Некоторые интересные научные исследования генетической онкологии.

Половые различия в генетике ожирения человека и другие новости недели Журналы читала Алина Сулейманова Лекарство от эпилепсии против аутистических черт у мышей, секвенирование ДНК из пятен крови 20-летней давности, восстановление мозга после травм при помощи гидрогеля, молекулярные причины разной чувствительности людей к вирусу Зика — это и многое другое в воскресном обзоре. Художник: Наталья Дюкова Диагностика 1. Международный коллектив ученых оценил прогностическую ценность не совпадающих (дискордантных) результатов тестов на нуклеиновые кислоты (НК) и белок р16 вируса папилломы человека (ВПЧ) для пациентов с раком ротоглотки. В анализ были включены данные 13 исселедований, проведенных на пациентах из девяти стран. Дискордантные результаты тестов на антиген и НК (р16+/НК-, и наоборот) были связаны с худшим прогнозом для пациентов, чем согласованные положительные результаты (р16+/НК+). При этом выживаемость пациентов с расходящимися результатами двух тестов была выше, чем у пациентов с совпадающими отрицательными результатами (р16-/НК-). Авторы работы отметили необходимость добавления теста на НК к стандартному антигенному тесту. Особенно рекомендовали ввести такую практику в областях, где ВПЧ не распространен, поскольку от этого зависит выбор лечения. 2. Нидерландские исследователи предложили дополнить секвенирование экзома, которое проводится при диагностике двигательных расстройств и нервно-мышечных заболеваний, анализом вариаций числа копий (copy number variants, CNV). Они изучили данные секвенирования экзомов 4 800 пациентов с двигательными расстройствами, мио- и невропатией. Изначалььно экзомы были проанализированы с использованием специфичеких генных панелей. Таким образом патогенные или предположительно патогенные варианты были выявлены в 1 289 случаев. Дополнительный анализ обнаружил связанные с патологией CNV обнаружили у 88 человек, что составляет 7% от всех генетически подтвержденных случаев. Количественному изменению подвергались копии более 100 генов и их частей (экзонов), что объясняло развитие болезней с разным типом наследования: Х-сцепленных, аутосомно-доминантных или аутосомно-рецессивных. Выявленные CNV часто затрагивали гены, мутации в которых ассоциированы с болезнью Паркинсона, мышечной дистрофией Дюшенна, невропатиями. При этом анализ CNV не требовал дополнительных затрат на лабораторные изыскания, что подтверждает его целесообразность для людей с неврологическими расстройствами. 3. Ученые из Нью-Йоркского университета (США) выявили новый маркер для диагностики пародонтита. Они показали, что уровни шести цитокинов в слюне коррелируют со степенью воспаления десен, для характеристики которого обычно применяют оценку площади поверхности воспаленного пародонта PISA (Periodontal Inflamed Surface Area). В исследовании приняли участие 67 человек. Ученые брали у них образцы слюны для измерения уровня цитокинов и проводили осмотр ротовой полости. Они обнаружили связь между показателями PISA и содержанием IL-1β, IL-6, IL-8, IL-13 и TNF-α. На этом основании они предложили две собственных оценки воспаления десен: индекс компоненты цитокинов (Cytokine Component Index, CCI) и сводный индекс воспаления (Composite Inflammatory Index, CII), которые коррелируют с PISA. По мнению авторов, показатели цитокинов отражают системный эффект пародонтита, который включает иммунный ответ организма на бактериальную инфекцию ротовой полости. (Подробнее — на PCR.NEWS.) 4. Американские исследователи разработали методы выделения и секвенирования ДНК без амплификации из архива сухих пятен крови новорожденных. Их эффективность проверили на 63 изготовленных в лаборатории сухих пятнах крови от 25 индивидов, которые ранее прошли генетическую диагностику, и на 29 случайно выбранных сухих пятнах крови, хранившихся в биобанке штата Калифорния. Образцы хранились до 20 лет. Извлечение ДНК из сухих пятен занимало 1,5 часа. Ее выход был ниже, чем при работе с разведенной буфером кровью, однако ДНК было достаточно для проведения полногеномного секвенирования без ПЦР. Качество анализа соответствовало установленным критериям и не зависело от возраста образцов или типа фильтровальной бумаги. Таким образом, гипотеза о возможности высококачественного секвенирования ДНК из старых пятен крови нашла подтверждение, а значит, этот метод можно применять в популяционных геномных исследованиях. Терапия 5. Исследователи из Юго-Западного медицинского центра при Техасском университете (США) предложили бороться с гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП) при помощи белков-редакторов аденозина ABEmax-VRQR. Они оценили эффективность метода в случае точечной мутации гена MYH7, который в норме кодирует тяжелую цепь β- миозина. Компоненты АВЕ-системы устранили ошибки в гене MYH7 у 98-99% кардиомиоцитов, выращенных из плюрипотентных стволовых клеток пациентов с ГКМП. Редактирование ДНК восстановило способность к сокращению и энергетический баланс клеток in vitro. У мышей с человеческими аллелями MYH7, моделирующих ГМКП, коррекция нуклеотидов улучшила состояние сердца. По мнению авторов, АВЕ-редактирование будет эффективным и в случае иных генных мутаций, приводящих к развитию ГКМП. Неврология 6. Ученые из Университета Хоккайдо (Япония) разработали гидрогель, который может выступать в роли каркаса для регенерации нервной ткани. Он содержит положительно и отрицательно заряженные вещества в равном соотношении, что создает опору для прикрепления нейральных стволовых клеток (НСК). Исследователи проверили эффективность гидрогеля в мышиной модели черепно-мозговой травмы. В гидрогель добавили фактор роста эндотелия сосудов и ввели его мышам в места повреждения мозга. Процесс регенерации включал развитие сети сосудов и инфильтрацию иммунных клеток — эти процессы характерны для классического заживления ран. Затем ученые пересадили в гель НСК и наблюдали их дифференцировку до нейронов и клеток глии. Авторы работы считают, что предложенный ими двухэтапный метод регенерации может стать новым подходом к восстановлению мозга человека. 7. Немецкие ученые наблюдали развитие аутистических черт у мышей с мутацией в гене Myt1l, который кодирует транскрипционный фактор. Наряду с изменением поведения у таких грызунов истончалась кора мозга, нарушался нейрогенез (созревание нейронов из клеток-предшественниц), а также изменялась экспрессия генов в нейронах. В опытах in vitro индуцированные из стволовых клеток человеческие нейроны с мутантным Myt1l показали повышенную возбудимость. Паттерны экспрессии генов в них приобрели сходство с таковыми в мышечных и сердечных клетках. Вместе с этим значительно возросла активность целевого для MYT1L гена Scn5a, который кодирует натриевый канал. Восстановление его экспрессии на нормальном уровне при помощи блокатора натриевых каналов одобренного противоэпилептического препарата ламотриджина снизило гиперактивацию нейронов in vitro, а также активность мышей с мутацией. (Подробнее — на PCR.NEWS.) Онкология 8. Ученые из Техасского университета вместе с японскими коллегами обнаружили новую мишень для терапии немелкоклеточного рака легкого (НМРЛ), ассоциированного с мутацией в гене рецептора эпидермального фактора роста (EGFR). Оказалось, что в мембране раковых клеток, выживших после терапии ингибитором тирозинкиназы EGFR, повышена экспрессия белка CD70. Он обеспечивает выживание клеток и их внедрение в другие ткани. Исследователи продемонстрировали, что CD70 можно использовать в таргетной терапии. Так, комплексы лекарств и антител к CD70, а также нацеленные на этот белок CAR-Т и CAR-NK-клетки активно уничтожали клетки опухолии, сохранившиеся после химиотерапии и устойчивые к ней, в экспериментах in vitro и in vivo. Авторы работы расценили подход с нацеливанием на CD70 как многообещающий. По их мнению, он позволяет воздействовать на опухолевые клетки до развития полной резистентности, что заслуживает клинического исследования. Физиология 9. Международная команда ученых описала генетику распределения жировых тканей в теле человека в зависимости от пола. Авторы провели транскриптомный поиск ассоциаций (TWAS), чтобы выявить генетические варианты, связанные с ожирением и отношением размеров талии и бедер с поправкой на индекс массы тела. Анализ идентифицировал около 90 генетических вариантов, которые регулируют жировые отложения в теле женщин, но не мужчин. Эти варианты приходились на некодирующие области генома — Alu-повторы (ретротранспозоны) и содержали мотив ДНК, вовлеченный в дифференцировку жировых клеток (адипоцитов). Затем ученые оценили роль гена Snx10, показавшего наиболее сильную связь с величиной отношения талии и бедер у женщин. Он контролировал накопление адипоцитами липидов, а нокаут гена спасал самок, но не самцов мышей от ожирения, вызванного диетой. Таким образом, авторы выявили генетические механизмы распределения жировой ткани в женском организме, которые определяют нарушения обменных процессов. 10. Сотрудничество американских и японских ученых позволило раскрыть молекулярные механизмы, которые обеспечивают развитие нейронов гипоталамуса, продуцирующих кортиколиберин (CRH). Выделение этого вещества активирует гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую (ГГН) ось, которая отвечает за развитие стресса в организме. В экспериментах на рыбках данио рерио ученые выяснили, что важную роль в развитии нейронов гипоталамуса играет молекула клеточной адгезии dscaml1. In vivo ее дефицит, вызванный делецией в кодирующем гене, нарушал нейроэндокринную регуляцию стресса. У мутантных рыбок возрос базальный уровень гормона стресса кортизола, следствием чего стало ослабление реакции на острые стрессоры. In vitro нейроны гипоталамуса dscaml1−/− продемонстрировали высокую экспрессию нейропептида crhb (гомолога CRH у Данио-рерио), сокращение гибели клеток и увеличение их числа, по сравнению с клетками без мутации. Авторы работы предположили, что нарушение регуляции ГГН оси ввиду недостатка молекулы клеточной адгезии может способствовать развитию нервно-психических расстройств, к числу которых у человека относятся расстройства аутистического спектра (РАС), эпилепсия и истончение коры. Вирусология 11. Ученые из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний США разработали мышиную модель для изучения оспы обезьян. Она представлена инбредной линией (CAST/EiJ), полученной от дикой мыши Mus musculus castaneus. Эти грызуны могут быть инфицированы вирусом оспы (mpox), в отличие от нечувствительных к нему стандартных линий лабораторных мышей. Из трех известных клад вируса наиболее вирулентной для мышей оказалась клада I (происходит из бассейна Конго), за ней следовали клада IIa (Западная Африка) и клада IIb (распространена по всему миру). Точно так же распределена вирулентность клад для людей. Вирус Mpox IIb реплицировался в клетках мышей незначительно. При этом ни одна зараженная им мышь не погибла даже при введении доз, превышавших в 100 раз летальную дозу IIa. Авторы работы пришли к выводу, что низкая вирулентность вируса клады IIb обусловлена адаптацией к разным видам. 12. Другая группа, возглавляемая исследователями из Института Бродов (США), описала возможные причины разной чувствительности человеческих нейронов к вирусу Зика. В этом ученым помогли «клеточные деревни» (cell village) — группы клеток от разных доноров. Авторы работы смогли идентифицировать клетки-предшественницы нейронов каждого из 44 доноров в общей среде in vitro при помощи алгоритмов Dropulation и Census-seq на основе секвенирования РНК единичных клеток и генома, соответственно. Применив CRISPR-Cas9, ученые обнаружили, что восприимчивость клеток к вирусу Зика зависит от гена Ifitm3, кодирующего интерферон-индуцируемый мембранный белок, и однонуклеотидной замены (SNP), регулирующей его экспрессию. Более высокие уровни IFITM3 препятствовали репликации вируса в экспериментах in vitro. В то же время частота заражения вирусом Зика возрастала при отсутствии активности гена. Авторы выразили надежду, что предложенный подход откроет новые возможности для поиска генетических факторов и факторов окружающей среды, которые определяют развитие человека. Микробиология 13.Ученые из разных стран объединились с целью узнать, как микробиом кишечника связан с ростом ребенка. Чтобы проследить развитие микробного сообщества, они секвенировали образцы кала 335 детей возрастом до 1,5 лет из деревень Зимбабве, где высок риск задержки роста. Матери некоторых малышей были ВИЧ-инфицированы, дети контактировали с вирусом, но сами не болели. Исследователи не обнаружили взаимосвязи между составом кишечного микробиома с темпами роста детей. Однако алгоритмы машинного обучения показали, что пути биосинтеза витаминов группы В и нуклеотидов незначительно предсказывают динамику роста. Вмешательства по стимуляции роста не повлияли на развитие микробиома кишечника. В то же время контакт детей с ВИЧ сопровождался сокращением бифидобактерий и составом микробного сообщества, соответствующим более старшему возрасту. Авторы отметили, что новые подходы к терапии, ориентированные на микробиом, могли бы дополнить усилия по борьбе с недостаточным питанием детей.