новинки на переднем крае науки».

«Элементы ретенции»: как внехромосомная ДНК цепляется за хромосомы и выживает в опухолевых клетках

Внехромосомная ДНК (ecDNA) — распространенная и агрессивная форма амплификации онкогенов при онкологических заболеваниях. Эти кольцевые молекулы не имеют центромер и случайным образом распределяются между дочерними клетками при делении, однако сохраняются в популяции на протяжении многих поколений. Известно, что ecDNA «прицепляется» к митотическим хромосомам, чтобы попасть в ядра дочерних клеток, но механизм этого процесса долгое время оставался неясным. Исследователи идентифицировали семейство геномных элементов человека, которые они назвали элементами ретенции (retention elements). Эти элементы привязывают эписомы (включая ecDNA) к митотическим хромосомам, повышая вероятность их передачи дочерним клеткам. С помощью разработанного авторами метода Retain-seq — масштабного анализа на уровне всего генома — были выявлены тысячи таких элементов. Показано, что элементы ретенции представляют собой определенный набор CpG-богатых промоторов генов. Их эффект аддитивен: чем больше таких элементов в ecDNA, тем выше устойчивость. Визуализация живых клеток и анализ пространственной организации хромосом показали, что элементы ретенции физически взаимодействуют с участками хромосом, «отмеченными» транскрипционными факторами и белками хроматина в митозе. В опухолях человека несколько элементов ретенции часто коамплифицируются с онкогенами на одной ecDNA. CpG-богатые элементы ретенции локально гипометилированы. Метилирование цитозинов устраняет ретенцию (удерживание) и приводит к потере ecDNA, что указывает на зависимость этого процесса от метилирования. — Genetic elements promote retention of extrachromosomal DNA in cancer cells, «Биомолекула»: «Знакомые незнакомцы: внехромосомные кольцевые ДНК».

Иммунология

После точки невозврата: как спасти легкие при позднем гриппе с помощью комбинированной терапии

Тяжелая вирусная инфекция легких может привести к смерти из-за обширного повреждения тканей, которое нарушает дыхательную функцию. Люди обычно обращаются за лечением только через несколько дней после заражения, но к этому моменту большинство терапий уже неэффективны, так как не могут остановить прогрессирующее повреждение легких. На мышиной модели гриппа ученые проводили исследование, которое было направлено на поиск эффективного позднего лечения, начатого на 4-й день после инфекции, когда болезнь уже достигла критической стадии. Из 50 протестированных терапий (включая блокировку отдельных медиаторов воспаления, например, интерлейкина-6 или общих сигнальных путей) ни одна не спасла животных от летального исхода, несмотря на подавление воспаления. Это указывает на то, что к позднему этапу болезни подавление воспаления уже недостаточно. Авторы предложили подход, направленный не только на вирус, но и на восстановление целостности легочной ткани. Они объединили Тамифлю (осельтамивир), противовирусный препарат, ограничивающий распространение вируса, и один из двух иммуномодуляторов, действующих по разным механизмам: анти-IFNAR (блокатор рецептора интерферонов I типа, для снятия подавления регенерации альвеолярных клеток I типа (АТ1), которые критически важны для газообмена) или анти-CD8 (обезвреживание цитотоксических Т-клеток, чтобы предотвратить уничтожение уже инфицированных, но потенциально возобновимых клеток легких на поздней стадии болезни). Обе комбинированные схемы — Тамифлю + анти-IFNAR и Тамифлю + анти-CD8 — значительно повысили выживаемость мышей, несмотря на позднее начало терапии. Успешность лечения была связана с сохранением целостности эпителиального барьера легких и поддержанием их функции. — Rebalancing viral and immune damage versus repair prevents death from lethal influenza infectio.

Как нанотела из альпаки могут победить яды африканских змей

Ежегодно укусы змей приводят к тысячам смертей и тяжелым последствиям для здоровья в странах Африки к югу от Сахары, где пострадавшие зачастую зависят от традиционных антизмеиных сывороток, полученных из плазмы крови животных. Однако эти сыворотки имеют серьезные недостатки, такие как: высокая стоимость, риск аллергических реакций, ограниченная эффективность против местных повреждений тканей. Кроме того, такие сыворотки часто не покрывают все виды змей, представляющие опасность для человека. Создание универсального средства осложняется огромным разнообразием ядовитых змей и высокой вариабельностью состава их ядов. Исследователи иммунизировали альпаку и ламу ядами 18 различных африканских змей. На основе выработанных животными иммуноглобулинов создали библиотеки фагового дисплея. Из них выделили нанотела (однодоменные антитела) с высокой аффинностью и широкой нейтрализующей активностью против разных токсинов. Из восьми отобранных нанотел ученые создали рекомбинантную поливалентную антизмеиную сыворотку. В экспериментах на животных эта сыворотка предотвращала смерть от ядов 17 видов аспидовых змей. — Nanobody-based recombinant antivenom for cobra, mamba and rinkhals bites, «Биомолекула»: «Необычные животные: иммунологические сказки».

Эволюционная биология

Эволюция в миниатюре: конкуренция плазмид

Конфликты между разными уровнями биологической организации — от организмов до генетических элементов — играют ключевую роль в эволюции. Плазмиды, как внехромосомные самореплицирующиеся ДНК-элементы, находятся под давлением отбора на двух уровнях: между бактериальными клетками — где важна их способность поддерживать популяцию в колонии хозяев, и внутри клетки — где они конкурируют за ресурсы репликации с другими плазмидами. Хотя теоретически известно, что внутриклеточный отбор влияет на эволюцию плазмид, экспериментально измерить эти процессы было сложно из-за трудностей в создании равных условий конкуренции. Исследователи создали синтетические димерные плазмиды, затем контролируемо разделяли димер, чтобы запустить сбалансированную конкуренцию между двумя типами плазмид внутри одной клетки Escherichia coli. Это впервые позволило точно измерить внутриклеточную приспособленность конкурирующих плазмид. Несовместимые плазмиды могут долго сосуществовать в одной клетке благодаря метилированию ДНК, которое регулирует инициацию репликации. Менее транскрибируемые плазмиды имеют преимущество внутри клетки: они реплицируются эффективнее и чаще вытесняют более активные. — Intracellular competition shapes plasmid population dynamics.