НАУКА и ОБЩЕСТВО 2025. НАУКА. 10
92 • «Невозможно создавать новые лекарственные препараты без биобанкинга», — академик Владимир Чехонин
• Независимый проект RobinDrug – открытая площадка для drug discovery
• Исследователи-цитологи уточнили представление о механизме возникновения рака
• Препарат на основе мефлохина позволит восстановить синтез белка при наследственных заболеваниях
• Длинная некодирующая РНК NEAT1 усиливает светочувствительность у мышей с мигренью
• Новый проект изменит понимание того, как клетки строят ткани и органы
«Невозможно создавать новые лекарственные препараты без биобанкинга», — академик Владимир Чехонин
Необходимость создания национальной сети биобанков обсудили участники заседания научного совета РАН «Науки о жизни», которое состоялось 22 мая в пресс-центре ТАСС. Это позволит объединить ресурсы, стандартизировать процедуры и ускорить диагностику и лечение заболеваний, отметили специалисты.
«Возможность создавать новые лекарственные препараты, совершенствоваться в аспектах разработки принципиально новых систем и технологий диагностики, работать в области регенеративной медицины и клеточной биологии — все эти современные направления биомедицинской науки требуют такого инструмента как биобанкинг. Поэтому сегодня мы обсуждаем необходимость создания национальной структуры, которая бы координировала и объединяла работу отдельных биобанков в целостную систему», — сказал заместитель президента РАН академика Владимира Чехонина
Специалисты поясняют, что биобанк — это структура, которая занимается сбором, долговременным и надёжным хранением, а также распределением биологических образцов, следуя стандартам операционных процедур. Они обеспечивают исследователям доступ к высококачественным материалам, необходимым для воспроизводимости результатов научных работ.
Так, материалы из биобанков могут применяться в ранней диагностике заболеваний центральной и периферической нервной системы. Например, в прошлом году специалистами Научного центра неврологии и Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана исследованы образцы пациентов на доклинической стадии Паркинсона. «В них было показано паталогическое накопление альфа-синуклеина, что практически позволяет диагностировать болезнь задолго до появления явной клинической картины», — рассказал директор Института мозга и заместитель директора по научной работе Научного центра неврологии (ФГБНУ НЦН) академик Сергей Иллариошкин.
В свою очередь, используя ресурсы биобанка, в НМИЦ терапии и профилактической медицины Минздрава России (НМИЦ ТПМ) разрабатываются диагностические модели, например, генетические тест-системы для оценки риска развития полигенных заболеваний, главных причин преждевременной смертности. Это позволяет создавать индивидуальные системы профилактики и терапии как для целых регионов, так и для каждого человека в отдельности, пояснила директор НМИЦ ТПМ, главный внештатный специалист по терапии и общей врачебной практике Минздрава России академик Оксана Драпкина.
https://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=04c6c737-62bd-441a-8289-a6e39d4927e5#content
Независимый проект RobinDrug – открытая площадка для drug discovery
21 мая командой российских учёных под руководством Яна Иваненкова запущен новый проект RobinDrug реализованный в YouTube-канал и Telegram-канал, где:
- Разбирают самые "горячие" мишени в медицине
- Предлагаются новые молекулы
- Общаются с топовыми экспертами без цензуры
На канале три рубрики:
1) Профессиональная, где авторы канала выбирают "вкусные" биологические мишени, на которые нацелилась BigPharma, детально рассказывают их биологию, анализируют патенты, проводят необходимые компьютерные эксперименты, предлагают новые незапатентованные молекулы и возможные пути их синтеза.
2) Общая рубрика, в которой вы увидите обзорные научные и научно-популярные ролики, например о роли ИИ в Drug Design и эволюции медицинской химии. Без хайпа и максимально объективно!
3) Интервью (максимально «без купюр») с владельцами российских фармацевтических компаний и авторитетными учеными в указанных областях.
- YouTube-канал: youtube.com/@RobinDrug
- Telegram-канал: t.me/RobinDrug
Вы можете брать молекулы, которые предлагает RobinDrug, синтезировать их, тестировать и спокойно патентовать в случае успеха.
Подробнее о проекте и команде:
https://amcsb.ru/single_news_nezavisimyjproektRobinDrugotkrytayaploschadkadlyadrugdiscovery
Исследователи-цитологи уточнили представление о механизме возникновения рака
Сотрудники Института цитологии РАН (ИНЦ РАН) провели исследование, результаты которого помогут значительно уточнить представление о причинах и механизмах появления рака.
Исследователи предложили включить в число общепринятых отличительных признаков рака в качестве основного признака — атавистический возврат клеток к одноклеточному (ОК) состоянию. Это явление характеризуется тем, что в процессе появления и развития опухоли происходит усиление активности генов ОК происхождения, которые возвращают клетки к более примитивному поведению, схожему, например, с ОК паразитами. Этот признак может не только определять все остальные признаки рака, но и являться его причиной. Он имеет понятный механизм возникновения — ОК аттрактор активности внутриклеточной сети белковых взаимодействий, создаваемый более высокой плотностью этих взаимодействий в ОК центре сети (вследствие эволюционного роста сети от центра к периферии).
Исследователи сравнили насколько хорошо две разные группы сигнатур могут предсказывать нормальное или опухолевое состояние клеток: филогенетическая сигнатура (содержащая ОК гены) и онтогенетические сигнатуры (связанные с дедифференцировкой клеток). Для экспериментов собрали данные из 18 различных исследований образцов стволовых и дифференцированных клеток. Используя статистический метод, учёные проверили, какая из сигнатур лучше предсказывает, являются ли клетки стволовыми или дифференцированными. Оказалось, что только одна из онтогенетических сигнатур всегда предсказывала недифференцированное (стволовое) состояние клеток лучше, чем филогенетическая сигнатура. Затем с помощью филогенетической и лучшей онтогенетической сигнатуры исследователи проанализировали 20 баз данных, где сравнивались раковые и нормальные клетки. В этом случае филогенетическая сигнатура всегда показывала лучшие результаты в прогнозировании рака, чем онтогенетическая сигнатура.
«Эти особенности сигнатур позволяют сделать вывод, что появление рака — не просто результат потери клетками специализированных функций (дедифференцировки), а возвращение к более примитивному, ОК состоянию (атавистический возврат). Интересно, что гены, связанные с клеточным стрессом, в основном имеют ОК происхождение. Это свидетельствует о том, что клеточный стресс напрямую активирует ОК гены (помимо вызываемых им повреждений, которые нарушают многоклеточный контроль работы клетки и поэтому также способствуют онкогенезу). С практической точки зрения измерение относительной величины экспрессии филогенетической и онтогенетической сигнатур в перспективе может быть использовано для ранней диагностики рака и для терапевтического контроля в регенеративной медицине», — поясняет ведущий научный сотрудник группы биоинформатического анализа ИНЦ РАН Ольга Анацкая.
Результаты исследования опубликованы в International Journal of Cancer. Исследование проводилось при финансовой поддержке Минобрнауки РФ.
https://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=69c5b28b-1d49-43a9-9969-86ff0d52bc7e#content
Препарат на основе мефлохина позволит восстановить синтез белка при наследственных заболеваниях
Некоторые наследственные заболевания человека сопровождаются мутациями, препятствующими синтезу белков в клетках. Ученые впервые установили, как совместное применение противомалярийного препарата мефлохина и аминогликозидных антибиотиков восстанавливает биосинтез белка в мутировавших клетках. Полученные данные потенциально позволят разработать лекарственные препараты, необходимые для пациентов, которые страдают от наследственных заболеваний, например мышечной дистрофии Дюшенна. Результаты исследования, поддержанного несколькими грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
При наследственных патологиях, таких как мышечная дистрофия Дюшенна, связанная с деградацией мышц, в ДНК возникает мутация, в результате которой в начале или середине последовательности РНК возникает лишний стоп-кодон. В результате рибосома, идущая по искаженной РНК, встречает его и преждевременно останавливает синтез белка. Из-за этого получается незаконченный, неработающий белок.
Чтобы рибосома не останавливалась на преждевременных стоп-кодонах и продолжала правильный синтез белка, потенциально можно использовать антибиотики аминогликозиды. Эти соединения усиливают взаимодействие рибосомы с молекулами, переносящими аминокислоты для будущего белка. Однако для получения значимого эффекта необходимы большие концентрации аминогликозидов, которые токсичны для клеток человека. Поэтому исследователи ищут способ уменьшить их побочные эффекты.
Ученые из Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань) с коллегами исследовали, как противомалярийный препарат мефлохин влияет на работу аминогликозидов и взаимодействует с рибосомой. Авторы впервые определили, как меняется структура рибосом в клетках грибов в присутствии мефлохина и аминогликозидов. Для этого исследователи использовали криоэлектронную микроскопию — вариант электронной микроскопии, при котором образцы изучаются при низких температурах, — а также рентгеновскую кристаллографию. Это метод, который позволяет установить трехмерную структуру соединений по тому, как их кристаллы рассеивают рентгеновские лучи.
Оказалось, что мефлохин вызывает поворот фрагментов рибосомы относительно друг друга, тем самым усиливая действие аминогликозидов, что позволяет рибосоме «перешагнуть» через преждевременный стоп-кодон и продолжить синтез белка. Полученные данные позволят разработать лекарственные препараты, взаимодействующие с рибосомами и запускающие дальнейший синтез белка в клетках пациентов, которые страдают от наследственных заболеваний, связанных с нарушением синтеза белка.
В исследовании участвовали сотрудники Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова(Москва), Московского физико-технического института (Москва), Объединенного института ядерных исследований (Дубна), Страсбургского университета (Франция) и Университета Гронингена (Нидерланды).
Длинная некодирующая РНК NEAT1 усиливает светочувствительность у мышей с мигренью
Китайские исследователи установили молекулярный механизм светобоязни при мигрени на мышиной модели. Из-за головной боли, вызванной умбеллулоном, мыши избегали освещенных пространств, при этом у них увеличивалась экспрессия длинной некодирующей РНК NEAT1 в ганглии тройничного нерва. NEAT1 связывала микроРНК miR-196a-5p, что активировало синтез болевого рецептора TRPM3 в нейронах ганглия. Подавление экспрессии Neat1 или сигналов TRPM3 снижало светочувствительность, что указывает на потенциал этого регуляторного пути как мишени для лекарственной терапии.
Светобоязнь (фотофобия) встречается у 90% людей, страдающих мигренью, причем 75% испытывают ее и в промежутках между приступами. В развитие фотофобии вовлечены разные структуры мозга, в том числе ганглий тройничного нерва, стимуляция которого усиливает чувствительность к свету у животных. Предшествующие исследования светобоязни были сосредоточены на роли нейропептидов, цитокинов и мРНК в активации тройничного узла, в то время как влиянию некодирующих РНК — регуляторов экспрессии генов — уделялось значительно меньше внимания. Более других изучена длинная некодирующая РНК (long noncoding RNA, lncRNA) NEAT1, которая участвует в воспалительных и дегенеративных процессах нервной ткани. Она известна как ключевой компонент сборки ядерных параспекл. Однако ее роль в симптоматике мигрени до сих пор оставалась неизученной, несмотря на то, что именно нейровоспаление стимулирует появление этой формы головной боли.
Чтобы смоделировать мигрень, исследователи из Сиань Цзяотун-Ливерпульского университета в Сучжоу (Xi’an Jiaotong-Liverpool University) вводили самцам мышей через слизистую носа умбеллулон — активатор болевого рецептора TRPA1. Затем наблюдали за поведением мышей в камере с двумя отсеками: с закрытым темным и открытым светлым, в которым был дополнительный источник освещения. После адаптации к тусклом свету фиксировали поведение животных в ответ на включение яркого света до и после индукции головной боли. Ученые проанализировали экспрессию генов и взаимодействие разных видов РНК в тканях ганглия тройничного нерва животных методами секвенирования РНК, количественной ПЦР (qPCR) и люциферазного репортерного анализа.
Мыши, которым ввели умбеллулон, проводили значительно меньше времени в освещенном отсеке. У этих мышей выявили изменения в экспрессии 125 молекул lncRNA в тройничном ганглии. Уровень большинства некодирующих РНК (84,8%) был повышен, причем наиболее значимо увеличилась экспрессия NEAT1. Генетически модифицированные мыши с нокдауном (сниженной активностью) гена Neat1 дольше, чем сородичи с активным геном, задерживались на свету до и после индукции головной боли, что подтверждало ключевую роль NEAT1 в развитии светобоязни.
Более детальный молекулярный анализ выявил цепь взаимодействий между некодирующими РНК. NEAT1, как конкурирующая эндогенная РНК (competing endogenous RNA, ceRNA), «перехватывала» микроРНК miR-196a-5p и тем самым мешала ей подавлять мРНК гена Trpm3. Этот ген кодирует одноименный рецептор, участвующий в передаче нейронами болевых сигналов. Таким образом, в большом количестве NEAT1 блокировала miR-196a-5p, что снимало ограничение с экспрессии Trpm3 и синтеза TRPM3 в нервных клетках и, как следствие, усиливало их реакцию на свет.
Сайты связывания miR-196a-5p с NEAT1 и мРНК Trpm3 оказались консервативными у мышей и человека, что подчеркивает значение установленной взаимосвязи. Предварительное ведение изосакуранетина, блокатора TRPM3, снизило фотофобию животных, аналогично нокдауну Neat1.
По мнению авторов работы, эти результаты открывают перспективы для разработки таргетной терапии мигрени. Однако для этого необходимо подтвердить роль NEAT1 в развитии светочувствительности при мигрени у людей, а также изучить характерные межполовые различия. Так, авторы работы проводили эксперименты на самцах мышей, хотя среди людей мигрень статистически чаще встречается у женщин.
Новый проект изменит понимание того, как клетки строят ткани и органы
Институт Аллена объявил о запуске CellScapes, новой смелой исследовательской инициативы, направленной на то, чтобы кардинально изменить понимание и прогнозирование учеными поведения человеческих клеток в процессе их работы по созданию тканей и органов. Цель проекта — раскрыть правила и принципы взаимодействия клеток при принятии решений в организме и предоставить ученым инструменты для прогнозирования и даже проектирования поведения клеток в условиях здоровья и болезни.
CellScapes представляет подход, который объединит передовую визуализацию и мощные компьютерные модели для отслеживания того, как клетки изменяются, общаются и организуются. «Клетки не действуют в одиночку. Они постоянно меняются и взаимодействуют друг с другом, мы только начинаем это глубоко понимать», — говорит Ру Гунавардане, вице-президент Института клеточной науки Аллена. «С помощью CellScapes мы выходим за рамки статичных снимков биологии и переходим к живой, динамичной картине того, как клетки создают жизнь».
CellScapes будет описывать изменения в математических терминах, что позволит тестировать, моделировать и предсказывать поведение клеток с беспрецедентной точностью. Это способствует новым способам измерения и представления клеток, пересмотру методов их изучения.
«Это очень похоже на астрономию и переход от "какая планета является той точкой на небе" к "какие законы движения описывают все движущиеся объекты?"» — говорит Уоллес Маршалл, профессор биохимии и биофизики Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «Как только мы сможем математически описать клетку и ее поведение на более высоком уровне и добавить законы движения, это изменит круг вопросов, которые задают клеточные биологи».
В отличие от традиционных методов, которые сосредоточены на молекулах, из которых состоят клетки, или на моментальных наблюдениях во времени, CellScapes покажет, как клетки ведут себя как динамические системы, изменяющиеся с течением времени, реагирующие на окружающую среду и работающие вместе, чтобы построить сложные клеточные сообщества.
Объединив клеточную биологию, технологии и синтетический дизайн, команда намерена запрограммировать так называемые «синтоиды» — сообщества клеток, поведением которых можно манипулировать, чтобы проверить, как клетки принимают решения и организуются в ткани.
CellScapes будет включать в себя открытые инструменты, данные и визуализации для исследователей, преподавателей и студентов по всему миру, которые могут сделать прорыв в регенеративной медицине, исследованиях рака и персонализированных методах лечения.
«С помощью CellScapes мы переходим от моментальных снимков к сюжетным линиям, раскрываем правила, которые управляют тем, как клетки принимают решения, переходят из одного состояния в другое и формируют ткани», — говорит Гунавардане. «Это будущее клеточной биологии. Мы не просто наблюдаем за тем, что делает жизнь, мы начинаем понимать, как и почему она работает». Информация взята с портала «Научная Россия»