Дайджест вышел при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий».

---

Министерство образования России активно содействует популяризации науки, поддерживает молодых исследователей и формирует передовую инфраструктуру для отечественных институтов и университетов.

---

«Десятилетие науки и технологий» — это масштабная государственная инициатива в России, проводимая с 2022 по 2031 год. Проект включает в себя комплекс инициатив, проектов и мероприятий. Все они направлены на усиление роли науки и технологий в решении важнейших задач развития общества и страны.

Вирусология

«Вторжения» ротавируса изнутри

Чтобы проникнуть в животную клетку, вирусам без внешней липидной мембраны приходится изобретать хитрые стратегии для перемещения своей крупной белковой конструкции через плотные клеточные барьеры. Особый класс таких патогенов, двухцепочечные РНК-вирусы, доставляют внутрь мишени внутреннюю капсидную частицу. Она не распадается, а работает как мини-фабрика, производящая вирусные мРНК с помощью встроенных ферментов.

Команда ученых использовала передовой метод криоэлектронной томографии (трехмерная визуализация биологических объектов в их естественном, мгновенно замороженном состоянии с разрешением до уровня отдельных молекул) в сочетании с флуоресцентной микроскопией живых клеток. Это позволило им впервые в деталях визуализировать и пошагово реконструировать весь путь проникновения резус-ротавируса — от момента прикрепления к внешней мембране до высвобождения рабочей частицы.

Исследование показало, что поверхностные белки вируса действуют строго пошагово, выполняя два последовательных внедрения в мембрану и запуская выбросы ионов кальция. Сначала вирус заставляет клетку буквально поглотить себя, запуская процесс эндоцитоза. После, оказавшись внутри клеточного пузырька (эндосомы), вирусная частица «созревает» и буквально перфорирует его мембрану, чтобы перенести субвирусные частицы (частично разобранные вирионы, потерявшие внешнюю оболочку при проникновении в клетку, но сохранившие внутренний капсид для защиты вирусной РНК от клеточных ферментов) прямо в цитозоль. — Mechanism of membrane perforation in rotavirus, «Биомолекула»: «Вирусы и человек. Противостояние длиной в тысячелетия».

Технологии

Создан метод для наблюдения за клетками всего организма

Обычно физиологи изучают отдельные органы или ткани, хотя работа организма зависит от взаимодействия множества клеток одновременно. Но недавно исследователи разработали метод WHOLISTIC, который позволяет наблюдать активность клеток почти по всему телу позвоночного животного в реальном времени и с клеточным разрешением. Этот метод объединил флуоресцентную микроскопию, генетические датчики активности клеток и машинное обучение. Его испытали прежде всего на личинках рыбок данио-рерио. Ученые смогли одновременно увидеть процессы, происходящие в разных тканях и органах: например, реакцию клеток хряща на холод, активность мозговых оболочек после введения кетамина, волны активности в почечных канальцах и согласованную работу разных мышц.

Метод также позволил проследить, как ствол мозга перераспределяет кровоток по всему телу. А в сочетании с оптогенетикой исследователи смогли не только наблюдать связи между мозгом и телом, но и экспериментально вмешиваться в них. — Imaging cellular activity across all organs reveals body-wide circuits.

Медицина

Опухолевые клетки предложили распознавать по соседству белков

Как правило, мишени при разработке противоопухолевых препаратов выбирают по тому, какие белки особенно часто встречаются на поверхности раковых клеток. Авторы новой работы предложили учитывать еще один признак — какие белки располагаются рядом с потенциальной мишенью в клеточной мембране.

Сначала исследователи экспериментально составили 248 карт белкового «соседства» в 28 моделях опухолевых клеток. Для этого белки, находившиеся рядом с выбранной мишенью, химически метили и затем определяли с помощью масс-спектрометрии. На основе этих данных алгоритм MetaMap выявлял устойчивые группы соседствующих белков.

Особое внимание привлекла пара EGFR—CDCP1. Исследователи подтвердили ее соседство в разных опухолевых клетках и обнаружили, что в нормальных клетках оно выражено слабее, даже если оба белка там присутствуют. Это показало, что важен не только уровень экспрессии белков, но и их расположение на мембране.

Затем авторы создали биспецифическое антитело, способное одновременно связывать EGFR и CDCP1. Опухолевые клетки поглощали его лучше, чем антитела, направленные только против одного из этих белков, тогда как в нормальных клетках поглощение было минимальным.

Наконец, к антителу присоединили токсичный препарат и показали его противоопухолевую активность в экспериментах на клетках и моделях опухолей. Таким образом, характерное «соседство» белков на поверхности клетки может стать дополнительным способом отличать опухолевые клетки от здоровых и создавать более избирательные препараты. — Proximity-guided graph learning reveals tumour-associated proximity antigens, «Биомолекула»: «Терапевтические антитела».

ИИ (ретроспективно) оценил развитие плода по кардиотокографии

Исследователи разработали ИИ-модель, которая по данным кардиотокографии (КГТ, записи сердцебиения плода и активности матки) оценивает его «биологический возраст». Затем эту оценку сравнивают с реальным сроком беременности. Разница между ними получила название CTGage-gap.

Модель обучили на данных более 11 тысяч беременностей и 61 тысяче записей КТГ. Средняя ошибка при определении срока составляла около 11 дней.

Главный вопрос был в том, связано ли сильное расхождение между предсказанным и реальным сроком с осложнениями беременности. Оказалось, что при завышенной ИИ-оценке — более чем на 21 день — чаще встречались преждевременные роды. Например, их частота составляла 5,33% против 1,42% в группе с расхождением не более недели.

Сильное занижение возраста плода, напротив, было связано с некоторыми признаками замедленного развития, в частности, с низкой массой тела при рождении. Также величина CTGage-gap различалась при некоторых заболеваниях матери: например, большое положительное расхождение чаще наблюдалось при гестационном диабете, а отрицательное — при анемии.

Авторы предполагают, что такой показатель в будущем можно будет использовать как дополнительный неинвазивный маркер риска. Но пока это не готовый диагностический тест: исследование ретроспективное, данные получены в одном медицинском центре, а выбранный порог ±21 день еще требует проверки в независимых и проспективных исследованиях. — AI-derived cardiotocography age as a digital biomarker for predicting future adverse pregnancy outcomes, «Биомолекула»: «Эмбриология».

Психометрический анализ шизофрении по шкале PANSS

В статье рассказывают про вторичный психометрический анализ данных рандомизированного двойного слепого исследования. Авторы проанализировали данные 1213 пациентов с шизофренией по шкале PANSS — в начале лечения и через шесть недель. Вместо обычного факторного анализа использовали сетевой метод, который группирует симптомы по тому, насколько тесно они связаны друг с другом.

Анализ устойчиво выделил пять групп симптомов: позитивные, негативные, когнитивную дезорганизацию, тревогу/депрессию и враждебность/возбуждение. Эти группы почти полностью совпали с пятифакторными моделями PANSS, которые раньше получали другими статистическими методами.

Дополнительно авторы нашли так называемые «мостовые» симптомы — проявления, которые связаны сразу с несколькими группами и как бы находятся между ними. Например, подозрительность оказалась связана и с позитивными симптомами, и с враждебностью либо возбуждением. К мостовым также относились возбуждение, несотрудничество и поглощенность собственными мыслями.

Эти результаты не означают, что такие симптомы вызывают остальные проявления. Но они показывают, где границы между группами симптомов наиболее размыты. Например, легкая подозрительность в PANSS ближе к общему недоверию и враждебности, а при высокой выраженности уже включает явные идеи преследования — поэтому тот же симптом оказывается связан с позитивной психотической симптоматикой.

Главный вывод исследования: симптомы шизофрении лучше описываются не тремя стандартными категориями PANSS, а пятью взаимосвязанными измерениями, между которыми существуют переходные «мостовые» симптомы. — Revisiting symptom dimensions in schizophrenia with exploratory graph analysis, «Биомолекула»: «От двигательных расстройств до шизофрении: тесная связь дофаминовых рецепторов и фосфодиэстераз», «Шизофрения и гены: поиск иголки в стоге сена», «Болезнь потерянных связей».

Эпидемиология

Вирусы в сточных водах указывают на очаги инфекции

Исследователи три года отслеживали вирус SARS-CoV-2, вирусы гриппов A и B и респираторно-синцитиальный вирус (RSV) по городским сточным водам в Бургосе, Испания. С ноября 2021 по ноябрь 2024 года они собрали 600 проб в 12 районах города и определяли вирусную РНК с помощью RT-qPCR.

SARS-CoV-2 обнаруживался практически постоянно: более 90% проб были положительными. При этом концентрация вируса в сточных водах заметно коррелировала с числом зарегистрированных случаев COVID-19. Самая сильная связь наблюдалась, когда данные сточных вод опережали клиническую статистику примерно на семь дней. Это означает, что рост вирусной нагрузки в канализации потенциально может служить ранним предупреждением о новой волне заболеваемости.

Вирусы гриппа и RSV вели себя иначе. Их обнаруживали реже и преимущественно сезонно. По мере завершения пандемии вирусы гриппа и RSV постепенно возвращались к привычным зимним пикам, хотя исследователи также зафиксировали необычные летние вспышки RSV типа A. SARS-CoV-2, напротив, оставался распространенным на протяжении всех сезонов.

Авторы также обнаружили различия между районами города: в некоторых частях Бургоса вирусная нагрузка стабильно была выше. Это показывает, что анализ сточных вод может работать не только на уровне целого города, но и помогать выявлять локальные очаги инфекции.

В целом, работа подтверждает, что канализационный мониторинг может дополнять обычную эпидемиологическую статистику, особенно когда люди стали реже тестироваться, а официальная регистрация случаев сокращается. — Pandemic and post-pandemic dynamics of respiratory viruses in a Spanish middle-size city using a long-term wastewater surveillance, Mechanism of membrane perforation in rotavirus cell entry, «Биомолекула»: «SARS-CoV-2», «Неуловимый грипп».

Антропология

В Китае нашли редкую кость денисовца

До недавнего времени о денисовцах знали в основном по находкам из Сибири и некоторых районов Азии. Их останки крайне редки, а находки в виде костей туловища и конечностей практически не встречались. Поэтому ученым было трудно понять не только, где именно жили денисовцы, но и как выглядело их тело.

Новая находка из пещеры Бяньфу на юго-западе Китая частично закрывает этот пробел. Исследователи перебрали более 60 тысяч фрагментов костей и с помощью анализа белков обнаружили среди них останки денисовцев: два фрагмента теменной кости и часть лучевой кости — одной из двух костей предплечья. Кроме того, к денисовцам отнесли два найденных ранее зуба.

Возраст слоя, из которого происходят находки, составляет примерно 167–134 тысячи лет. Это означает, что денисовцы жили на юго-западе Китая уже в среднем плейстоцене. Пещера Бяньфу теперь стала одним из самых богатых местонахождений их останков за пределами знаменитой Денисовой пещеры в Сибири.

Особенно важна находка лучевой кости. До сих пор у ученых практически не было длинных костей денисовцев, по которым можно было бы судить об особенностях их телосложения. Теперь впервые появилась возможность непосредственно изучить строение их руки, а не восстанавливать внешний облик только по черепу, зубам и генетическим данным.

Находка также заполняет большой пробел на карте распространения денисовцев и показывает, что эти древние люди занимали очень обширные территории Азии. — Ancient proteins identify various Denisovan remains from Southwest China, «Биомолекула»: «Кто все эти люди?!».

Палеогеномика

Где еще жили шерстистые носороги

Представления о шерстистом носороге (Coelodonta antiquitatis), как и о другой мегафауне ледникового периода, долгое время строились на образцах, найденных преимущественно в экстремально холодных регионах вроде северо-восточной Сибири. Однако международная команда ученых решила расширить географию поисков. Они секвенировали 29 митохондриальных и 14 ядерных геномов из древних останков этих животных, найденных по всей Евразии, а также смоделировали изменения среды их обитания за последние 500 000 лет.

Вопреки старым теориям, авторы обнаружили гораздо более высокое генетическое разнообразие шерстистых носорогов в умеренных широтах Евразии, особенно в Восточной Азии. Анализ показал, что материнская генетическая линия вида сформировалась именно здесь — примерно 460–420 тысяч лет назад, во время затянувшегося перехода между ледниковым и межледниковым периодами. Более того, ученые обнаружили следы скрещивания с другим древним видом — вымершим носорогом Мерка.

Важным открытием стала находка из Восточной Азии возрастом около 170 тысяч лет. Эта особь оказалась предком всех более поздних популяций, что напрямую указывает на Восточную Азию как на возможное место зарождения линий позднего плейстоцена.

Когда же наступали периоды глобального потепления, шерстистые носороги спасались в экологических убежищах, где сохранялись привычные для них условия — главным из таких мест, согласно климатическому моделированию, стал Алтайский регион. — Paleogenomics and habitat modeling reveal temperate Eurasian origins of woolly rhinoceroses.

Климатология

Изменение климата сделало смертельную жару в Европе вероятнее

Исследователи оценили, насколько антропогенное изменение климата изменило вероятность особенно смертоносных волн жары в 34 европейских странах. Для этого они объединили методы климатической атрибуции, позволяющие сравнить современный климат с миром без вызванного человеком потепления, с эпидемиологическими моделями смертности.

Самый сильный эффект обнаружили в Южной Европе. Волны жары, способные вызвать смертность уровня 2022 года, там стали в среднем примерно в 26,5 раза вероятнее, чем в доиндустриальном климате. Это примерно в десять раз больше среднего увеличения риска по Европе.

По мере дальнейшего глобального потепления вероятность таких событий продолжает расти, причем в южноевропейских странах рост особенно быстрый и нелинейный. Исследование также показало, что уязвимость заметно различается между регионами и демографическими группами.

Отдельно авторы показали, что подобные оценки можно проводить сравнительно быстро, используя общедоступные данные о смертности почти в реальном времени. Это потенциально позволяет вскоре после экстремальной жары оценивать, какую роль в ее последствиях сыграло изменение климата. — Extreme event attribution for heat-related mortality due to anthropogenic climate change across Europe, «Биомолекула»: «Глобальное потепление бьет по клювам».