Живая материя

Из клеток, содержащихся в околоплодных водах, вырастили органоиды для исследования врожденных заболеваний

Органоиды – трехмерные скопления клеток, имитирующие ткани, вырастили из клеток легких, почек и тонкого кишечника, попавших в околоплодные воды и собранных во время 12 беременностей на сроке с 16-й по 34-ю неделю. «Это первый случай, когда органоиды были выращены непосредственно из клеток, взятых во время продолжающейся беременности», – говорит Маттиа Герли, биолог стволовых клеток из Университетского колледжа Лондона и соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature Medicine. Авторы надеются, что органоиды однажды смогут предоставить информацию о том, как развиваются врожденные заболевания и даже будут использоваться для тестирования лекарств и персонализации лечения отдельных плодов в будущем.

Образцы были получены либо посредством амниоцентеза, который включает введение иглы в матку с последующим забором околоплодных вод и обычно выполняется на сроке до 20 недель беременности, либо посредством амниотического дренажа, проводимого для удаления лишней жидкости на сроке до 34 недель беременности. Все образцы были взяты у женщин в рамках рутинного диагностического тестирования.

Органоиды обычно выращивают из клеток, взятых биопсией и затем перепрограммированных в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в клетки любого типа. Этот метод позволяет создавать сложные структуры, но занимает много времени. В отличие от органоидов из плюрипотентных стволовых клеток, клетки амниотической жидкости являются клетками-предшественниками с запрограммированной тканевой идентичностью. «Никакого перепрограммирования, никаких манипуляций, мы просто позволяем клеткам проявить свой потенциал, что делает их будущее применение в клинике более осуществимым», – отмечает соавтор исследования Паоло Де Коппи, детский хирург из больницы Грейт-Ормонд-стрит в Лондоне.

Органоиды, выращенные таким образом, возможно, будут использовать для скрининга лечения. На данный момент успешно выращена эпителиальная ткань трех органов.

Всем спать!

Депривацию сна можно будет выявить по биомаркерам крови

Простой анализ крови поможет снизить смертность на дорогах и количество производственных травм.

Тест, разработанный группой исследователей из Университета Монаша в Австралии, использует определенную комбинацию метаболитов плазмы крови, по которой можно установить бодрствование человека на протяжении последних 24 часов.

Хотя тестирование находится на ранней стадии, его успех в контролируемых условиях составил 99,2%.

Клэр Андерсон, руководитель исследования и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Science Advances, сказала, что это впечатляющее достижение для сомнологов. «Доказано, что сон менее 5 часов связан с небезопасным вождением, но вождение после 24 часов бодрствования сопоставимо с более чем удвоенным пределом употребления алкоголя, который предусмотрен австралийским законодательством», – говорит Андерсон. По мнению авторов, этот тест также может быть идеальным для будущего использования в судебной медицине.

По словам соавтора исследования Кэти Йеппе, следующим шагом будет испытание нового теста в менее контролируемой среде и, возможно, в судебно-медицинских условиях, особенно если он будет использоваться в качестве доказательства аварий с участием заснувших водителей.

Недостаток сна может иметь фатальные последствия и для других критически важных с точки зрения безопасности профессий.

«Объективные тесты, выявляющие людей, представляющих опасность для себя или других, крайне необходимы в ситуациях, когда цена ошибки фатальна. Тестирование на алкоголь изменило правила игры в плане сокращения дорожно-транспортных происшествий и связанных с ними серьезных травм и смертельных случаев, и вполне возможно, что мы сможем добиться того же с тестом на депривацию сна», – заключила профессор Андерсон.

Решают сами

Т-лимфоциты специализируются в зависимости от патогенной нагрузки

У каждого человека есть от 10 до 100 млн уникальных Т-клеток, патрулирующих организм на предмет проникновения патогенов или появления раковых клеток, которые необходимо уничтожить. У каждой из этих Т-клеток есть уникальный рецептор, позволяющий распознавать чужеродные белки на поверхности инфицированных или раковых клеток. Когда «правильная» Т-клетка встречает «правильный» белок, она быстро образует множество своих копий, чтобы уничтожить патоген. В этом процессе пролиферации образуются как короткоживущие эффекторные Т-клетки, которые останавливают немедленную атаку патогена, так и долгоживущие Т-клетки памяти, обеспечивающие защиту от будущих атак.

В исследовании, опубликованном недавно в журнале Immunity, показано, что наличие у иммунной системы выбора – убивать патогены сейчас или готовиться к будущим захватчикам, то есть образовывать эффекторные Т-клетки или Т-клетки памяти – повышает ее способность реагировать на различные вызовы.

Авторы исследования, отслеживая активность гена, называемого Т-клеточным фактором 1 (TCF1) и связанного с долгожительством клеток памяти, обнаружили, что эпигенетическое подавление этого гена в момент, когда клетки противостоят вторгающимся патогенам и воспалению, приводит к раннему решению, станут ли Т-клетки эффекторными клетками или клетками памяти. Воздействие более высоких уровней патогенов или воспаления увеличивает вероятность образования эффекторных клеток.

Неожиданным оказалось то, что некоторые эффекторные клетки, у которых TCF1 был отключен на раннем этапе, после устранения патогена включили его и затем стали клетками памяти.

С помощью математического моделирования авторы определили, что эта гибкость в принятии решений в зависимости от тяжести инфекции играет ключевую роль в создании нужного количества как Т-клеток, реагирующих немедленно, так и Т-клеток, которые готовятся к будущей встрече с патогеном.

Все выше и выше

Мутации в одном и том же гене позволяют разным популяциям людей жить в разных местах на экстремальных высотах

У большей части человечества, адаптированной к жизни на низких высотах, где достаточно кислорода, на высоте 2500 м над уровнем моря развивается высотная (или горная) болезнь – разновидность гипоксии, проявляющаяся тошнотой, спутанностью сознания и, кроме того, вызывающая отек легких и мозга. Но разреженный воздух не является проблемой для индейцев племени кечуа в Перу, которые живут в Андах уже больше 10 000 лет. Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Science Advances, обнаружили генетический вариант, способствовавший адаптации этих людей к жизни на экстремальных высотах. Другая мутация в том же гене есть у живущих в Гималаях тибетцев, то есть обе группы независимо друг от друга приобрели сходные адаптации для жизни на высоте больше 4000 м. Это называется конвергентной эволюцией.

У двух высокогорных групп есть и общие физиологические особенности, например увеличенный объем легких. Но есть и важное различие: у жителей Анд необычно высокий уровень гемоглобина в крови, что обеспечивает им достаточный приток кислорода к тканям, тогда как тибетские горцы обходятся концентрациями ниже среднего уровня. Тейтем Симонсон из Калифорнийского университета Сан-Диего обнаружила, что у тибетцев несколько генетических вариантов, обеспечивающих им более эффективное использование гемоглобина для насыщения крови кислородом. Один из них – уникальный вариант гена EPAS1, кодирующего фактор транскрипции, который, по словам Симонсон, «в ответ на низкий уровень кислорода включает сотни, если не тысячи генов».

Симонсон с коллегами прочитали геномы 40 человек племени кечуа, живущих на высоте 4380 м над уровнем моря. Анализ показал, что у некоторых жителей Анд вместо повышенного уровня гемоглобина есть еще одна версия гена EPAS1 – та, которая, как и тибетский вариант, связана с низким уровнем гемоглобина и более высоким насыщением кислородом.

Победа близка!

Однодозовая генная терапия остановила боковой амиотрофический склероз и лобно-височную деменцию у мышей

Для нормального функционирования нейронам необходим ДНК-связывающий белок TAR43 (TDP-43). Однако после синтеза в нейронах он может модифицироваться с образованием агрегатов, препятствующих работе нервных клеток. Эти скопления TDP-43 связаны с неизлечимыми нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь двигательных нейронов (БДН), также известная как боковой амиотрофический склероз (БАС) или болезнь Лу Герига, и лобно-височная деменция (ЛВД).

Раскрыв механизм накопления патологического TDP-43 при БАС и ЛВД, исследователи из Университета Маккуори в Сиднее разработали генную терапию, позволяющую устранить вызванную агрегатами закупорку и предотвратить ее повторное образование. Результаты испытания генотерапевтического препарата опубликованы в журнале Neuron.

«Мы впервые обнаружили, что там, где есть патологический TDP-43, также наблюдается увеличение второго белка, 14-3-3, – сказал один из авторов исследования Ларс Иттнер. – Два белка взаимодействуют, что приводит к накоплению этих веществ в клетках. Благодаря этому нам удалось выделить короткий пептид, который контролирует это взаимодействие, и его мы использовали для создания препарата CTx1000».

Исследователи обнаружили, что однократная доза CTx1000 у мышей воздействовала только на «плохой» TDP-43, оставляя здоровую его версию без изменений. Это не только было безопасно, но и эффективно, даже если во время лечения симптомы сохранялись, пишут авторы.

«Важно, что CTx1000 нацелен только на патологический TDP-43 и не затрагивает производство функциональной версии белка», – отметил Иттнер. «Когда мы вводили его лабораторным животным, он растворял накопления, помечая белки TDP-43 для переработки в организме и предотвращая образование новых», – добавил он.

Поскольку исследователи изучили различные мутации в генах TDP, лечение может найти применение и за пределами БАС и ЛВД.

Хорошее начало

Ультразвук низкой интенсивности может облегчить боль

Исследователи из Института биомедицинских исследований Фралин при Технологическом институте Вирджинии сообщают, что применение низкоинтенсивного ультразвука, сфокусированного на области глубоко внутри мозга, помогает людям справиться с хронической болью.

В исследовании продемонстрирована эффективность сфокусированного ультразвука низкой интенсивности для модуляции активности в критической области мозга, обрабатывающей и регулирующей болевые сигналы. Речь идет о передней части поясной извилины, ультразвуковое воздействие на которую уменьшает реакцию организма на боль без инвазивных процедур.

«Это исследование указывает на эффективный способ модуляции критической области мозга, участвующей в обработке боли, одновременно устраняя многие риски, связанные с хирургическими операциями», – отметил один из авторов статьи, опубликованной в журнале Neuroscience, Винн Легон.

Чтобы проверить влияние ультразвуковой энергии на восприятие боли, ученые сосредоточили ее на верхней части передней поясной извилины 16 здоровых добровольцев. При этом испытуемым кратковременно нагревали кожу и наряду с восприятием боли измеряли вариабельность сердечного ритма, реакции кожи и электрические сигналы мозга.

Данные собирались за три сеанса в три отдельных дня в ходе компьютерной и магнитно-резонансной томографии, что позволило точно и надежно воздействовать на эту труднодоступную область.

Результаты показали, что ультразвук ослабил ощущение боли, а также изменил характер взаимодействия мозга и сердца. В целом сердце не так сильно реагировало на боль, а некоторые сигналы мозга изменились.

Процесс запущен

FDA одобрило первую клеточную терапию солидных опухолей на основе опухоль-инфильтрирующих лимфоцитов

Терапия, в которой используют иммунные клетки, извлеченные из собственной опухоли человека, получила одобрение для клинического применения спустя более чем 35 лет после своего изобретения. Лечение опухоль-инфильтрирующими лимфоцитами (ОИЛ) начали по меньшей мере 20 человек с поздней стадией меланомы.

Схема с применением препарата лифилеуцел – первая терапия ОИЛ, одобренная Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). И это первая иммуноклеточная терапия, получившая одобрение FDA для лечения солидных опухолей, таких как меланома. Лифилеуцел, производимый калифорнийской биотехнологической компанией Iovance Biotherapeutics, продают под торговой маркой «Амтагви». По мнению специалиста по ОИЛ Ника Рестифо из массачусетской компании Marble Therapeutics, в ближайшем будущем подобную терапию будут применять для лечения и других видов рака, включая опухоли легких и поджелудочной железы. Врачи уже используют иммунные клетки, называемые Т-клетками CAR (химерный антигенный рецептор), но только против рака крови.

ОИЛ – тип Т-лимфоцитов, которые распознают антигены на поверхности раковых клеток и проникают в солидные опухоли, чтобы убить их. Терапевтические ОИЛ получают в лаборатории культивированием материала, выделенного из образцов опухолей, удаленных хирургами. Прежде чем ОИЛ будут реинфузированы, реципиент проходит химиотерапию и лечение интерлейкином-2 (IL-2).

В настоящее время лифилеуцел используют только в качестве лечения последней линии у людей с определенными формами меланомы. Но Iovance Biotherapeutics и прочие компании уже тестируют лифилеуцел в качестве средства первой линии.

В испытании участвовали 153 пациента с меланомой, в результате применения лифилеуцела опухоли уменьшились у 31% участников. Во втором исследовании полная ремиссия наступила у 20% людей, получавших терапию ОИЛ, у пациентов же, получавших другой препарат, этот показатель был на уровне 7%.

Не кормить доноров?

Питание доноров может спровоцировать аллергические реакции у реципиентов крови

Согласно недавнему исследованию японских ученых, опубликованному в журнале Allergy, аллергические трансфузионные реакции (АТР) вызывают присутствующие в крови донора аллергены, поступившие в организм с пищей непосредственно перед донорством.

Переливание крови – жизненно важная процедура, которая проводится не только при тяжелой кровопотере, но и при лечении некоторых заболеваний в качестве стандартной терапии. Однако переливание крови может иметь серьезные побочные эффекты, причем АТР особенно распространены среди детей. Хотя ученые полагают, что АТР вызваны аллергией 1-го типа, опосредованной иммуноглобулином E (IgE), ответственные за это аллергены не всегда известны.

Авторы исследования Рю Янагисава из Университетской больницы Синсю, Минору Тозука и Ясунори Ито из Детской больницы Нагано сосредоточили внимание на питании доноров, поскольку ранее они обнаружили, что педиатрические пациенты с пищевой аллергией более склонны к развитию АТР. Ученые собрали образцы крови более чем у 100 педиатрических пациентов с диагностированной пищевой аллергией на яйца, пшеницу или молоко. Они также взяли кровь у двух здоровых доноров до и после употребления этих продуктов и выделили сыворотку. После сбора крови у каждого пациента исследователи провели тесты активации базофилов крови, подвергая полученные образцы воздействию соответствующей сыворотки.

У пациентов с аллергией на яйца уровни активированных базофилов были значительно выше, когда кровь подвергалась воздействию сыворотки доноров, съевших яйца. Более того, сыворотка, полученная из образцов донорской крови, собранных через 4 часа после приема пищи, привела к заметно более высоким уровням активированных базофилов, чем сыворотка, собранная через 2 часа. Результаты для молока и пшеницы были не столь однозначны: уровни базофилов повышались только после воздействия сыворотки одного из двух доноров.

Еще быстрее

Простой анализ крови может выявить колоректальный рак на ранней стадии

Результаты клинического исследования, опубликованные в The New England Journal of Medicine, показывают, что скрининговый тест по образцу крови выявляет колоректальный рак в 83% случаев. В основе теста, разработанного американской компанией Guardant Health, – обнаружение циркулирующей опухолевой ДНК.

По словам Барбары Юнг – президента Американской гастроэнтерологической ассоциации, предлагаемый тест поможет улучшить раннее выявление колоректального рака: «Я уверена, что забор крови вместо инвазивного теста позволит охватить больше людей».

Но даже если анализ крови будет одобрен FDA, он не заменит пугающих многих колоноскопию. «Если тест окажется положительным, следующим шагом будет колоноскопия, поскольку только это исследование обнаруживает предраковые поражения, называемые полипами», – поясняет Юнг.

Рабочая группа по профилактическим услугам США рекомендует начинать регулярный скрининг в возрасте 45 лет. Однако, по данным Американского онкологического общества, примерно каждый третий взрослый человек не проходит обследование в соответствии с рекомендациями.

В настоящее время эффективные варианты скрининга включают анализ кала и колоноскопию. «Колоректальный рак быстро становится диагностируемым в более молодом возрасте», – заключают авторы доклада Американского онкологического общества, опубликованного в прошлом году. С середины 1990-х годов заболеваемость среди людей в возрасте до 50 лет увеличилась примерно на 50%. Это один из самых смертоносных видов рака в данной возрастной группе.

Компания Guardant Health уже подала заявку на одобрение FDA. Ожидается, что решение будет принято до конца 2024 года.

Все не так

Аномальная структура мозга выявлена у детей с расстройствами развития речи

Тщательный анализ многочисленных исследований, проведенный нейробиологами Медицинского центра Джорджтаунского университета и опубликованный в журнале Nature Human Behavior, показал, что область мозга, традиционно связанная с движением, у детей с нарушениями речевого развития является аномальной. Это открытие поможет улучшить как диагностику, так и лечение языковых трудностей.

Чтобы выяснить нейрональную основу речевых нарушений, исследователи проанализировали результаты 22 статей по изучению структуры мозга у людей с этим расстройством, а затем применили новый вычислительный метод для выявления общих закономерностей нарушений во всех исследованиях. Так было установлено, что в 100% исследований аномальным был передний неостриатум базальных ганглиев – структура, расположенная глубоко в мозге. «Надеемся, что, выявив нейрональные основы нарушения развития речи, мы повысим осведомленность о серьезном, но пока еще не распознанном расстройстве. Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как именно передний неостриатум приводит к речевым трудностям», – отметил ведущий автор исследования Майкл Ульман из Лаборатории мозга и языка Медицинского центра Джорджтаунского университета.

По словам Ульмана, полученные результаты подчеркивают потенциальную полезность лекарств, улучшающих двигательные нарушения, вызванные дисфункцией базальных ганглиев, например, воздействующих на дофаминовые рецепторы. Кроме того, аномалии базальных ганглиев потенциально могут служить ранними биомаркерами повышенной вероятности проблем с речевым развитием. Такие предупреждающие признаки могут инициировать дальнейшие диагностические процедуры, потенциально ведущие к своевременной и эффективной терапии.

Чем чаще, тем лучше

Ученые выяснили, что набирающее популярность интервальное голодание повышает риск смерти от сердечно-сосудистых заболеваний

Ограничение времени приема пищи всего 8 часами в день, как это предписывает популярный тип интервального голодания, связано с более высоким риском смерти от сердечно-сосудистых заболеваний. Это показали результаты Национального исследования здоровья и питания США, представленные на конференции по эпидемиологии и профилактике Американской кардиологической ассоциации (AHA) в Чикаго.

Ограниченное по времени питание ранее связывали с улучшением показателей артериального давления, уровня глюкозы и холестерина в крови, но его долгосрочные последствия никто детально не исследовал. Чтобы получить более ясное представление о последствиях интервального голодания Вэньцзе Чжун из Шанхайского университета Цзяо Тун в Китае и его коллеги изучили данные опроса около 20 000 взрослых мужчин и женщин, которые участвовали в Национальном исследовании здоровья и питания США. Участники опроса ежегодно в период с 2003 по 2018 год самостоятельно сообщали информацию о режиме своего питания. Затем исследователи сопоставили это с записями о смертности в период с 2003 по 2019 год, полученными центрами по контролю и профилактике заболеваний США. Участников включали в исследование только в том случае, если они были в возрасте 20 лет и старше и заполнили две анкеты по питанию в течение первого года опроса.

Оказалось, что те, кто ел в течение 8-часового ежедневного окна, жили меньше, чем участники эксперимента с более традиционным графиком приема пищи

В период 8-летнего наблюдения команда обнаружила, что те, кто ел в течение 8-часового ежедневного окна, жили меньше, чем люди с традиционным графиком приема пищи. Более того, вероятность умереть от сердечно-сосудистых заболеваний в период наблюдения у них оказалась на 91% выше, чем у тех, кто принимал пищу на протяжении более 12–16 часов.

У кого до исследования диагностировали заболевание сердца, прием пищи в течение 8–10 часов был связан с более высоким риском смерти от сердечно-сосудистых заболеваний на 66% по сравнению с теми, кто ел в промежутке 12–16 часов. Среди тех, у кого до исследования был диагностирован рак, прием пищи в течение более 16 часов был связан с низким риском смерти от этого заболевания.

«Важно учитывать причины, по которым участники практикуют ограниченное по времени питание. Некоторые, возможно, приняли эту схему намеренно, в то время как другие ограничили окна приема пищи из-за состояния здоровья или лечения, влияющего на их аппетит», – отметил Бенджамин Хорн из Института кардиологии при больнице «Интермаунтин» в Солт-Лейк-Сити, штат Юта.