Несколько свидетельств предполагают, что синий свет может инактивировать различные патогенные бактерии. Ранее in vitro и in vivo были проведены исследования с использованием синего света в спектральном диапазоне 400–470 нм против грамположительных, грамотрицательных, грибов и микобактерий.

Антимикробная активность синего света обусловлена ​​поглощением этих длин волн порфиринами и другими хромофорами, присутствующими в бактериях. Это приводит к образованию синглетного кислорода и других активных форм кислорода (АФК), которые вызывают неспецифическое окислительное повреждение жизненно важных структур и инактивацию микробов.

Однако исследования, посвященные вирулицидной активности синего света, ограничены. Одно исследование показало, что бактериофаг / C31 был чувствителен к высоким дозам синего света. Другие исследования показывают, что высокие дозы синего света были эффективны против вируса лейкемии мышей и калицивируса кошек. Однако необходимы дальнейшие исследования, поскольку механизм инактивации еще не определен.

В новом исследовании, опубликованном в Pathogens проанализировано влияние синего света на коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2), респираторно-синцитиальный вирус и аденовирус. Все три вируса могут передаваться через аэрозоль, в то время как SARS-CoV-2 выживает на поверхности в течение длительного времени.

Исследование

В исследовании использовался светодиодный прибор с синим светом, излучающий на длине волны 410–430 нм. Все три вируса культивировали в клетках Vero E6, после чего подвергали воздействию синего светодиода в течение трех, пяти, десяти или пятнадцати минут при комнатной температуре. Отдельно был приготовлен контроль, который не подвергался воздействию синего света.

Наряду с SARS-CoV-2 его тримерный спайковый белок также подвергался воздействию синего светодиода. После этого был проведен иммуноблоттинг. Наконец, обработанный ген спайка был амплифицирован, и был проведен анализ белка с использованием флуоресцентной спектроскопии.

Результаты

Результаты показали, что воздействие синего светодиода на образцы в течение 15 минут было оптимальным, поскольку оно привело к полной инактивации вирусной нагрузки. Однако нуклеиновые кислоты не разлагались, и ни один белок не денатурировался даже при времени воздействия 15 минут.

Было ли необходимо присутствие фотосенсибилизаторов для активации светодиода в случае SARS-CoV-2, было определено с использованием образцов мазков от человека, инфицированного COVID-19. Образцы помещали в физиологический раствор, не содержащий фотосенсибилизатора. Половину образца облучали, а другую половину держали при комнатной температуре. Было обнаружено, что вирусная нагрузка в облученном образце была значительно снижена по сравнению с необработанным образцом.

Чтобы определить, могут ли вещества, присутствующие в каплях дыхательных путей человека или биологических образцах вести себя как фотосенсибилизаторы, спайковый белок SARS-CoV-2, суспендированный в стерильной воде или транспортной среде, облучали синим светодиодным светом в течение 15 минут. Были получены спектры излучения флуоресценции как нативного, так и развернутого (инкубированного с хаотропным агентом) белка шипа SARS-CoV-2. После денатурации наблюдался синий сдвиг в случае белка, суспендированного в транспортной среде, по сравнению со стерильной водой.

Кроме того, спектры флуоресценции белка-шипа в транспортной среде были проанализированы до и после воздействия синего светодиодного света. Было обнаружено, что значительное снижение интенсивности флуоресценции происходит после воздействия синего светодиодного света.

Выводы

Можно сделать вывод, что текущее исследование предоставило некоторые возможные объяснения механизмов, с помощью которых синяя светодиодная подсветка проявляет противовирусную активность. Исследование также показало, что изменение белка шипа SARS-CoV-2 требует присутствия фотосенсибилизаторов. Кроме того, разработка недорогих световых устройств, которые могут инактивировать вирусы, может оказаться очень полезной для ограничения их распространения в больницах, особенно во время пандемии.

Пандемия коронавирусного заболевания 2019 года (COVID-19), вызванная коронавирусом коронавируса 2 (SARS-CoV-2) тяжелого острого респираторного синдрома, стала глобальной чрезвычайной ситуацией в области здравоохранения. С момента первого сообщения о нем в Ухане, Китай, в конце 2019 года во всем мире зарегистрировано более 267 миллионов случаев и более 5,28 миллиона смертей, без видимого краткосрочного решения.

<img alt=" Исследование: доклинический иммунный ответ и оценка безопасности белковой субъединичной вакцины Nanocovax от COVID-19. Изображение предоставлено: khunkorn / Shutterstock "class =" rounded-img "height =" 800 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_698957_1639047474873386.jpg "title =" Исследование: доклиническая безопасность и иммунная реакция Оценка белковой субъединичной вакцины Nanocovax против COVID-19. Изображение предоставлено: khunkorn / Shutterstock "width =" 1200 "/> Исследование: доклиническое Иммунный ответ и оценка безопасности белковой субъединичной вакцины Nanocovax от COVID-19. Изображение предоставлено: khunkorn / Shutterstock

SARS-CoV-2, как и SARS-CoV, использует ангиотензин-превращающий фермент 2 (ACE2) в качестве рецептора слияния входа через вирусный спайковый белок, гомотримерный комплекс из спайковых (S) белков. Белок S представляет собой гомомерный слитый белок класса I, который состоит из N-концевой субъединицы S1, которая содержит рецептор-связывающий домен (RBD), и C-концевой субъединицы S2.

мРНК-липидные наночастицы, которые кодируют S-белок, вакцины на основе вирусной векторной ДНК (особенно рекомбинантные аденовирусы) и субъединичные вакцины, содержащие чистый S-белок, все были предложены в качестве потенциальных вакцин против SARS-CoV-2.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), на стадии клинической и доклинической разработки находятся 102 и 185 S-белковые вакцины, соответственно. Рекомбинантные белковые вакцины, инактивированные вакцины, вакцины на основе вирусных векторов и ДНК-вакцины для предотвращения вирусной инфекции входят в число вариантов вакцин, производимых или разрабатываемых.

В исследовании, опубликованном в Frontiers in Immunology исследователи разработали Nanocovax, субъединичную вакцину против COVID-19, основанную на технологии рекомбинантных белков для производства внеклеточной (растворимой) части S-белка SARS-CoV. -2. Вкратце, ген, кодирующий S-белок, был создан с использованием последовательности внеклеточного домена S-белка дикого типа.

Конструкцией трансфицировали клетки яичника китайского хомячка (СНО), и клетки с наивысшей экспрессией белка S были названы клетками СНО-спайк. Затем белок SARS-CoV-2 S абсорбировали в адъюванте геля гидроксида алюминия (Alhydrogel®; Croda, Дания). Авторы описывают доклинические исследования вакцины Nanocovax и демонстрируют ее иммуногенность, эффективность и безопасность на моделях мышей, хомяков, нечеловеческих приматов и крыс.

Исследование

Для проверки иммуногенности Nanocovax мышам BALB / c дважды вводили различные дозы (25, 50, 75 и 100 г) вакцины, абсорбированной с 0,5 мг Al3 + (адъювант гидроксид алюминия). На 14-й день после инъекции после прайминга определяли уровни общих специфических IgG с помощью ELISA. Сирийских хомяков вакцинировали различными дозами Nanocovax (25, 50, 75 и 100 г) для дальнейшей оценки его иммуногенности. Антитела были обнаружены на 28 и 45 день после прайминга.

Северных коснохвостых макак использовали для тестирования иммуногенности вакцины Nanocovax. Обезьянам вводили Nanocovax в различных дозах дважды через внутримышечную инъекцию или PBS в качестве отрицательного контроля. Образцы крови были взяты на 14, 28 и 45 дни после повторной инъекции на 7 день для оценки уровней антител.

Уровни IgG, специфичных к белку S, в группах с 25, 50, 75 и 100 г были незначительно выше на 28 день после инъекции примирования, чем в контрольной группе, в 39,02 раза, 68,58 раз. В 87,82 и 97,37 раз соответственно, чем в контрольной группе. На 45 день все вакцинированные группы имели значительно более высокие уровни S-протеин-специфических IgG в их сыворотках, чем контрольная группа (уровни IgG у 25-, 50-, 75- и 100-г вакцинированных обезьян были в 126,5 раза, 129,1 раза). -кратное, 159,95-кратное и 205,12-кратное соответственно)

Три вакцинированных хомяка из каждой исследуемой группы не показали признаков потери веса после заражения большим или низким количеством вируса SARS-CoV-2; они продемонстрировали сохранение веса в течение 1-2 дней после заражения и рост веса с 3 по 14 день после заражения (от 11,8% до 14,5%). У вакцинированных хомяков, получивших низкие и высокие дозы SARS-CoV-2, одышка, взъерошенный мех и вялость не обнаружены. На 1-й и 2-й дни после заражения вирусом у трех контрольных хомяков появилась взъерошенная шерсть, вялость и потливость.

Два из трех животных сильно похудели на 7 или 8 день после заражения (13,2–16,4%) и медленно прибавили в весе после контрольного теста на 8 или 9 день. На 28 день легкие вакцинированных и Невакцинированные хомяки были собраны для проведения ОТ-ПЦР в реальном времени для выявления SARS-CoV-2. Результаты показывают, что после 14 дней заражения вирусными дозами 2105 TCID50 и 1103 TCID50 в образцах легких вакцинированной группы [cycle threshold (Ct) = 30.33, and Ct = 31.22] не было обнаружено специфической РНК вируса SARS-CoV-2 [cycle threshold (Ct) = 30.33, and Ct = 31.22].

Последствия

В этом исследовании изучалась защитная эффективность вакцины Nanocovax у хомяков. Признаков вирусной инфекции SARS-CoV-2, таких как одышка, взъерошенный мех или летаргия, не было. Кроме того, потеря веса в контрольных группах хомяков была больше, чем во всех группах вакцинированных мышей. ОТ-ПЦР в реальном времени использовалась для обнаружения РНК вируса SARS-CoV-2 в образцах легких невакцинированных групп на 28 день. Для оценки безопасности вакцины Nanocovax использовались исследования токсичности однократных и многократных доз.

При четырех дозах (25, 50, 75 и 100 г) вакцинация Nanocovax не оказывала токсического воздействия на мышей (Mus musculus var. Albino) и крыс (Rattus norvegicus) при однократном или повторном введении. На основе моделей на животных, включая модель приматов, не относящихся к человеку, вакцина Nanocovax доказала иммуногенность и безопасность. Эти данные подтверждают клиническую фазу I и фазу разработки вакцины Nanocovax.

Мужчины, у которых есть мутации в гене TP53 имеют высокий риск развития агрессивного рака простаты, как выяснила многоцентровая исследовательская группа в США.

Результаты были опубликованы в журнале European Urology. В исследовании участвовали исследователи из более чем десятка институтов США. Доктор Кара Н. Максвелл, доцент медицины в Медицинской школе Перельмана Пенсильванского университета, является ведущим автором статьи.

Ген TP53 инструктирует клетки производить опухолевый белок 53. Этот белок обнаруживает поврежденную ДНК и определяет, можно ли зафиксировать ДНК. Если это возможно, белок инициирует восстановление ДНК. Если это невозможно, белок запускает процесс, который вызывает самоуничтожение клетки, тем самым предотвращая ее репликацию с поврежденной и потенциально вызывающей рак ДНК.

TP53 – это ген-супрессор опухолей, который, обнаруживая повреждение ДНК, служит «хранителем генома». Но мутации в TP53 обычно развиваются при раке, и когда его защита теряется, рак может разрастаться »

.

Д-р. Колин Причард, профессор лабораторной медицины и патологии Медицинской школы Вашингтонского университета

Он также является исследователем в Институте точной медицины Бротмана Бати в Сиэтле. Притчард был автором-корреспондентом исследования.

Вредные мутации в TP53 также могут передаваться по наследству и вызывать редкое заболевание, называемое синдромом Ли-Фраумени, названным в честь доктора. Фредерик Ли и Джозеф Фраумени из Национального института рака США, которые впервые описали его в 1969 году.

Люди с LFS склонны к развитию множественных форм рака, начиная с детства. Хотя синдром ассоциирован со многими различными типами рака, в том числе рака груди, костей и мягких тканей, таких как мышцы, влияние вариантов TP53 на риск рака простаты было неизвестно.

Чтобы выяснить роль вариантов TP53 исследователи изучили заболеваемость раком простаты в группе мужчин с LFS и распространенность наследственных мутаций TP53 у мужчин с рак простаты.

В группе из 163 мужчин с LFS исследователи обнаружили, что у 31 был рак простаты, а из оставшихся 117 мужчин, у которых не было рака на момент первоначального тестирования, еще шестерым было диагностировано это заболевание в следующий раз. семь лет. Результаты показывают, что у мужчин с LFS риск рака простаты в 25 раз выше, чем у мужчин в целом.

Среди почти 7000 обследованных мужчин, у которых был рак простаты, 38 унаследовали вредоносный TP53 вариант. Хотя это, кажется, небольшое число, этот показатель был в 9 раз выше, чем у мужчин, не болевших раком простаты.

Более того, мужчины, у которых были варианты, как правило, были диагностированы в относительно молодом возрасте и имели агрессивные формы рака. В то время, когда им был поставлен диагноз, рак уже распространился за пределы предстательной железы, на стадии болезни, когда рак больше не излечим, у каждого третьего пациента.

«Этот показатель намного выше, чем в среднем у населения, страдающего раком простаты», – сказал Притчард. «На самом деле, рак простаты диагностируют на такой поздней стадии довольно редко».

Связь между вариантами TP53 и раком простаты у пациентов с LFS могла остаться незамеченной, потому что в течение многих лет эти пациенты обычно не жили достаточно долго, чтобы заболеть, согласно Притчарду

.

«Рак простаты – это болезнь пожилых мужчин», – сказал он. «Но теперь, благодаря скринингу, многие мужчины с синдромом Ли-Фраумени доживают до 40, 50, 60 и 70 лет, когда риск рака простаты выше»

Результаты показывают, что мужчины с синдромом Ли-Фаумени должны регулярно проходить скрининг на рак простаты, если у них ожидаемая продолжительность жизни не менее 10 лет, с помощью таких тестов, как обычно используемый тест на простатоспецифический антиген (ПСА), сказал Притчард. В настоящее время это не является обычным делом.

Результаты не указывают на то, что каждый мужчина проходит генетическое тестирование на TP53 добавил Притчард, но те, кто проходит тестирование на гены риска рака, возможно, из-за семейного анамнеза рака, должны быть проверены. для этих вариантов TP53 в рамках отбора.

Иногда вирусы могут быть нашими врагами, но они также могут быть нашими союзниками. Когда наши лекарства перестают быть эффективными, вирусы могут стать ценными партнерами в борьбе с патогенными бактериями. Но что еще более важно, вирусы не вызывают у бактерий новой устойчивости к антибиотикам. К такому выводу пришли результаты исследования INRAE, опубликованного 25 октября 2021 года в журнале ISME Communications.

Это факт, что все больше и больше бактерий проявляют устойчивость к антибиотикам. Информационные кампании повысили осведомленность широкой общественности о том, что основной причиной устойчивости к антибиотикам является сильное «давление отбора» на бактерии из-за массового и ненадлежащего использования антибиотиков как у людей, так и у животных.

Но это не единственное объяснение. У бактерий также задействован ряд механизмов, известных как горизонтальный перенос генов. Бактерии способны обмениваться ДНК-материалом друг с другом. Часть обмениваемого материала ДНК не вносит ничего специфического, в то время как часть может придавать устойчивость к антибиотикам. Понимание механизмов, с помощью которых передается материал, несущий гены устойчивости, может помочь ученым определить новый способ борьбы с устойчивыми бактериями.

Бактериофаги: вектор устойчивости?

За последнее десятилетие научное сообщество разделило вопрос: способны ли бактериофаги, особенно те, которые используются в фаготерапии, передавать бактериям гены устойчивости к антибиотикам? Хотя в научной статье 2013 года, опубликованной в Nature было обнаружено, что бактериофаги действительно могут это делать, этот ответ не решает проблему.

Противоречие привлекло внимание группы исследователей INRAE, специализирующихся на бактериофагах. Ученые провели метагеномное исследование (анализ всего генома) на бактериофагах из фекалий свиней 14 хозяйств. Используя глубокий компьютерный анализ, исследователи детально охарактеризовали ДНК всех этих бактериофагов и пришли к однозначному выводу: изученные бактериофаги не обладают ни одним геном устойчивости к антибиотикам. Следовательно, они не могут поставлять гены устойчивости бактериям.

Это исследование проливает свет на проблему устойчивости к антибиотикам, которая является ключевой проблемой общественного здравоохранения. Бактериофаги продолжают использоваться в качестве союзников в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями с помощью фаговой терапии. Эта практика, которая пока не получила широкого распространения, использует бактериофаги для лечения пациентов, инфицированных бактериями, устойчивыми ко всем антибиотикам. Бактериофаги атакуют и уничтожают устойчивые бактерии без возможности передачи генов устойчивости другим бактериям. Терапия вселяет надежду в борьбе с растущим явлением устойчивости к антибиотикам.

Подобно тому, как система домашней безопасности может предупредить домовладельца о присутствии злоумышленника, белок, называемый полиглутаминсвязывающим белком-1 (PQBP1), обнаруженный в клетках мозга, может предупреждать организм о присутствии «вторгающихся» вирусов, таких как иммунодефицит человека. вирус (ВИЧ). Теперь японские исследователи пролили новый свет на роль PQBP1 в обнаружении дисфункциональных белков, связанных с нейродегенеративными расстройствами.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications исследователи из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU) выявили роль внутриклеточного рецептора PQBP1 в ответ на тау, белок, обнаруженный в первую очередь в нейронах, которые играют ключевую роль в прогрессировании нейродегенеративных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера.

Ранее было показано, что PQBP1 воспринимает и связывает ДНК ВИЧ и запускает иммунный путь, известный как путь cGAS-STING, для инициирования воспалительной реакции. Хотя также было показано, что PQBP1 взаимодействует с дисфункциональными белками, такими как те, которые участвуют в нейродегенеративном расстройстве, болезнь Хантингтона, специфическая роль PQBP1 в нейродегенеративных воспалительных реакциях остается неясной. Чтобы лучше понять эту взаимосвязь, исследователи из TMDU решили выяснить природу взаимодействия между PQBP1 и Tau.

Характеризуя взаимосвязь между PQBP1 и Tau, мы смогли прояснить механизм воспаления в головном мозге, который функционирует как при вирусной инфекции, так и при нейродегенеративном заболевании ».

Хитоши Окадзава, старший автор исследования, Токийский медицинский и стоматологический университет

Исследователи провели анализ in vitro с использованием микроглии, которая представляет собой PQBP1-экспрессирующие иммунные клетки, обнаруженные в головном мозге, чтобы продемонстрировать, что тау-белок взаимодействует с PQBP1 и что это взаимодействие вызывает иммунный ответ через активацию пути cGAS-STING. Их исследование показало, что путь PQBP1-cGAS-STING функционирует параллельно с TREM2-опосредованным путем, мутации которого, как известно, связаны с болезнью Альцгеймера генетически.

Они использовали мышиную модель, в которой PQBP1 был условно инактивирован в микроглии, чтобы показать, что экспрессия PQBP1 необходима для индуцированного тау воспалительного ответа in vivo.

«Мы были рады обнаружить, что инактивация PQBP1 в микроглии на мышиной модели уменьшала воспаление мозга в ответ на инъекцию тау-белка в мозг», – говорит Окадзава.

INTEGRA Biosciences – ведущий поставщик инструментов для работы с жидкостями – выпустила исчерпывающее руководство по наилучшему уходу за дозаторами, чтобы обеспечить постоянную и длительную точность. Компания предлагает четкий план ухода за ручными и электронными дозаторами, чтобы из года в год получать надежные результаты исследований.

Пипетирование является неотъемлемой частью многих рутинных лабораторных процессов, и точные и надежные результаты зависят как от техники оператора, так и от оборудования, работающего на полную мощность. Из-за постоянно растущих рабочих нагрузок и нехватки времени обслуживание дозатора часто может быть упущено, что приводит к чрезмерному износу и, со временем, дорогостоящему ремонту.

Тщательное повседневное обращение – хорошая отправная точка для обеспечения непрерывной работы, и когда пипетка не используется, всегда следует использовать подставку для пипетки, чтобы защитить внутренние компоненты, предотвратить попадание жидкости в корпус пипетки и остановить дозатор. пипетка от падения со скамейки. Перед хранением пипетки необходимо удалить все наконечники, чтобы остатки жидкости не испарялись в тело, и, в идеале, установить максимальный объем, чтобы ослабить натяжение пружины. Рекомендуется регулярная чистка, которая включает протирание внешней поверхности безворсовой тканью, слегка смоченной 70% этанолом – в зависимости от его химической совместимости – и внутреннюю чистку.

Большинство производителей рекомендуют, чтобы многоканальные дозаторы разбирались и очищались обученным персоналом, но для одноканальных дозаторов INTEGRA предоставляет пошаговые инструкции о том, как это эффективно сделать в домашних условиях. Обеззараживание также является обязательным, если пипетки загрязнены из-за чрезмерной аспирации, если они помещены на стол с жидкостью внутри наконечника или если нефильтрованные наконечники используются с растворами РНК / ДНК. Даже если эти процедуры неукоснительно соблюдаются, INTEGRA рекомендует калибровать дозаторы каждые 6–12 месяцев – в зависимости от производительности лаборатории – производителем или специализированной калибровочной компанией. Калибровка обеспечивает постоянную точность дозатора и своевременное обнаружение потенциальных проблем, позволяя устранить проблемы до того, как станет неизбежным более дорогостоящий ремонт или замена. Следуя этим простым рекомендациям, INTEGRA гарантирует стабильную работу дозаторов, поэтому они будут обеспечивать надежные результаты на долгие годы.

Посетите веб-сайт INTEGRA Biosciences, чтобы узнать больше.

В крупномасштабном исследовании людей из разных предков исследователи сузили количество геномных вариантов, которые сильно связаны с уровнями липидов в крови, и создали полигенную оценку риска, чтобы предсказать повышенный уровень холестерина липопротеинов низкой плотности, что является основным риском. фактор сердечных заболеваний. Исследование, опубликованное в журнале Nature проводилось под руководством Global Lipids Genetics Consortium. Среди авторов – исследователи из Национального исследовательского института генома человека (NHGRI), входящего в состав Национальных институтов здравоохранения.

Липиды – это жироподобные вещества, которые содержатся в крови и тканях организма. Они бывают двух основных форм – холестерина и триглицеридов. Людям необходимо определенное количество липидов в организме для нормального функционирования, но повышенный уровень липидов может увеличить риск развития сердечного заболевания. Шкалы полигенного риска позволяют оценить индивидуальный риск конкретных заболеваний на основе изменений ДНК, связанных с этими заболеваниями.

Поиск набора геномных вариантов, которые важны для этого признака, является ключевым для нас в понимании биологии и идентификации новых мишеней для лекарств. Эти геномные варианты затем показывают, насколько хорошо полигенные оценки риска работают для определения риска таких заболеваний »

.

Кристен Виллер, доктор философии, старший автор и профессор генетики человека в Мичиганском университете, Анн-Арбор

С момента создания этой области сообщество геномиков выполнило более 6000 исследований, направленных на изучение связи конкретных геномных вариантов и сердечно-сосудистых заболеваний. Однако дизайн этих исследований в подавляющем большинстве включал людей из европейских предковых популяций.

Чтобы решить эту проблему, исследователи собрали данные из 201 предыдущего полногеномного исследования ассоциаций, включая около 1,65 миллиона человек из пяти групп предков: африканцев, восточноазиатских, европейских, испаноязычных и южноазиатских. Около 1,32 миллиона из этих исследований были европейского происхождения, а остальные 350 000 не были европейцами. Исследования содержали данные об уровнях в крови различных классов холестерина и триглицеридов.

Исследовательская группа рассчитала оценки полигенного риска, используя данные каждой из различных предковых групп, отдельно или все вместе. Затем они проверили оценки риска в различных исследованиях, в которых участвовали африканцы из Ганы, Кении и Нигерии в рамках исследования сахарного диабета в Африке и Америке. Чарльз Ротими, доктор философии, научный руководитель программы внутренних исследований NHGRI, был главным исследователем исследования.

Результаты показали, что оценка полигенного риска, которая включает в себя различные геномные данные, намного лучше предсказывает, будет ли у человека любого происхождения повышенный уровень холестерина липопротеинов низкой плотности, чем оценка, которая включает только европейские геномные данные.

«Идея не может быть более ясной. Чтобы получить более полное представление о влиянии геномных вариаций на болезнь, мы просто должны включить как можно больше различных групп людей», – сказал Ротими, соавтор книги бумага. «Это самый важный способ, с помощью которого мы можем гарантировать, что достижения геномной медицины и технологий справедливо используются для удовлетворения потребностей в области здравоохранения всех человеческих популяций»

Для каждой группы предков оценка полигенного риска, в которой использовались данные всех предков, работала не хуже или лучше, чем оценки риска, полученные на основе данных той же группы предков.

«Эти результаты показывают, что наши согласованные усилия по включению множества различных групп людей в геномные исследования принесут такие преимущества, как новые терапевтические и профилактические стратегии, которые улучшат здоровье всех людей», – говорит Кашелл Джакиш, доктор философии, a генетический эпидемиолог и сотрудник отдела сердечно-сосудистых наук Национального института сердца, легких и крови

Финансирование исследования было предоставлено Национальным институтом сердца, легких и крови, входящим в состав Национальных институтов здравоохранения.

Этот пресс-релиз описывает результаты фундаментального исследования. Фундаментальные исследования расширяют наше понимание человеческого поведения и биологии, что лежит в основе разработки новых и лучших способов предотвращения, диагностики и лечения заболеваний. Наука – это непредсказуемый и постепенный процесс: каждое продвижение исследования основывается на прошлых открытиях, часто неожиданным образом. Большинство клинических достижений было бы невозможно без фундаментальных фундаментальных исследований. Чтобы узнать больше о фундаментальных исследованиях, посетите https://www.nih.gov/news-events/basic-research-digital-media-kit.

Эпигенетические механизмы, такие как метилирование ДНК, имеют решающее значение как для иммунного ответа хозяина на инфекцию, вызванную тяжелым острым респираторным синдромом, вызванной коронавирусом 2 (SARS-CoV-2), так и для патогенеза и тяжести. Прошлые исследования показали, что инфекция SARS-CoV-2 изменяет транскрипционный ландшафт при тяжелом коронавирусном заболевании 2019 (COVID-19). Однако понимание состояний метилирования ДНК хозяина и продольных оценок эпигенетических часов до и после COVID-19 ограничено. Эпигенетические часы – это отдельные паттерны метилирования ДНК, используемые для получения эпигенетических показателей биологического старения.

<img alt=" Исследование: продольное исследование метилирования ДНК и эпигенетических часов до и после подтвержденной тестом вакцинации против COVID-19 и мРНК. Изображение предоставлено: Corona Borealis Studio / Shutterstock "class =" rounded-img "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_698730_16388956470326907.jpg "style =" width: 1200px; height: 800px; "width =" 1200 "height =" 800 "/>

Исследование: продольное исследование метилирования ДНК и эпигенетических часов до и после подтвержденной тестом вакцинации против COVID-19 и мРНК. Изображение предоставлено: Corona Borealis Studio / Shutterstock

В отсутствие продольных эпигенетических исследований COVID-19 остается неясным, происходят ли все вышеупомянутые изменения в метилировании ДНК у здоровых людей, выздоравливающих после не госпитализированного COVID-19. Кроме того, также остается неизвестным, как эти эпигенетические механизмы влияют на людей после вакцинации мРНК против COVID-19.

Дизайн исследования

В недавней работе, размещенной на сервере предварительной печати medRxiv *, группа исследователей выполнила продольные эпигенетические исследования образцов крови людей, вылечившихся от COVID-19. Они исследовали изменения состояний метилирования ДНК, состава иммунных клеток и эпигенетических часов.

Они изучили продольные изменения метилирования ДНК в крови 21 здорового участника до и после подтвержденного тестами COVID-19 легкой / умеренной степени тяжести в среднем за 8,35 недели. Затем они проанализировали состояние продольного метилирования ДНК, типовой состав иммунных клеток крови и эпигенетические часы 36 здоровых участников до и после получения двух доз вакцинации против COVID-19 на основе мРНК.

Основные выводы

Аберрантное метилирование ДНК, связанное с иммунной дисфункцией, часто связано с инфекцией SARS-CoV-2, и в нескольких прошлых исследованиях сообщалось, что такое отчетливое метилирование ДНК на основе крови является потенциальным биомаркером COVID-19. При наблюдении за изменениями метилирования ДНК в крови, связанными с воздействием COVID-19 у здоровых участников, 261 дифференциально метилированный цитозин-гуаниновый нуклеотид, связанный фосфатом (CpG), был идентифицирован со скорректированным значением P <0,05 с коэффициентом ложного обнаружения (FDR). FDR – это статистический подход, обычно используемый в экспериментах с высокой пропускной способностью для исправления случайных событий, которые ложно кажутся значимыми. Гиперметилирование в этом локисе было связано с геном члена 14 семейства доменов рекрутирования каспаз (CARD14), который кодирует белок, взаимодействующий с В-клеточной лимфомой 10 (BCL10). BCL10 действует как позитивный регулятор апоптоза клеток.

Процентное изменение метилирования ДНК после воздействия COVID-19 указывает на то, что подмножество изменений метилирования ДНК, связанных с воздействием COVID-19, произошло из-за изменений состава клеточного типа.

Примечательно, что дифференциально метилированные CpG, связанные с COVID-19, были обогащены наборами транскрипционных генов, идентифицированными в опубликованных исследованиях SARS-CoV-2 у человека, модели на животных и in vitro инфекционных исследованиях. Эти данные свидетельствуют о том, что эти изменения метилирования ДНК, связанные с COVID-19, также регулируют и модулируют экспрессию генов хозяина в результате инфекции. В совокупности эти результаты подтверждают идею о том, что различные состояния метилирования ДНК хозяина в циркулирующих иммунных клетках служат эпигенетической сигнатурой, специфичной для COVID-19. Однако устойчивость этой эпигенетической сигнатуры COVID-19 остается неясной, и ее необходимо изучить в будущих исследованиях.

В отличие от случая естественной инфекции SARS-CoV-2, эпигенетические часы значительно изменились после вакцинации мРНК Pfizer и Moderna против COVID-19 у лиц в возрасте 50 лет и старше. Результаты показали, что основанные на основных компонентах оценки эпигенетических часов PhenoAge и GrimAge значительно увеличились у людей в возрасте 50 лет и старше после заражения в среднем на 2,1 и 0,84 года. Напротив, PCPhenoAge значительно снизился у людей в возрасте 50 лет и младше после заражения в среднем на 2,06 года. Это наблюдаемое расхождение у людей разных возрастных групп позволяет предположить, что эпигенетические часы оценивают вакцинацию до и после COVID-19 были связаны с изменениями состава иммунных клеток, таких как В-клетки и плазмобласты, что подчеркивает потенциальную полезность эпигенетических часов для фиксации ответов на вакцины. .

Заключение

Результаты исследования имеют важное значение для изучения влияния COVID-19 и вакцинации мРНК на эпигенетическое старение в иммунной системе. В будущих исследованиях будет изучено, являются ли изменения, связанные с COVID-19 и мРНК вакцинами, влияющие на эпигенетический возраст, биологически значимыми. Кроме того, они должны будут установить значимость и устойчивость краткосрочных изменений эпигенетического старения. В будущем эпигенетические часы могут служить потенциальным биомаркером реакции на вакцину против COVID-19 и отслеживать потребность в ревакцинации из-за ослабления иммунитета против COVID-19 у пожилых людей.

* Важное примечание

medRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, руководящие в клинической практике / поведении, связанном со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.

Согласно анализу, проведенному Университетом штата Вашингтон, усилия по секвенированию геномов животных в мире, как правило, сосредоточены на тех, которые больше всего напоминают людей, при этом работа проводится почти полностью на Глобальном Севере.

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences исследователи из WSU и Университета Бригама Янга предупреждают, что текущие усилия упускают из виду огромное разнообразие и возможности.

Анализ показал, что почти у 3300 видов животных были секвенированы и собраны геномы, процесс, который дает организационный контекст для ДНК организма. Хотя этот показатель растет, их количество невелико по сравнению с 1,66 миллионами видов животных в мире, а позвоночные животные составляют львиную долю нынешних последовательностей.

На их долю приходится 54% всех скоплений, несмотря на то, что они представляют лишь 3,9% видов животных. Напротив, беспозвоночные типа членистоногих, который включает насекомых и пауков, составляют только 34% текущих наборов данных, в то время как представляют 78,5% всех видов.

В условиях быстрого накопления геномных сборок мы хотим думать о том, на что мы направляем наши усилия. Она не распространяется равномерно по животному древу жизни, беспозвоночные по-прежнему очень недопредставлены, что имеет смысл, учитывая, что люди, похоже, больше заботятся о позвоночных, так называемой «харизматической мегафауне »

.

Скотт Хоталинг, ведущий научный сотрудник и научный сотрудник, получивший докторскую степень, Вашингтонский университет

Семейство Hominidae, в которое входят человекообразные обезьяны и люди, собрало наиболее последовательные данные генома, но геном человека не самый длинный: это название принадлежит австралийской двоякодышащей рыбе. Из всех геномных данных только пять групп членистоногих были хорошо представлены: пчелы, бабочки, комары, дрозофилы и муравьи – все они примечательны своей полезностью или проблемами, которые они создают для людей.

«Мы заинтересованы в себе, и это не обязательно плохо», – сказал Пол Франдсен, автор статьи и доцент BYU. «Но чтобы начать понимать экосистемы в целом, мы должны начать выборку большего количества разнообразных форм жизни, чтобы получить более четкую картину. Позвоночные животные являются важными компонентами экосистем, но, возможно, насекомые и многие другие мелкие существа, вероятно, играют еще более важную роль, потому что они у основания пищевой сети ".

Авторы, Хоталинг, Франдсен и доцент WSU Джоанна Келли, также отметили, что подавляющее большинство работ по генетическому секвенированию проводится в развитых странах, которые часто называют Глобальным Севером, потому что большинство из них находится в Северном полушарии. Больше всего производят три страны: США, Китай и Швейцария. Были даже определенные предрасположенности к разным регионам: в Северной Америке больше всего секвенировали млекопитающих и насекомых, в Европе – рыб, а в Азии – птиц.

В последние годы было объявлено о нескольких крупных усилиях по секвенированию генома, включая инициативу Earth BioGenome Initiative, которая поставила амбициозную цель секвенировать всю эукариотическую жизнь, включая животных, бактерии и одноклеточные организмы, в течение следующих 10 лет. .

Текущее количество примерно 3300 сборок генома животных по состоянию на июнь 2021 года является большим скачком за 25 лет с момента получения первой последовательности генома животного, аскариды Caenorhabditis elegans в 1998 году. Но авторы подсчитали, что при нынешних темпах роста примерно четыре сборки генома в день, цель секвенирования всей эукариотической жизни не будет достигнута до 3130 года.

Исследователи предполагают, что одним из способов стимулирования дополнительных работ в этой области было бы развитие инфраструктуры и привлечение большего числа исследователей из стран Глобального Юга, особенно в тропических регионах, где также существует большое разнообразие животных.

«Если мы хотим создать глобальную дисциплину, нам нужно привлечь людей со всего мира», – сказал Хоталинг. «Это просто базовая справедливость, и с чисто научной точки зрения люди, которые живут в районах, где проводится секвенирование видов, имеют много знаний об этих видах и экосистемах. Они могут внести большой вклад»

В начале пандемии коронавирусного заболевания 2019 года (COVID-19) было ясно, что необходимы быстрые и точные диагностические методы для борьбы с возникающими инфекциями и нейтрализации негативных последствий блокировок. С этой целью несколько лабораторий и предприятий по всему миру выделили ресурсы на разработку быстрых и недорогих диагностических технологий.

<img alt=" Исследование: Недорогое и колориметрическое обнаружение РНК с помощью платформы для бесклеточного синтеза белка E. coli при комнатной температуре. Кредит изображения: Orpheus FX / Shutterstock "class =" Round-img "height =" 800 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_698577_16388068522116659.jpg "title =" Исследование: Недорогое и колориметрическое исследование. обнаружение платформой для бесклеточного синтеза белка E. coli при комнатной температуре. Изображение предоставлено: Orpheus FX / Shutterstock "width =" 1200 "/> ] Исследование: Недорогое и колориметрическое обнаружение РНК платформой для бесклеточного синтеза белка E. coli при комнатной температуре. Изображение предоставлено: Orpheus FX / Shutterstock

В этом контексте платформы для бесклеточной экспрессии белка (CFPS) стали привлекательными технологиями из-за их простоты использования, низкой стоимости и легкости разработки. Более того, бесклеточное биопроизводство стало возможным благодаря сублимационной сушке бесклеточных компонентов и их регидратации водными образцами. Была проделана большая работа по адаптации платформ CFPS для эффективного обнаружения вирусов, особенно с использованием нуклеаз CRISPR / Cas.

Ресурсы могут стать дефицитными и ограниченными во время непредвиденных мировых пандемий. Если для скрининга всего населения требуется крупномасштабное масштабирование диагностики, использование коммерческих источников реагентов может серьезно ограничить диагностические возможности. Борьба с высокоинфекционным респираторным вирусом требует всемирной стратегии, поскольку развивающиеся штаммы коронавируса 2 (SARS-CoV-2) тяжелого острого респираторного синдрома все время напоминают нам

.

Чтобы помочь нам в достижении этой цели, нам нужны доступные и недорогие диагностические технологии, которые легко внедрить и которые доступны по цене, особенно в развивающихся странах. Помня об этих стратегических целях, авторы этого исследования представляют потенциал для обнаружения вирусных последовательностей РНК с использованием перепрофилированной системы бесклеточной транскрипции / трансляции E. coli с колориметрическим выводом.

Риборегуляторные элементы, опосредованные переключателем пальцев ног, были приняты исследователями из Университета Тренто и Университета Альберты для активации экспрессии генов, которой предшествует изотермическая амплификация РНК, чему способствует тепло тела. Высокие аттомолярные (около 110 мкМ) концентрации вирусной РНК были идентифицированы из синтетических образцов с использованием минимального оборудования и бесклеточных процессов, работающих при комнатной температуре. Колориметрический результат был получен путем дополнения фрагмента α-галактозидазы аналогом X-gal, который служил изменяющим цвет субстратом с ферментативной активностью. Колориметрическая диагностическая платформа теоретически может быть связана с выделением РНК с помощью магнитных шариков, а слюна служит подтверждением концепции. Общая стоимость колориметрического анализа оценивается примерно в 0,72 евро за тест.

Препринтная версия исследования доступна на сервере medRxiv *, пока статья проходит рецензирование.

Исследование

Если приборы недоступны, для работы на месте (POC) и недорогих диагностических устройств могут потребоваться только операции при комнатной температуре. Бесклеточные условия реакции и процедуры приготовления экстракта были исследованы для обработки при комнатной температуре. После выращивания после лог-фазы при 23 ° C получали экстракты E. coli. По сравнению с обычным ростом при 37 ° C экстракты E. coli сохранили 50% своей активности. Функциональность бесклеточных процессов была исследована и подтверждена без сублимационной сушки, но только после сушки, чтобы не полагаться на дорогостоящие инструменты.

Теоретически исследователи могут отказаться от дорогостоящего оборудования для сублимационной сушки, чтобы таким способом проводить лиофилизированные бесклеточные реакции. Наконец, POC-диагностика может использовать одностадийную инактивацию вирусов из физиологических жидкостей с последующими бесклеточными реакциями. С этой целью была исследована совместимость бесклеточных реакций со слюной человека.

Следуя этим усилиям по оптимизации бесклеточного экстракта, авторы разработали бесклеточные совместимые методы изотермической амплификации РНК. Для проверки этой гипотезы были использованы процедуры амплификации на основе последовательности нуклеиновых кислот (NASBA), амплификации полимеразы с обратной транскриптазой и рекомбиназой (RT-RPA) и амплификации по катящемуся кругу с обратной транскриптазой (RT-RCA). RT-RPA оказался наиболее эффективным методом преамплификации как при рекомендуемых температурах, так и при 30 ° C.

Реакции NASBA, которые могут быть сконструированы собственными силами и использоваться в высокопроизводительной диагностике, основанной на секвенировании, были выбраны в качестве объекта исследования. Цель заключалась в том, чтобы уменьшить зависимость диагностических инструментов от коммерческих компонентов и наборов, которых было мало в первые дни вспышки COVID-19.

Ранее было показано, что «незанятая» РНК-полимераза бактериофага Т7 (РНКП Т7) вызывает транскрипцию случайных, неспецифических дуплексов РНК. Чтобы решить эту проблему, к смеси был добавлен случайный олигонуклеотидный дуплекс ДНК для уменьшения неспецифической транскрипции T7 RNAP. Условия реакции NASBA дополнительно оценивали при комнатной температуре с уменьшением концентрации фермента.

Однако ни один из подходов, включая RT-RPA, не позволял эффективно амплифицировать РНК при температуре окружающей среды. С другой стороны, условия для оптимальной активности фермента на этапах преамплификации способствовали гипотетическому лизису человеческих клеток в одном сосуде и экстракции вирусных частиц. Добавление 0,5% (об. / Об.) Triton X-100 к реакционной смеси NASBA увеличивало эффективность амплификации в сочетании с буфером для лизиса. Тем не менее, как «готовый к использованию» реагент, процесс лизиса клеток из слюны человека не перекрывался с амплификацией РНК в реакции NASBA.

Последствия

Зависимость бизнеса от реакции RT-RPA, по-видимому, на данный момент является наиболее значительным ограничивающим фактором. Тем не менее, по сравнению с оценками, небольшие объемы RT-RPA и будущие усилия по расширению масштабов экстрактов E. coli могут снизить затраты на анализы до 50%.

Авторы были рады упомянуть, что колориметрическое обнаружение может быть интегрировано в приложения сотовых телефонов или носимые устройства, что позволяет нам использовать бесклеточную синтетическую биологию в нашей повседневной жизни. Эта работа еще раз подчеркнула клинический и трансляционный потенциал бумажных биосенсоров, поскольку упомянутые ограничения были устранены и были проведены исследования по оптимизации.

* Важное примечание

medRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, руководящие в клинической практике / поведении, связанном со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.

Интенсивное, но кратковременное воздействие паров каннабиса привело к снижению количества сперматозоидов и замедлению движения или подвижности сперматозоидов не только у самцов мышей, подвергшихся прямому воздействию, но и у их сыновей.

Исследование Университета штата Вашингтон, опубликованное в журнале Toxicological Sciences основано на других исследованиях на людях и животных, показывающих, что каннабис может препятствовать мужской репродуктивной функции. В текущем исследовании используются более контролируемые обстоятельства, чем в исследованиях на людях, которые часто должны опираться на опросы, и является первым известным исследованием репродукции, в котором использовался испарившийся цельный каннабис на мышах, что является более распространенной формой, которую используют люди. В предыдущих исследованиях на животных использовались другие методы введения, такие как инъекции тетрагидроканнабинола (ТГК), основного психоактивного компонента каннабиса.

Требуются дополнительные исследования, но результаты исследования должны заставить потребителей каннабиса задуматься, – сказал Канако Хаяси, автор-корреспондент статьи.

Это предупреждающий флаг. Вы можете употреблять каннабис из-за кратковременного стресса, но это может повлиять на ваше потомство ».

Канако Хаяси, доцент, Школа молекулярных биологических наук WSU

По некоторым оценкам, количество сперматозоидов человека снизилось на 59% за последние десятилетия. По словам Хаяши, вероятно, есть много причин для такого снижения, но это исследование добавляет доказательства того, что употребление каннабиса может пагубно сказываться на мужской репродуктивной функции.

Для этого исследования исследователи изучили 30 взрослых мышей-самцов. Они подвергали 15 из них воздействию паров каннабиса три раза в день в течение десяти дней – интенсивное количество, но такое, которое имитирует потребление каннабиса частыми потребителями каннабиса. Затем исследователи сравнили количество и подвижность сперматозоидов у этих мышей с контрольной группой, не подвергавшейся воздействию. Они обнаружили, что сразу после периода воздействия подвижность сперматозоидов у мышей снизилась, а через месяц количество сперматозоидов снизилось.

Исследователи скрестили несколько мышей-самцов с самками мышей, не подвергавшихся воздействию. Потомство мужского пола подвергшейся воздействию группы также показало пониженное количество и подвижность сперматозоидов. Сыновья, подвергшиеся воздействию каннабиса, также показали доказательства повреждения ДНК и нарушений, связанных с развитием сперматозоидов.

"Мы не ожидали, что сперматозоид полностью исчезнет или что подвижность будет полностью компенсирована, но уменьшение количества сперматозоидов и подвижности потомства, сыновей, вероятно, является прямым следствием воздействия каннабиса на отца, "сказал Канако.

Третье поколение, внуки подвергшихся воздействию самцов мышей, не продемонстрировало такого же воздействия, однако, это предполагает, что воздействие каннабиса повлияло на мышей второго поколения на стадии развития.

Хаяси и ее коллеги в настоящее время проверяют теорию о том, что воздействие каннабиса на мышей в утробе матери будет иметь более глубокие последствия для поколений, поскольку препарат может повлиять на формирование репродуктивной системы мышей, которая может передаваться по наследству.

Обзор, составленный в соавторстве с доктором Брэдли Спилером, заместителем председателя отделения радиологии Медицинской школы Нового Орлеана LSU Health, и доктором Нилом Баумом из отделения урологии Тулейна, сообщает, что Хотя выгорание поражает более 50% медицинских работников, радиологи-диагносты подвергаются еще большему риску. Семьдесят один процент респондентов в опросе руководителей радиологической практики в 2019 году сообщили о стрессе, вызванном факторами рабочего места. В документе обсуждаются причины и биологические эффекты, факторы риска, распознавание, решения и коллективный ответ на выгорание. Статья опубликована в Интернете в Текущие проблемы диагностической радиологии .

Выгорание врачей, особенно радиологов, растет рекордными уровнями. Коллективный подход к предотвращению выгорания является ключевым ».

Д-р. Брэдли Спилер, заместитель председателя отдела научных исследований и радиологии Медицинской школы Нового Орлеана Медицинского университета ЛГУ

Выгорание, определяемое как «истощение физических или эмоциональных сил или мотивации, обычно в результате длительного стресса или разочарования», проявляется как в умственной, так и в физической усталости. Эта проблема теперь распознается как болезнь, и недавно был предоставлен текущий код процедурной терминологии (CPT), который включает уникальный платный диагностический код для выгорания.

Общие причины включают отсутствие контроля, неясные ожидания в отношении работы, дисфункциональную динамику на рабочем месте, крайнюю степень активности, связанной с работой, отсутствие социальной поддержки и дисбаланс между работой и личной жизнью. Документированные физические воздействия включают более быстрое старение ДНК. Было отмечено, что ДНК врачей на первом году обучения в аспирантуре после медицинской школы (PGY-1) стареет в шесть раз быстрее, чем врачи, не являющиеся врачами, включая других специалистов. Другое исследование включало теломеры, колпачки ДНК, которые удерживают концы хромосом неповрежденными, такие как пластиковый конец шнурков или аглетов, в качестве индикатора старения и таких заболеваний, как болезни сердца, диабет, рак, психические заболевания и, возможно, болезнь Альцгеймера. Другие исследования показали корреляцию между отработанными часами и длиной теломер.

Некоторые факторы влияют на рентгенологов-диагностов больше, чем на других специалистов, и значительно повышают риск их выгорания. Авторы пишут, что радиологи обычно находятся в затемненных комнатах во время интерпретации визуализационных исследований. Их работа малоподвижна. Длительное неподвижное положение среди радиологов было связано с хронической скелетно-мышечной болью и резистентными травмами, включая теносиновит и боль в пояснице. Выгорание среди радиологов также связано с социальной изоляцией, которая является неотъемлемой частью их специальности. К заметным факторам риска также относятся требования к производительности, технологическим инструментам, таким как система архивирования изображений и связи (PACS) и электронная медицинская карта, которая исключает личное общение между лечащими врачами и клиническими радиологами. Несмотря на физическую изоляцию, радиологи также могут испытывать серьезные нарушения в связи с их типом работы, например, пребывание в условиях стационара или отделения неотложной помощи, в которых во время интерпретации изображений могут происходить частые перерывы. Такие перебои в рабочем процессе были связаны с риском для безопасности пациентов, а также с разочарованием врача, которое могло привести к выгоранию. Пандемия только усугубила проблему.

Шпилер говорит: «Руководители радиологии должны бороться с выгоранием, как с кризисом общественного здравоохранения».

Возможные решения включают повышенное участие и поддержку коллег, выделенных помощников в читальном зале, минимизацию отвлекающих факторов, оптимизацию эргономики и техники внимательности.

Ресурсы для распознавания, выявления и предотвращения выгорания включают Индекс благополучия, анонимный онлайн-инструмент самооценки, Программу благополучия Американского колледжа радиологов и Совместную деятельность по обеспечению благополучия и устойчивости клиницистов. Авторы включили таблицу ресурсов.

Авторы делают вывод: «Предотвращение выгорания у радиологов жизненно важно для обеспечения высокого уровня удовлетворенности врачей, оптимального оказания медицинской помощи и положительных результатов для пациентов».

SARS-CoV-2 вызывает пандемическое коронавирусное заболевание COVID-19, которое более опасно для пожилых людей, которые проявляют более серьезные симптомы и подвержены более высокому риску госпитализации и смерти. Группа итальянских и американских исследователей во главе с Фабрицио д'Адда ди Фаганья теперь сообщает, что экспрессия клеточного рецептора вируса, ACE2, который необходим для опосредования проникновения вируса в клетки, увеличивается в легких стареющих мышей и людей. . Они также показывают, что экспрессия ACE2 увеличивается при укорочении или дисфункции теломер – общих признаках старения – в культивируемых клетках человека и у мышей. Это увеличение зависит от реакции на повреждение ДНК, вызванной дисфункциональными теломерами. Результаты, опубликованные сегодня в EMBO Reports предоставляют одно возможное молекулярное объяснение повышенной чувствительности пожилых людей к SARS-CoV-2.

Причины более высокой вероятности тяжелых симптомов и смерти у пожилых людей в ответ на инфекцию SARS-CoV-2 остаются неясными. Экспрессия ACE2 положительно связана с возрастом пациентов, например, в носовом эпителии, первой точке контакта с SARS-CoV-2. Более низкая экспрессия ACE2 у детей по сравнению со взрослыми может объяснить, почему COVID-19 менее распространен у детей, а экспрессия и распределение рецептора ACE2 могут иметь значение для прогрессирования и прогноза COVID-19. Результаты исследования теперь показывают, что экспрессия белка ACE2 повышена в стареющих легких человека и мыши, в том числе в клетках альвеолярного эпителия типа II (ATII). В легких ACE2 в основном находится на поверхности клеток ATII, и, таким образом, эти клетки, вероятно, являются основной мишенью для инфекции SARS-CoV-2 в легких. SARS-CoV-2 в основном распространяется через дыхательные пути, и легкие являются первым органом-мишенью вируса. Действительно, пневмония – наиболее частое осложнение у пациентов с COVID-19, встречаемость которого составляет 91%.

Чтобы раскрыть молекулярный механизм, лежащий в основе активации ACE2 во время старения, исследователи обратились к моделям in vitro и in vivo, которые воспроизводят некоторые ключевые аспекты старения. Старение связано с укорочением теломер и повреждением ряда тканей у разных видов, включая человека. Теломеры – это области на концах линейных хромосом, которые необходимы для защиты концов хромосом от укорочения во время повторяющихся циклов репликации клеток, что может привести к потере важной генетической информации. Когда теломеры становятся критически короткими, они воспринимаются как разрывы ДНК и активируют пути реакции на повреждение ДНК. Д'Адда ди Фаганья, работающий в IFOM в Милане и CNR-IGM в Павии, и его коллеги либо подавляли общий ответ на повреждение ДНК, нацеливаясь на ATM, главный фермент пути ответа на повреждение ДНК, либо они ингибировали ответ на повреждение теломерной ДНК, специфически используя теломерные соединения. антисмысловые олигонуклеотиды (tASO). Оба подхода предотвращают активацию гена и белка ACE2 после повреждения теломер в стареющих культивируемых клетках и у мышей. Группа также использовала модель клеточной культуры, в которой реакция на повреждение ДНК активируется специфически на теломерах в отсутствие укорачивания теломер, с теми же результатами. Эти находки указывают на то, что именно активация ответа на повреждение ДНК, а не укорочение теломеров как таковое отвечает за активацию ACE2. Понимание механизма возрастной восприимчивости к инфекции SARS-CoV-2 важно для целевых терапевтических подходов, которые в принципе могут включать использование tASO-опосредованного ингибирования ответа на повреждение теломерной ДНК.

ACE2 также играет роль в регуляции кровяного давления и баланса жидкостей и солей и экспрессируется в других тканях человека, например в сердце и почках. Таким образом, представленные здесь результаты могут иметь более широкое медицинское значение, помимо COVID-19.

Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить, оказывает ли снижение экспрессии ACE2 положительное влияние на частоту инфицирования SARS-CoV-2 и на тяжесть симптомов COVID-19 в моделях in vivo. Также необходимо провести дополнительную работу, чтобы понять, как передача сигналов в ответ на повреждение ДНК приводит к увеличению экспрессии гена Ace2.

Долгое время считалось, что зеленый чай полезен для здоровья, в том числе продлевает жизнь. В этом интервью мы поговорим с профессором Майклом Ристоу о его последнем исследовании зеленого чая и его влиянии на окислительный стресс.

Расскажите, пожалуйста, о вашем опыте работы в области здравоохранения и о том, что вдохновило вас на последнее исследование зеленого чая?

Мои исследования связаны с поиском терапевтических возможностей для предотвращения и лечения возрастных заболеваний. Я сам заядлый любитель зеленого чая и хотел выяснить, выдержат ли утверждения о зеленом чае с точки зрения здоровья и долголетия под научным контролем.

Долгое время считалось, что зеленый чай полезен для здоровья, в том числе продлевает жизнь. Каковы другие преимущества зеленого чая для здоровья и какие ингредиенты зеленого чая, как утверждается, обладают этими различными преимуществами для здоровья?

Клинические испытания и эпидемиологические исследования выявили преимущества для здоровья, связанные с употреблением зеленого чая, включая значительное снижение систолического артериального давления и уровня глюкозы натощак, а также снижение веса у пациентов с диабетом 2 типа и женщин с центральным ожирением.

<img alt=" Зеленый чай "height =" 667 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/11/shutterstock_251566309.jpg "title =" Зеленый чай " width = "1000" />

Изображение предоставлено: 5 секунд Studio / Shutterstock.com

Что подразумевается под термином «окислительный стресс» и как катехины зеленого чая предотвращают повреждение клеток или ДНК?

Окислительный стресс – это дисбаланс свободных радикалов и антиоксидантов. Свободные радикалы образуются при взаимодействии кислорода с определенными молекулами. Хотя они являются естественным результатом нормальных метаболических процессов, таких как переваривание пищи, и факторов окружающей среды (например, слишком много солнца), они могут повредить клетки в организме.

С возрастом организм теряет способность устранять свободные радикалы, вызывая окислительный стресс и старение. Мы обнаружили, что катехины зеленого чая не подавляют окислительный стресс (то есть они не действуют как антиоксидант). Вместо этого они улучшают защитные силы организма, способствуя окислительному стрессу.

Не могли бы вы описать, как вы проводили свое последнее исследование зеленого чая и окислительного стресса? Что вы узнали?

Исследователи из ETH Zurich и Йенского университета провели исследование, чтобы определить, как катехины действуют на нематодного червя C. elegans. Червей кормили катехинами зеленого чая, и исследователи проанализировали их клеточный метаболизм, стрессоустойчивость, физическую работоспособность, здоровье и продолжительность жизни, среди прочего.

Мы обнаружили, что полифенолы зеленого чая (или катехины) на самом деле не являются антиоксидантами. Катехины зеленого чая усиливают окислительный стресс в краткосрочной перспективе, повышая защитные способности организма во многом, как при потреблении меньшего количества калорий или занятиях спортом. В нашем исследовании катехины в зеленом чае способствовали долголетию нематод.

Вы также заметили аналогичные результаты, когда исследовали спорт и здоровье. Вы можете здесь описать свое исследование?

В 2009 году моя исследовательская группа провела исследование, которое показало, что физическая активность и спорт способствуют укреплению здоровья за счет кратковременного увеличения окислительного стресса, что улучшает защитные силы организма. Тот же эффект дает меньшее количество калорий.

Вы сами сильно пьете зеленый чай, но не советуете принимать экстракты или концентраты зеленого чая. Почему это?

В определенной концентрации катехины с высоким содержанием DO подавляют митохондрии, вызывающие гибель клеток, что может быть особенно опасным для печени.

Любой, кто потребляет эти полифенолы в чрезмерных дозах, рискует повредить свои органы.

<img alt=" Капсулы зеленого чая "height =" 667 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/11/shutterstock_482070937.jpg "title =" Капсулы зеленого чая "ширина = "1000" />

Изображение предоставлено: Fecundap stock / Shutterstock.com

Какой совет вы дали бы людям, которые либо пьют зеленый чай, либо хотят попробовать начать пить зеленый чай?

Я предлагаю пить зеленый чай в умеренных количествах, но, конечно, избегайте экстрактов или концентратов зеленого чая.

Как и в случае с любой другой пищевой или диетической добавкой, лучше всего обратиться за индивидуальной консультацией к медицинскому работнику, знакомому с вашей историей болезни и потребностями.

Каковы следующие шаги для вас и вашего исследования?

Моя исследовательская группа и я продолжаем исследования биохимических и молекулярных основ регулирования долголетия, чтобы предоставить новые терапевтические возможности для предотвращения и лечения возрастных заболеваний, таких как ожирение, диабет, нейродегенерация и рак. Нас особенно интересуют генетические пути и факторы окружающей среды, которые влияют на продолжительность жизни.

Помимо других тем, мы уделяем особое внимание роли митохондрий в регуляции продолжительности жизни. В прошлом, вопреки широко распространенной свободнорадикальной теории старения, мы неоднократно демонстрировали, что укрепляющие здоровье эффекты, связанные с низким потреблением калорий, физическими упражнениями, сиртуинами (сигнальные белки, участвующие в регуляции метаболизма), нарушением инсулина / IGF- 1, и другие вмешательства, увеличивающие продолжительность жизни, могут быть связаны с повышенным образованием активных форм кислорода (АФК) в митохондриях, вызывая адаптивный ответ, подобный вакцинации, который завершается повышением стрессоустойчивости и увеличением продолжительности жизни, процесс a. k. а. митохондриальный гормезис или митохондриальный гормезис.

Где читатели могут найти дополнительную информацию?

• Катехины зеленого чая способствуют окислительному стрессу
• Опубликованная статья
  • Тиан Дж., Гейсс К., Зарсе К., Мадрайтер-Соколовски CT, Ристоу М.: Катехины зеленого чая EGCG и ЭКГ повышают физическую форму и продолжительность жизни Caenorhabditis elegans за счет ингибирования комплекса I. Старение, 2021 4 октября; 13. DOI: 10.18632 / старение.203597call_made
• Окислительный стресс опосредует полезные для здоровья эффекты физических упражнений, а антиоксиданты предотвращают их
• Глюкозамин способствует долголетию, имитируя низкоуглеводную диету.
• Лаборатория метаболизма энергии в ETH Zurich
• Социальные каналы

О профессоре Майкле Ристоу

Проф. Доктор Майкл Ристоу и его исследовательская группа в Лаборатории энергетического метаболизма Департамента медицинских наук и технологий ETH Zurich сосредоточили внимание на биохимических и молекулярных основах регулирования долголетия, чтобы предоставить новые терапевтические возможности для предотвращения и лечения возрастных заболеваний, таких как ожирение. , диабет, нейродегенерация и рак. <img alt=" Профессор Майкл Ристоу "height =" 270 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/11/michaelristow_bio.jpg "style =" float: right; "title =" Профессор Майкл Ристоу "width =" 180 "/>

Ристоу закончил бакалавриат и докторскую степень в Бохумском университете. Он также завершил постдокторское исследование в Гарвардской медицинской школе. В Йенском университете он работал профессором науки о питании, а затем в 2013 году присоединился к ETH Zurich в качестве профессора энергетического метаболизма.

Подобно тому, как убедительные изображения кошек можно создать с помощью искусственного интеллекта, теперь можно создавать новые белки с помощью аналогичных инструментов. В отчете Nature группа исследователей из Вашингтонского университета, Политехнического института Ренсселера и Гарвардского университета описала развитие нейронной сети, которая «галлюцинирует» белки с новыми стабильными структурами.

«Возможность галлюцинировать совершенно новые белки, которые связывают определенные биомолекулы или образуют желаемые ферментативные активные центры, очень впечатляет», – сказал Гаэтано Монтелионе, профессор химии и химической биологии в Rensselaer, где были изобретены синтезированные версии «галлюцинированных» белков. с помощью нейронной сети.

Белки – это нити-подобные молекулы, обнаруженные в каждой клетке, которые спонтанно складываются в сложные трехмерные формы. Эти складчатые формы являются ключом почти ко всем процессам в биологии, включая развитие клеток, восстановление ДНК и метаболизм. Но сложность форм белков затрудняет их изучение. Биохимики часто используют компьютеры, чтобы предсказать, как белковые цепочки или последовательности могут складываться. В последние годы методы искусственного интеллекта, такие как нейронные сети и глубокое обучение, произвели революцию в точности этой работы.

«Для этого проекта мы создали полностью случайные белковые последовательности и ввели в них мутации, пока наша нейронная сеть не предсказала, что они будут складываться в стабильные структуры», – сказал со-ведущий автор Иван Анищенко, научный сотрудник лаборатории Бейкера. Институт дизайна белков Медицинской школы Вашингтонского университета. «Мы ни разу не привели программу к конкретному результату – эти новые белки – это всего лишь то, что выдумывает компьютер»

Команда считает, что в будущем появится возможность управлять искусственным интеллектом, чтобы он генерировал новые белки с полезными функциями. «Мы хотели бы использовать глубокое обучение для разработки белков с функцией, включая препараты на основе белков, ферменты, что угодно», – сказал со-ведущий автор Сэм Пеллок, научный сотрудник лаборатории Бейкера

.

Исследовательская группа создала 2000 новых белковых последовательностей, которые, как было предсказано, сворачиваются. Более 100 из них были изготовлены в лаборатории и изучены. Детальный анализ трех таких белков подтвердил, что формы, предсказанные компьютером, действительно были реализованы в лаборатории.

Наши исследования ЯМР в растворе вместе с рентгеновскими кристаллическими структурами, определенными командой Вашингтонского университета, демонстрируют замечательную точность конструкций белков, созданных с помощью подхода галлюцинаций ».

Тереза ​​Рамелот, соавтор, старший научный сотрудник лаборатории Монтелионе в Центре биотехнологии и междисциплинарных исследований Ренсселера

Монтелионе отмечает: «Подход галлюцинаций основан на более ранних наблюдениях, которые мы сделали вместе с лабораторией Бейкера, которые показали, что предсказание структуры белка с помощью глубокого обучения может быть довольно точным даже для одной последовательности белка, без использования предсказаний контакта, обычно получаемых путем анализа многие эволюционно связанные белковые последовательности »

«Этот подход значительно упрощает дизайн белка», – сказал старший автор Дэвид Бейкер, лауреат премии 2021 года за прорыв в науках о жизни. «Раньше, чтобы создать новый белок определенной формы, люди сначала тщательно изучали связанные структуры в природе, чтобы придумать набор правил, которые затем применялись в процессе проектирования. Новые наборы правил были необходимы для каждого нового типа складок. Здесь, используя сеть глубокого обучения, которая уже фиксирует общие принципы структуры белка, мы устраняем необходимость в правилах, специфичных для складок, и открываем возможность сосредоточиться непосредственно только на функциональных частях белка »

«Изучение того, как наилучшим образом использовать эту стратегию для конкретных приложений, сейчас является активной областью исследований, и именно здесь я ожидаю следующих прорывов», – сказал Бейкер.

Source link

Коронавирусы (CoV) – это большая группа вирусов семейства Coronaviridae, вызывающая множество заболеваний. В начале двадцать первого века ранее не обнаруженные смертельные коронавирусы распространялись с беспрецедентной скоростью. Люди, птицы, домашний скот, мыши, летучие мыши и различные другие животные инфицированы CoV, которые влияют на их желудочно-кишечную, дыхательную, печеночную и центральную нервную системы.

<img alt=" Исследование: VLP растительного происхождения: достойная платформа для производства вакцины против SARS-CoV-2. Изображение предоставлено: Design_Cells / Shutterstock "class =" rounded-img "height =" 800 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_698196_16383733907452006.jpg "title =" Исследование: VLP на основе растений: достойная площадка для производства вакцины против SARS-CoV-2. Изображение предоставлено: Design_Cells / Shutterstock "width =" 1200 "/> Исследование: завод VLP: достойная платформа для производства вакцины против SARS-CoV-2. Изображение предоставлено: Design_Cells / Shutterstock

Коронавирус, связанный с тяжелым острым респираторным синдромом (SARS-CoV), впервые появился как новая инфекция человека в Южном Китае в ноябре 2002 года и был ликвидирован в июле 2003 года. Он заразил 8096 человек и убил 774 из них, при этом смертность составила 9,6%. темп. С сентября 2012 года коронавирус, связанный с ближневосточным респираторным синдромом (БВРС-КоВ), еще один высокопатогенный вирус, впервые появившийся в Саудовской Аравии, вызвал в общей сложности 2494 лабораторно подтвержденных случая инфекции и 858 случаев смерти в 27 странах (уровень смертности, 34,4%).

Коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) представляет собой одноцепочечный бета-коронавирус с линейной положительной РНК с оболочкой и размером генома от 26 до 32 т.п.н. (самый крупный из известных вирусных РНК-геномов). Структурные белки (например, гликопротеин шипа [S]), неструктурные белки (например, 3-химотрипсин-подобная протеаза, папаин-подобная протеаза, геликаза и РНК-зависимая РНК-полимераза) и вспомогательные белки – все они кодируются SARS -Геном CoV-2, как SARS и MERS. Эти пять белков были определены как многообещающие мишени для разработки вакцин против SARS и MERS, а также других противовирусных препаратов.

Поэтому неудивительно, что белок S является наиболее привлекательным белком-мишенью, включенным в 12 вакцин, одобренных для использования по крайней мере в одном регионе. Среди них – мРНК-вакцина с инкапсулированными липидными наночастицами и рекомбинантная вакцина с вектором аденовируса, экспрессирующая S-белок. Субъединичные вакцины, содержащие отдельные антигены SARS-CoV-2, также разрабатываются и тестируются в клинических испытаниях, как и вакцины на основе вирусоподобных частиц (VLP), представляющие антигены в виде множественных массивов на своей поверхности.

В обзоре, опубликованном в Biotechnology Letters авторы обсуждают вакцины на основе VLP растительного происхождения.

Исследование

VLP представляют собой самособирающиеся вирусные антигенные структуры, которые напоминают трехмерную морфологическую структуру вирионов, но лишены вирусной ДНК. VLP, подобно природным вирионам, могут генерировать мощные клеточные и гуморальные иммунные ответы без адъюванта из-за их сходства по размеру, форме и повторяющемуся массиву иммуногенных эпитопов, экспонируемых на поверхности VLP. VLP взаимодействуют с дендритными клетками (DC) и захватываются ими, которые впоследствии обрабатывают и представляют тысячи эпитопов, содержащихся в одной VLP на молекулах MHC класса I / II, вызывая сильные иммунные ответы, опосредованные Т-клетками.

В отсутствие адъювантов высокоплотное представление эпитопов в повторяющихся массивах на поверхности VLP может вызывать высокий титр и длительные B-клеточные иммунные ответы. VLP также являются более безопасной альтернативой живым, ослабленным или инактивированным вакцинам, поскольку в них отсутствует вирусная нуклеиновая кислота и они неинфекционны. Кроме того, антигены, отображаемые на поверхности VLP в своей исходной конформации, более стабильны, чем антигены, представленные в форме субъединиц, что приводит к меньшим и менее частым дозам антигена, необходимым для индукции защитного иммунного ответа.

VLP стали одной из наиболее успешных платформ рекомбинантной вакцинации благодаря присущим им свойствам. Регулирующие органы одобрили коммерчески доступные вакцины на основе VLP против вируса папилломы человека (HPV), который состоит из основного капсидного белка L1 HPV, и вируса гепатита B (HBV), который состоит из поверхностного антигена гепатита B (HBsAg). .

У людей эти вакцины очень эффективны и безопасны, так как обладают способностью вызывать длительные гуморальные иммунные ответы. Благодаря образованию высокоэффективных антител и профилям безопасности для человека эти вакцины могут вызывать длительные иммунные ответы. Эти достижения послужили толчком к разработке вакцинации на основе VLP от широкого спектра заболеваний. Однако высокая стоимость технологий экспрессии клеток дрожжей и насекомых, используемых для изготовления вакцин против ВПЧ и ВГВ, препятствует их широкому использованию в развивающихся странах.

После успеха VLP вируса гриппа на растениях компания Medicago создала вакцину на основе VLP SARS-CoV-2 для растений, используя свою платформу и полученные знания, и в настоящее время находится на переднем крае разработки вакцины против SARS-CoV-2. Опосредованная Agrobacterium трансформация была использована для вставки последовательности гена шипа SARS-CoV-2 в проростки N. benthamiana.

ВПЧ SARS-CoV-2 были сконструированы после того, как был экспрессирован соответствующий белок, и они были вполне сопоставимы по размеру и структуре с нативными вирионами SARS-CoV-2. Эта вакцина-кандидат от SARS-CoV-2 на основе VLP продемонстрировала свою эффективность в клинических исследованиях фазы I на людях и в настоящее время проходит фазу 2 и 3 клинических испытаний с ожидаемой производительностью 10 миллионов доз в месяц.

Последствия

Было продемонстрировано, что VLP обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными и рекомбинантными субъединичными вакцинациями, включая улучшенную иммуногенность и стабильность по сравнению с аттенуированными и инактивированными вакцинами и большую безопасность по сравнению с субъединичными вакцинами. Дополнительные преимущества VLP, когда они экспрессируются в системах временной экспрессии растений, включают надлежащую модификацию и сборку эукариот, высокую масштабируемость для получения высоких урожаев, более низкую стоимость для улучшения доступности продукта в развивающихся странах, повышенную безопасность из-за отсутствия контаминирующих патогенов человека и требуемую скорость производства. для борьбы с пандемиями, такими как SARS-CoV-2.

Несколько фармацевтических компаний специализируются на производстве лекарств для растений и вакцин, и были разработаны процедуры сбора VLP с растений, которые являются эффективными, масштабируемыми, экономичными и совместимыми с cGMP. Несмотря на то, что VLP, экспрессируемые в растениях, все еще должны преодолеть нормативные препятствия, связанные с одобрением FDA, значительный прогресс, достигнутый в вакцинах-кандидатах от растительного гриппа и SARS-CoV-2 на основе VLP, которые в настоящее время проходят фазы I, II и III клинических испытаний, предполагает, что регистрация эти продукты и, следовательно, признание других терапевтических средств и вакцин растительного происхождения вполне достижимы.

Исследователи из Университета Хельсинки и Университетской клиники Хельсинки разработали метод точной и быстрой коррекции генетических изменений в культивируемых клетках пациентов.

Метод производит генетически скорректированные аутологичные плюрипотентные стволовые клетки из биопсии кожи 2-3 мм от пациентов с различными генетическими заболеваниями. Скорректированные стволовые клетки необходимы для исследований и разработки новых методов лечения рассматриваемых заболеваний.

Ученые основали новый метод на предыдущих новаторских исследованиях в области стволовых клеток и редактирования генов, включая два метода, удостоенных Нобелевской премии. Первый метод – это изобретение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, ИПСК из дифференцированных клеток, получившее Нобелевскую премию в 2012 году. Другой метод – инновация «генные ножницы» CRISPR-Cas9, получившая премию в 2020 году. Новый метод сочетает в себе эти преимущества. методы коррекции генных изменений, вызывающих наследственные заболевания, и в то же время создания полностью функциональных новых стволовых клеток.

Новые терапевтические возможности для лечения наследственных заболеваний

Долгосрочная цель исследователей – получить аутологичные клетки с терапевтическими свойствами. Использование собственных скорректированных клеток пациента может помочь избежать иммунологических проблем, мешающих трансплантации органов и тканей от донора. Новый метод был разработан аргентинским аспирантом Сами Джалилом в Центре стволовых клеток Biomedicum Helsinki и опубликован в недавнем Stem Cell Reports, журнале Международного общества исследования стволовых клеток

.

Существует более 6000 известных наследственных заболеваний, вызываемых различными генными изменениями. Некоторым из них в настоящее время проводят трансплантацию клеток или органов от здорового донора, если таковой имеется.

«Наша новая система намного быстрее и точнее, чем старые методы исправления ошибок ДНК, а скорость делает ее проще и снижает также риск нежелательных изменений», – говорит адъюнкт-профессор Кирмо Вартиоваара, который руководил работой. .

В идеальных условиях мы достигли 100% эффективности, хотя следует помнить, что коррекция культивируемых клеток все еще далека от проверенных терапевтических применений. Но это очень хорошее начало ".

Кирмо Вартиоваара

Группа исследователей из Высшей школы медицины Университета Осаки начала инициированное исследователем клиническое испытание инъекции натрия астатина ([ ²¹¹ At] NaAt) для пациентов с рефрактерным дифференцированным раком щитовидной железы. Фаза I исследования оценивает безопасность, фармакокинетику и эффективность астатина для использования в альфа-терапии у пациентов с рефрактерным дифференцированным раком щитовидной железы, которые неадекватно реагировали на стандарт лечения.

Большинство видов рака щитовидной железы представляют собой дифференцированный рак и потребляют йод, как нормальные клетки щитовидной железы. Радиоактивный йод ( ¹³¹ I) уже давно используется клинически для пациентов с дифференцированным раком щитовидной железы в изолированных больничных палатах, предназначенных для лечения радионуклидами. Однако некоторые пациенты с множественными метастазами невосприимчивы к повторному ¹³¹ I лечению, несмотря на то, что целевые регионы демонстрируют достаточное поглощение йода, а медицинские учреждения испытывают трудности с содержанием специальных палат из-за ограниченных финансовых и человеческих ресурсов.

Кроме того, поскольку радиоактивный йод ( ¹³¹ I) также излучает гамма-лучи с большим радиусом действия, пациентов необходимо помещать в одиночку в специальные больничные палаты, чтобы защитить других от радиационного воздействия. С увеличением числа пожилых пациентов, которым требуется помощь лиц, осуществляющих уход, возникла потребность в лечении, которое можно было бы безопасно проводить в амбулаторных условиях.

Астатин ( ²¹¹ At) представляет собой галогеновый элемент со сходными химическими свойствами с йодом. Альфа-частицы, испускаемые из ²¹¹ At, имеют более высокий линейный перенос энергии по сравнению с бета-частицами из ¹³¹ I, оказывая лучший терапевтический эффект, вызывая двухцепочечные разрывы ДНК и образование свободных радикалов. Поскольку альфа-лучи находятся на небольшом расстоянии и не выходят за пределы тела, альфа-излучающие радионуклиды были одобрены для амбулаторного лечения рака.

В доклинических исследованиях мы продемонстрировали эффективность и безопасность натрия астатина ([ ²¹¹ At] NaAt) (код исследуемого ингредиента: TAH-1005) и достигли его стабильного производства в стационаре в качестве экспериментального лекарство в университетской больнице Осаки ".

Тадаши Ватабе, исследователь исследования

После утверждения наблюдательным советом больницы и регулирующим органом, TAH-1005 будет впервые в мире введен людям. В клинических испытаниях терапию начинают с низкой дозы, затем дозы титруют в сторону увеличения. Испытательный период продлится с ноября 2021 года по март 2024 года с максимальным размером выборки 16 человек.

«После того, как инъекция астатина будет одобрена в качестве фармацевтического продукта, мы ожидаем, что альфа-терапия будет проводиться в амбулаторных условиях. Разовая амбулаторная инъекция даст высокий терапевтический эффект с меньшей нагрузкой как на пациентов, так и на медицинские учреждения», – отмечает Ватабе. «Кроме того, астатин может быть помечен различными молекулами и антителами, и он потенциально может быть использован в качестве терапевтического агента при различных типах рака в будущем»

.

Рак поджелудочной железы очень агрессивен и, к сожалению, имеет плохой прогноз: 5-летняя выживаемость составляет всего 5%. Большинство смертей, связанных с раком поджелудочной железы, происходит из-за метастазов, которые возникают, когда опухоль проникает в другие органы. По-прежнему отсутствуют методы лечения метастазов опухоли, которые спасут тысячи жизней. В этом контексте понимание молекулярных механизмов, вызывающих метастазирование рака поджелудочной железы, является первым шагом к разработке эффективных целевых методов лечения.

В исследовании, опубликованном в eLife по адресу DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.66721, исследователи из Университета Осаки выявили ранее неизвестный механизм метастазирования рака поджелудочной железы, который можно использовать в качестве терапевтической мишени.

Во-первых, исследование проанализировало ткани рака поджелудочной железы человека и продемонстрировало, что небольшой сигнальный белок, называемый ARL4C, сверхэкспрессируется у пациентов с раком поджелудочной железы. Первоначальные результаты относительно функции этого белка показали, что он может участвовать в миграционных и инвазионных способностях клеток рака поджелудочной железы. Чтобы исследовать это и подтвердить местоположение ARL4C во вторжении в раковые клетки поджелудочной железы, исследователи разработали сложный эксперимент, имитирующий вторжение раковых клеток в организм человека. Они создали трехмерное устройство для культивирования, которое могло контролировать проникновение раковых клеток в окружающий коллагеновый гель, которое они использовали для наблюдения за вторжением живых клеток, содержащих флуоресцентно меченый ARL4C, через микроскоп.

Мы обнаружили, что ARL4C локализуется в так называемых инвазивных псевдоподиях – функционально аналогичных, но структурно отличных от инвадоподий – на поверхности клеток ».

Акикадзу Харада, ведущий автор исследования

Инвадоподии – это хорошо охарактеризованные ступенчатые экструзии, возникающие из вентральной поверхности клетки, которые раковые клетки используют для проникновения в другие ткани. Напротив, инвазивные псевдоподии длиннее и имеют больший диаметр, чем инвадоподии, и отходят от переднего конца клетки. «В этих псевдоподах ARL4C рекрутировал другой белок, называемый IQGAP1, который также сильно экспрессируется при многочисленных раковых заболеваниях, включая рак поджелудочной железы, – который переносит фермент под названием MMP14 к псевдоподам, позволяя раковой клетке проникать в коллагеновый гель или внеклеточный матрикс»

Как только этот новый механизм был раскрыт, исследователи захотели использовать это новое знание в терапевтических целях. В частности, они приняли подход олигонуклеотидной терапии с использованием антисмыслового олигонуклеотида или ASO. Это короткие молекулы одноцепочечной ДНК, которые действуют внутри клетки, чтобы влиять – в данном случае блокировать – производство белка. «ASO, направленный против ARL4C, смог подавить метастазы в лимфатические узлы раковых клеток поджелудочной железы, имплантированных в поджелудочную железу мыши с иммунодефицитом», – говорит Акира Кикучи, старший автор исследования. Если ARL4C заблокирован, раковые клетки менее агрессивны и с меньшей вероятностью распространятся. Хотя это только предварительные результаты, эти открытия открывают новые многообещающие терапевтические возможности для лечения этого чрезвычайно агрессивного рака и проливают свет на механизм его метастазирования.

Национальный центр опухолевых заболеваний Дрездена (NCT / UCC) является совместным учреждением Немецкого исследовательского центра рака (DKFZ), Университетской больницы Карла Густава Каруса в Дрездене, Медицинского факультета Карла Густава Каруса Дрезденского технического университета и Гельмгольцкого университета. Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).

Острый миелоидный лейкоз (ОМЛ) – наиболее распространенная форма быстро прогрессирующего рака крови у взрослых. Если не лечить, это приводит к летальному исходу в течение короткого времени. В большинстве случаев причина возникновения заболевания не выяснена. Крупномасштабное международное исследование, проведенное учеными из Университета Ньюкасла, Медицинской школы Икана на горе Синай (ISMMS, Нью-Йорк), Университетской больницы Карла Густава Каруса в Дрездене и Национального центра опухолевых заболеваний Дрездена (NCT / UCC), в настоящее время завершено. впервые показано, что общие наследственные генетические факторы увеличивают риск развития ОМЛ.

До сих пор такая ассоциация была известна только по очень редким генетическим изменениям у нескольких пациентов с AML и их семей. «Результаты обеспечивают важную основу для более глубокого понимания болезни и биологических механизмов, стоящих за ней. В будущем это может открыть новые возможности для предотвращения и лучшего лечения болезни», – говорит профессор Джеймс М. Аллан из Университета Ньюкасла. «Эти результаты являются результатом совместных усилий и стали возможными только благодаря многолетнему успешному сотрудничеству между исследователями и медицинскими работниками из десяти разных стран»

В рамках общегеномного исследования ассоциации исследователи специально исследовали те участки примерно в трех миллиардах нуклеотидов нормальной последовательности ДНК человека, где генетический материал отличается по одному нуклеотидному основанию («букве») как минимум на один процент. населения. Они исследовали более 7 миллионов этих однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и обнаружили изменение в гене KMT5B которое было значительно чаще у более чем 4000 проанализированных пациентов с AML, чем в группе сравнения из примерно 10500 здоровых. частные лица. Исследователи также идентифицировали другое генетическое изменение в гене HLA-DQB1 на хромосоме 6p, которое значительно чаще встречается у пациентов с нормальным кариотипом AML, наиболее распространенным подтипом этого заболевания.

Мы уже знаем, что один из обнаруженных генов риска играет важную роль в обеспечении правильной работы нашей иммунной системы. Следовательно, наши результаты показывают, что сильная иммунная система защищает нас от развития AML, в то время как менее эффективная иммунная система увеличивает риск развития AML ».

Профессор Фридрих Штельцель, Университетская клиника Дрездена

«Очень четкая корреляция генетических факторов и возникновения ОМЛ предполагает, что унаследованные генетические варианты являются ключевым фактором в развитии болезни», – сказал профессор Кенан Онель из Медицинской школы Икан на горе Синай. «Соответствующие генетические черты наследуются и могут передаваться в семье»

Будущие исследования теперь будут изучать, какие биологические механизмы запускаются генетическими изменениями в организме и как они способствуют развитию лейкемии. На этой основе в будущем могут быть разработаны новые стратегии профилактики и лечения лейкемии.

Бактерии из пищеварительной системы, по-видимому, могут вызывать повреждение клеток поджелудочной железы, увеличивая риск злокачественных опухолей. Впервые живые бактерии из кистозных поражений поджелудочной железы, которые являются предшественниками рака поджелудочной железы, были проанализированы исследователями из Каролинского института в Швеции. Исследование, опубликованное в Кишечные микробы может привести к профилактическому вмешательству с использованием местных антибиотиков.

Рак поджелудочной железы – одна из самых агрессивных и смертельных форм рака. Поскольку у него могут быть неясные симптомы, если таковые имеются, на ранних стадиях, это обычно обнаруживается поздно, к тому времени, когда оно распространилось.

Следовательно, на момент постановки диагноза у большинства пациентов заболевание перешло в терминальную стадию. Сегодняшняя ситуация выглядит так, что рак поджелудочной железы вскоре станет третьей по частоте причиной смерти, связанной с раком, в ЕС.

Кистозные поражения, включая внутрипротоковые папиллярные муцинозные новообразования (IPMN) поджелудочной железы, являются обычным явлением. Поскольку они известны как предшественники рака поджелудочной железы, многие пациенты нуждаются в регулярных обследованиях на протяжении всей жизни, а некоторым может потребоваться операция. Для человека и для здравоохранения было бы полезно узнать больше о канцерогенных факторах риска.

Снижает действие цитостатиков

Связь между IPMN и раком поджелудочной железы еще полностью не известна, но более ранние исследования, проведенные Каролинским институтом и другими исследователями, показывают, что присутствие оральных бактерий в поджелудочной железе может быть мерой тяжести поражения IPMN.

Исследователи из Каролинского института основываются на своих предыдущих результатах. Используя современные методы культивирования и новую протеомную технику, они смогли захватить живые бактерии поджелудочной железы для изучения их в лаборатории. В этом новом исследовании они проанализировали кистозную жидкость у 29 пациентов, перенесших операцию по поводу кистозной опухоли поджелудочной железы в период с 2018 по 2019 год.

Их результаты показали чрезмерную представленность гаммапротеобактерий и другого класса бактерий, называемых бациллами. Эти бактерии обычно обитают в пищеварительном тракте, и ранее было показано, что они способствуют устойчивости к противораковым лекарствам, препятствуя действию гемцитабина, цитостатического препарата, используемого при лечении рака поджелудочной железы. Исследование показало, что эти бактерии присутствовали в IPMN и культивировались в 24% случаев.

Первая стадия поражения

При дальнейшем исследовании в лаборатории, исследователи обнаружили, что многие из этих бактерий могут инфицировать и даже скрываться внутри клеток поджелудочной железы с опасными последствиями.

Некоторые бактерии могут вызывать разрыв двухцепочечной ДНК, который считается первым этапом клеточного поражения и рака. Мы также обнаружили, что антибиотики могут предотвратить повреждение ДНК. Наши результаты не только подтверждают, что бактерии играют важную роль в развитии рака, они также проливают свет на новые способы борьбы с этим процессом »

Маргарет Сэлльберг Чен, профессор кафедры стоматологической медицины Каролинского института

Остается ответить на вопрос, как бактерии пищеварительного тракта проникают в поджелудочную железу, чтобы затем скрыться в ее клетках.

«В нормальных условиях проток от кишечника к поджелудочной железе закрыт, но при наличии воспаления или травмы бактерии могут проскользнуть сквозь него», – говорит Волкан Озенци, старший консультант и доцент лабораторного отдела. Медицина, Каролинский институт. «Вероятно, бактерии мигрировали из ротовой полости и желудочно-кишечного тракта в поджелудочную железу через этот проток. Некоторые бактерии также могут скрываться в человеческих клетках, таких как белые кровяные тельца, и перемещаться в поджелудочную железу с помощью этих клеток.

Группа заявляет, что их результаты имеют потенциальное клиническое применение.

«Например, было бы актуально иметь возможность проверять пациентов с IPMN на этот тип бактерий», – говорит соавтор исследования доктор Асиф Халими, хирург и докторант кафедры клинических наук. , Вмешательство и технологии, Каролинский институт. «Мы обсудили возможность введения местного лечения антибиотиками в сочетании, например, с эндоскопическим обследованием или лечением. Это снизит риск бактериальной инфекции и предотвратит проблемы в будущем»

.

В настоящее время исследователи изучают, требует ли повреждение ДНК физических бактерий или метаболитов бактерий. Они также составляют карту источников бактерий в желудочно-кишечном тракте и сравнивают их с бактериями, обнаруженными во рту.

Наиболее полное на сегодняшний день геномное исследование сифилиса выявило недавнее возрождение этой болезни во всем мире.

Согласно исследованию, опубликованному в Nature Microbiology.

наблюдается широко распространенная глобальная передача сифилиса, особенно в течение последних 20 лет.

Исследователи из Лондонской школы гигиены и тропической медицины (LSHTM), Института Велком Сэнгер, Агентства по безопасности здравоохранения Великобритании и их сотрудники составили карту недавнего возрождения болезни во всем мире. Они обнаружили почти идентичные образцы сифилиса в 14 странах, при этом глобальная популяция сифилиса состоит из двух линий, SS14 и Nichols.

Подробный анализ этих клонов обеспечивает важное понимание генетического разнообразия сифилиса, что имеет значение для дизайна вакцины и устойчивости к противомикробным препаратам.

Сифилис – одна из наиболее распространенных инфекций, передаваемых половым путем (ИППП) в мире, с которой ежегодно инфицируется около шести миллионов человек. Вызванный бактерией Treponema pallidum он легко поддается лечению, хотя симптомы могут исчезнуть до того, как человек поймет, что он инфицирован, или может не появиться вовсе. Если не лечить сифилис, он может вызвать серьезные долгосрочные проблемы со здоровьем.

Инфекции сифилиса, возникающие во время беременности, могут передаваться ребенку, вызывая врожденный сифилис. Это вторая ведущая причина мертворождений во всем мире и может иметь серьезные последствия для развития у доношенных детей. Это можно предотвратить путем раннего обследования и лечения во время беременности. Врожденный сифилис чаще встречается в странах, где нет таких программ скрининга.

Для этого исследования, финансируемого Wellcome, исследователи LSHTM и Wellcome Sanger Institute координировали сбор 726 образцов сифилиса из 23 стран. Сюда входили регионы с хорошей выборкой, такие как США и Западная Европа, а также регионы с плохой выборкой, такие как Центральная Азия, Австралия и Африка.

Институт Сэнгера секвенировал геном каждого образца и провел филогенетический и кластерный анализ, чтобы составить карту глобальной популяции сифилиса.

Поскольку изменения ДНК происходят с известной и предсказуемой скоростью с течением времени, можно установить родственные связи между различными последовательностями. Команда обнаружила, что все образцы произошли всего от двух глубоко разветвленных линий, Nichols и SS14. Обе линии в настоящее время циркулируют в 12 из 23 выбранных стран, и почти идентичные образцы присутствуют в 14 из этих стран.

Доминирующие линии сифилиса, инфицировавшие пациентов до 1983 года, не были такими же, как те, которые заражают пациентов сегодня. Наш анализ показывает, что в конце 1990-х годов произошло узкое место в популяции, что указывает на значительное сокращение численности населения на T. pallidum скорее всего, в результате кризиса ВИЧ / СПИДа. С точки зрения общественного здравоохранения беспокоит то, что наличие почти идентичных образцов во многих странах предполагает, что болезнь регулярно передается в международном масштабе. Сифилис вернулся, и он стал глобальным ".

Доктор Мэтью Бил, первый автор исследования из Института Велкома Сэнгера

Заболеваемость сифилисом снизилась в 1980-х и 1990-х годах, отчасти из-за более безопасных сексуальных практик после эпидемии ВИЧ / СПИДа. Но в последние десятилетия сифилис снова увеличился, увеличившись более чем на 300% в некоторых странах с 2010 года. Сифилис непропорционально поражает мужчин, практикующих секс с мужчинами (МСМ), в некоторых странах – например, 90% случаев сифилиса в Великобритании в 2017 году были среди МСМ. .

Д-р Хелен Файфер, старший автор статьи из Агентства безопасности здравоохранения Великобритании (UKHSA), сказала: «Резкий рост числа случаев сифилиса в последние десятилетия вызывает серьезное беспокойство. Это инфекция, передающаяся половым путем, которая легко может остаться незамеченной. в последние годы значительная часть случаев диагностируется на латентной стадии среди мужчин, практикующих секс с мужчинами (МСМ). Рост заболеваемости сифилисом среди гетеросексуалов также вызывает обеспокоенность из-за риска врожденного сифилиса. Любой, кто вступает в половые отношения с новыми или случайными партнеры должны использовать презерватив и пройти тестирование – ИППП могут иметь серьезные последствия для здоровья людей и здоровья их нынешних или будущих сексуальных партнеров »

Исследование является ценным ресурсом для понимания генетического разнообразия T. pallidum что будет иметь значение для дизайна вакцины и устойчивости к лекарствам. Многие из секвенированных образцов были устойчивы к макролидам, классу антибиотиков, используемых для лечения многих ИППП, хотя ни один из них не показал устойчивости к наиболее распространенному лечению сифилиса, бензатин-бензилпенициллину. Любая вакцина против сифилиса должна быть адаптирована к наиболее распространенным линиям T. pallidum в настоящее время в обращении.

Профессор Николас Томсон, старший автор исследования из LSHTM и Института Велкома Сэнгера, сказал: «Это были огромные логистические усилия, чтобы объединить это исследование, и мы не смогли бы сделать это без наших международных сотрудников. Мы хотели развивают область геномики сифилиса, и эти данные обеспечивают прочную основу для будущих исследований. В сочетании с недавней возможностью культивирования T. pallidum в лаборатории, в настоящее время в этой области ведется активная деятельность. важно, потому что сифилис быстро становится неотложной проблемой общественного здравоохранения »

Клетка хранит весь свой генетический материал в своем ядре в виде хромосом, но это еще не все, что там спрятано. Ядро также является домом для небольших тел, называемых ядрышками -; кластеры белков и РНК, которые помогают строить рибосомы.

Используя компьютерное моделирование, химики Массачусетского технологического института теперь обнаружили, как эти тела взаимодействуют с хромосомами в ядре и как эти взаимодействия помогают ядрышкам существовать в виде стабильных капель внутри ядра.

Их открытия также предполагают, что взаимодействия хроматина с ядерным телом приводят к тому, что геном приобретает гелеобразную структуру, которая способствует стабильным взаимодействиям между геномом и механизмами транскрипции. Эти взаимодействия помогают контролировать экспрессию генов.

Эта модель вдохновила нас на мысль, что геном может иметь гелеобразные особенности, которые могут помочь системе кодировать важные контакты и помочь в дальнейшем преобразовании этих контактов в функциональные выходы ».

Бин Чжан, доцент кафедры химии в Массачусетском технологическом институте, ассоциированный член Бродского института Гарварда и Массачусетского технологического института, старший автор исследования

Аспирант Массачусетского технологического института Ифэн Ци является ведущим автором статьи, которая сегодня публикуется в Nature Communications .

Моделирование капель

Большая часть исследований Чжана сосредоточена на моделировании трехмерной структуры генома и анализе того, как эта структура влияет на регуляцию генов.

В новом исследовании он хотел расширить свое моделирование, включив ядрышки. Эти маленькие тельца, которые разрушаются в начале деления клеток и затем реформируются позже в процессе, состоят из более чем тысячи различных молекул РНК и белков. Одна из ключевых функций ядрышек – продуцировать рибосомную РНК, компонент рибосом.

Недавние исследования показали, что ядрышки существуют в виде множества жидких капель. Это вызывало недоумение, потому что при нормальных условиях несколько капель должны со временем слиться в одну большую каплю, чтобы минимизировать поверхностное натяжение системы, – говорит Чжан

.

"Вот где проблема становится интересной, потому что в ядре эти множественные капли каким-то образом могут оставаться стабильными в течение всего клеточного цикла, в течение примерно 24 часов", – говорит он.

Чтобы исследовать это явление, Чжан и Ци использовали метод, называемый молекулярно-динамическим моделированием, который может моделировать, как молекулярная система изменяется с течением времени. В начале моделирования белки и РНК, составляющие ядрышки, случайным образом распределяются по ядру, и моделирование отслеживает, как они постепенно образуют маленькие капельки.

В свое моделирование исследователи также включили хроматин, вещество, которое составляет хромосомы и включает белки, а также ДНК. Используя данные предыдущих экспериментов, в которых анализировалась структура хромосом, команда Массачусетского технологического института вычислила энергию взаимодействия отдельных хромосом, что позволило им обеспечить реалистичное представление трехмерных структур генома.

Используя эту модель, исследователи смогли наблюдать, как образуются капельки ядрышек. Они обнаружили, что если бы они моделировали компоненты ядрышка самостоятельно, без хроматина, они, как и ожидалось, со временем слились бы в одну большую каплю. Однако, как только хроматин был введен в модель, исследователи обнаружили, что ядрышки образуют несколько капель, как и в живых клетках.

Исследователи также выяснили, почему это происходит: капли ядрышек привязываются к определенным участкам хроматина, и когда это происходит, хроматин действует как тормоз, препятствующий слиянию ядрышек друг с другом.

«Эти силы по сути задерживают систему в эти маленькие капельки и препятствуют их слиянию», – говорит Чжан. «Наше исследование является первым, кто подчеркивает важность этой сети хроматина, которая может значительно замедлить слияние и остановить систему в ее капельном состоянии».

Контроль генов

Ядрышки – не единственные небольшие структуры, обнаруженные в ядре -; другие включают ядерные спеклы и ядерную пластинку, оболочку, которая окружает геном и может связываться с хроматином. Группа Чжана в настоящее время работает над моделированием вклада этих ядерных структур, и их первоначальные результаты показывают, что они помогают придать геному более гелеобразные свойства, говорит Чжан

.

«Эта связь, которую мы наблюдали между хроматином и ядерными телами, не является специфической для ядрышек. Она также характерна для других ядерных тел», – говорит он. «Эта концентрация ядерных тел в корне изменит динамику организации генома и, скорее всего, превратит геном из жидкости в гель»

Это гелеобразное состояние облегчило бы взаимодействие различных участков хроматина друг с другом, чем если бы структура существовала в жидком состоянии, – говорит он. Поддержание стабильных взаимодействий между удаленными участками генома важно, потому что гены часто контролируются участками хроматина, физически удаленными от них.

Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения и Фондом Гордона и Бетти Мур.

Эксперты предсказывают, что без вмешательства проблема бактериальных инфекций с множественной лекарственной устойчивостью может стать катастрофической к 2050 году, убивая почти 10 миллионов человек ежегодно.

В поисках решений Национальный институт здравоохранения предоставил пятилетний грант в размере 1,8 миллиона долларов Джозефу Боллу, доценту биологии Техасского университета в Арлингтоне, для выявления и подавления защитных механизмов Acinetobacter baumannii патоген, который процветает в больницах и клинических учреждениях.

A. baumannii может вызывать инфекции крови, мочевыводящих путей и легких или раны в других частях тела. Инфекции обычно лечат антибиотиками, но многие штаммы устойчивы к лекарствам, включая карбапенемы, класс высокоэффективных антибиотиков, обычно применяемых при тяжелых бактериальных инфекциях с множественной лекарственной устойчивостью.

В предыдущем исследовании мы обнаружили, что когда A. baumannii испытывает стресс, например, лечение антибиотиками, он модифицирует свою клеточную оболочку, чтобы выдерживать антибиотик в течение продолжительных периодов времени. Конкретные модификации позволяют бактериям выживать достаточно долго, чтобы приобрести истинную устойчивость к антибиотикам, что может привести к неэффективности лечения антибиотиками. Это может произойти в течение 24 часов после воздействия антибиотиков ".

Джозеф Болл, доцент биологии Техасского университета в Арлингтоне

Команда Болла рассчитывает определить, какие адаптации клеточной оболочки позволяют патогену выжить в присутствии антибиотиков и как выживаемость способствует приобретению истинной устойчивости.

В недавнем исследовании под названием «Активность связывающих пенициллин белков перегородки класса А и ld-транспептидазы опосредуют отбор устойчивых к колистину липоолигосахараидов, дефицитных Acinetobacter baumannii, », которое было опубликовано в журнале mBio , группа показала, что два фермента LD-транспептидазы ремоделируют A. клеточная оболочка baumannii чтобы способствовать ее выживанию в условиях стресса, такого как тот, который испытывается во время лечения антибиотиками.

Вооружившись этим прорывом, Ханна Боверманн, старший специалист по биологии и микробиологии, анализирует гены, кодирующие LD-транспептидазы бактерий, чтобы узнать, какие стрессовые условия вызывают их активацию. Она выделяет промоторы LD-транспептидазы, часть ДНК, которая контролирует использование других частей ДНК, и склеивает их с другим геном, функция которого состоит в том, чтобы окрашивать бактериальную клетку в синий цвет. Когда клетка находится в среде, где она хочет изменить свою клеточную оболочку, чтобы защитить себя, она становится синей, и Боверманн может наблюдать время изменения.

Чтобы спровоцировать эту реакцию, она вводит антибиотики, экспериментирует с различными изменениями температуры, подвергает клетку градиенту pH и подвергает клетку лишению питательных веществ.

«Каждый ответ приближает нас к пониманию того, как модификации клеточной оболочки сохраняют целостность бактериальной клетки при стрессе», – сказал Боверманн.

Исследователи надеются найти на поверхности клетки новые мишени для атаки антибиотиков, усиливая эффективность существующих лекарств против A. baumannii инфекции.

Лекарственно-устойчивые бактерии заставили медицинских работников использовать комбинаторные методы лечения, при которых для лечения бактериальных инфекций используются несколько препаратов, но даже эти методы становятся все более неэффективными, сказал Болл.

«Это превратилось в игру. Исследователи открывают новый противомикробный препарат, и бактерии становятся устойчивыми к нему. У нас заканчиваются варианты», – сказал Болл. «Бактериальная резистентность быстро опережает развитие новых антибиотиков»

Родинки и меланомы – это опухоли кожи, которые происходят из одной клетки, называемой меланоцитами. Разница в том, что родинки обычно безвредны, а меланомы являются злокачественными и часто приводят к смерти без лечения. В исследовании, опубликованном сегодня в eLife Magazine Роберт Джадсон-Торрес, доктор философии, исследователь Института рака Хантсмана (HCI) и доцент дерматологии и онкологических наук Университета Юты (U of U), объясняет, как распространены родинки и образуются меланомы, и почему родинки могут превращаться в меланому.

Меланоциты – это клетки, которые придают цвет коже, защищая ее от солнечных лучей. Специфические изменения в последовательности ДНК меланоцитов, называемые мутациями гена BRAF обнаруживаются более чем в 75% молей. Такое же изменение также обнаруживается в 50% меланом и часто встречается при раке толстой кишки и легких. Считалось, что когда меланоциты имеют только мутацию BRAFV600E клетка перестает делиться, что приводит к появлению родинки. Когда меланоциты имеют другие мутации с BRAFV600E они бесконтрольно делятся, превращаясь в меланому. Эта модель называется «старением, индуцированным онкогенами».

В последние годы эта модель подверглась сомнению в ряде исследований. Эти исследования предоставили прекрасные данные, позволяющие предположить, что модель индуцированного онкогеном старения не объясняет образование родинок, но им всем не хватало альтернативного объяснения, которое так и осталось неуловимым »

.

Роберт Джадсон-Торрес, доктор философии, исследователь Института рака Хантсмана (HCI) и доцент дерматологии и онкологии Университета Юты (U of U)

С помощью сотрудников из HCI и Калифорнийского университета в Сан-Франциско группа исследователей взяла родинки и меланомы, пожертвованные пациентами, и использовала транскриптомное профилирование и цифровую голографическую цитометрию. Транскриптомное профилирование позволяет исследователям определять молекулярные различия между родинками и меланомами. Цифровая голографическая цитометрия помогает исследователям отслеживать изменения в клетках человека.

«Мы открыли новый молекулярный механизм, который объясняет, как образуются родинки, как образуются меланомы и почему родинки иногда становятся меланомами», – говорит Джадсон-Торрес.

Исследование показывает, что меланоциты, которые превращаются в меланому, не нуждаются в дополнительных мутациях, но на самом деле на них влияют сигналы окружающей среды, когда клетки получают сигналы из окружающей среды в коже вокруг них, которые задают им направление. Меланоциты экспрессируют гены в различных средах, указывая им либо неконтролируемое деление, либо полное прекращение деления.

«Происхождение меланомы, зависящее от сигналов окружающей среды, дает новый взгляд на профилактику и лечение», – говорит Джадсон-Торрес. «Он также играет роль в борьбе с меланомой, предотвращая генетические мутации и воздействуя на них. Мы также можем бороться с меланомой, изменяя окружающую среду»

Эти результаты создают основу для исследования потенциальных биомаркеров меланомы, позволяя врачам обнаруживать раковые изменения в крови на более ранних стадиях. Исследователи также заинтересованы в использовании этих данных, чтобы лучше понять потенциальные средства местного действия для снижения риска меланомы, задержки развития или остановки рецидива, а также для раннего выявления меланомы.

Нозокомиальные или медицинские инфекции (HAI) – это инфекции, которые возникают в медицинских учреждениях. Эти инфекции могут вызывать значительную заболеваемость и смертность пациентов.

Известно также, что HAI несут значительное финансовое бремя для систем здравоохранения. Возникновение пандемии коронавирусного заболевания 2019 (COVID-19) увеличило это бремя для медицинских учреждений по всему миру.

Исследование: Выявлено: как ультрафиолетовая дезинфекция может предотвратить внутрибольничную передачу COVID-19 и других инфекционных заболеваний. Изображение предоставлено: Нор Гал / Shutterstock.com

Справочная информация

Наиболее распространенными известными внутрибольничными патогенами являются вирусы или бактерии. Хотя существует множество антибиотиков, доступных для использования, устойчивость к антибиотикам, а также неспособность этих соединений лечить вирусные инфекции ограничивают применимость этого варианта лечения.

Таким образом, эти патогены способны выживать на поверхности в течение многих лет и могут передаваться людям в медицинских учреждениях. Наибольший риск для системы здравоохранения представляют заболевания, которые трудно поддаются лечению; поэтому профилактика заболеваний, вызываемых этими патогенами, имеет большое значение.

Эффективная очистка поверхностей считается важной для предотвращения передачи патогенов. Однако несколько исследований показали, что менее 50% поверхностей в палатах пациентов очищаются эффективно, что позволяет этим комнатам стать резервуарами окружающей среды, которые могут заразить последующих пациентов.

Необходимо рассмотреть возможность усиленной очистки окружающей среды, чтобы предотвратить передачу HAI. Ручная очистка недостаточна; поэтому необходимо рассмотреть новые стратегии дезинфекции для предотвращения болезней, вызываемых патогенами, особенно тех, которые трудно лечить.

В новой обзорной статье, опубликованной в Applied Microbiology определяется роль ультрафиолетовой (УФ) дезинфекции для внутрибольничной передачи COVID-19 и других инфекционных заболеваний.

Механизм вирусной мутации

Мутации вирусов – важный фактор, способствующий распространению болезней. Мутантные варианты вируса не распознаются иммунной системой, и варианты лечения также ограничены. Кроме того, антигенный сдвиг и дрейф могут снизить эффективность вакцин.

Мутировавший вирус после сдвига с наибольшей вероятностью вызовет пандемию, поскольку у населения нет иммунитета к нему. Это явление наблюдалось в случае коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-1) и SARS-CoV-2. Хотя оба этих вируса используют один и тот же рецептор ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) для проникновения в клетки-хозяева, проникновение более эффективно в случае SARS-CoV-2.

Аналогичное явление наблюдается в случае мутировавшего дельта-варианта SARS-CoV-2. Вариант Delta может распространяться в три раза быстрее, чем исходный штамм, а также может подавлять иммунную систему хозяина.

Хотя современные вакцины против COVID-19 эффективны против варианта Дельта, остается вероятность появления новых вакцинно-устойчивых штаммов. Следовательно, необходимо применять невакцинальные стратегии, чтобы предотвратить распространение болезни.

Механизм устойчивости к антибиотикам

Рост устойчивости к антибиотикам может привести к будущей пандемии, в то время как многие ученые считают, что мы уже находимся в условиях этой «тихой пандемии». Устойчивость к антибиотикам может сделать несколько повседневных процедур небезопасными.

Бактерии, несмотря на то, что они одноклеточные организмы, выжили более трех миллиардов лет благодаря своей приспособляемости и генетической пластичности. Эти механизмы также помогают бактериям приобретать устойчивость к антибиотикам, детергентам и дезинфицирующим средствам.

Грамотрицательные бактерии более устойчивы к дезинфицирующим средствам из-за их внешней мембраны. Следовательно, эти бактерии могут сохраняться в больничной среде и вызывать болезни у пациентов. Необходимы дальнейшие исследования для определения лучших стратегий контроля, которые могут предотвратить инфекции организмов с множественной лекарственной устойчивостью (MDRO).

Передача заболевания в медицинских учреждениях

Понимание путей передачи болезней может иметь важное значение для предотвращения передачи болезней и будущих инфекций. Три фактора передачи патогена включают восприимчивого хозяина, вирулентного патогена и благоприятную окружающую среду.

Факторы хозяина труднее всего регулировать, так как многие пациенты с сопутствующими заболеваниями попадают в больницы. Вакцинация считается наиболее актуальной в случае COVID-19; однако больницы не могут дискриминировать невакцинированных пациентов. Кроме того, для многих инфекционных патогенов нет доступных вакцин. Таким образом, наиболее важными факторами борьбы с инфекцией являются окружающая среда и патоген.

Четыре основных пути передачи болезни включают переносчиками, транспортными средствами, контактными и воздушными путями. Контактная передача включает физический контакт и прямую передачу патогенов между людьми.

Транспортная передача – это косвенная передача инфекционного агента от резервуара к хозяину. Наиболее распространенными транспортными средствами в условиях больницы могут быть зараженные катетеры, хирургические инструменты или предметы в палатах пациентов.

Передача через воздух происходит, когда патогены взвешиваются в воздухе и вызывают заболевание, попадая в дыхательную систему. Наконец, переносчик – это распространение болезней животными.

Несмотря на то, что существует множество путей передачи инфекции в больницу, появление COVID-19 подчеркнуло важность дезинфекции окружающей среды. Использование средств индивидуальной защиты (СИЗ) считается наиболее важным методом предотвращения передачи вируса, за которым следует мытье рук и поддержание социального дистанцирования. Эти методы не эффективны сами по себе; поэтому было разработано несколько вакцин для снижения передачи COVID-19.

Текущий подход к инфекционному контролю

Первым подходом к предотвращению передачи патогенов является соблюдение гигиены рук. Практика гигиены рук привела к снижению числа инфекций, вызываемых МДРО.

Однако одной лишь гигиены рук недостаточно, поскольку передача патогенов транспортными средствами часто требует очистки окружающей среды. Раствор моющего средства используется для очистки клинических поверхностей, в то время как дезинфицирующее средство используется для очистки поверхностей повышенного риска.

Кроме того, воздушную трансмиссию можно ограничить за счет использования воздушного фильтра. Сюда входят защитные маски для лица, высокоэффективная фильтрация воздуха, поглощающая частицы (HEPA), и процедуры вентиляции.

Во время пандемии COVID-19 ношение масок было обычным делом как среди медицинских работников, так и среди простых людей. Однако по-прежнему существует потребность в дополнительных стратегиях дезинфекции для дальнейшего снижения передачи патогенов, таких как SARS-CoV-2. Во время пандемии COVID-19 УФ-дезинфекция воздуха и поверхностей приобрела популярность во всем мире.

УФ бактерицидное облучение

Ультрафиолетовое бактерицидное облучение использует ультрафиолетовые лучи в диапазоне длин волн от 200 до 320 нанометров (нм). УФА находится вне этого диапазона и не считается бактерицидным. Наиболее известным бактерицидным УФ-излучением является УФ-С, которое используется во многих коммерческих системах.

История УФ-дезинфекции

Первое сообщение о бактерицидных свойствах света было опубликовано в 1877 году Даунсом и Блант. После этого Маршал Уорд показал, что фиолетовый конец светового спектра может вызывать инактивацию бактерий в 1892 году.

В 1903 году Нильс Финсен получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за лечение заболеваний, связанных с туберкулезом, с помощью концентрированного светового излучения. Бактерицидный спектр был разработан Гейтсом в 1930 году. Однако в это время был также открыт пенициллин, который сместил фокус с УФ-света.

В 1988 году Болтон показал, что УФ-свет может действовать как дезинфицирующее средство широкого спектра действия, способное инактивировать почти все бактерии, вирусы и простейшие. Сегодня ультрафиолетовое излучение широко используется в качестве дезинфицирующего средства, потому что это не содержащий химикатов процесс и довольно эффективен против химически устойчивых организмов.

Механизм УФ-микробной инактивации

УФ-свет вызывает инактивацию микробов после его поглощения патогенным генетическим материалом. УФ-свет сильно поглощается двойными связями тимин-цистеин в пиримидиновых основаниях, что вызывает разрыв водородных связей, что в дальнейшем позволяет пиримидиновому основанию реагировать с соседними молекулами. УФ-излучение также может приводить к сшиванию несмежных тиминов или между цитозином и гуанином.

УФ-излучение быстро нацелено на дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК). Фактически, UVB вызывает от 50 до 100 двухцепочечных разрывов в каждой клетке, тогда как UVC вызывает 50 000 димеров пиримидина на клетку.

Однако эти повреждения могут быть восстановлены с помощью механизмов репарации ДНК клетки. Ультрафиолетовый свет может также вызывать повреждение белковых капсул некоторых вирусов, изменять вторичные структуры белков, вызывать разворачивание или агрегацию белков и обнажать гидрофобные области.

Клиническое применение УФ-дезинфекции

Хотя моющие средства обычно используются для очистки поверхностей, они не инактивируют устойчивый к антибиотикам генетический материал. Эти генетические материалы впоследствии сохраняются в окружающей среде и могут передаваться соседним бактериям посредством горизонтального переноса генов. Примечательно, что моющие и дезинфицирующие средства также не влияют на болезнетворные микроорганизмы, переносимые по воздуху.

Однако использование УФ-дезинфекции в больницах пока не очень распространено, так как оно не подходит для определенных медицинских учреждений, таких как отделения неотложной помощи. Наиболее подходящее использование ультрафиолетового излучения в больницах – это очистка зон повышенного риска.

УФ-системы для верхних помещений можно использовать в жилых помещениях, если они соответствующим образом спроектированы для ограничения УФ-излучения в нижнем помещении. Закрытые воздушные фильтры UVC и автоматизированные роботы для УФ-дезинфекции можно использовать в любом месте больницы. УФ-дезинфекция – это дополнительная стратегия очистки, которую необходимо использовать наряду с ручной очисткой; однако она не должна заменять ручную очистку.

При выборе системы УФ-дезинфекции поверхностей в больнице необходимо соблюдать определенные критерии, такие как экономичность, простота использования и транспортировка. Кроме того, эти УФ-устройства должны быть оснащены множеством функций безопасности в сочетании с принятием определенных мер безопасности, предотвращающих утечку света в окружающую среду. Кроме того, УФ-устройство необходимо регулярно чистить и контролировать.

УФС-активность против клинических патогенов

В нескольких исследованиях сообщалось, что UVC способен инактивировать высокие вирусные нагрузки как SARS-CoV-1, так и SARS-CoV-2. Таким образом, UVC довольно эффективно снижает передачу SARS-CoV-2. Также было обнаружено, что УФ-излучение инактивирует MDRO и другие устойчивые к антибиотикам бактерии.

Передача возбудителя воздушным путем

Точная идентификация путей передачи SARS-CoV-2 может иметь значение для его распространения в больницах и населенных пунктах. Несколько исследований предоставляют четкие доказательства того, что передача SARS-CoV-2 происходит по воздуху. SARS-CoV-2 также может передаваться с фекальными аэрозолями через высушенные ванны и дренажные системы в полу.

УФ-дезинфекция воздуха

Обеззараживание воздуха и поверхностей можно проводить с помощью УФ-роботов; однако из-за их мутагенного действия их нельзя использовать в жилых помещениях.

HEPA-фильтрация обычно используется для улавливания и ограничения рециркуляции частиц в воздухе. Однако эффективность фильтров HEPA ограничена, поскольку они не могут улавливать частицы размером менее 0,3 микрометра (мкм), которые включают вирусы, летучие органические соединения (канцерогенные) и некоторые белки. Диаметр SARS-CoV-2 оценивается в диапазоне от 60 до 140 нм, что значительно ниже ловушки фильтра HEPA.

В новейших системах фильтрации воздуха используется гибрид физических и биологических систем. Новые технологии используют фильтры HEPA вместе с UVC для дезинфекции частиц. Это улучшает процесс дезинфекции и предотвращает передачу патогенов.

Верхние УФ комнатные системы

УФ-системы в верхней комнате создают бактерицидную зону УФ-света, расположенную в самой верхней части комнаты. Рабочий механизм, лежащий в основе верхних комнатных ультрафиолетовых систем, заключается в максимальном воздействии ультрафиолетового излучения на верхний воздух помещения при минимальном воздействии на людей, находящихся внизу. Эти УФ-системы для верхних помещений полезны для сред с повышенным риском, таких как операционные или залы ожидания.

Некоторые из соображений, касающихся УФ-систем в верхних помещениях, включают скорость воздухообмена, дозу УФ-излучения, время воздействия УФ-излучения, высоту потолка, влажность, температуру, воздействие медицинского оборудования и техническое обслуживание ламп.

Передача патогенов через поверхность

Патогены ежедневно выделяются с кожи пациентов и медицинских работников, из дыхательных капель или аэрозолей, которые оседают на поверхности и образуют фомиты. Эти патогены способны годами выживать на поверхности.

Недавно было обнаружено, что SARS-CoV-2 сохраняет жизнеспособность на непористых поверхностях в течение как минимум 28 дней и 21 день на материале маски N95. Патогены часто остаются на этих поверхностях из-за неэффективной ручной очистки.

Однако риск передачи SARS-CoV-2 через воздействие на загрязненные поверхности низок по сравнению с прямой и воздушной передачей. Тем не менее, важно понимать роль поверхностей окружающей среды в передаче болезней.

Респираторные капли и частицы SARS-CoV-2 могут оседать на поверхностях, где они остаются жизнеспособными в течение семи дней. Поэтому гигиена рук и дезинфекция поверхностей чрезвычайно эффективны для предотвращения передачи инфекции через поверхность.

УФ-дезинфекция непористых поверхностей

В настоящее время на рынке доступно несколько устройств, использующих УФ-технологию для использования в медицинских учреждениях. С этой целью два известных устройства включают импульсные ксеноновые УФ-излучатели и стационарные УФ-излучатели. Эти технологии могут эффективно снизить передачу HAI, включая MDRO, метициллин-резистентный Staphylococcus aureus (MRSA) и ванкомицин-устойчивый энтерококк (VRE).

УФ-дезинфекция пористых материалов

Одним из основных последствий пандемии COVID-19 стала глобальная нехватка СИЗ. Одноразовые СИЗ, такие как хирургические маски, респираторы N95 и одноразовые халаты, использовались повторно в течение нескольких дней, что подвергало медицинских работников высокому риску заражения.

В это время для преодоления дефицита была проведена дезинфекция одноразовых СИЗ УФ-фильтром. Многие исследования показали, что ультрафиолетовое излучение способно инактивировать вирионы SARS-CoV-2, которые были захвачены пористыми материалами, особенно покрытиями лица. Использование ультрафиолетового излучения для обеззараживания СИЗ не только снизило риск заражения, но также снизило затраты и объем медицинских отходов.

Исследования также показали, что УФ-излучение способно снизить микробную нагрузку на загрязненные маски при сохранении целостности материала маски. УФ-дезинфекция этих материалов должна соответствовать определенным критериям, например, УФ-излучение должно находиться в непосредственном контакте с материалом, а целевой материал не должен быть покрыт другими материалами.

Заключение

В текущем обзоре исследуется передача заболеваний в медицинских учреждениях и указывается, что дезинфекция окружающей среды является ключевым фактором предотвращения передачи болезней. УФ-дезинфекция очень эффективна; однако он не заменяет ручную очистку поверхностей, а должен дополнять эти процедуры.

Что касается текущей пандемии, УФС оказался достаточно эффективным в снижении передачи SARS-CoV-2. Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования для определения долгосрочных преимуществ УФ-дезинфекции, а также снижения показателей HAI при использовании этой технологии для ее регулярного использования в клинических условиях.

Криогенная электронная микроскопия (крио-ЭМ) позволила исследователям изучить, как механизм репликации ДНК собирается в местах, где ДНК повреждена.

Клеточная ДНК постоянно подвергается воздействию как эндогенных, так и экзогенных агентов, повреждающих ДНК, таких как активные формы кислорода и УФ-излучение. Чтобы уменьшить биологические последствия повреждения ДНК, все живые организмы разработали механизмы, позволяющие переносить и восстанавливать повреждения ДНК, чтобы гарантировать точное наследование генетической информации. Один из таких механизмов, называемый синтезом трансфузии (TLS), позволяет репликации ДНК проходить через неизлечимые повреждения ДНК.

TLS включает в себя высокоточные синтезирующие ДНК ферменты (репликативные ДНК-полимеразы), временно заменяемые специализированными TLS-полимеразами низкой точности, которые могут гарантировать выживание клеток за счет внесения мутаций. Мутагенная и синтетическая активность TLS-полимераз может привести к тому, что нормальные клетки станут злокачественными или раковые клетки станут устойчивыми к лекарствам.

TLS-полимераза Pol _K семейства Y способна осуществлять синтез ДНК на нескольких поврежденных основаниях и рекрутируется в повреждения ДНК с помощью ядерного антигена пролиферирующих клеток (PCNA). Предыдущие исследования показали, что PCNA регулируется убиквитинированием.

Добавление единственной молекулы убиквитина к остатку лизина 164 (K164) PCNA способствует привлечению и удержанию TLS-полимераз на участках повреждения, но структурная основа взаимодействия между этими полимеразами и убиквитинированным PCNA плохо изучена »[

.

Альфредо Де Биазио, структурный биолог, КАУСТ

Группа Де Биазио с 2018 года сотрудничает с лабораторией, возглавляемой Самиром Хамданом, экспертом в области одномолекулярного анализа репликации ДНК человека. Они использовали крио-ЭМ для исследования трехмерной структуры и функции ключевых белковые комплексы, участвующие в репликации и репарации ДНК.

Их последнее исследование описывает крио-ЭМ реконструкции полноразмерного человеческого Pol _K связанного с ДНК, поступающим нуклеотидом и немодифицированной PCNA или моноубиквитилированной PCNA, с разрешением, близким к атомному. Они обнаружили, что в отсутствие ДНК структура Pol _K связанная с PCNA, является очень гибкой, предполагая, что связывание с ДНК необходимо для образования жесткого и активного комплекса.

Мухаммад Техсин, старший научный сотрудник группы Хамдана и соавтор исследования, провел ключевые функциональные исследования, выясняя, как убиквитинирование PCNA модулирует активность Pol _K .

«Наши данные обеспечивают структурную основу для объяснения того, как PCNA рекрутирует TLS-полимеразу Y-семейства в участки повреждения ДНК», – объясняет Техсин.

Из-за высокой степени консервативности доменов между полимеразами Y-семейства, некоторые структурные особенности, наблюдаемые в комплексе Pol _K -ДНК-PCNA, вероятно, применимы к другим полимеразным комплексам TLS. ]

«Понимая взаимодействия между белками, образующими эти комплексы, и то, как они регулируются, мы можем определить способы уменьшения или увеличения их функции для медицинских приложений», – заключает он.

У позвоночных большие экзоны часто пропускают события сплайсинга и эволюционно законсервированы. Ученые из Университета Нагоя, Япония, во главе с доцентом Акио Масудой, недавно определили механизм регулируемого сплайсинга больших конститутивных экзонов, богатых неупорядоченными участками, и их потенциальное участие в сборке факторов транскрипции. Они также объяснили, как двойная регуляция двумя отдельными группами факторов сплайсинга обеспечивает разделение фаз больших экзон-содержащих факторов транскрипции.

События сплайсинга, при которых некодирующие участки транскрипта РНК (копия РНК последовательности гена) сплайсируются до того, как РНК транслируется в белок, имеют решающее значение для регуляции экспрессии генов и разнообразия белков. У позвоночных, однако, большие экзоны, кодирующие участки транскрипта РНК, нелегко распознаются факторами сплайсинга, что приводит к «пропуску экзонов»

.

Интересно, что этому противодействует присутствие «внутренне неупорядоченных областей» (IDR) в больших экзонах, которые содержат цис -энхансеры (некодирующие участки ДНК, которые регулируют транскрипцию близлежащих генов), которые помогают в их сращивании. В течение многих лет ученые были заинтригованы механизмом, с помощью которого большие экзоны компенсируют свое присутствие и удержание в ходе эволюции позвоночных. Хотя имеется несколько сообщений о цис -регуляции больших экзонов, исследования транс -регуляции (регуляции экспрессии отдаленных генов) все еще отстают.

В новом исследовании, опубликованном в The EMBO Journal доктор Масуда и его команда исследовали, как факторы транскрипции избирательно сплавляют большие экзоны и сохраняется ли этот процесс у видов позвоночных. Они исследовали многочисленные РНК-связывающие белки (RBP) на их способность связываться с большими конститутивными экзонами (LCE) или экзонами, присутствующими во всех белках с одинаковой функцией в пределах гена, и обнаружили, что LCE кодируют аминокислоты, пролин и серин. , которые действуют как сайты связывания для «фактора сплайсинга, богатого серином / аргинином» (SRSF3) -; гена, кодирующего белок; и RBP, называемого «гетерогенный рибонуклеарный белок» (hnRNP), причем оба регулируют сплайсинг, но противоположными способами .

Команда использовала высокопроизводительные данные РНК-секвенирования клеток мыши и человека, лишенных SRSF3, и идентифицировала около 3000 LCE, которые рекрутировали SRSF (S3-LCE). Они заметили, что SRSF предпочитают связываться с «богатыми цитидином мотивами» на этих экзонах, что способствует процессу сплайсинга. Взволнованные этим открытием, они решили идентифицировать глушитель сплайсинга для противодействия активности SRSF3 и обнаружили группу hnRNP, которые ингибируют сплайсинг S3-LCE. Однако подавление было минимальным и могло быть замаскировано с помощью SRSF3. « Мы показали, что SRSF3 подавляет сплайсинг-супрессивную активность hnRNP K на больших экзонах », – говорит доктор Масуда.

Затем группа исследовала подмножество факторов транскрипции, содержащих S3-LCE, и обнаружила, что эти экзоны необходимы для сборки медиаторных комплексов (мультибелковые комплексы, взаимодействующие с факторами транскрипции). « S3-LCE обогащены генами компонентов транскрипционных механизмов – объясняет доктор Масуда. « Интересно, что они часто кодируют IDR в факторах транскрипции», добавляет он.

Руководствуясь этим наблюдением, группа решила продолжить расследование. Используя комбинацию методов визуализации и разделения фаз, они показали, что отсутствие SRSF3 приводит к потере IDR факторов транскрипции и нарушает их сборку. « Возможно, что регуляция слоистого сплайсинга с помощью hnRNP K и SRSF3 обеспечивает надлежащее фазовое разделение этих S3-LCE-содержащих факторов транскрипции у позвоночных», объясняет д-р Масуда.

Он считает, что их открытия могут иметь важное значение в ходе эволюции позвоночных. « Наше исследование показывает, как регулируемый сплайсинг предотвратил устранение больших экзонов в ходе эволюции », – заключает он.