1954.Успехи биомедицины Академик Олег Фиговский (Израиль)

Успехи биомедицины
Академик Олег Фиговский (Израиль)

Китайские ученые сообщили о первых результатах применения новой технологии редактирования РНК для лечения мышечной дистрофии Дюшенна. В клиническом исследовании терапию получили трое детей. В течение года наблюдения у всех пациентов зарегистрировали значительное и устойчивое улучшение двигательных функций. Мышечная дистрофия Дюшенна считается одним из самых тяжелых наследственных заболеваний. Болезнь развивается из-за мутаций в гене, вырабатывающий белок дистрофина. У пациентов постепенно усиливается мышечная слабость, снижается двигательная активность, а со временем утрачивается способность самостоятельно ходить. Большинство умирают преждевременно из-за дыхательной или сердечной недостаточности.

Несмотря на развитие генной терапии, заболевание остается одной из самых сложных целей для лечения. Проблема в том, что вызывающий заболевание ген слишком велик для доставки стандартными методами генной терапии. Дополнительную сложность создает огромное разнообразие мутаций: встречается более 7000 патогенных вариантов, поэтому многие экспериментальные подходы подходят лишь ограниченному числу пациентов. Для решения этой проблемы исследователи разработали платформу редактирования РНК под названием LEAPER, сообщает Xinhua. В отличие от традиционных технологий она не требует доставки в клетки чужеродных ферментов для редактирования генетического материала.

Специально созданные молекулы РНК находят ошибочный участок и привлекают собственные ферменты клетки, после чего происходит точечное редактирование целевой РНК. По словам ученых, такой подход позволяет восстановить корректное считывание генетической информации и возобновить выработку функциональных белков для нормальной работы мышц. Экспериментальное лечение получили трое детей с мышечной дистрофией Дюшенна. В течение одного года после терапии у всех пациентов наблюдалось значительное и стабильное улучшение двигательных функций.

На данный момент, это первое в мире применение редактирования РНК для лечения мышечной дистрофии Дюшенна. Пока ученые продолжают пилотные клинические исследования. В дальнейшем будут представлены более подробные результаты лечения в краткосрочной и долгосрочной перспективах. Несмотря на развитие генной терапии, заболевание остается одной из самых сложных целей для лечения. Проблема в том, что вызывающий заболевание ген слишком велик для доставки стандартными методами генной терапии. Дополнительную сложность создает огромное разнообразие мутаций: встречается более 7000 патогенных вариантов, поэтому многие экспериментальные подходы подходят лишь ограниченному числу пациентов.

Для решения этой проблемы исследователи разработали платформу редактирования РНК под названием LEAPER, сообщает Xinhua. В отличие от традиционных технологий она не требует доставки в клетки чужеродных ферментов для редактирования генетического материала. Специально созданные молекулы РНК находят ошибочный участок и привлекают собственные ферменты клетки, после чего происходит точечное редактирование целевой РНК. По словам ученых, такой подход позволяет восстановить корректное считывание генетической информации и возобновить выработку функциональных белков для нормальной работы мышц.

Экспериментальное лечение получили трое детей с мышечной дистрофией Дюшенна. В течение одного года после терапии у всех пациентов наблюдалось значительное и стабильное улучшение двигательных функций. На данный момент, это первое в мире применение редактирования РНК для лечения мышечной дистрофии Дюшенна. Пока ученые продолжают пилотные клинические исследования. В дальнейшем будут представлены более подробные результаты лечения в краткосрочной и долгосрочной перспективах.

Исследователи впервые подробно изучили клеточный состав аневризм сосудов головного мозга и обнаружили механизм, который постепенно ослабляет стенку артерии и повышает риск ее разрыва. Открытие объясняет, почему даже небольшие аневризмы иногда приводят к тяжелым инсультам, а также указывает на новые мишени для профилактики сердечно-сосудистых событий. Аневризмы головного мозга представляют собой значительное расширение стенки кровеносных сосудов. Разрыв аневризмы приводит к тяжелому геморрагическому инсульту с высоким риском смертности. Чтобы понять биологические механизмы возникновения разрывов, ученые проанализировали более 100 тыс. клеток из тканей аневризм пациентов и здоровых артерий головного мозга.

Исследователи идентифицировали 19 различных типов клеток, определили активность генов в каждой из них и составили подробную карту расположения внутри сосудистой стенки. Анализ показал принципиальные различия между здоровыми сосудами и аневризмами, сообщается на сайте Medical Express. В норме стенка артерии состоит из трех слоев, однако в тканях аневризмы организация оказалась нарушенной. Ученые обнаружили, что значительная часть гладкомышечных клеток исчезает, а их место занимают «активированные» фибробласты, формирующие рубцовую ткань. Такие клетки делают стенку более жесткой и снижают ее способность адаптироваться к постоянным колебаниям давления крови.

Дальнейшие эксперименты показали, что активированные фибробласты экспрессируют связанные с наследственной предрасположенностью к аневризмам гены. Активированные фибробласты выделяли сигнальную молекулу, которая заставляла макрофаги вырабатывать ферменты, разрушающие структурные элементы сосудистой стенки. В результате запускался замкнутый цикл повреждения. Это указывает на потенциально ключевую роль активированных фибробластов в развитии заболевания, сделали вывод ученые. Кроме того, данные дают некоторые объяснения причин частых разрывов аневризм меньшего размера.

Ученые (University of California, San Francisco) рассчитывают, что более глубокое понимание клеточных механизмов возникновения и разрывов аневризм откроет возможности для более эффективного лечения. Наиболее перспективным они считают стабилизацию аневризм для профилактики разрывов и возникновения инсульта.

Исследователи из Кембриджского университета (Великобритании) использовали модель машинного обучения для создания принципиально нового типа вакцины, способной защитить не только от целого семейства человеческих коронавирусов, но и от их животных вариантов, которые еще даже не перешли к человеку. Первое клиническое испытание с участием людей уже завершено, а его результаты опубликованы в издании Journal of Infection. Таким образом, эта вакцина стала первой в мире вакциной, спроектированной с помощью искусственного интеллекта и протестированной на людях. В перспективе она может обеспечить защиту от опасных мутаций вирусов еще до того, как они возникнут. «Речь идет о создании вакцин, которые защищают нас не только от сегодняшних вирусов, но и от тех патогенов, которые способны вызвать следующую вспышку заболевания или новую пандемию», — заявил соавтор исследования Джонатан Хини.

Традиционная вакцина обучает иммунную систему бороться с конкретным вирусом. Однако по мере того как вирусы мутируют, такие препараты приходится постоянно обновлять, и медицина оказывается в роли догоняющей стороны. Именно поэтому каждый сезон появляются новые вакцины против гриппа, а для COVID-19 продолжают разрабатываться обновленные бустерные дозы. Вакцины, созданные с помощью ИИ, способны изменить правила игры. Как отмечают эксперты, алгоритмы машинного обучения могут анализировать практически весь массив генетических данных, собранных по тысячам родственных вирусов по всему миру, и выявлять те участки вирусного генома, которые с наибольшей вероятностью останутся неизменными в процессе эволюции. Если вакцина будет нацелена именно на эти стабильные элементы, то теоретически она сможет обеспечивать защиту не только от целого семейства вирусов, но и от их будущих мутаций.

Именно такой подход использовали кембриджские ученые. В своем исследовании они сосредоточились на семействе сарбековирусов (Sarbecovirus), к которому относятся как вирус атипичной пневмонии SARS, так и вирус COVID-19, а также ряд коронавирусов животных. После анализа огромного массива данных искусственный интеллект выявил наиболее консервативные, практически неизменные участки вирусов. Затем исследователи с помощью серии тщательно спланированных экспериментов на живых организмах определили, какие из этих компонентов лучше всего подходят для создания вакцины. В результате им удалось разработать так называемый «суперантиген», ставший ключевым элементом нового препарата. Результаты клинического испытания выглядят обнадеживающими, хотя пока еще не позволяют делать окончательные выводы. Исследование показало, что вакцина, разработанная с помощью ИИ, успешно активирует иммунную систему и стимулирует выработку антител, способных бороться с вирусом.

Кроме того, как отмечают авторы работы, препарат «хорошо переносился во всех четырех исследованных дозировках и не вызвал каких-либо серьезных опасений в отношении безопасности». Однако испытание было небольшим — в нем приняли участие всего 39 человек. Иммунный ответ оказался «умеренным», а продолжительность защитного эффекта пока остается неизвестной. Тем не менее фундамент для дальнейших исследований уже заложен, а потенциальная награда может оказаться поистине революционной: создание универсальной вакцины.

Австралийские ученые разработали новый анализ крови, который способен выявлять признаки редких генетических заболеваний. Тест ускорит диагностику редких болезней, с которыми сегодня живут более 400 млн человек. Авторы рассчитывают, что он станет диагностикой первой очереди при подозрении на редкие наследственные заболевания. Редкие генетические заболевания встречаются у менее, чем одного человека из 2 тыс. Несмотря на широкое внедрение секвенирования генома, многие пациенты годами не могут получить окончательный диагноз, поскольку сегодня известно о более чем 7 тыс. генетических состояний. В основе нового теста, разработанного учеными из Нидерландов, лечит секвенирование генома с длинными прочтениями, пишет Medical Express. Технология считывает сегменты до 20 тыс. нуклеотидов, что позволяет в дальнейшем просто и быстро складывать «пазл» ДНК. Важно, что помимо нуклеотидов тест также считывает модификации на их поверхности, которые сами по себе могут быть причиной редкого заболевания.

«Стандартная диагностика в этом случае требует дополнительных сложных тестов, а новая технология делает все это одновременно», — заявили ученые. По их словам, новый подход позволит заменить 15 различных генетических тестов. Первые практические результаты уже получили пациенты из 33 семей: тестирование привело к постановке пяти новых диагнозов. Пока точность тестирования продолжают совершенствовать. Ученые ожидают, что в перспективе он станет инструментом первой очереди для диагностики людей с подозрениями на редкие генетические варианты.

Британские биоинформатики разработали программный инструмент Sequence Selector, который устраняет ошибки при проектировании наноструктур и биороботов из молекул ДНК. Об этом сообщает журнал Nature Communications. Международная группа исследователей из Ньюкаслского университета совершила прорыв в области нанобиотехнологий. Учёные автоматизировали и довели до абсолютной точности процесс создания ДНК-роботов, которые используются для адресной доставки лекарств к раковым опухолям и создания сверхчувствительных биосенсоров.

Технология ДНК-оригами основана на свойстве нитей ДНК программируемо соединяться друг с другом. Учёные берут длинную вирусную ДНК-матрицу и добавляют к ней сотни коротких синтетических нитей-«скрепок», которые заставляют длинную цепь сворачиваться в заданную трёхмерную фигуру — от наноконтейнеров до сложных микроскопических механизмов. Однако до сих пор этот процесс напоминал лотерею. Из-за случайных химических взаимодействий нити-скрепки часто связывались не в тех местах. В результате до 70% созданных биороботов получались дефектными, что делало технологию слишком дорогой для массового медицинского применения.

Новый софт Sequence Selector решает эту проблему на этапе проектирования. Алгоритм, основанный на методах машинного обучения, анализирует терабайты данных о термодинамике нуклеиновых кислот. Программа с точностью до атома рассчитывает кинетику связывания каждой отдельной скрепки и мгновенно отсекает те варианты последовательностей, которые могут вызвать ложное срабатывание или неправильное сворачивание.

Тестирование показало, что разработанный инструмент позволяет создавать стабильные ДНК-конструкции с первой попытки в 98% случаев. Время, необходимое на разработку нового биоробота, сократилось с нескольких месяцев до нескольких часов. Внедрение алгоритма позволит фармкомпаниям запустить массовое производство программируемых биороботов для медицины. Эти наноустройства смогут циркулировать в кровотоке человека, самостоятельно находить единичные метастазы опухолей и точечно уничтожать их изнутри, не повреждая здоровые ткани организма.

Исследователи Еврейского университета Иерусалима показали, что наш мозг способен блокировать негативную информацию, не давая ей дойти до сознания. Мы привыкли думать, что эмоционально заряженные слова, например оскорбления, привлекают внимание в первую очередь. Но эксперименты ученых показали иную картину. Добровольцы были заняты визуальным тестом и параллельно слушали аудиопоток. В этом потоке были в основном нейтральные слова, но встречались и негативные выражения.

Результат оказался неожиданным: в среднем участники эксперимента гораздо реже замечали негативные слова по сравнению с нейтральными. Этот эффект сохранился даже тогда, когда визуальное задание сделали совсем простым, и мозг на него отвлекался меньше. Работа опубликована в журнале Psychological Science. Ведущий автор работы доктор Галь Р. Хен говорит: «Мы думали, что это ошибка. Поэтому повторили исследование, добавив новые слова. Результаты показали ту же тенденцию: люди как будто нарочно пропускают негативные слова – они их на самом деле не слышат».

По мнению ученых, сознательное переживание негативной информации требует от организма слишком много ресурсов. Поэтому мозг активирует защитный механизм. «Возможно, подсознание по умолчанию подавляет информацию, которая может причинить нам вред», – предполагает Хен. Если случайные слова сильно отвлекают от главного дела, внутренний фильтр решает вообще не пропускать их в сознание. В будущем авторы планируют проверить, как этот механизм работает у людей с тревожными расстройствами или фобиями. Возможно, у них этот защитный барьер функционирует иначе, из-за чего они острее реагируют на внешний негатив. Пока же ясно одно: наше подсознание оберегает нас сильнее, чем мы предполагали.

Новое работа, проведенная при поддержке Оксфордского центра биомедицинских исследований, подтверждает возможную связь между вакцинацией от РСВ и снижением риска деменции. Ученые изучили медицинские данные более 430 000 человек из США, используя базу сети TriNetX, и выяснили, что вакцина Arexvy – препарат, предназначенный для защиты от респираторно-синцитиального вируса (RSV), вызывающего симптомы, похожие на простуду, – связана с заметным снижением риска развития деменции.

Arexvy, рекомендованная для лиц старше 60 лет, содержит тот же адъювант, что и вакцина Shingrix от опоясывающего лишая. Обе вакцины показали одинаковую эффективность в снижении риска деменции по сравнению с гриппозной вакциной, которая не содержит адъюванта. В течение 18 месяцев после прививки Arexvy уровень новых диагнозов деменции оказался ниже на 29%. Эти данные были подтверждены в ряде дополнительных анализов и оказались одинаково справедливы как для мужчин, так и для женщин.

Точный механизм, с помощью которого адъювант, называемый AS01, может снижать риск деменции, пока остается неизвестным. Однако лабораторные данные свидетельствуют о том, что AS01 активирует определенные иммунные клетки, которые способны защищать мозг от повреждающих процессов, связанных с развитием деменции. При этом потенциальная польза адъюванта в снижении риска деменции может дополнять защитный эффект самой вакцинации от таких инфекций, как РСВ и опоясывающий лишай. Пока неясно, способны ли эти вакцины полностью предотвратить развитие деменции или, что более вероятно, лишь отсрочить ее начало. Тем не менее, даже отсрочка имеет большое значение, особенно с учетом того, что в настоящее время не существует других подтвержденных способов замедлить или предотвратить это заболевание. Помимо возможного снижения риска деменции, вакцины также эффективно защищают от опоясывающего лишая и респираторно-синцитиального вируса – болезней, которые могут быть не только крайне неприятными, но и представлять серьёзную опасность для здоровья.

Необычный клинический случай показал, что псилоцибин может временно восстанавливать утраченные функции даже при тяжелой болезни Альцгеймера. После приема психоделика пациентка, которая много лет практически не разговаривала и нуждалась в постоянном уходе, вновь начала общаться, восстановила контроль над мочеиспусканием и стала более самостоятельной. Лечение псилоцибином получила 80-летняя женщина, которая в течение десяти лет жила с болезнью Альцгеймера и в последние годы практически полностью утратила контроль над многими функциями организма. Она общалась преимущественно односложными словами, страдала хроническим недержанием мочи, испытывала трудности с глотанием, практически не проявляла эмоций и нуждалась в помощи при передвижении и выполнении повседневных действий.

На первом этапе она получила 5 г псилоцибина и уже через 19 часов после приема начали появляться неожиданные изменения. Она смогла вести часовые беседы, начала проявлять эмоции, реагировать на юмор и зрительный контакт. Женщина начала узнавать некоторых членов своей семьи, восстановила контроль над мочевым пузырем и смогла самостоятельно одеваться. На втором этапе женщина получила 3 г псилоцибина. Многие улучшения сохранялись в течение нескольких недель после терапии.

Авторы отмечают, что подобные изменения выглядят особенно необычными на фоне тяжелой стадии заболевания, которая обычно рассматривается как период необратимого функционального снижения. Именно поэтому даже временное восстановление сразу нескольких утраченных способностей оказалось впечатляющим. Пока исследователи не могут объяснить точный механизм терапевтического эффекта, но предполагают, что псилоцибин может временно изменять работу крупных нейронных сетей мозга и стимулировать процессы нейропластичности. Ранее доклинические эксперименты показывали, что вещество способно усиливать формирование новых нейронных связей и изменять активность мозговых сетей. Если подобные результаты удастся воспроизвести в более крупных исследованиях, псилоцибин может стать основой для нового направления в лечении тяжелых нейродегенеративных заболеваний.

Первый пациент получил генную терапию для омоложения клеток зрительного нерва. Технология основана на частичном клеточном перепрограммировании и должна запустить регенерацию нейронов, которые в норме практически не восстанавливаются. Пока главная цель исследования заключается в оценке безопасности метода. Первый из двенадцати участников уже получил лечение. Частичное клеточное перепрограммирование считается одним из самых перспективных направлений регенеративной медицины. Цель в том, чтобы частично вернуть взрослые стареющие клетки в более молодое состояние, сохранив при этом их специализацию и функции. В отличие от полного перепрограммирования, когда клетки превращаются в аналог стволовых, новый подход должен омолаживать ткани без потери их идентичности.

Ученые использовали три гена, которые способны перепрограммировать зрелые ганглиозные клетки сетчатки, пишет Nature. После доставки в организм они способствуют выработке белков для запуска процессов клеточного омоложения и восстановления. Ранее эксперименты показали, что активация трех генов у мышей с повреждениями зрительного нерва стимулировала регенерацию нейронов. Кроме того, такой подход обратил вспять потерю зрения у старых животных с глаукомой.

В пилотном клиническом исследовании примут участие 12 пациентов с глаукомой. На данный момент первый доброволец уже получил лечение и находится под наблюдением. Сейчас главная цель ученых в оценке безопасности терапии. Есть опасения, что клеточное перепрограммирование в отдельных случаях может повысить риски развития рака. Авторы исследования подчеркивают, что пока речь идет исключительно о лечении конкретных возрастных заболеваний.

Врачи провели уникальное лечение восьмимесячного ребенка с редким наследственным заболеванием, которое вызывает тяжелую эпилепсию, задержку развития и высокий риск ранней смерти. Пациент стал первым в мире человеком, которому доставили генную терапию непосредственно в мозг. После лечения у ребенка не наблюдалось возврата тяжелых приступов, угрожавших его жизни. Заболевание проявилось вскоре после рождения — первые тяжелые эпилептические приступы начались у ребенка в возрасте шести недель. Генетический анализ показал дефект гена WWOX, который приводит к развитию синдрома WOREE — эпилептической энцефалопатии. Это редкое наследственное заболевание сопровождается резистентностью к лекарствам, выраженными нарушениями развития и часто приводит к преждевременной смерти.

На протяжении более десяти лет ученые изучали функции WWOX и выяснили, что этот ген играет важную роль не только в биологии рака, но и в нормальном развитии мозга. Эксперименты показали, что отсутствие WWOX вызывает тяжелые неврологические нарушения. У животных развивались эпилепсия, задержка развития, нарушения формирования миелина и ранняя гибель. Эти симптомы практически полностью воспроизводили клиническую картину синдрома пациента.

Ученые разработали генную терапию для доставки здоровой копии WWOX в нейроны, пишет Medical Express. В доклинических экспериментах однократное введение терапии восстанавливало экспрессию WWOX и приводило к заметному улучшению состояния животных. Исследователи зафиксировали снижение частоты приступов, уменьшение неврологических нарушений, коррекцию отклонений роста и повышение выживаемости. Эти результаты подтвердили, что восстановление функции гена способно воздействовать непосредственно на причину заболевания. Теперь терапию впервые применили у человека: ее ввели непосредственно в мозг восьмимесячного ребенка.

«Этот момент стал кульминацией многих лет фундаментальных исследований. То, что начиналось как попытка понять биологическую функцию одного гена, превратилось в потенциальную терапевтическую стратегию для детей с одной из самых тяжелых форм генетической эпилепсии», — заявил автор исследования Рами Акейлан. Спустя месяц после лечения ребенок остается в стабильном состоянии без признаков развития приступов, которые ранее представляли угрозу для его жизни. «Эти первые клинические результаты демонстрируют потенциал генной терапии для лечения редких наследственных заболеваний мозга, которые до сих пор практически не имели эффективных вариантов терапии», — заключили авторы. Пока они продолжают наблюдение за пациентом и планируют дальнейшие исследования.