За дело
Лауреаты премии Ласкера 2021 года
Американская премия Ласкера (Lasker Award) присуждается ежегодно за достижения в области медицины. Как сообщает New York Times, Каталин Карико, старший вице-президент компании BioNTech, и Дрю Вейсман, профессор-вакцинолог медицинского факультета Перельмана Пенсильванского университета, разделят премию Ласкера – Дебейки, которая присуждается в номинации «клинические медицинские исследования». В статье, которую Карико с Вейсманом опубликовали еще в 2005 году, была показана возможность использования сконструированной в лаборатории мРНК для синтеза желаемых белков внутри живой клетки. Для этого ученые модифицировали РНК таким образом, что она, попадая в клетку, перестала разрушаться. Статью опубликовал журнал Immunity после того, как ее отклонили многие другие издания, посчитавшие открытие малозначащим. Заявки на гранты, подаваемые авторами для продолжения работ, также отклонялись. Признание пришло с ковидом: компании Moderna в США и BioNTech в Германии, до того изучавшие возможность применения мРНК-вакцин против гриппа, цитомегаловируса и других инфекционных заболеваний, но ни разу не дошедшие до стадии клинических испытаний, с появлением коронавируса обратились к модифицированным РНК, придуманным Карико и Вейсманом. Вакцины показали поразительную эффективность. Премию Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования получат Карл Дейссерот из Стэнфордского университета, Петер Хегеман из Института биохимии Макса Планка в Мартинсриде и Дитер Остерхельт из Университета Гумбольдта в Берлине. Пионерские исследования каждого из них сформировали новое направление в изучении работы центральной нервной системы – оптогенетику, позволяющую манипулировать поведением подопытных животных с помощью света, направляемого по оптоволокну к нейронам головного мозга. Премия Ласкера – Кошланда за особые достижения присуждена Дэвиду Балтимору, автору ряда важных открытий в онкологии и иммунологии.
Есть идея
Тяжелые инфекции, перенесенные в раннем детстве, могут быть причиной расстройств аутистического спектра
Учеными давно выявлено множество генных вариантов, которые представляются факторами риска аутизма, но до сих пор неясно, почему у одних носителей этих мутаций развиваются расстройства аутистического спектра, а у других нет. В статье, опубликованной группой американских авторов в журнале Science Advances, предлагается возможный ответ: причиной развития аутизма могут быть тяжелые инфекционные заболевания, перенесенные в раннем детстве. Среди мутаций, связанных с теми или иными симптомами аутизма, примерно у половины их носителей, наблюдаются мутации по генам комплекса туберозного склероза. Эти мутации вызывают изменения в микроглии, иммунных клетках головного мозга, и отражаются на социальном поведении. В новом исследовании Алчино Силва из Калифорнийского университета и его коллеги изучали возможную связь между генетической предрасположенностью к развитию расстройств аутистического спектра и внешними факторами, способствующими ее реализации.
Ученые вводили полиоксидоний, вещество, стимулирующее иммунный ответ организма, новорожденным мышам с мутациями предрасположенности к аутизму. Когда мыши повзрослели, их социальное поведение испытали в специальном трехкамерном тесте, где в одной части камеры пусто, а в другую подсаживается новая мышь. Все испытуемые мыши в первый день проводят больше времени с новой особью, чем в пустом отсеке, но мыши-самцы с «аутистическими» мутациями, получившие в раннем детстве иммунный стимулятор, на второй день со знакомой и с незнакомой мышью проводят одинаковое количество времени вместо того, чтобы предпочесть новую мышь, как это делают нормальные грызуны. Это указывает на нарушение социальной памяти, пишут авторы. Затем Алчино Силва попросил своего друга, специалиста в области вычислительной биологии Андрея Ржецкого из Чикагского университета, проанализировать данные по 3,5 миллионам медицинских страховых выплат с целью выявления каких-либо корреляций между инфекциями и аутизмом. Ржецкий установил, что у мальчиков от полутора до четырех лет, госпитализированных с какой-либо инфекцией, риск последующего диагноза «расстройство аутистического спектра», независимо от генетической предрасположенности, был на 40% выше, чем у мальчиков, госпитализированных без инфекции.
С большой осторожностью
Эксперты призывают исследовать распространенные болеутоляющие
Согласно заявлению 13 ученых, опубликованному в журнале Nature Reviews Endocrinology, растущее количество исследований показывает, что «пренатальное воздействие парацетамола может повлиять на развитие плода, что чревато повышением рисков некоторых нарушений развития нервной, репродуктивной и мочеполовой систем». Заявление не является руководством по охране здоровья, но призывает медицинских работников и регулирующие органы начать действовать в направлении исследований рисков пренатального развития, связанных с парацетамолом. «Авторы не рекомендуют ничего, что противоречит тому, что уже сделано акушерами-гинекологами при назначении парацетамола», – прокомментировал заявление коллег доктор Кристофер Цан, вице-президент Американского колледжа акушеров и гинекологов. «Однако, как всегда, любые лекарства, принимаемые во время беременности, следует использовать только по мере необходимости, в умеренных количествах и после консультации с врачом», – добавил он. Подписанное 91 ученым из Австралии, Бразилии, Канады, Европы, Израиля, Шотландии, Великобритании и США и опубликованное ранее другое – консенсусное – заявление призывает женщин «отказаться от использования парацетамола во время беременности, если его использование не имеет медицинских показаний». «Вескими причинами для приема парацетамола признаны высокая температура и сильная боль», – сказал Дэвид Кристенсен, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии Копенгагенского университета. Также ученый отметил, что высокая температура является известным риском множественных заболеваний плода, «включая дефекты нервной трубки и сердечно-сосудистые заболевания в более позднем возрасте». Однако исследования показывают, что только треть беременных женщин использует парацетамол для лечения лихорадки. Гораздо чаще его принимают при «головной боли, боли в мышцах и спине, инфекциях».
Эффективно и быстро
Создан ДНК-сенсор для быстрого выявления инфекционного статуса вирусов
Исследователи из Иллинойсского университета Урбана-Шампейн вместе с коллегами из Аргентины и Германии создали сенсор, который позволяет выявлять инфекционно активные вирусные частицы за минуты и не требует предварительной обработки образцов для анализа. Ученые продемонстрировали эффективность сенсора на двух распространенных вирусах: аденовирусе человека и коронавирусе, вызывающем COVID-19. Результаты представлены в журнале Science Advances. «Золотой стандарт» обнаружения вирусов, ПЦР-тест, выявляет генетический материал, но не способен определить инфекционен ли образец, то есть является ли человек заразным (распространяет ли он целостные вирусные частицы), что затрудняет отслеживание вспышки вирусных заболеваний. Предлагаемый сенсорный метод использует фрагменты ДНК, которые называются аптамерами и могут быть нацелены на различные патогены. Описываемые в статье аптамеры отобраны из библиотеки ДНК и связываются только с интактными инфекционными вирусными частицами. Затем аптамеры с вирусом попадают в твердые нанопоры, что позволяет строго изолировать вирус с целью повышения чувствительности метода до 1 БОЕ/мл для человеческого аденовируса и 1×104 копий/мл для SARS-CoV-2. Аптамеры легко производить, их широко используют в синтезаторах ДНК, подобно РНК-зондам, производимым для ПЦР-тестов. Нанопоровые сенсоры также производят на коммерческой основе и доступны, что делает технологию легко адаптируемой, пишут авторы. В настоящее время они работают над повышением чувствительности и избирательности метода и пытаются интегрировать создаваемые ДНК-аптамеры с другими методами детекции, такими как изменяющие цвет тест-полоски или сенсоры, работающие со смартфонов.
Просто ждем
Генная терапия поможет восстановить зрение после инсульта
Большинство инсультов случается от закупорки артерии в головном мозге. Приток крови к нервной ткани прекращается, и она отмирает. Расположение основных артерий в головном мозге таково, что многие инсульты влияют на двигательную функцию. Однако некоторые из них затрагивают и зрение, которое или утрачивается или ухудшается. Группа исследователей под руководством Александра Чубыкина из Университета Пердью, в сотрудничестве с коллегами под руководством Гун Чэня из Цзинаньского университета, предложила способ восстановления зрительной, а в перспективе и двигательной функции с помощью генной терапии. Статья об этом опубликована в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.
Нейроны не регенерируют. Но иногда мозг может перераспределять нейронные пути в степени, достаточной для частичного восстановления зрительных функций после инсульта. Это медленный, неэффективный процесс, и происходящий далеко не у всех. Терапия стволовыми клетками основана на поиске иммунного соответствия и довольно сложна. Генная терапия, продемонстрированная авторами публикации на мышиной модели, более действенна и многообещающа.
«Мы напрямую перепрограммируем местные глиальные клетки в нейроны», – цитирует Алексадр Чубыкин сообщение Университета Пердью. «Нам не нужно имплантировать новые клетки, что исключает иммуногенное отторжение. Осуществить такой процесс гораздо легче, чем провести терапию стволовыми клетками, при этом мозг меньше повреждается. Мы помогаем ему исцелять себя. И видим, как восстанавливаются связи между старыми нейронами и вновь перепрограммированными. Мы можем наблюдать, как у мышей возвращается зрение», – добавляет он.
Важность исследования Чубыкина также в том, что точно измерить зрительную функцию гораздо проще, чем оценить двигательные навыки. Ученые применяют оптические методы, позволяющие в течение нескольких недель отслеживать на живых мышах развитие и созревание недавно преобразованных нейронов. Совершенствование и понимание такого подхода поможет в будущем разработать аналогичный способ восстановления двигательной функции.
Не выкинуть коленце
Предложен бескаркасный способ создания хрящевой ткани из стволовых клеток
В суставах хрящ действует как амортизатор, но в результате ежедневного износа или травм он повреждается. Нынешний «золотой стандарт» хирургического подхода к восстановлению участков поврежденного хряща с использованием хрящевых клеток не вполне удовлетворителен. Это связано с тем, что выживаемость восстанавливающей ткани, созданной хрящевыми клетками в месте повреждения, через 5–10 лет значительно снижается.
Ученые из Центра развития человека, стволовых клеток и регенерации при Саутгемптонском университете создали хрящевую ткань, успешно дифференцировав эмбриональные стволовые клетки в хрящевые клетки, которые они затем использовали для создания трехмерных фрагментов в хрящевой ткани без каких-либо синтетических или естественных вспомогательных материалов. Это известно как метод инженерии хрящевой ткани без каркасов. Образовавшаяся хрящевая ткань структурно и механически сопоставима с нормальным человеческим хрящом и способна обеспечить более стабильное и продолжительное восстановление, чем доступные пациентам существующие варианты лечения.
Междисциплинарное исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, возглавляли Франческа Хоутон и Рахул Таре. Авторы надеются, что после проведения дополнительных исследований ткань, созданную в их лаборатории, можно будет регулярно использовать в хирургии для восстановления поврежденного хряща.
Формула чувств
Лауреаты Нобелевской премии по физиологии или медицине 2021 года
Нобелевская ассамблея Каролинского института присудила премию по физиологии или медицине 2021 года Дэвиду Джулиусу из Калифорнийского университета и Ардему Патапутяну из Исследовательского института Скриппс в Ла-Хойе за открытие молекулярного механизма нашего восприятия окружающего мира. В то время как механизмы восприятия запахов и зрительных сигналов давно описаны, объяснения преобразования в электрические сигналы для головного мозга таких физических воздействий, как температура и давление не было. В обоих случаях оказались задействованы ионные каналы – транспортные белки – нейронов и других клеток. Одни каналы, реагирующие, в частности, на жгучее вещество перца, капсаицин, активируются высокой температурой, другие – механическим давлением. Их и открыли Джулиус с Патапутяном.
Дэвид Джулиус для выявления теплочувствительных сенсоров в нервных окончаниях кожи создал библиотеку миллионов фрагментов ДНК, соответствующих генам, которые активны в сенсорных нейронах, реагирующих на боль, тепло и прикосновение. В этой библиотеке путем экспрессии всех фрагментов выявили тот, что кодирует белок, реагирующий на капсаицин.
Ардем Патапутян открыл новый класс сенсоров, реагирующих на механические стимулы в коже и внутренних органах. Они называются пьезорецепторами, от греческого слова «пьезо» – «давить» или «сжимать». Патапутян и его сотрудники изучили 72 гена, кодирующие возможные рецепторы давления. Инактивируя эти гены один за другим, ученые обнаружили два гена, ответственные за механочувствительность изучаемых клеток. Эти гены кодируют ионные каналы Piezo 1 и Piezo 2. Последующие исследования подтвердили, что ионные каналы активируются непосредственно при давлении на клеточные мембраны. В серии публикаций авторы открытия показали ключевую роль Piezo 2 в ощущении прикосновения. Кроме того, этот сенсор играет критически важную роль в ощущении телом своего положения и при движении. И, наконец, Piezo 1 и Piezo 2 регулируют кровяное давление и дыхание, а также контролируют функции мочевого пузыря.
Атака на вирус
Фармацевтический гигант предложил пероральный препарат, способный переломить ход пандемии COVID-19
Лекарство, принимаемое вскоре после заражения, уменьшает риск госпитализации и смерти от COVID-19 в два раза. Об этом заявили создатели препарата, компания Merck & Co. Предлагаемое лечение – первое в мире пероральное средство против SARS-CoV-2 с доказанной эффективностью, отмечает Sciencemag.org. В настоящее время доступны еще два антикоронавирусных лекарства: ремдесивир и моноклональные антитела. Но оба варианта, в отличие от молнупиравира, требуют внутривенного введения.
Результаты по новому препарату получены на 775 негоспитализированных пациентах, которые приняли участие в исследовании в пределах пяти дней от начала проявления симптомов и имели по меньшей мере один фактор риска развития тяжелой формы заболевания. Они прошли пятидневный курс лечения молнупиравиром, что, как показали лабораторные исследования, лишило коронавирус способности реплицировать свой геном в организме человека. Компания Merck планировала включить в исследование еще полторы тысячи пациентов, но независимый комитет по мониторингу остановил испытания, когда стало ясно, что препарат эффективен. По данным The New York Times, правительство США разместило предварительный заказ на 1,7 млн доз молнупиравира по 700 долларов на пятидневный курс. Этот препарат хоть и дешевле моноклональных антител, однако его стоимость, по мнению экспертов, «неприемлема для жизнесохраняющей таблетки».
