Микробиология

Микропопутчики человека в эволюционном путешествии

Наш вид расселился по земному шару и эволюционировал не в одиночку — компанию ему составили кишечные бактерии — таков вывод нового исследования, результаты которого опубликованы в Science. Ученые проанализировали геномы 1225 людей, проживающих в Европе, Азии и Африке, а также 59 видов бактерий, образующих их кишечный микробиом. На основании полученных данных составили филогенетические деревья и сравнили их схожесть. Свидетельства параллельной с человеком эволюционной истории были получены для 60% видов кишечных бактерий. Проживание внутри кишечника и изоляция от внешней среды привели к развитию у микробов черт зависимости от организма хозяина. Оказалось, что они обладают меньшими геномами и более чувствительны к уровню кислорода и температуре. По мнению авторов, эти результаты помогут усовершенствовать методы лечения, реализующие свой эффект через микробиом, с учетом особенностей конкретных популяций людей. — Codiversification of gut microbiota with humans.

Технологии

Наблюдение за ростом опухоли в режиме реального времени

Американские исследователи разработали неинвазивный сенсор для контроля размеров опухолей кожи и близлежащих тканей и назвали его FAST (Flexible Autonomous Sensor measuring Tumors). Этот девайс присоединяется к коже, как пластырь, работает от батареек и связывается со смартфоном через беспроводную сеть. FAST состоит из эластичного полимера и включает слой схем из золота. Он измеряет нагрузку на мембрану датчика (как она растягивается/сжимается) и передает эти данные в приложение. Дальнейшая математическая обработка позволяет судить о размерах опухоли. Сенсор разместили на мышах, которым предварительно трансплантировали клетки рака легких человека. Чтобы проверить, насколько эффективен FAST для отслеживания динамики опухоли, части грызунов вводили эрлотиниб — противоопухолевый препарат. Результаты, полученные от FAST, подтвердил последующий гистологический анализ. В заключение, разработчики выразили надежду, что сенсор будет полезен для ускорения и автоматизации скрининговых методов лечения рака. — A flexible electronic strain sensor for the real-time monitoring of tumor regression.

Старение

Не взрослеть — не стареть

Развитие организма, будь то его рост или наступление зрелости, влияет на запуск процессов старения. Однако можно ли отсрочить наступление старости, замедлив развитие организма с момента его рождения? Ответить на этот вопрос попытались американские исследователи. Они выбрали препарат рапамицин — ингибитор mTOR — для того, чтобы замедлить развитие новорожденных мышат линии UMHET3 в течение первых 45 дней после рождения. Его добавляли в рацион кормящих самок, а затем в рацион повзрослевших детенышей. Из-за такой диеты грызуны росли медленнее и оставались мельче своих сородичей в течение жизни. Половое созревание у них наступило позже, что не отразилось на количестве потомства. Вместе с этим, средняя продолжительность жизни возросла на 10%, особенно у самцов, а также улучшились показатели здоровья. Транскриптом печени, как и эпигеном, у животных, принимавших рапамицин, не содержал изменений, обнаруженных у собратьев. Аналогично мышам, воздействие рапамицина увеличило срок жизни и уменьшило размеры тела рачка Daphnia magna. Полученные результаты позволяют предположить, что уже на ранних этапах жизни организма можно скорректировать запуск старения, замедлив развитие, в том числе при помощи рапамицина. — Rapamycin treatment during development extends life span and health span of male mice and Daphnia magna.

Нейробиология

Агонисты рецептора BDNF и бег восстановили координацию движений у мышей с атаксией

Спиноцеребеллярная атаксия 6-го типа (SCA6) сопровождается нейродегенерацией мозжечка и нарушением координации движений. Посмертно установлено, что в мозжечковых тканях пациентов с SCA6 снижена экспрессия нейротрофического фактора BDNF. В новой работе ученые из Канады и США зафиксировали нехватку BDNF и его рецептора TrkB в клетках мозжечка мышей линии SCA6^84Q/84Q, воспроизводящей симптомы спиноцеребеллярной атаксии. Экспериментаторы изучили влияние двух факторов на состояние мышей. Первый заключался в увеличении физической активности. Один месяц бега в колесе повысил экспрессию BDNF в мозжечке, активацию клеток Пуркинье и нейтрализовал проблемы с координацией движений. Схожий эффект наблюдали при введении агониста TrkB — 7,8-DHF. Применение этого вещества на начальных этапах развития патологии стабильно улучшало состояние животных, однако на поздних этапах этого не происходило. 7,8-DHF является биодоступным и проникает через гематоэнцефалический барьер, что, по мнению авторов работы, указывает на его потенциал в терапии SCA6. — Activation of TrkB-Akt signaling rescues deficits in a mouse model of SCA6.

Инфекции повышают риск развития нейродегенеративных заболеваний

Исследователи из Швеции проверили, связан ли риск каждого из трех наиболее распространенных нейродегенеративных заболеваний — болезней Альцгеймера (БА) и Паркинсона (БП), бокового амиотрофического склероза (БАС) — с предшествующими эпизодами инфекций, требующих лечения в стационаре. Ученые проанализировали данные пациентов с БА, БП и БАС за период 1970–2016 годов. В анализ были включены случаи инфекций, перенесенные за 5 и более лет до диагностирования нейродегенеративных патологий. Стационарные инфекционные заболевания разной природы (вирусные, бактериальные и др.) были связаны с повышением риска развития БА и БП, но не БАС. Особенно высоким риск оказался в случае пациентов в возрасте до 40 лет со множественными инфекциями. Согласно мнению авторов, результаты работы указывают на то, что инфекции могут запускать или усиливать уже существующий патологический процесс и, таким образом, способствовать развитию нейродегенеративного заболевания, особенно у людей до 60 лет. — Hospital-treated infections in early- and mid-life and risk of Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, and amyotrophic lateral sclerosis: A nationwide nested case-control study in Sweden.

Генетика растений

Разный окрас цветков Mimulus вызван мутацией, изменившей трансляцию белка

Развитие признака в ходе эволюции часто связывают с изменениями в транскрипции гена или функции белка. Однако мутации, которые влияют на интенсивность трансляции и, как следствие, содержание белка, также могут выступать в качестве источника фенотипической изменчивости. Одно из свидетельств этому обнаружили американские исследователи, изучая разницу в окрасе цветков у двух близкородственных видов Губастиков — Mimulus parishii с бледными самоопыляемыми цветкамии Mimulus cardinalis с ярко окрашенными цветками, опыляемыми колибри. Экспериментаторы провели генетическое картирование двух видов растений. Оказалось, в цветках M. parishii нарушено производство R2R3-MYB — белка-активатора, необходимого для синтеза пигмента антоцианина. Причиной этого отклонения стала замена одного нуклеотида в нетранслируемой области мРНК вблизи 5′-конца (5′UTR), которая привела к формированию ложного старт-кодона и снизила эффективность трансляции R2R3-MYB у самоопыляемого вида. По мнению ученых, полученные результаты подтверждают роль мутаций, влияющих на трансляцию белка, как одного из источников естественной фенотипической изменчивости. — Lost in translation: Molecular basis of reduced flower coloration in a self-pollinated monkeyflower (Mimulus) species.

Окружающая среда и ее состояние

Толщина арктического льда сокращается вдвое с мая по август

В условиях потепления климата арктические льды истончаются. Особенно сильные изменения происходят в сезоны таяния с мая по август, что делает небезопасным перемещение по водам, окруженным льдами. Непростую ситуацию осложняет недоступность спутниковых наблюдений за толщиной морского льда в критические периоды. В новой работе, опубликованной в Nature, ученые использовали машинное обучение для анализа данных альтиметра (высотомера) CryoSat-2, чтобы сформировать набор данных о толщине морского льда за период таяния в Арктике и восполнить таким образом пробелы существующих отчетов. Оказалось, что с 2011 по 2020 годы толщина арктического морского льда изменялась с 1,87 метров в начале сезона таяния в мае до 0,82 метров к концу сезона в августе. Авторы отмечают, что полученные результаты имеют важное значение, поскольку наблюдения за размерами морского льда в начале лета могут предоставить больше времени для подготовки точных прогнозов состояния морского льда в августе-октябре — на пике арктического судоходного сезона. — A year-round satellite sea-ice thickness record from CryoSat-2.