НАУКА и ОБЩЕСТВО 2026. 3
97 • Эпигенетическая нестабильность внеклеточной ДНК помогает выявить рак
• Способ снижать воспаление и ускорять восстановление тканей нашли в Сеченовском Университете
• Новые стратегии защиты картофеля от жары и засухи
• Найдены гены, которые старше общего предка всех живых существ на Земле
• Огненный отпечаток: уникальные генетические адаптации человека, вызванные ожогами
Эпигенетическая нестабильность внеклеточной ДНК помогает выявить рак
Уровни метилирования CpG-островков в нормальных тканях низкие и мало различаются между образцами, но в опухолевых тканях приобретают метильные метки случайным образом. Такую эпигенетическую нестабильность можно использовать для того, чтобы различить образцы крови пациентов с раком и здоровых контролей. Исследователи из США выделили 269 информативных CpG-островков, эпигенетическая нестабильность в которых может указать на опухолевую природу ткани. При анализе внеклеточной ДНК пациентов с раком легкого новый подход позволил получить качество предсказания (площадь под ROC-кривой) 0,96, чувствительность 81%, специфичность 95%.
Исследователи проанализировали общедоступные наборы данных о метилировании ДНК раковых клеток, полученные из 2084 образцов, методами машинного обучения. Они выделили два параметра: гетерогенность метилирования CpG-сайтов (MHIC) и вариативность CpG-сайтов в CpG-островке (VarCGI), которые разделяют нормальные и опухолевые ткани. Также они идентифицировали области с самым нестабильным паттерном метилирования, в первую очередь связанные с белками группы polycomb. Всего авторы получили 269 информативных CpG-островков, которые отражают эпигенетическую нестабильность. Измеренные для них VarCGI и MHIC помогали различать опухолевые и нормальные ткани.
Параметр VarCGI применили к внеклеточной ДНК, которую выделили у 30 людей без рака, 15 пациентов с неметастатическим раком молочной железы (РМЖ) и 15 пациентов с РМЖ и метастазами. Анализ 269 CpG-островков подтвердил, что VarCGI разделял образцы онкобольных и здоровых контролей. Авторы проанализировали гетерогенность на уровне прочтений, а не консенсусное значение метилирования CpG. Такой параметр назвали VarRead; он лучше различал образцы пациентов с раком на ранних стадиях и здоровых контролей. Схожие результаты были показаны для рака легкого.
https://pcr.news/novosti/epigeneticheskaya-nestabilnost-vnekletochnoy-dnk-pomogaet-vyyavit-rak/
Способ снижать воспаление и ускорять восстановление тканей нашли в Сеченовском Университете
Исследователи Сеченовского Университета показали, что биологически активные вещества, выделяемые мезенхимными стромальными клетками (МСК) из жировой ткани человека, способны «переключать» иммунные клетки из режима воспаления в режим восстановления. Такой подход может стать основой для новых противовоспалительных и регенеративных технологий — от лечения травм до создания биоэквивалентов тканей. Работа велась в рамках программы «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети») и мегапроекта «Орган-на-заказ».
Из образцов крови добровольцев исследователи выделили макрофаги — клетки врожденного иммунитета, которые регулируют процессы воспаления и заживления. Они могут работать в двух режимах: один поддерживает воспалительную реакцию, другой — останавливает ее и запускает восстановление тканей. То, насколько быстро организм переключается между этими состояниями, определяет успешность регенерации после травм и операций.
Чтобы понять, как можно управлять поведением макрофагов, ученые перевели их в состояние, характерное для острого воспаления, и воздействовали на них кондиционированными средами — растворами, содержащими вещества, которые выделяют МСК. МСК выделяли из подкожной жировой ткани и выращивали как на плоской поверхности, так и в виде трехмерных сфероидов, различалось и время их созревания.
Наблюдения показали, что такие кондиционированные МСК среды заметно ослабляли воспалительную активность макрофагов и способствовали их переходу в восстановительный режим. Наиболее выраженный эффект дала среда, полученная после 72 часов культивирования трехмерных сфероидов МСК.
«От того, насколько быстро иммунная система переключается от воспаления к восстановлению, зависят заживление ран, регенерация мягких тканей и успешная интеграция биоматериалов. Применение продуктов секреции МСК усиливает естественные механизмы восстановления. Это особенно важно при создании искусственных тканей, где избыточное воспаление может мешать интеграции конструкта», — пояснил младший научный сотрудник Института регенеративной медицины Сеченовского Университета Тимофей Ключерев.
Следующий этап исследований — изучить действие таких сред в более сложных моделях и оценить их потенциал для разработки биомедицинских продуктов. По словам ученых, технология может улучшить приживление биоматериалов и повысить эффективность восстановления тканей в хирургии, стоматологии и регенеративной медицине.
Новые стратегии защиты картофеля от жары и засухи
Исследователи Сибирского федерального университета, Института цитологии и генетики СО РАН и Новосибирского государственного университета расшифровали древнюю генетическую стратегию, которая позволяет картофелю и томату приспособиться к жаре и засухе.
Найденный «код» — общий для пасленовых, что говорит о его древности и универсальности. Открытие дает специалистам инструмент ускоренной селекции сортов, устойчивых к условиям глобального потепления.
«В основе исследования — метод RNA-seq. Он позволяет проводить глубокий анализ всех молекул РНК (рибонуклеиновых кислот) в образце. Это промежуточные структуры между генами и белками, а их изучение дает возможность определить, какие генетические «инструкции» считываются и реализуются, а какие — нет. Всего в рамках работы были проанализированы 450 образцов картофеля и томата», — объяснила «Известиям» научный сотрудник лаборатории лесной геномики, доцент кафедры геномики и биоинформатики СФУ Евгения Бондарь.
Обнаруженный механизм, сообщила специалист, представляет собой широкую перестройку внутренней «программы» работы генов. В результате тормозятся процессы фотосинтеза и роста растений и активируются программы защиты. Например, запускается усиленное производство шаперонов — особого класса белков, которые защищают другие белки от разрушения. Также приводятся в действие системы борьбы с окислительным стрессом. Это опасное состояние, при котором в клетках накапливаются агрессивные формы кислорода.
Как пояснили исследователи, средняя глобальная температура до конца века может увеличиться на 1–7 градусов. В ряде регионов это приведет к сокращению осадков и засухам. Новые сорта, устойчивые к этим факторам, позволят приспособиться к изменениям.
Найдены гены, которые старше общего предка всех живых существ на Земле
История эволюции может простираться гораздо дальше в прошлое, чем считалось до сих пор.
Каждый организм, живущий на планете сегодня, ведет свою родословную от одного общего предка, жившего около четырех миллиардов лет назад. Ученые называют его «последним универсальным общим предком».
Исследования показывают, что многие черты, наблюдаемые у современных живых организмов, присутствовали у нашего общего древнего предка: клетки уже имели мембраны, а генетическая информация хранилась в ДНК.
Поскольку эти важные признаки уже были сформированы, ученые, стремящиеся понять, как зародилась жизнь на Земле, обратились еще дальше в прошлое, к эволюционным событиям, произошедшим до существования этого общего предка.
Исследователи из США, статья которых опубликована в журнале Cell Genomics, сосредоточилась на особой группе генов, называемых универсальными паралогами, которые сохраняют свидетельства биологических изменений, произошедших еще до последнего универсального общего предка, то есть намного старше его самого.
Как считают исследователи, универсальные паралоги могут дать много информации о том, какой была жизнь до появления последнего общего универсального предка. Ученые рассмотрели все известные универсальные паралоги и выяснили, что каждый из этих генов играет роль либо в синтезе белков, либо в перемещении молекул через клеточные мембраны. Это открытие предполагает, что производство белков и мембранный транспорт были одними из первых биологических функций, которые начали эволюционировать.
https://www.cell.com/cell-genomics/fulltext/S2666-979X(26)00002-9
Огненный отпечаток: уникальные генетические адаптации человека, вызванные ожогами
Исследование показывает, что воздействие ожоговых травм сыграло ключевую роль в формировании эволюции человека
Огонь всегда был нашим двусмысленным спутником. С одной стороны, он даровал тепло, защиту, вкус приготовленной пищи и стал двигателем технологий. С другой — он нес боль, увечья и смерть. Но что, если эта тысячелетняя близость к пламени оставила не только культурный, но и глубокий биологический отпечаток?
Согласно новому исследованию ученых, опубликованному в журнале BioEssays, именно регулярное воздействие ожогов могло стать мощным фактором естественного отбора, сформировав уникальные для человека механизмы заживления ран, воспаления и борьбы с инфекциями. Эта гипотеза предполагает, что наша эволюционная история буквально «записана» на обожженной коже, объясняя как нашу поразительную устойчивость к мелким травмам, так и фатальную уязвимость перед тяжелыми ожогами.
Исследование построено на парадоксальном наблюдении: люди — единственный вид, который систематически и на протяжении сотен тысяч лет добровольно сосуществует с открытым огнем, регулярно получая термические травмы разной степени тяжести и выживая после них. Большинство других животных инстинктивно избегают пламени. Эта уникальная экологическая ниша создала беспрецедентное эволюционное давление.
Гипертрофированное воспаление, чрезмерное рубцевание и последующий риск полиорганной недостаточности при тяжелых ожогах могут быть своеобразной «платой» за адаптацию к более частым и легким травмам. Это объясняет, почему люди, будучи в целом устойчивыми к мелким бытовым ожогам, остаются чрезвычайно уязвимыми к обширным термическим поражениям.
Бедность может передаваться генетически
Новое исследование, опубликованное в Journal of Psychopathology and Clinical Science, предлагает детальный анализ того, как генетическая предрасположенность к депрессии взаимодействует с социальными и экономическими факторами, влияющими на психическое здоровье. Результаты показывают, что, хотя люди с генетической предрасположенностью к депрессии часто сталкиваются с финансовыми и образовательными трудностями, эти трудности могут быть вызваны не только генетической предрасположенностью.
Если эта теория верна, то упущенные возможности могут привести к финансовым трудностям или нехватке социальных ресурсов. Эти факторы стресса, связанные с окружающей средой, будут влиять на жизнь человека, потенциально ухудшая его психическое здоровье. Исследователи решили проверить, подтверждается ли эта гипотеза данными. Они хотели выяснить, влияет ли генетическая предрасположенность к депрессии на изменение депрессивных симптомов через социально-экономические факторы, такие как благосостояние, долги и уровень образования.
Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи использовали данные двух масштабных долгосрочных проектов в США. Первый набор данных был получен в ходе Национального лонгитюдного исследования здоровья подростков, также известного как Add Health. В выборку вошли 5690 участников, предоставивших образцы ДНК. Исследователи наблюдали за этими людьми с подросткового возраста, примерно с 16 лет, до начала взрослой жизни, примерно до 29 лет.
Это позволяет предположить, что те же генетические вариации, которые влияют на успеваемость в школе, могут быть связаны с риском развития депрессии. Это означает, что низкий уровень образования или финансовые трудности не обязательно являются следствием предрасположенности к депрессии, а скорее указывают на то, что депрессия и социально-экономические трудности могут иметь общие генетические корни или зависеть от более широкого семейного контекста.
У исследования есть некоторые ограничения. Оба набора данных почти полностью состояли из респондентов европейского происхождения. Из-за отсутствия разнообразия результаты могут быть неприменимы к представителям других рас и этнических групп. Кроме того, показатели задолженности и наличия страховки ограничивались вопросами, которые уже были включены в эти опросы. Возможно, они не в полной мере отражают степень финансового стресса.
https://psycnet.apa.org/doiLanding?doi=10.1037%2Fabn0001051
Для иллюстрации использовалась фотография Dr. Igor Robert Siwanowicz, spores (blue/purple structures) of a small tropical fern (Ceratopteris richardii)
5th Place 2025 Nikon Small World