Обзор: "НАУКА и ОБЩЕСТВО 2024". НАУКА. 4
146 В мартовском обзоре "НиО": перспективность скрининга колоректального рака на основе анализа крови и кала; физика, чернила и спирт помогают японскому художнику создавать шедевры; токсины змеиного яда могут быть нейтрализованы новым синтетическим антителом; кишечные бактерии-«эгоисты» помешали человеческой иммунной системе бороться с раком кожи.
Исследования колоректального рака показывают перспективность скрининга на основе анализа крови и кала
Недавно опубликованные исследования показывают, что ДНК, выделенная из образцов крови или кала, может стать относительно неинвазивным способом выявления колоректального рака (CRC) у представителей населения со средним риском.
В первом из исследований, опубликованном 14.03.2024 в New England Journal of Medicine, исследователи из онкологического центра Фреда Хатчинсона, Массачусетской больницы общего профиля и других центров сосредоточились на выявлении CRC с помощью внеклеточной ДНК (cfDNA) в образцах крови.
В рамках финансируемых Guardant Health многоцентровых исследований, известных как исследование ECLIPSE, команда сравнила тестирование cfDNA на основе крови Guardant Shield со скринингом CRC на основе колоноскопии у бессимптомных участников в возрасте от 45 до 84 лет, которые считались подверженными среднему риску заболевания.
Первоначально исследователи включили в исследование 10 258 человек, в конечном итоге сосредоточив внимание на 7 861 участнике, которые соответствовали условиям участия в исследовании. Там они обнаружили, что тест на основе cfDNA правильно выявил чуть более 83 процентов случаев CRC, выявленных с помощью колоноскопии, при частоте ложноотрицательных результатов почти в 17 процентах.
Команда сообщила, что подход, основанный на анализе крови, оказался особенно эффективным для выявления CRC на ранних стадиях. Действительно, чувствительность достигла 87,5 процента у лиц с диагнозом CRC I-III стадии, но снизилась до 13,2 процента у участников с запущенными предраковыми поражениями, подверженными риску прогрессирования в рак. Частота ложноположительных результатов теста cfDNA составила 10,4 процента в группе лиц, у которых при колоноскопии были выявлены отрицательные результаты на любую форму прогрессирующей колоректальной неоплазии.
"Результаты исследования являются многообещающим шагом на пути к разработке более удобных инструментов для раннего выявления колоректального рака, на той стадии, когда его легче вылечить", - говорит старший автор Уильям Грейди, гастроэнтеролог, связанный с онкологическим центром Фреда Хатчинсона и медицинской школой Вашингтонского университета и медицинский директор Центра профилактики желудочно-кишечного рака Фреда Хатча, говорится в заявлении.
Физика, чернила и спирт помогают японскому художнику создавать шедевры
Падая с кончика кисти, подвешенной в воздухе, капля краски касается поверхности и распускается в шедевр, который постоянно изменяется. Она ткет гобелен из замысловатых, развивающихся узоров. Некоторые из них напоминают ветвящиеся снежинки, молнии или нейроны, отражающие уникальное выражение видения художника.
Исследователи Окинавского института науки и технологии (OIST) задались целью проанализировать физические принципы этой увлекательной техники, известной как дендритная живопись. Они черпали вдохновение в работах японской медиахудожницы Акико Накаямы. Во время своих выступлений она наносит разноцветные капли акриловых чернил, смешанных со спиртом, на плоскую поверхность, покрытую слоем акриловой краски. Перед глазами зрителей появляются прекрасные фракталы – древовидные геометрические фигуры, повторяющиеся в разных масштабах и часто встречающиеся в природе. Это захватывающая форма искусства, движимая не только творчеством, но и физикой гидродинамики. Результаты работы опубликованы в журнале PNAS Nexus.
«Я глубоко восхищаюсь учеными, которые внесли выдающийся вклад как в науку, так и в искусство. Я была очень рада, когда со мной связался физик из OIST Чан Сан То. Я завидую его способности «вести диалог» с дендритными узорами, наблюдая за тем, как они меняют форму в ответ на различные подходы. Слышать этот тайный разговор было восхитительно», – объясняет Накаяма.
Токсины змеиного яда могут быть нейтрализованы новым синтетическим антителом
Ученые разработали антитело, которое нейтрализует парализующие токсины, содержащиеся в яде черных мамб, королевских кобр и десятков других острозубых змей. Антитело — единственный белок, произведенный в лаборатории, - защитило мышей от смертельных доз яда, сообщают инженер по белкам Джозеф Джардин и его коллеги в журнале Science Translational Medicine от 21 февраля. Это антитело “станет важнейшим компонентом возможного противоядия”, - говорит Джардин из исследовательского института Скриппса в Ла-Хойе, Калифорния.
Ядовитые змеи обычно используют всего несколько семейств токсинов. По словам Джардина, если бы ученые могли смешать антитела, нацеленные на каждый из этих типов, они потенциально могли бы создать “один флакон противоядия, который работает против любой змеи в мире”. По его словам, до создания такого универсального противоядия может пройти еще много лет. Но “теоретически это возможно”.
Ученые насчитали сотни видов ядовитых змей по всему земному шару. В Северной Америке человек может наткнуться на западную алмазную змею; в Африке - на слоеную гадюку; в Южной Азии - на пилообразную гадюку. Укус любой из этих змей может покалечить или убить. По данным Всемирной организации здравоохранения, от укусов ядовитых змей ежегодно умирает около 140 000 человек. По словам Джардина, существуют спасительные противоядия, но они “созданы по технологии 100-летней давности”.
Эта технология предполагает введение животным, таким как лошади или овцы, змеиного яда и сбор антител, нацеленных на яд, которые вырабатывает их иммунная система. Затем пациенту, укушенному змеей, вводят лошадиные или овечьи антитела — если они есть в наличии у врачей.
https://www.sciencenews.org/article/snake-venom-toxins-antivenom-synthetic-antibody
Кишечные бактерии-«эгоисты» помешали человеческой иммунной системе бороться с раком кожи
Ученые выяснили, что в зависимости от того, какие бактерии населяют кишечник человека, его иммунная система по-разному реагирует на иммунотерапию при раке кожи. Так, если в микрофлоре большинство бактерий склонны к «альтруизму» — то есть они делятся с хозяином витаминами, аминокислотами и другими полезными веществами, — иммунотерапия поможет больному победить рак. Если же микроорганизмы, наоборот, «эгоистично» поглощают такие соединения, придется искать другие методы лечения. Открытие поможет индивидуально прогнозировать эффективность иммунотерапии для каждого пациента. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Life Science Alliance.
Согласно статистическим данным, в 2020 году около 325 тысяч человек по всему миру столкнулись с меланомой — наиболее часто встречающимся видом рака кожи. На поздних стадиях этот тип онкологических заболеваний плохо поддается лечению и часто характеризуется метастазированием — множественными новообразованиями в разных частях тела пациента. Однако определенного успеха в борьбе с меланомой (выздоровления в 50% случаев) удалось достичь благодаря иммунотерапии — подходу, при котором иммунную систему человека искусственно «нацеливают» на борьбу с раковыми клетками. Чтобы повысить эффективность такого лечения, ученые ищут причины, по которым одним пациентам иммунотерапия помогает, а другим — нет.
Множество исследований демонстрируют, что эффективность иммунной системы в борьбе с раковыми опухолями значительно зависит от состава кишечной микробиоты. Тем не менее точные механизмы, определяющие эту связь, пока не установлены. Поэтому исследователи стремятся определить полезные для успеха иммунотерапии бактерии, а также разработать индивидуальные подходы по изменению микробиоты для улучшения результатов лечения.
Ученые из Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю. М. Лопухина ФМБА (Москва), Университета ИТМО (Санкт-Петербург) и Института биоинформатики (Санкт-Петербург) проанализировали метагеномы — совокупный геном сообщества микроорганизмов — кишечной микробиоты 680 человек с меланомой, прошедших иммунную терапию. Из них 374 пациента ответили на иммунотерапию, а для 306 человек она не принесла желаемого результата.
Авторы биоинформатическими методами проанализировали метагеномы пациентов из открытых баз данных и «собрали» целые геномы 1422 кишечных микроорганизмов. Затем исследователи сопоставили полученные микробные геномы, характерные для людей, которым иммунотерапия помогла, и для тех, кому нет. Это позволило выявить 84 бактерии, присутствие которых коррелировало с успешным исходом иммунотерапии, и 53 микроорганизма, связанных с отсутствием эффекта лечения. В частности, в первую группу вошли такие виды бактерии как Bifidobacterium adolescentis, Gemmiger qucibialis, Faecalibacterium prausnitzii и Barnesiella intestinihominis, а во вторую — представители родов Akkermansia и Scatavimonas.
Микроорганизмы по-разному влияли на иммунную систему в процессе борьбы с опухолями из-за своих уникальных биологических функций. Так, бактерии производят и потребляют определенные вещества, что, в свою очередь, влияет на их способность активировать или подавлять иммунный ответ организма. Анализ показал, что микроорганизмы, которые положительно сказываются на иммунитете, склонны к «альтруизму» — они вырабатывают витамины, аминокислоты и весь спектр жирных кислот, которые могут использоваться организмом человека и стимулировать его иммунную систему. Тогда как бактерии, которые связаны с безуспешной иммунотерапией, демонстрируют «эгоистичное» поведение и, наоборот, поглощают из кишечника хозяина важные ресурсы, поступающие с пищей.
*АМКСБ в стиле Тулуз-Лотрека