Nature #562 (7726) + онлайны: британский биобанк, чувство кворума бактерий и махинации с идентичностью раковых клеток

• Биобанк. Многие корреляции можно отследить, только изучив большие массивы генетических данных от огромного числа людей. Затем, на основе этих данных, уже можно составлять схемы персонализированного лечения. Многие страны занялись этим делом, например, Эстония, Япония, Канада и Финляндия. Однако пока что больше всего преуспело в этом Соединенное Королевство, в чем немало поспособствовала Национальная служба здравоохранения (NHS). В Биобанке Великобритании уже хранятся данные от примерно 500 000 человек, чей возраст при заборе данных на анализ составлял 40-69 лет. Параметров собрано множество: факторы образа жизни, биомаркеры в крови и моче, визуализация тела и мозга и многое другое. Исследования именно этой информации и стали темой текущего номера Nature. — UK Biobank data on 500,000 people paves way to precision medicine, UK Biobank shares the promise of big data. биомолекула: У них все ходы записаны.
• Биобанк. Данные, собранные в британском Биобанке, стали материалом для многих исследований. Авторы данной статьи описывают результат этого масштабного проекта. Генотипические данные участников предоставляют уникальную возможность открытия новых генетических ассоциаций и генетических основ сложных признаков — в частности, изучены данные по связи вариантов аллелей 11 HLA генов с многими распространенными заболеваниями. — The UK Biobank resource with deep phenotyping and genomic data.
• Биобанк. Нейробиология. Данные, собранные в Биобанке Великобритании, помогают изучать и мозг — а точнее, его генетическую архитектуру, связанную с неврологическими и психическими расстройствами, развитием мозга и старением. Применив метод полногеномного поиска ассоциаций и изучив визуальные данные мозга 8,428 человек, ученые показали, что более 3000 исследуемых ими признаков — наследуемы. — Genome-wide association studies of brain imaging phenotypes in UK Biobank. биомолекула: GWAS и психогенетика: консорциумы в поисках ассоциаций, «Метаболизм и шизофрения»: поиск ассоциаций удается вузам России.
• Метод. Ученые предложили новый метод изучения развития и функционирования определенных областей переднего мозга. Генетически модифицированные мыши обычно создаются микроинъекцией плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток в бластоцисты мышей дикого типа и последующим размножением такого химерного потомства. Ученые предлагают более быстрый и эффективный по их мнению способ — нейрональную бастоцистную комплементарность (neural blastocyst complementation, NBC). — Neural blastocyst complementation enables mouse forebrain organogenesis.
• Дыхание. Нейробиология. Серьезные нарушения дыхания — одна из ведущих причин смертности после травмы шейного отдела спинного мозга. Часто пациенту с такой травмой требуется искусственная вентиляция легких. Оказалось, что существует особая популяция клеток — шейные (цервикальные) интернейроны. Они образуют синапсы на диафрагмальных моторных нейронах, контролирующих главную дыхательную мышцу — диафрагму. Следовательно, воздействие на них можно включить в стратегию восстановления дыхания после травматического повреждения спинного мозга. — Cervical excitatory neurons sustain breathing after spinal cord injury.
• Микробиом. Считается, что включение в питание пробиотиков улучшает здоровье человека. Так, живые пробиотические бактерии, полученные с пищей, уменьшают кишечную колонизацию патогенами и, следовательно, снижают восприимчивость хозяина к инфекции. Исследователи показали, что липопептиды, секретируемые бактериями Bacillus, блокируют чувство кворума Staphylococcus aureus и тем самым препятствуют его бурному росту. — Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference. биомолекула: Чего от нас хотят микробы?
• Онкология. Базально-клеточная карцинома — это один из частых видов рака кожи. Ей посвящены две статьи в этом выпуске Nature. Обычно ингибиторы Smoothened из пути Hedgehog оказываются эффективным лечением, но при прекращении терапии болезнь может дать рецидив. Оказалось, что у клеток этого рака есть особый метод развития резистентности к препаратам — они меняют свою клеточную идентичность путем транскрипционного перепрограммирования. Такие измененные остаточные раковые клетки формируют опухоль заново при остановке лечения. — A cell identity switch allows residual BCC to survive Hedgehog pathway inhibition.
• Онкология. Во второй статье по базально-клеточной карциноме авторы показали, что клетки, которые остаются после терапии ингибиторами Smoothened, характеризуются экспрессией LGR5 и активным путем сигналинга Wnt. Следовательно, на них можно эффективно воздействовать ингибиторами передачи сигнала пути Wnt. Таким образом, рецидива можно избежать сочетанием ингибиторов Wnt и Smoothened. — A slow-cycling LGR5 tumour population mediates basal cell carcinoma relapse after therapy. биомолекула: Важнейшие стрелочники клеток организма: белки Wnt.
• Онкология. Еще одна статья, посвященная уловкам раковых клеток. Опухоли могут создавать определенную микросреду, нарушающую метаболизм и работу Т-лимфоцитов, и таким образом избегать иммунного контроля. Антираковые функции и митохондриальное дыхание внутриопухолевых Т-лимфоцитов, как выяснилось на моделях рака яичников человека и мышей, снижаются посредством влияния на эндоплазматический ретикулум и активации пути IRE1α-XBP1. — IRE1α—XBP1 controls T cell function in ovarian cancer by regulating mitochondrial activity.
• Предсказательная медицина. При генетическом тестировании часто пользуются полигенными оценками риска, то есть включающими множественно генов. Например, для расчета точного риска развития коронарной недостаточности у человека приходится исследовать 6,6 миллионов участков генома. Читайте о том, какие дискуссии разворачиваются вокруг подобной стратегии и какие технические, социальные и этические вопросы она поднимает. — The approach to predictive medicine that is taking genomics research by storm.
• Энтомология. Муравьи появились около 150 миллионов лет назад. В их колониях присутствуют разные касты, различающиеся по исполняемым функциям и внешнему виду: например, по размеру или наличию крыльев. Ученые изучили муравьев рода Pheidole, крылья у которых развиваются из так называемого имагинального диска, особого скопления недифференцированных клеток в теле личинки. Рудименты крыльев появляются и у бескрылых во взрослом возрасте муравьев во время их развития. Оказалось, что рост рудиментарных дисков крыла социально регулируется для создания определенного количественного соотношения между муравьями — рабочими и муравьями-солдатами. Такой вид контроля над колонией выработался эволюционно. — Social regulation of a rudimentary organ generates complex worker-caste systems in ants.
• Глобальное потепление. Парижское соглашение, посвященное проблемам глобального потепления, призывает к уменьшению выброса углекислого газа через многочисленные инициативы. Почему на некоторые меры не стоит возлагать большие надежды и как они не удовлетворяют критериям Парижского соглашения, поведает эта публикация. — Trade-offs in using European forests to meet climate objectives.
• Наука и общество. Нобелевская премия. Обсуждение вручения Нобелевских премий текущего года еще не закончилось — читайте в этой статье о гендерном вопросе: что делать с тем, что женщины получают так мало наград. — Nobel committees must do more to achieve equality. биомолекула: Нобелевские лауреаты.

Science #362 (6411) + онлайны: спецвыпуск по развитию мозга, молекула — виновник рассеянного склероза и цифровой мышиный эмбрион

Всё остальное

• Зрение. Развитие. Фоторецепторы-колбочки реагируют на различные длины волн света в зависимости от того, какие опсины они экспрессируют. Этим обеспечивается цветное зрение. Ученые в модели органоидов выяснили, что дифференциация колбочек в разные подтипы регулируется тиреоидным гормоном. Так, сначала развиваются колбочки, экспрессирующие коротковолновые (S) опсины. Потом, под воздействием гормональных сигналов от щитовидной железы, появляются колбочки с длинно- и средневолновыми (L / M) опсинами. — Thyroid hormone signaling specifies cone subtypes in human retinal organoids. биомолекула: Зрительный родопсин — рецептор, реагирующий на свет.
• Метод, Эмбриология. Новейший мощный микроскоп позволил ученым впервые рассмотреть развитие органов эмбриона мыши — и отследить «судьбу» каждой клетки! Объединение данных, собранных по нескольким эмбрионам, позволи создать «цифрового мышиного эмбриона», и его удивительные изображения ждут вас по ссылке. — This is the most detailed view ever of a developing mouse.
• Онкология. Эффекторные Т-лимфоциты можно модифицировать так, чтобы они экспрессировали высокоспецифичные химерные рецепторы антигена (chimeric antigen receptors — CAR) или антигенспецифичные рецепторы Т-лимфоцитов (T-cell receptors — TCR). Этот метод уже применяют в лечении некоторых видов рака — их одобрило в 2017 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). В этом обзоре от Science авторы дискутируют о будущем применении таких терапий для лечения множества состояний, включая аутоиммунные заболевания, отторжения трансплантатов, болезней Альцгеймера, Паркинсона, сердечных заболеваний и сахарного диабета 2 типа. — T_reg cells—the next frontier of cell therapy. биомолекула: CAR T-клетки, получаемые in situ (in vivo), — путь к удешевлению и широкодоступности технологии?
• Онкология. Данные клинических испытаний, проведенных фармкомпаниями, могут быть весьма полезны научному сообществу — но иногда их нелегко достать. Исследователи проанализировали данные из четырех разных клинических испытаний по иммунотерапевтическую препарату Merck пембролизумабу — антителу, нацеленному на PD-1. На основании этой информации от более, чем 300 пациентов была изучена прогностическая ценность двух биомаркеров. Потенциально они могут помочь предсказать, каким пациентам поможет лечение такой иммунотерапией. — Pan-tumor genomic biomarkers for PD-1 checkpoint blockade—based immunotherapy. биомолекула: Лечение Джимми Картера.
• Молекулярка. Многие белки животных образуют олигомеры, часто содержащие структурные домены, например, BTB. Ученые описали новую сигнальную систему контроля, которую назвали «контролем качества димеризации» (dimerization quality control — DQC). Она регулирует и предотвращает аберрантную димеризацию белков, содержащих домен BTB. В систему вовлечен адаптерный белок FBXL176, рекрутирующий лигазу E3, которая специфически убиквитинирует нефункциональные BTB-гетеродимеры и вызывает их деградацию. Потеря DQC у эмбрионов лягушки Xenopus laevis приводит к дефектам нейронального развития и, в итоге, к летальному исходу. — Dimerization quality control ensures neuronal development and survival, Dimerization quality control via ubiquitylation.
• Генетическое редактирование. Анти-CRISPR. Бактерии и их фаги постоянно соревнуются в молекулярных «инструментах», и исследователи продолжают изучать «оружие» обеих сторон. Так, всё больше становится известно о белках анти-CRISPR, которые фаги используют для ингибирования бактериальных I и II CRISPR систем. В статьях нового Science вы узнаете о недавно открытых ингибиторах CRISPR-Cas12a, которые могут блокировать процесс генетического редактирования в клетках человека. — Systematic discovery of natural CRISPR-Cas12a inhibitors, Discovery of widespread type I and type V CRISPR-Cas inhibitor, Anti-CRISPRs on the march. биомолекула: Anti-CRISPR: ответ вирусов.
• Геном. Уже не удивляет, что в работе генома важен не только порядок пар оснований в ДНК. Сейчас исследователи показали, что перемещение хранилища генетической информации внутри ядра также играет роль. Так, смещения нескольких генов к периферии ядра или изменение позиционирования теломер влияет на скорость деления клетки. Для проведения этой работы использовалась модифицированная версия CRISPR.— Moving DNA to a different part of the nucleus can change how it works. биомолекула: Организовать геном: запутанная история гипотез и экспериментов.
• Генетика. Классические нуклеосомы содержат две копии каждого из четырех белков гистонов: H2A, H2B, H3 и H4. Однако аденозинтрифосфат (АТФ)-зависимыми хроматин-ремоделирующими комплексами могут быть вставлены вариации этих гистонов. Ученые описали, как взаимодействие между комплексом дрожжей SWR1 и нуклеосомой дестабилизирует ДНК, обернутую вокруг гистонов. — Structure and dynamics of the yeast SWR1-nucleosome complex.
• Лимфедема. Лимфедема, или слоновость, — это заболевание, при котором лимфатическая жидкость застаивается настолько, что место поражения значительно увеличивается в размерах, возникают жировые отложения и фиброз. В некоторых случаях заболевание оказывается наследственным, но чаще возникает при терапии рака либо при заражении паразитами. Сейчас исследователи проверяют в клинических исследованиях несколько методов восстановления потока лимфы — читайте о них в статье. — Replumbing the lymphatic system.
• Рассеянный склероз. При рассеянном склерозе иммунная система, вместо выполнения своих прямых функций, атакует собственные клетки мозга организма. Исследователи считают, что определили молекулу (по крайней мере одну из молекул), которая вовлечена в развитие этого заболевания, — это гуанозиндифосфат-L-фукоза-синтаза. Потенциально это открытие может повлечь за собой разработку эффективной терапии рассеянного склероза. — An elusive molecule that sparks multiple sclerosis may have been found. биомолекула: Рассеянный склероз: иммунная система против мозга.