Военные власти США больше не будут требовать от военнослужащих прохождения вакцинации от гриппа, сообщил во вторник министр обороны (U.S. Secretary of War) Пит Хегсет в своем посте в социальных сетях. По мнению некоторых экспертов в области здравоохранения, это решение может подвергнуть военнослужащих опасности. «Министерство обороны вновь возвращает свободу нашим объединенным силам. Мы отменяем обязательную вакцинацию от гриппа с немедленным вступлением в силу», — написал Хегсет в своем посте.

   Эта политика противоречит текущим рекомендациям Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) — высшего органа общественного здравоохранения страны, который утверждает, что все американцы старше шести месяцев, не имеющие противопоказаний, должны ежегодно делать прививку от гриппа. По оценкам CDC, вакцина спасла около 12 000 жизней и предотвратила около 180 000 госпитализаций в течение сезона гриппа 2024–2025 годов. «Вакцины от гриппа — это лучшие инструменты, которые у нас есть для защиты людей от тяжелых форм заболевания», — говорит Дженнифер Нуццо, профессор эпидемиологии в Университете Брауна. Вакцина не всегда может предотвратить грипп, но она эффективно снижает риск госпитализации и тяжелого течения болезни, объясняет она.

   По мнению экспертов, это также вопрос национальной безопасности. «Я не могу понять, зачем принимать такое решение, если боеготовность войск имеет важное значение», — говорит Майкл Остерхольм, директор Центра исследований и политики в области инфекционных заболеваний при Университете Миннесоты. Данные, лежащие в основе вакцины от гриппа, «ясны и убедительны» как в отношении безопасности, так и в отношении способности вакцины снижать количество госпитализаций и смертей от тяжелых форм заболевания, говорит он. «Данные неоднократно подтверждали это для всех возрастных групп».

   «Это безответственное решение, которое подорвет медицинскую готовность наших войск», — считает Джордж Бенджамин, генеральный директор Американской ассоциации общественного здравоохранения. «[Хегсет] явно демонстрирует свою непригодность к командованию вооруженными силами нашей страны». «В армии вакцинация — это не политический спектакль. Это защита личного состава. Военные живут и работают в тесном контакте, где грипп может быстро распространиться и вывести из строя в остальном здоровых военнослужащих», — говорит Ричард Риччарди, профессор Университета Джорджа Вашингтона, прослуживший в армии США более трех десятилетий.

   Примечательно, что одними из первых зарегистрированных случаев гриппа в США во время пандемии 1918 года были солдаты из Канзаса, которые занесли вирус в свой лагерь, откуда, как полагают, он затем распространился по всей стране и далее по всему миру. «Если меньше военнослужащих будут вакцинированы от гриппа, это, вероятно, приведет к тому, что во время сезона гриппа заболеет больше солдат, что поставит под угрозу боеготовность наших вооруженных сил и увеличит расходы на здравоохранение, которые несет правительство США», — говорит Нуццо. «Учитывая растущее число глобальных операций, это выглядит как особенно недальновидная политика».

   В своей статье, опубликованной в журнале Nature Medicine, учёные сообщают, что у людей с болезнью Паркинсона наблюдается характерный состав кишечной микрофлоры, как и у здоровых людей, генетически предрасположенных к развитию этого заболевания. Исследователи заявляют, что их открытия могут помочь в разработке тестов для выявления риска развития болезни Паркинсона у человека, чтобы ему можно было предложить раннюю поддержку, а также потенциально привести к появлению новых способов профилактики болезни Паркинсона, направленных на кишечник.

   «Болезнь Паркинсона является одной из основных причин инвалидности во всем мире и самым быстрорастущим нейродегенеративным заболеванием с точки зрения распространенности и смертности. Существует острая необходимость в разработке методов лечения, способных остановить или замедлить прогрессирование болезни. Чтобы обеспечить как исследования, так и возможное применение таких методов лечения, нам необходимо разработать средства для очень раннего выявления людей, у которых скорее всего или возможно разовьется это заболевание. В последние годы все больше признается связь между болезнью Паркинсона — расстройством мозга — и здоровьем кишечника. В данном исследовании мы укрепили эти доказательства и показали, что микробы в кишечнике могут выявлять признаки болезни Паркинсона и служить сигналом раннего предупреждения о риске развития болезни за годы до появления симптомов», - сообщил ведущий автор исследования Энтони Шапиро.

   Для проведения исследования ученые использовали инновационный новый метод для анализа клинических данных и данных анализа кала участников исследования в которое вошли 271 человек с болезнью Паркинсона, 43 носителя варианта GBA1 (вариант гена, который может увеличить риск развития болезни Паркинсона в 30 раз) без клинических симптомов и 150 здоровых участников контрольной группы (в качестве группы сравнения). Ученые обнаружили, что более четверти микробов, составляющих микробиом кишечника  — 176 различных видов — различались по своей численности при сравнении людей с болезнью Паркинсона и здоровых участников контрольной группы. Некоторые микробы чаще встречались у людей с болезнью Паркинсона, в то время как другие — у здоровых участников исследования. Эта закономерность была наиболее заметна у людей на более поздних стадиях болезни Паркинсона.

   Большинство этих микробов (142 вида) также последовательно отличались по численности при сравнении здоровых участников контрольной группы с людьми с вариантом гена GBA1, у которых еще не проявились какие-либо симптомы болезни Паркинсона. Исследователи отмечают, что состав кишечного микробиома у людей, генетически подверженных риску развития болезни Паркинсона, но не имеющих никаких симптомов, напоминал промежуточную картину между здоровыми людьми и людьми с болезнью Паркинсона. «Впервые мы выявили в кишечнике людей с болезнью Паркинсона бактерии, которые также можно найти у тех, кто подвержен генетическому риску развития этого заболевания, но еще не имеет симптомов. Важно отметить, что эти же изменения можно обнаружить у небольшой части общего населения, что может повышать риск развития болезни Паркинсона. Это открытие позволяет не только понять, являются ли эти бактерии способом выявления людей, подверженных риску развития болезни Паркинсона, но и определить, может ли изменение бактериальной популяции посредством диеты или медикаментов снизить риск развития болезни Паркинсона у человека», - отметил Шапиро.

   Ученые подтвердили свои выводы, сравнив результаты с данными дополнительной когорты людей из Великобритании, Кореи и Турции, в которую вошли еще 638 человек с болезнью Паркинсона и 319 здоровых участников контрольной группы. У небольшой части участников из группы здорового контроля также был обнаружен микробиом кишечника, схожий с микробиомом людей, подверженных риску развития болезни Паркинсона, что поднимает вопрос о том, не подвержены ли они также риску развития этого заболевания. Требуются дополнительные исследования, чтобы понять, какие ещё генетические или экологические факторы влияют на вероятность развития болезни Паркинсона.

   Участники исследования также предоставили данные о своих пищевых привычках, которые показали, что у людей с более сбалансированным и разнообразным рационом меньше шансов иметь микробиом кишечника, указывающий на повышенный риск развития болезни Паркинсона; исследователи считают, что это может означать, что изменение рациона питания может играть роль в профилактике болезни Паркинсона. «Анализ микробиома кишечника позволяет нам выявлять людей, подверженных риску развития болезни Паркинсона, чтобы мы могли предложить им способы снизить этот риск, например, путем корректировки рациона питания», - сказал Шапиро.

   Еще одно недавнее исследование, проведенное учеными из UCL, показало, как болезнь Паркинсона распространяется из кишечника в мозг с помощью иммунных клеток, и этот открытие может указать на потенциальные терапевтические стратегии. Исследователи UCL также возглавляют первое клиническое испытание 3-й фазы по генетической стратификации болезни Паркинсона, в ходе которого тестируется распространенное лекарство от кашля в качестве потенциального средства лечения, а также крупнейшее в мире клиническое испытание методов лечения, направленных на замедление или остановку прогрессирования болезни Паркинсона; это исследование будет обновляться по мере разработки новых лекарств.

   Иммунные клетки, помогающие организму бороться с чужеродными агентами, также оказывают важнейшую поддержку мышцам во время физических нагрузок — об этом свидетельствуют результаты исследования на мышах, опубликованные 17 апреля в журнале Cell.

   В-клетки — это «охранники» иммунной системы, которые выявляют вредные патогены и активно вырабатывают антитела для борьбы с ними, — поясняет Пэн Цзян, иммунолог из Пекинского университета и соавтор исследования. Но до сих пор роль этих клеток в метаболизме не была изучена. Цзян говорит, что это первый случай, когда была описана функция этих клеток, не связанная с иммунной системой — «открытие, полностью превзошедшее наши первоначальные ожидания», — добавляет он. Каролин Даниэль, директор Института метаболизма и иммунологии имени Гельмгольца (Германия), отмечает, что растет интерес к изучению функций В- и Т-клеток за пределами иммунной системы. Она добавляет, что открытие того, что В-клетки могут быть ключевыми посредниками между иммунной системой и органами, участвующими в физической нагрузке, является важным концептуальным прорывом.

   Цзян и его коллеги изучали, существует ли связь между иммунной системой и физической работоспособностью. Они проверили выносливость мышей, генетически модифицированных для снижения количества В-клеток, заставив их бегать на беговой дорожке. Исследователи увеличивали скорость через заранее определенные интервалы в течение примерно 15 минут, останавливаясь, когда мыши выдыхались. Они повторили эксперимент с другой группой мышей, прошедших терапию антителами, которая используется у людей для уничтожения В-клеток, вызывающих рак. Эти антитела уничтожают любые В-клетки, с которыми сталкиваются. Исследователи сравнили пролеченные группы с контрольными мышами с типичным количеством В-клеток. Они обнаружили, что мыши с меньшим количеством В-клеток — как генетически модифицированные мыши, так и группа, прошедшая антителотерапию — показали худшие результаты в тестах на выносливость и силу, чем их контрольные сородичи.

   В последующих экспериментах исследователи обнаружили, что у мышей с дефицитом В-клеток после физической нагрузки в мышцах наблюдался более низкий уровень аминокислоты глутамата по сравнению с контрольной группой. Более высокие уровни глутамата приводят к более эффективному функционированию митохондрий, производящих энергию в клетках, и улучшают функцию скелетных мышц. В-клетки производят белок под названием TGF-β1, который увеличивает количество глутамата, которое может быть произведено печенью. Без этого процесса в мышечной ткани и в кровотоке доступно меньше глутамата, что может объяснить снижение физической работоспособности, наблюдавшееся авторами.

   Однако Даниэль отмечает, что выводы исследования могут чрезмерно упрощать роль В-клеток в многогранных процессах, определяющих физическую работоспособность. Приписывать снижение физической работоспособности одному узкому механизму интересно, но это может привести к недооценке роли более широкой эндокринной сети, говорит она. Даниэль добавляет, что хотела бы увидеть аналогичные исследования, проведенные на людях.

   Многие госпитализированные пациенты не чистят зубы во время пребывания в больнице, вероятно по разным причинам. Кто-то, возможно, забыл взять с собой зубную щетку, а кто-то просто не думает об этом, не имеет мотивации или физически не в состоянии это сделать. Медицинский персонал часто не включает регулярную гигиену полости рта в перечень услуг, предоставляемых пациентам. Однако, по словам Бретта Митчелла из Университета Авондейл в Австралии, в крупнейшем рандомизированном контролируемом исследовании такого рода у пациентов, которым в больницах предоставлялись зубная щетка, зубная паста и рекомендации по уходу за зубами, вероятность развития распространенной формы внутрибольничной пневмонии была на 60% ниже. «Это лишь еще раз подчеркивает необходимость информирования пациентов о риске развития пневмонии, а также о важности ухода за полостью рта и чистки зубов во время пребывания в больнице», — говорит он.

   Широко известно, что у пациентов, находящихся на искусственной вентиляции легких, часто развивается пневмония, что отчасти связано с тем, что медицинское оборудование нарушает естественную работу дыхательной системы. Однако многие госпитализированные пациенты, не находящиеся на ИВЛ, также заболевают пневмонией по крайней мере через 48 часов после поступления в больницу. Исследователи все еще пытаются понять, почему это происходит и как этого избежать — особенно с учетом того, что внутрибольничная пневмония связана с более длительным пребыванием в стационаре, более высокими затратами и повышенной смертностью. «Это серьезная проблема», — говорит Майкл Кломпас из Гарвардского университета, не участвовавший в исследовании. «Внутрибольничная пневмония — одна из самых распространенных и смертоносных инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, а достоверных данных о том, как лучше всего ее предотвратить, крайне мало».

   Митчелл предположил, что заболевание может быть связано с бактериями в полости рта. Микробиом полости рта может влиять на здоровье дыхательной системы, поскольку люди вдыхают в легкие капельки, содержащие бактерии. Кроме того, микробиом полости рта изменяется, когда люди попадают в больницу, говорит Митчелл. «Я считал важным, чтобы мы попытались что-то сделать для решения этой проблемы». Поэтому он и его коллеги разработали годичное рандомизированное контролируемое исследование с участием 8870 пациентов в трех австралийских больницах, чтобы проверить влияние ухода за полостью рта на риск развития пневмонии. На днях он представил результаты этой части исследования по профилактике внутрибольничной пневмонии («HAPPEN») на Конгрессе Европейского общества клинической микробиологии и инфекционных заболеваний (ESCMID Global) в Мюнхене, Германия.

   Каждая участвующая клиника разделила участников исследования на три группы. В течение первых трех месяцев исследования ни одна из групп не получала каких-либо вмешательств. По истечении трех месяцев пациентам одной группы были предоставлены зубная паста и зубная щетка с надписью «Чистка зубов помогает предотвратить пневмонию» на одной стороне и «Уберите пневмонию щеткой!» — на другой. Щетки были разработаны со специальной ручкой для людей с ограниченной подвижностью рук. Пациенты также получили QR-код, по которому они могли перейти к образовательным материалам на веб-сайте HAPPEN. Через шесть месяцев зубные щетки получила и вторая группа, а третья группа получила их через девять месяцев — то есть у всех участников исследования была возможность чистить зубы в течение последних трех месяцев исследования.

   Что касается медицинского персонала, исследовательская группа организовала обучение по уходу за полостью рта для палатных медсестер и предоставила им ссылки на профессиональные рекомендации на своем веб-сайте. Они также поощряли медсестер напоминать пациентам о необходимости чистить зубы и пользоваться зубной нитью, а также помогать тем, кто испытывал с этим трудности. Вне периодов вмешательства только 15,9% пациентов чистили зубы один раз в день. Во время периодов вмешательства 61,5% пациентов ухаживали за полостью рта не реже одного раза в день — при этом пациенты делали это в среднем 1,5 раза в день. По словам Митчелла, веб-статистика показала, что как пациенты, так и медсестры часто обращались к информации на страницах HAPPEN во время периодов вмешательства. Это совпало с резким снижением числа случаев внутрибольничной пневмонии, не связанной с искусственной вентиляцией легких, отмечает Митчелл. В частности, заболеваемость снизилась с 1 случая на 100 дней пребывания в контрольной группе до 0,41 в группе вмешательства.

   «Это исследование интригует», — говорит Кломпас, отмечая большой объем исследования и его рандомизированный дизайн. «Вывод заключается в том, что чистка зубов во время пребывания в больнице не только полезна для гигиены полости рта и самочувствия, но и может буквально спасти жизнь». Пири Сипиля из Хельсинкского университета (Финляндия) отмечает важность столь значительного снижения риска благодаря столь простому вмешательству. «По сути, пациентам просто предоставили зубные щетки, зубную пасту и рекомендации», — говорит он. Тем не менее, результаты могут варьироваться в зависимости от причин госпитализации и привычек пациентов в области гигиены полости рта.

   Иммунотерапия значительно улучшила результаты лечения пациентов с онкологическими заболеваниями, однако некоторые группы пациентов, в частности значительная часть больных колоректальным раком, плохо реагируют на эти методы лечения. Тем не менее, потенциальный способ повысить эффективность этих методов лежит в неожиданном источнике: пищевом патогене Listeria monocytogenes. В новом исследовании на мышах ученые обнаружили, что прием аттенуированной L. monocytogenes в качестве пероральной вакцины против рака вызывал цитотоксический Т-клеточный ответ в кишечнике и временно останавливал рост опухолей толстой кишки. Совместное введение ингибиторов иммунных контрольных точек поддерживало этот эффект, что указывает на потенциальный новый путь использования иммунной системы для борьбы с этими смертельно опасными видами рака.

   Ранее вакцины на основе L. monocytogenes вводились внутривенно, чтобы помочь им обойти естественные защитные механизмы организма, но этот путь в редких случаях может привести к сепсису, поскольку бактерии попадают непосредственно в кровоток. С другой стороны, пероральный путь введения вакцины впечатлил Лоуренса Вуда, иммунолога из Техасского технологического университета, который не участвовал в исследовании и ранее разработал внутривенную вакцину на основе L. monocytogenes. «Естественный путь заражения Listeria — через пищу, поэтому имеет смысл использовать этот аспект», — говорит Вуд. «Я считаю многообещающим то, что работа идет в этом направлении. Это безопаснее, чем то, что в настоящее время используется в клинических испытаниях с листериями».

   Исследователи разрабатывают противораковые вакцины с использованием L. monocytogenes, поскольку эти бактерии содержат белок интерналин А, который связывается с человеческим E-кадхерином — белком, экспрессия которого часто повышена в опухолях. Это позволяет L. monocytogenes проникать в раковые клетки, а присутствие бактерий привлекает иммунные клетки к опухолям, которые ранее были слабоиммуногенными. Чтобы протестировать вакцину на основе L. monocytogenes на мышах, исследователи сначала мутировали ее, чтобы она могла взаимодействовать с белком E-кадхерина мыши. Затем они инокулировали кусок хлеба неаттенуированными бактериями и кормили им мышей. Для сравнения исследователи также вводили L. monocytogenes животным внутривенно.

   Пероральное введение L. monocytogenes привело к тому, что Т-клетки значительно чаще, чем при внутривенном введении бактерий, заселяли слизистую оболочку кишечника. Резидентность является важной характеристикой, обеспечивающей быстрый иммунный ответ в органе. Популяция резидентных Т-клеток оставалась высокой в течение трех месяцев после инфицирования, что свидетельствует о том, что перорально введенные L. monocytogenes действительно могут вызывать мощный иммунный ответ.

   Чтобы сделать вакцину безопасной, команда удалила гены, связанные с патогенностью L. monocytogenes. Количество аттенуированных бактерий в кишечнике мышей было сопоставимо с количеством их неаттенуированных аналогов. Однако аттенуированные L. monocytogenes практически не обнаруживались в других органах, таких как селезенка и печень, что свидетельствовало о локализации бактерий в пределах целевого органа, что предполагало более низкий риск развития сепсиса. Как и их неаттенуированные аналоги, аттенуированные L. monocytogenes также вызывали резидентность Т-клеток в слизистой оболочке кишечника. В целом эти результаты свидетельствуют о безопасности вакцины с аттенуированными бактериями у мышей.

   Далее исследователи оценили влияние пероральной вакцины на рак. Через 10 дней после иммунизации аттенуированными L. monocytogenes ученые имплантировали клеточную линию рака толстой кишки мыши в слизистую оболочку толстой кишки. Опухоли почти у всех вакцинированных мышей уменьшились в течение недели после иммунизации. Это контрастировало с контрольной группой, у которой опухоли значительно выросли за этот период.

   Исследователи также проверили терапевтический потенциал вакцины. Для этого они иммунизировали животных за неделю до пересадки опухолевых органоидов в их толстую кишку. Аналогично, этот подход значительно затормозил рост опухоли по сравнению с контрольными группами, но подавление не было длительным и практически не улучшило выживаемость. Исследователи выдвинули гипотезу, что активированные Т-клетки могли активировать иммунные контрольные точки, что, в свою очередь, ослабило иммунный ответ. Поэтому, начиная с пятого дня после иммунизации, исследователи также обрабатывали мышей ингибиторами иммунных контрольных точек через день в течение двух недель. По сравнению с лечением только вакциной или только ингибиторами, комбинированная терапия значительно подавляла рост опухолей у мышей в течение почти 40 дней.

   Вуд задался вопросом, не обеспечивает ли хлеб, который ели мыши, защиту L. monocytogenes, позволяя ей выжить при прохождении через пищеварительный тракт. Он не посчитал хорошей идеей предлагать людям употреблять в пищу зараженные листерией продукты, даже если бактерии были аттенуированы. По его мнению, подход, использованный исследователями, «не кажется легко применимым на практике». Вуд добавил: «Я бы не давал это в хлебе, потому что тогда вы имеете L. monocytogenes также в полости рта» — имея в виду более традиционные пероральные формы, такие как капсулы.

   Но Бейяз и его коллеги настроены оптимистично. Они надеются, что их работа может заложить основу для будущих клинических испытаний. «[Это исследование] — хорошее доказательство принципа, демонстрирующее, как можно использовать вакцину на основе Listeria для борьбы с неизлечимой формой рака толстой кишки в сочетании с иммунотерапией», — сказал Бейяз. «Именно это меня действительно вдохновляет».

   Райан Келли восхищен тем, что незримо витает в воздухе. “Это просто сногсшибательно”, - говорит Келли, который изучает ДНК окружающей среды (эДНК) в Вашингтонском университете. “Мы постоянно окружены информацией в виде ДНК и РНК”. Ученые уже давно извлекают ДНК из воды и почвы, но они только сейчас начали рассматривать воздух как источник генетической информации. За последнее десятилетие или около того исследователи научились измерять переносимую по воздуху ДНК, изучать ее содержание и использовать для составления общей картины обитателей экосистемы и ее здоровья. Переносимая по воздуху ДНК используется для мониторинга отдельных видов и тестируется как способ обнаружения инвазивных видов или нападений с применением биологического оружия. Она также тестируется как способ оценки успешности усилий по сохранению экосистем.

   По мнению Дэвида Даффи, исследователя, специализирующегося на геномике заболеваний дикой природы в Университете Флориды, этот метод обещает объединить “все биологическое разнообразие, весь мир в единый анализ, который является действительно быстрым и может быть проведен и проанализирован даже в полевых условиях”. Но многое еще предстоит выяснить, например, как быстро ДНК распадается в воздухе и как далеко она распространяется. Часть генетического материала, полученного из воздуха, принадлежит людям, и некоторые ученые обеспокоены тем, что при использовании этого метода для исследований в области охраны природы он может непреднамеренно выявить этническую принадлежность людей или наличие у них генетических нарушений — и даже может быть использован для идентификации отдельных людей.

   Почешите голову и вы выпустите в воздух богатый ДНК клеточный материал. Там она смешается с ДНК из множества других источников: вашими собственными и чужими выделениями, частицами волос, перьев, экскрементами, пыльцой и спорами, а также микроорганизмами, такими как вирусы и микроводоросли. Эта ДНК, которая может состоять из сегментов длиной в десятки тысяч пар оснований, затем будет витать в воздухе в течение нескольких дней, часто цепляясь за частицы пыли. Она может перемещаться на расстояния от нескольких метров до нескольких километров. Хотя эДНК уже регулярно собирают из воды, снега и почвы для сбора информации о биоразнообразии или для отслеживания загрязняющих веществ или вирусов, ученые обычно не отслеживают источники ДНК в воздухе, кроме пыльцы и спор — надежных упаковок, предназначенных для переноса по воздуху.

   Но в начале 2010-х годов различные экологи начали задаваться вопросом, может ли воздух содержать полезные следы ДНК, помимо тех, что попали в такие переносимые ветром свертки. В 2013 году биологи Мэтт Кларк из Музея естественной истории в Лондоне и Ричард Леггетт из Института Эрлхэма, Великобритания, взяли пробы воздуха в теплице и за ее пределами. “Нам было просто интересно получим ли мы что-нибудь”, - рассказал Кларк. Тем временем в Техасском техническом университете эколог Мэтью Барнс проанализировал пробы воздуха, используя методы, разработанные для сбора переносимой водой эДНК, и обнаружил, что они изобилуют ДНК из листьев и цветов, а также типами пыльцы, которые не предназначены для переноса ветром. Тогда он осознал потенциал понимания растительных сообществ с помощью эДНК.

   Но именно обнаружение ДНК тигра близ Кембриджа, Великобритания, привлекло внимание широкой общественности к возможностям ДНК, передаваемой воздушно-капельным путем. Элизабет Клэр из Йоркского университета (Канада) и Джоан Литтлфейр из Университетского колледжа Лондона хотели узнать, могут ли они найти ДНК животных в воздухе. Они собрали образцы в небольшом зоопарке в Кембриджшире, Великобритания, полагая, что смогут определить происхождение любой найденной ДНК, поскольку экзотические животные обитали только в парке. В лаборатории исследователи извлекли ДНК из образцов, амплифицировали и секвенировали ее. Они обнаружили, что могут учуять тигров на расстоянии 200 метров от их вольера, а также многих других животных зоопарка, в том числе кур, лошадей, свиней и диких животных, таких как ежи, летучие мыши и белки. В общей сложности образцы содержали ДНК 25 видов млекопитающих и птиц, в том числе 17, содержащихся в зоопарке. В другом исследовании, проведенном в Копенгагенском зоопарке, опубликованном в то же время, были получены аналогичные результаты.

   “ДНК животных, переносимых по воздуху, всегда была там, просто мы никогда не искали ее”, - отмечает Саймон Крир, изучающий молекулярную экологию в Бангорском университете, Великобритания. Но именно физик нашел способ расширить масштабы применения этого метода. Джеймс Аллертон из Национальной физической лаборатории в Лондоне предложил Клэр изучить образцы, взятые британской сетью мониторинга тяжелых металлов, которая располагает 25 воздушными насосами, расположенными в городах, сельской местности и на промышленных объектах.

   Исследователи изучили образцы из 15 мест сети и в прошлом году опубликовали результаты, которые, по их словам, являются первым в мире национальным исследованием биоразнообразия суши с использованием переносимой воздушно-капельным путем эДНК. Они обнаружили обычных для Великобритании животных, а также экзотические виды, таких как попугаи, и инвазивный вид рыб - толстолобика (Hypophthalmichthys molitrix), о котором ранее не сообщалось в регионе. Они обнаружили 1100 таксонов - от позвоночных до одноклеточных протистов.

   Чтобы проверить надежность своего метода, исследователи сравнили свои результаты с информацией из баз данных, таких как iNaturalist, в которые наблюдатели записывают то, что они обнаруживают. iNaturalist не смог получить и половины из того, что обнаружила команда. В свою очередь, данные по эДНК не отражали 43% наблюдений натуралистов. Наблюдатели, как правило, находили больше птиц и других заметных видов вблизи человеческого жилья. По словам Литтлфейра, переносимая воздушно-капельным путем ДНК выявила больше мелких, невидимых и ночных организмов, включая грибы, лишайники, беспозвоночных и растения, отличные от деревьев. “Это действительно мощные механизмы функционирования экосистем”. По мнению ученых, этот метод является “реалистичным решением для мониторинга динамики жизни на суше”. Теперь исследователи помогают странам, имеющим аналогичные сети мониторинга, делать то же самое.

   Но что, если бы можно было использовать сеть, которая прокачивает огромное количество воздуха через свои фильтры и которая хранит данные за десятилетия? В 2015 году молекулярный биолог Пер Стенберг из Университета Умео в Швеции услышал именно о такой возможности — о 70-летней истории биоразнообразия, изложенной в фрагментах ДНК, попавших на десятки тысяч фильтров и хранящихся в Шведском агентстве оборонных исследований в Стокгольме. Он был на семинаре, посвященном шведской сети обнаружения радионуклидов, созданной в конце 1950-х годов для обнаружения испытаний ядерного оружия. 25 станций засасывают сотни кубометров воздуха в час, а затем его содержимое хранится на фильтрах из стекловолокна.

   Стенберг приступил к анализу фильтров со станции, расположенной к северу от Полярного круга. В то время как группа Литтлфейра искала короткие маркерные участки ДНК, идентифицирующие отдельные виды, — это называется метабаркодированием ДНК, — Стенберг использовал метод секвенирования методом дробовика, при котором ДНК разбивается на крошечные фрагменты, секвенируется и сопоставляется с известными эталонными геномами. Метод дробовика требует больше времени и энергии и более сложных статистических методов, чем метод метабаркодирования. Но результаты более детальные. Прошло четыре года, прежде чем он и его коллега Матс Форсман получили результаты. “Вирусы, бактерии, грибы, растения, животные, птицы, рыбы... кишечные паразиты лосей”, - рассказывает Стенберг. “Я имею в виду все, что там было и мы могли видеть каждый отдельный организм, который не является чрезвычайно редким в экосистеме”. Результаты показали, что методике можно доверять, говорит он. “И тогда мы подумали: вау, это то, что нам нужно изучить”.

   Экологи занимаются именно этим, документируя еженедельные, сезонные и циклические колебания численности многих видов и сопоставляя их с изменениями климата. Они обнаружили долгосрочные изменения в сообществах - рост и сокращение численности сосен из—за изменений в управлении лесным хозяйством и сопутствующее сокращение численности других деревьев, мхов, лишайников и грибов. С течением времени они отследили хорошо известные ко-вариации между несколькими видами, например, между мухами и некоторыми бактериями, и обнаружили новые. По словам Стенберга, Европа усеяна станциями обнаружения радионуклидов, которые могли бы предоставить “беспрецедентную возможность реконструировать экологическую историю и выявлять происходящие изменения”.

   Однако такие сети расположены в фиксированных местах. Некоторые ученые экспериментируют с более гибким мониторингом. Эрин Хан, изучающая природоохранную генетику в Австралийской национальной коллекции дикой природы, разработала и напечатала на 3D-принтере пассивные пробоотборники, которые не нуждаются в энергоснабжении, и передала их землевладельцам по всему Новому Южному Уэльсу. Ее исследование все еще находится на экспериментальной стадии. “Существует множество переменных, связанных с воздушным потоком, освещенностью, близостью к охотничьим тропам”, - поясняет Хан. “Мы только начинаем их анализировать, чтобы лучше понять, как перемещается ДНК”. В конечном счете, Хан хочет создать гибкую сеть, которая могла бы быстро определять изменения, отмечая инвазивные виды или сокращающиеся популяции, нуждающиеся в управлении.

   Для правительств, компаний, ученых и защитников природы, стремящихся отслеживать состояние экосистем, переносимая по воздуху ДНК могла бы обеспечить всестороннее и регулярное считывание данных о биоразнообразии на суше. “Это означает, что мы можем быстро оценить окружающую среду до, во время и после смягчения последствий, и не просто думать, что мы улучшаем биоразнообразие, но и на самом деле иметь количественный показатель”, - говорит Даффи, который оценивает потенциал эДНК для отслеживания восстановления лесов.

   Анализ ДНК также может помочь вести хронику жизнеспособности экосистем, отслеживая патогенную нагрузку и генетическое разнообразие отдельных видов. Существуют и другие экологические проблемы, которые может помочь решить переносимая по воздуху ДНК. Группа Стенберга разрабатывает модели, направленные на понимание причинно-следственных связей в экосистемах. “Мы знаем, что лисы едят кроликов, а кролики - некоторые растения и так далее”, - говорит Стенберг. “Но об экосистеме в целом — когда мы говорим о бактериях, нематодах, насекомых, растениях, животных — мы, по сути, понятия не имеем что происходит”. Более подробное изучение могло бы дать практическую информацию о том, как экосистемы реагируют на ущерб.

   Но сначала нужно решить множество проблем. Почему, например, ДНК трески обнаружилась в образце, взятом в шведском лесу в 160 километрах от моря? Стенберг решил эту проблему, сопоставив ее появление с приходом сильных северных ветров. И что это значит, спрашивает Хан, если в образце, взятом у фермера, содержится ДНК крысы? Это животное вчера пробегало мимо? Или из гниющей навозной кучи сюда занесло остатки крысиных экскрементов столетней давности?

   По словам Крира, существует четыре ключевых вопроса, которые будут определять, как интерпретируется переносимая по воздуху ДНК. Как ДНК попадает в окружающую среду, в каком состоянии она находится, сколько времени требуется для разложения и как она транспортируется? Эндрю Нисбет также пытается разобраться в этих вопросах. Он руководит разработкой инновационных технологий мониторинга в Natural England, правительственном консультативном органе Великобритании, который помогает защищать и восстанавливать природную среду Англии. “Если мы запустим один пробоотборник, - говорит он, - это даст нам представление о целом природном заповеднике, или нам следует установить их десять штук? Если мы запустим его на один день, этого будет достаточно?”

   Нисбет считает, что переносимая воздушно-капельным путем ДНК в настоящее время менее полезна, чем такие методы, как акустическая дактилоскопия, которая использует звук для идентификации видов животных, и спутниковые данные. Сильные стороны переносимой воздушно—капельным путем ДНК изначально могут быть связаны с областями, в которых “даже одно [подтвержденное] обнаружение чего-либо отвечает на ваш вопрос - например, о появлении инвазивного вида или патогена”.

   Кларк и Леггетт уделяют особое внимание этой стороне проблемы. С момента своего первого открытия, связанного с распространением ДНК растений в воздухе, они разработали технологию, которая позволяет обнаруживать известные патогены сельскохозяйственных культур за несколько недель до того, как они нанесут видимый ущерб, — информация, которая, по их словам, может позволить более рационально распылять пестициды. В этом году Кларк и Леггетт основали компанию, внедряющую технологию AirSeq, которая, по их словам, может быть использована, например, для отслеживания заболеваний человека и животных или устойчивости к противомикробным препаратам.

   Одним из преимуществ таких систем является то, что они могут поглощать все, что находится в окружающей среде, и обеспечивать общее считывание данных, а не поиск конкретных патогенов. По мнению Джейми Марси, инженера компании-производителя детекторов, эта функция полезна в оборонных целях, поскольку, возможно, вам захочется обнаружить новые патогены или биологическое оружие. Первоначально в сотрудничестве с Кларком и Леггеттом он разрабатывал устройство размером с обувную коробку, которое может непрерывно брать пробы воздуха, извлекать ДНК и переводить информацию в алгоритм, который затем идентифицирует последовательности, связанные с вирулентностью или потенциально способные вызывать респираторные заболевания. 

   Но идея постоянного сбора ДНК, переносимой по воздуху, в общественных местах беспокоит некоторых ученых, которые высказывают опасения, аналогичные тем, которые возникают при отборе образцов ДНК в сточных водах. Сделайте глубокий вдох\выдох во время вечерней прогулки и ваша ДНК попадет в незаметно расположенный городской пробоотборник. По словам Даффи, секвенирование методом дробовика с использованием быстро развивающихся, дешевых, портативных методов, которые могут генерировать данные такого типа, может дать результаты в полевых условиях практически в режиме реального времени. Его группа доказала, что это возможно, взяв пробы воздуха и немытых оконных стекол в Дублине и Флориде, по которым они смогли отличить особей одного и того же вида животных. По этическим соображениям они не пробовали этот тип секвенирования для ДНК людей, которые оказались в их образцах, но краткий анализ выявил некоторые генетические заболевания.

   Многие специалисты в этой области с опаской относятся к последствиям такого "прилова". “Если при дыхании ваша ДНК выбрасывается в воздух, как это соотносится с нашим представлением о конфиденциальности?” - говорит Келли, которая в 2023 году стала соавтором статьи, призывающей ввести мораторий на изучение ДНК человека по образцам, полученным из экологических источников, до тех пор, пока не будут согласованы глобальные принципы. В некоторых журналах уже действует мораторий — например, в журнале Environmental DNA, главным редактором которого является Крир. Крир и другие надеются создать междисциплинарную группу для оценки этических норм.

   Исследователи из других отраслей заинтригованы открывающимися возможностями. Питер Гилл, судебный генетик из Университета Осло, и его коллеги изучали ДНК, переносимую воздушно-капельным путем в офисах и системах кондиционирования воздуха, на предмет ее потенциального использования в качестве инструмента судебной экспертизы. “ДНК людей, которые недавно были в здании, в течение дня или около того, безусловно, можно получить из воздуха”, - говорит Гилл. Для более долгосрочного наблюдения, по его словам, ДНК, находящаяся в воздухе, остается на поверхностях. “Вы можете смахнуть пыль с дверного порога, где обычно никто не убирает. И тогда у вас будет своего рода мини-историческая справка о людях, которые там побывали”.

   Гилл считает, что переносимая воздушно-капельным путем ДНК может быть полезна в криминалистике, при условии, что будут приняты во внимание ограничения, которые аналогичны общепринятым методам анализа ДНК с поверхностей, к которым прикасались: вам нужна база данных ДНК людей, с которой можно сравнить ваш образец, а корреляция - это вероятность, а не "совпадение". Чего больше всего боятся некоторые ученые, так это негативной реакции, которая приведет к ограничению их работы. Важно действовать осторожно, говорит Крир, “чтобы это не повредило действительно захватывающей и прогрессивной области изучения биоразнообразия с использованием ДНК окружающей среды”.

   С момента знаковой расшифровки генома человека в начале 2000-х годов объем секвенирования ДНК резко возрос. Традиционные компьютеры с трудом справляются с потоком данных и растущими требованиями к вычислительной мощности, что создает «узкое место» в способности ученых анализировать бесчисленные вариации ДНК для получения биологических знаний — и стимулирует поиск альтернативных решений. Теперь один из вариантов — квантовые вычисления — возможно, станет шагом вперед на пути к решению этой проблемы. В сообщении, опубликованном 9 апреля, исследователи заявили, что им впервые удалось закодировать полный, хотя и небольшой, геном — геном вируса гепатита D — в квантовом компьютере, доказав в принципе, что эти необычные машины однажды смогут помочь в геномных исследованиях.

   «Это важный шаг», — считает Гуглиелмо Маццола, исследователь квантовых алгоритмов из Международной школы высших исследований (Италия), который не участвовал в данной работе. «Если вы хотите заниматься обработкой геномных данных, вам сначала нужно ввести данные». Однако он предупреждает, что пока квантовые компьютеры не смогут обрабатывать более крупные геномы или фактически проводить анализ этих данных, трудно судить, превзойдут ли они другие передовые технологии. «Пока неизвестно, смогут ли квантовые компьютеры действительно принести пользу в этой области».

   В отличие от классических компьютеров, которые кодируют информацию в виде двоичных битов 0 и 1, квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут принимать значения 0, 1 или состояние «суперпозиции», когда они одновременно находятся в состояниях 0 и 1. Теоретически эти одновременные состояния позволяют квантовому компьютеру решать задачи, которые оказались бы непосильными для обычного компьютера, такие как дешифровка криптографических кодов или моделирование поведения молекул. В принципе, эти машины могут ускорить решение некоторых оптимизационных задач, представляя множество возможных ответов в виде волнообразных состояний на своих кубитах. По мере развития этих состояний они взаимодействуют друг с другом, как рябь на воде, повышая вероятность появления лучших решений и снижая вероятность появления худших.

   Этот подход может оказаться многообещающим для изучения огромного генетического разнообразия, обнаруживаемого у людей и других организмов. Хотя генетики долгое время полагались на эталонные геномы, представленные единичными линейными последовательностями, они все чаще обращаются к «пангеномам», которые фиксируют множество возможных последовательностей ДНК или РНК в пределах вида, разветвляясь на альтернативные версии. Например, пангеномы считаются ключом к персонализированной медицине и пониманию эволюции патогенов, но они сложны с точки зрения вычислений. Их построение и анализ предполагают поиск путей через обширный запутанный лабиринт возможных комбинаций последовательностей — именно та задача, в которой квантовый компьютер может преуспеть.

   Quantum for Bio (Q4Bio) — программа стоимостью 50 миллионов долларов, финансируемая Wellcome Leap, фондом высокорискового биомедицинского финансирования, выделенным из британской благотворительной организации Wellcome Trust, — была призвана стимулировать это и другие применения квантовых вычислений в сфере здравоохранения. Двенадцать команд, каждая из которых сосредоточилась на своей цели, прошли через то, что один из исследователей назвал соревнованием в стиле «Голодных игр»: гонку за демонстрацией преимуществ квантовых вычислений в своей области в обмен на призы и проход в следующий раунд финансирования. Проектам предстояла тяжелая борьба. Современные квантовые компьютеры нестабильны, подвержены ошибкам и ограничены по количеству кубитов. Даже кодирование данных в квантовые состояния — трудоемкий процесс. «Иногда загрузка данных так же сложна, как и выполнение всего вычисления», что с самого начала нивелирует преимущество использования квантового компьютера, говорит Маццола.

   Одним из шести проектов Q4Bio, вышедших в финальный раунд, стал проект Quantum Pangenome под руководством Сергея Стрельчука, компьютерного ученого из Оксфордского университета. Команда Стрельчука разработала алгоритмы для сжатия последовательностей ДНК и их максимально эффективного кодирования в квантовые состояния. Изначально исследователи планировали протестировать свой подход на вирусе ΦX174, поражающем бактерии, который в 1977 году стал первым организмом, ДНК которого была полностью секвенирована. Однако для 5386 нуклеотидов ΦX174 потребовался бы квантовый компьютер с 387 кубитами — это слишком много для 156-кубитного процессора IBM, который использовали исследователи. Поэтому они обратились к гепатиту D — одной из основных причин заболеваний печени и с РНК длиной около 1700 нуклеотидов, человеческому вирусу с самым маленьким из известных геномов.

   Им удалось закодировать генетическую информацию гепатита D в 117 кубитах — эту работу они планируют описать в препринте в ближайшие недели. Сейчас они решают, что делать с закодированными данными, говорит соавтор исследования Джеймс Маккаферти, директор по информационным технологиям Wellcome Sanger. «Мы находимся в самом начале пути». Исследователи уже опубликовали препринт, описывающий квантовые алгоритмы, которые можно использовать для сборки пангеномных данных. Стрельчук говорит, что хочет разработать онлайн-интерфейс, где исследователи смогут однажды загружать, обрабатывать и анализировать последовательности. Стефан Бекиранов, вычислительный биолог из Университета Вирджинии, высоко оценил это очевидное техническое достижение, но сказал, что не видит, чтобы квантовая геномика получила широкое распространение в ближайшее время. «Вы сталкиваетесь с чрезвычайно мощными классическими вычислительными алгоритмами, — говорит он. — Впереди много тяжелой работы».

   Стрельчук говорит, что он оптимистично настроен: оттачивание методов сжатия и кодирования геномных данных в сочетании с более мощными и отказоустойчивыми квантовыми компьютерами сделает эту перспективу более реалистичной в ближайшие годы. Хотя применение квантовых компьютеров к геному человека с его 3,1 миллиардами пар оснований остается отдаленной целью, исследователи могли бы сначала сосредоточиться на более коротких, важных с медицинской точки зрения и высоковариабельных участках нашей ДНК, добавляет он.

   Команды, работающие над другими проектами в области здравоохранения в рамках Q4Bio, разделяют этот оптимизм. Компьютерный ученый из Чикагского университета Фред Чонг, возглавляющий проект по биомаркерам рака, разработал гибридные квантово-классические алгоритмы для анализа обширных наборов данных о образцах рака с целью выявления закономерностей, которые могли бы помочь в прогнозировании заболеваний. Хотя его подход, описанный в другом готовящемся к публикации препринте, пока не может превзойти классические методы из-за ограниченного количества кубитов, но отмечает он, «мы ожидаем, что машины достигнут этой способности в ближайшие 2–3 года».

   Рибосомы — одни из самых фундаментальных молекулярных машин на нашей планете: это фабрики по производству белков для всех живых организмов. И до недавнего времени считалось, что они практически идентичны, по крайней мере в пределах одного вида. Однако появляется все больше доказательств естественной вариации в генах, кодирующих молекулы РНК, которые участвуют в формировании структуры рибосомы. Новое исследование, основанное на данных сотен тысяч людей из Британского биобанка, предполагает, что эти вариации могут влиять на такие человеческие характеристики, как рост и вес, и, возможно, представляют собой важный, но упускаемый из виду фактор человеческого разнообразия. «Это очень хорошая работа» — утверждает Скотт Бланшар, специалист по структурной биологии из Детского исследовательского госпиталя Св. Иуды (США), который не принимал участия в исследовании, опубликованном недавно в журнале Cell Genomics. Исследование приходит к выводу, «что, да, существует корреляция между вариацией аминокислотной последовательности РНК и фенотипом человека», — отмечает он. «Это действительно новое открытие».

   Каждая клетка организма может содержать миллионы рибосом, состоящих из десятков различных белков, обернутых вокруг нитей нуклеиновой кислоты, называемой рибосомальной РНК (рРНК). Эти крошечные «машины» кодируют матричную РНК — транскрипты активных генов — в белки, необходимые для выживания, роста и других функций клетки. Большинство ученых считали, что для нормального функционирования их структура не должна сильно варьироваться. Но эта точка зрения на протяжении многих лет подвергалась сомнению. Например, в 2010-х годах группа под руководством молекулярного биолога Марии Барны проанализировала рибосомные белки и пришла к выводу, что даже в пределах одной клетки млекопитающих существует множество типов «специализированных» рибосом, предназначенных для массового производства различных клеточных белков.

   Другие исследователи изучали гены, кодирующие молекулы рРНК, которые присутствуют в сотнях копий по всему геному. Это сложная задача — повторяющийся характер последовательностей создает препятствия для традиционных методов генетики, а разные подходы могут давать совершенно разные результаты. Тем не менее, несколько групп, включая группы Барны и Бланшара, зафиксировали некоторую степень вариации как между людьми, так и внутри генома одного человека. Есть признаки того, что такие вариации могут иметь биологические последствия: эксперименты на бактериях, проведенные группой Бланшара, показали, что изменение экспрессии различных последовательностей рРНК влияет на то, какие белки синтезируются. Исследования на людях выявили связь между определенными мутациями и раком, хотя часто трудно подтвердить, присутствовала ли мутация с рождения и является ли она причиной или следствием заболевания.

   Вардхман Ракян, молекулярный генетик из Лондонского университета королевы Марии, изучает рРНК, используя обширную коллекцию геномных и медицинских данных из UK Biobank. В 2024 году его исследовательская группа сообщила о связи между количеством копий генов рРНК в геноме человека и такими признаками, как количество лейкоцитов и масса тела. Например, люди с ожирением, как правило, имели меньше копий гена рРНК, хотя причины этого оставались неясными. В последнем исследовании его группа искала различия в самих последовательностях генов. Молекулярный генетик Франциско Родригес-Альгарра сначала проанализировал геномы 49 пар однояйцевых близнецов в базе данных биобанка, ища мутации гена рРНК, общие для обоих людей. Таким образом, у него было больше шансов выявить мутации, присутствующие с рождения, и избежать ложных вариаций, вызванных ошибками секвенирования ДНК или другими помехами. В результате поиска было обнаружено несколько сотен вариантов, большинство из которых представляли собой различия в отдельных основаниях ДНК.

   Затем исследователи использовали данные примерно 300 000 других участников биобанка, чтобы найти связи между этими вариантами и человеческими чертами. Среди нескольких десятков совпадений они обнаружили связь между определенными мутациями генов рРНК и размерами тела человека. Мутации, сгруппированные в гене, кодирующем самую большую РНК в рибосоме, были связаны с ростом, весом, окружностью талии и уровнем холестерина. Эти связи, вероятно, обнаружились отчасти благодаря тому, что почти каждый участник биобанка предоставил данные о своем росте и весе. Другие данные о здоровье или образе жизни собраны не так полно, что затрудняет выявление статистически значимых связей. Ракян отмечает, что, возможно, существует гораздо больше вариаций, которые исследователи не учли, поскольку сосредоточились на вариантах, обнаруженных у столь небольшого числа близнецов, причем все они были белой расы.

   Группа Ракяна — не единственная, которая исследует такие связи. В прошлом году, после того как его команда опубликовала свое текущее исследование в виде препринта, Барна и коллеги выложили свой собственный препринт, в котором анализировали вариации гена рРНК в UK Biobank. Используя другой подход в своем анализе, группа выявила некоторые схожие связи между вариациями рРНК и размерами тела, но предположила наличие дополнительных связей с физиологией, различными заболеваниями и функцией рибосом.

   «Очень интересно размышлять об этой вариабельности в человеческой популяции», — говорит Джули Аспден, исследовательница рибосом из Университета Лидса, не участвовавшая в работе. Она отмечает, что пока неясно, как именно варианты гена рРНК могут влиять на признаки, наблюдаемые в новом исследовании. В статье предполагается, что некоторые из этих мутаций изменяют структуру рРНК, меняя то, как эти цепи взаимодействуют с другими компонентами рибосомы. Это может изменить «предпочтения» рибосом в отношении синтеза определенных белков, полагает Аспден. Ее собственная группа исследует аналогичную идею, изучая, как модификации рРНК могут влиять на трансляцию.

   Некоторые исследователи высказывают предположение, что разнообразие рибосом в конечном итоге может стать мишенью для новых методов лечения. «Если рибосомы, экспрессируемые в [раковых] клетках, действительно физически отличаются, — предполагает Бланшар, — возможно, мы сможем воздействовать на них с помощью низкомолекулярных [препаратов]». Группа Ракяна сейчас планирует провести новый анализ генов рРНК на большом наборе данных образцов раковых тканей. По мере того как люди будут более внимательно изучать эти долгое время игнорируемые последовательности, говорит Ракян, «надеюсь, нас ждет настоящий взрыв открытий».

   Десятилетиями в учебниках по биологии закреплялось простое правило: ДНК создается путем копирования шаблона. После того как один фермент расщепляет двойную спираль ДНК на отдельные нити, другой, называемый полимеразой, создает комплементарную последовательность, основание за основанием, для каждой нити, и так - две копии исходной ДНК. Но новое исследование того, как бактерии защищают себя от вирусов, показывает, что это правило синтеза не является абсолютным. Недавняя статья в журнале Science описывает бактериальный фермент, который синтезирует ДНК без матрицы из нуклеиновых кислот, используя в качестве ориентира свою собственную структуру.

   “Это новаторское исследование”, - считает биохимик Филип Кранзуш, изучающий защиту бактерий. “Довольно круто!” - добавляет Ади Миллман, специалист по вычислительной биологии из Массачусетского технологического института. По ее мнению, использование белка в качестве матрицы для синтеза ДНК “является значимым концептуальным сдвигом от классической центральной догмы”, согласно которой информация передается в одном направлении от нуклеиновых кислот, таких как ДНК, к белку. Ученые надеются, что новая форма синтеза ДНК может быть адаптирована в качестве инструмента для фундаментальных биологических исследований, подобно тому, как мощный редактор генома CRISPR был разработан на основе другой системы защиты бактерий.

   При канонической репликации ДНК преобладают правила спаривания оснований: полимеразы собирают свою комплементарную цепь ДНК, сопоставляя аденин с тимином и гуанин с цитозином на матрице. Репликация также может происходить с использованием РНК в качестве матрицы благодаря полимеразам, называемым обратными транскриптазами, которые используют эту нуклеиновую кислоту для управления процессом создания одноцепочечной ДНК.

   Новое открытие сосредоточено на DRT3, защитной системе, которая защищает бактерии от бактериофагов, которые их заражают. Исследователи обнаружили, что DRT3 обходит логику спаривания оснований. Он основан на двух обратных транскриптазах: обычной, которая строит одноцепочечную ДНК из матрицы РНК, и второй, необычной, которая собирает свой комплемент из собственной встроенной матрицы. Этот необычный фермент, называемый Drt3b, содержит в своем активном центре аминокислоты, которые имитируют цепочку матричной РНК. “Белок сам по себе служит основой для последовательности ДНК”, - поясняет старший автор исследования биохимик Алекс Гао. “Это было довольно неожиданно”, - говорит он. “Это принципиально новый способ, которым жизнь производит ДНК”.

   DRT3, по-видимому, широко распространен среди бактерий, что позволяет предположить, что он не является биохимическим курьезом. Однако, как он борется с фагами до сих пор остается загадкой. По словам Гао, одна из возможностей заключается в том, что спирали ДНК, созданные с помощью этого уникального метода репликации, действуют как молекулярные губки, которые прилипают к компонентам фага, либо непосредственно препятствуя фагу, либо позволяя другим бактериальным иммунным элементам распознавать инфекцию. По мнению Кранзуша, если эта идея подтвердится, DRT3 дополнит недавние открытия полимероподобных белков в других системах бактериальной защиты, которые производят полимеры нуклеиновых кислот для обнаружения и подавления фаговой инфекции.

   DRT3 также представляет собой еще одну захватывающую роль обратных транскриптаз, давно ассоциирующуюся с ретровирусами, такими как ВИЧ, которые используют одну из них для синтеза ДНК-копии своего РНК-генома и внедрения в хромосомы клетки. В последние годы было обнаружено, что эти ферменты играют ключевую роль в некоторых системах защиты бактерий CRISPR и в создании совершенно новых бактериальных генов. В настоящее время обратные транскриптазы ценятся как “высокоадаптируемые каркасы", которые неоднократно использовались для выполнения функций, выходящих за рамки репликации ДНК, говорит Гао.

   Как и CRISPR, DRT3 может найти практическое применение. “DRT3 представляет собой молекулярную машину ”все в одном" для синтеза ДНК специфичной последовательности, что является редкой находкой в природе", - отмечает Гао. Drt3b производит определенную последовательность ДНК. По его словам, если бы ученые смогли придумать, как сконструировать его для получения других последовательностей, они могли бы создавать индивидуальные цепочки ДНК, например, для создания передовых биоматериалов, таких как ДНК-гидрогели.

   В более широком смысле это открытие подчеркивает, как много еще скрыто в биологии микроорганизмов. DRT3, по словам Гао, следует рассматривать как “катализатор для пересмотра темной материи микробного мира”. А поскольку многочисленные бактериальные защитные системы до сих пор не изучены, добавляет Од Бернхайм, микробиолог из Института Пастера (Франция), “просто фантастично представить, что многие из них кодируют экзотические биохимические функции, подобные той, что была раскрыта здесь”.

   До сих пор было неясно, как именно происходит это обучение избеганию. Новое исследование,  опубликованное в журнале Neuron, показывает, что связь между клетками мозга и жировыми клетками может играть здесь решающую роль. Ученые из Университетов Бонна выявили ранее неизвестный механизм у плодовой мушки Drosophila. Он также может существовать в похожей форме у млекопитающих и даже у человека. 

   Любой, у кого когда-либо было расстройство желудка после употребления испорченных фрикаделек, знает, насколько сильно это может оттолкнуть вас от них. В научной терминологии это также известно как "обусловленное неприятие вкуса": мозг регистрирует иммунную реакцию на бактерии и их токсины и на основании этого делает вывод, что в будущем следует избегать употребления этого источника пищи. Пока неизвестно, как обнаружение патогенов иммунной системой приводит к изменению поведения. "Поскольку это наученное избегание пищи свойственно всем видам, мы исследовали этот вопрос на модельном организме – плодовой мушке Drosophila", - объясняет руководитель исследования Илона Кадоу. "В рамках этой модели мы можем прояснить, как мозг и тело взаимодействуют друг с другом, вызывая реакцию избегания, которая жизненно важна для выживания". 

   В экспериментах мухи должны были выбирать между двумя источниками пищи. Один из них был заражен патогенной бактерией Pseudomonas entomophila. Другой содержал безвредный штамм Pseudomonas. В остальном оба источника пищи были полностью идентичны. Мухи, которые еще не сталкивались с этим патогеном, предпочли вредную пищу, потому что находили ее запах привлекательным. "Поскольку это опасно для жизни мух, нам стало интересно, как они ведут себя мухи, которые употребляли эти бактерии вместе с пищей", - сообщила Кадоу. Патогенные микроорганизмы недолго оставались незамеченными среди мух: врожденная иммунная система животных оснащена сенсорами, которые в подобных случаях поднимают тревогу.

   "В ходе нашего эксперимента в мушках активировались рецепторы, которые реагируют на компоненты клеточной стенки бактерий", - объясняет Кадоу. Эти сенсоры в основном реагировали на патогенный штамм Pseudomonas, но не на безвредный штамм. Эти рецепторы расположены на поверхности специальных нейронов, расположенных около глотки мухи. Через свои ответвления эти нейроны соединены не только с мозгом мухи, но и с жировыми запасами в ее голове. Если рецепторы сигнализируют о присутствии вредных микроорганизмов, это приводит к высвобождению в нейронах нейромедиатора октопамина, который тесно связан с адреналином. Он поступает по нейронным ответвлениям в жировые запасы.

   "Затем октопамин запускает образование другого нейромедиатора, дофамина, в жировых клетках", - говорит Кадоу. "Дофамин, в свою очередь, поступает в мозг мухи, где вызывает непрерывную повышенную активацию нейронных сетей, которые важны для обучения и запускают реакцию избегания". В этом случае насекомых, как правило, отпугивал запах пищи с патогенными бактериями. "Основываясь на экспериментах, мы смогли показать, что мухи выбирают источник пищи с безвредными микробами, основываясь на своем предыдущем опыте употребления испорченной пищи", - объясняет ученый.

   Жировая ткань в значительной степени участвует в этом усвоенном изменении поведения. Но почему это происходит? "У нас все еще нет окончательного ответа", - говорит Кадоу. "Однако решение мух может быть связано с их жировым статусом". Когда животные голодают, у них остается меньше жировых клеток. Они, соответственно, вырабатывают меньше дофамина, когда обнаруживают, что с пищей были съедены патогенные бактерии. Возможно, голодающие животные, таким образом, охотнее прибегают к зараженным источникам пищи. "Это гипотеза, которую мы в настоящее время исследуем в ходе дальнейших экспериментов", - объясняет Кадоу.

   Полученные результаты могут быть применимы и к людям, поскольку жировая ткань нашего вида также вырабатывает нейромедиаторы, которые могут воздействовать на наш мозг и влиять на наш аппетит. В настоящее время исследователи предполагают, что взаимодействие между мозгом, органами и жировой тканью не функционирует должным образом при расстройствах пищевого поведения, таких как анорексия или ожирение. Плодовая мушка Drosophila позволяет исследовать подобные гипотезы на простой модели и понять лежащие в их основе механизмы. Это понимание могло бы помочь повлиять на сложное взаимодействие между обменом веществ, иммунной системой и мозгом в контексте болезни.

   Одна из больниц в США была вынуждена удовлетворить необычную просьбу пациентов, нуждающихся в переливании крови: чтобы кровь была от доноров, которые не были вакцинированы против Covid-19. Это привело к задержкам в лечении, в результате чего у одного пациента возникла опасное для жизни состояние. “Эти запросы часто были вызваны дезинформацией о безопасности вакцин и поставках крови, а не обоснованными фактами”, - говорит Джереми Джейкобс из Медицинского центра Университета Вандербильта (США). “Я думаю, что одним из наиболее важных общих моментов является то, что обеспечение населения кровью уже строго регулируется и тщательно проверяется и нет никаких доказательств того, что запрос невакцинированной крови повышает безопасность переливания”.

   Джейкобс и его коллеги проанализировали данные о сдаче крови за период с января 2024 по декабрь 2025 года. Они обнаружили, что 15 пациентов – или те, кто за ними ухаживает, – обратились за так называемым "донорством по назначению" или целевым донорством, когда кровь сдавалась выбранным человеком, часто родственником, а не бралась из банка крови. Целевое донорство разрешено в Великобритании и Австралии только в исключительных случаях, например, если у человека редкая группа крови, а подходящего донора в банке крови нет. В США эта практика разрешена в более широком смысле, но не поощряется, поскольку политика в разных центрах сильно различается. Исследователи обнаружили, что все 15 пациентов хотели получить кровь от донора, который, как они знали, не был вакцинирован. Это было сделано специально из-за Covid-19, говорит Джейкобс. Статус анонимных доноров по вакцинации не регистрируется и не передается банками крови.

   Эти обращения привели к задержкам в лечении, что подвергло пациентов риску. В самом серьезном случае уровень гемоглобина достиг критического уровня, что может привести к повреждению органов и их отказу. У другого пациента развилась анемия. “Целевое донорство в оперативном плане сложнее, чем обычное донорство крови”, - говорит Джейкобс. “Это требует дополнительной координации, сбора, обработки, отслеживания и определения времени”. Несмотря на тщательный анализ крови перед переливанием, целевое донорство также связано с более высоким риском заражения. Это связано с тем, что такое донорство часто проводится разово, а не от постоянных доноров, которые могут быть уже известны банкам крови.

   Прямые пожертвования крови резко возросли во время эпидемии ВИЧ/СПИДа в 1980-х и начале 1990-х годов, но их значение вновь возросло, когда стали доступны вакцины с мРНК Сovid-19. Исследования неоднократно показывали, что эти вакцины безопасны и высокоэффективны, но дезинформация ошибочно связывала их с проблемами фертильности и другими проблемами со здоровьем. Теории заговора даже ошибочно утверждали, что эти вакцины содержат микрочип и влияют на ДНК. В 2025 году исследование подтвердило, что получение донорской крови от людей, вакцинированных против Сovid-19, безопасно. “Запросы на невакцинированную кровь отражают более широкую неуверенность в отношении вакцин среди части населения, а не какой-либо признанный риск переливания”, - говорит Джейкобс.

   Данная проблема коснулась не только мед.центра Вандербильта. В прошлом году служба крови Уэльса заявила, что люди интересуются статусом вакцинации доноров крови. Также была отклонена петиция к правительству Великобритании о разделении донорской крови по прививочному статусу. Но в Оклахоме законодатели предложили обязать пациентов иметь доступ к невакцинированной крови. “Эти запросы иллюстрируют, как дезинформация может создать реальную нагрузку на пациентов, работу больниц и поставщиков крови”, - отмечает Джейкобс. “В то же время они подчеркивают важность уважительного и вдумчивого отношения к проблемам пациентов, даже если эти проблемы не подкреплены доказательствами”.

   Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН иИМБ РАН совместно с другими российскими специалистами разработали антисептик нового поколения и протестировали его воздействие на микроорганизмы-деструкторы из Государственной Третьяковской галереи. Статья с результатами их многолетней работы опубликована в научном журнале Frontiers in Microbiology.

   Плесневые грибы — одна из главных угроз для объектов культурного наследия и исторических артефактов. Эти микроорганизмы могут расти на самых разных поверхностях, разрушая своей грибницей красочный слой и продуцируя разнообразные пигменты. Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН и Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН предложили и протестировали новый состав для защиты картин от биоповреждений. В работе участвовали также специалисты Третьяковской галереи и Института общей неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН.

   «В особенной опасности находятся древние картины и иконы, написанные темперой. Такая краска на основе яичных желтков, рыбьего клея и других органических ингредиентов — отличная питательная среда для плесневых грибов и других микроорганизмов. Однако большинство антисептиков, изначально разработанных для сельского хозяйства или медицины, зачастую не пригодны для защиты произведений искусства, поскольку могут нанести вред самим картинам или быть токсичными для посетителей и реставраторов. Мы разработали и испытали более безопасные вещества – аналоги природных аминокислот», — рассказал ведущий автор работы Александр Жгун, руководитель группы генетической инженерии грибов ФИЦ Биотехнологии РАН.

   Для борьбы с микроорганизмами российские ученые синтезировали соединения, похожие на аминокислоты, занимающие ключевое место в обмене веществ и являющиеся строительными блоками для белковых молекул. Только в отличие от аминокислот в этих соединениях место карбоксильной группы (–COOH) занимает фосфорсодержащая группа. Такая группа присутствует в структуре, например, природных антибиотиков фосфомицина и фосмидомицина, которые используются в практической медицине. 

   «Синтезированные нами фосфоаналоги аминокислот проникают в плесневые грибы, но не в клетки млекопитающих, а правильное сочетание фосфор-содержащей группы и боковой цепи аминокислоты позволило избирательно тормозить биологические процессы, жизненно важные для грибов», — прокомментировал ключевой автор работы Алексей Хомутов, ведущий научный сотрудник ИМБ РАН. Активность 12 фосфоаналогов аминокислот была изучена на образцах плесневых грибов из залов Третьяковской галереи, где выставляется древнерусская живопись. Среди этих микроорганизмов были представители родов Aspergillus, Penicillium, Simplicillium, Microascus, Cladosporium и Ulocladium. Некоторые из них уже показали устойчивость к традиционным антисептикам. Все синтезированные нами фосфоаналоги аминокислот успешно подавляли рост плесневых грибов на стандартных микробиологических средах. Судя по тому, что Penicillium chrysogenum (один из самых распространенных плесневых грибов, благодаря которому был открыт пенициллин) ещё и потерял свою окраску, полученные соединения также нарушали биосинтез пигментов этого гриба". 

   На следующем этапе ученые внесли наиболее активные соединения в осетровый клей, который художники и реставраторы применяют для закрепления слоев краски. Такой подход традиционно использовался в древнерусской живописи. Микроорганизмы были нанесены на макеты с выкрасками осетрового клея, содержащими созданные нами и стандартные, применяемые для защиты произведений живописи, антисептики. Фосфоаналог аминокислоты метионина, проявил наибольшую активность и превосходил по защитным свойствам стандартные антисептики – Катамин АБ и пентахлорофенолят натрия. При этом, по данным атомно-силовой микроскопии, новый антисептик не повреждал покрытие и не изменял спектральные характеристики выкрасок осетрового клея.

   «В нашей статье впервые показано, что фосфоаналоги природных аминокислот могут быть успешно использованы для защиты произведений живописи от биоповреждений. Полученные нами соединения водорастворимы, что расширяет возможности их практического применения и отличает их от многих традиционных антисептиков», — отметил Алексей Хомутов. Длительное использование узкого круга препаратов для защиты произведений живописи спровоцировало развитие резистентности микроорганизмов, что заметно снизило результативность традиционных реставрационных методов. В связи с этим создание отечественными учеными нового соединения критически важная разработка для расширения палитры доступных антисептиков. «Эта разработка — итог многолетней междисциплинарной работы, в рамках которой трудились биологи, химики-синтетики, аналитики и реставраторы», — пояснил Александр Жгун.

   Онкогенные вирусы вызывают 15% всех случаев рака у людей. Кошки, которые от природы подвержены раку, вызываемому кошачьими гомологами опухолевых вирусов человека, предоставляют возможность разработать стратегии лечения и профилактики вирусных видов рака с использованием сравнительной онкологии. Команда под руководством Джулии Битти, заведующей кафедрой ветеринарной медицины и инфекционных заболеваний Университета Гонконга, недавно опубликовала обзор в журнале Nature Reviews Cancer. В статье, озаглавленной "Кошачьи вирусы как окно в онкогенез человека", исследуется, как кошачьи опухолевые вирусы дают жизненно важную информацию об онкологии человека и вирусном канцерогенезе с точки зрения сравнительной онкологии.

   Инфекция, вызванная вирусом гепатита В (ВГВ), является основной причиной гепатоцеллюлярной карциномы человека (ГЦК), но несмотря на доступность вакцин и противовирусных препаратов, частота ГЦК, связанных с ВГВ, продолжает расти. Отсутствие моделей на животных, которые точно воспроизводили бы течение заболевания у человека, препятствовало пониманию онкогенеза вируса гепатита В и разработке прецизионной терапии. Обычные лабораторные животные, такие как мыши, не являются естественными хозяевами вируса гепатита В и не могут полностью имитировать естественное течение ГЦР у человека. Группа исследователей под руководством Битти обнаружила, что вирус гепатита В у домашних кошек (DCHBV) тесно связан с ГЦК у кошек, отражая онкогенные особенности вируса гепатита В у человека. Это открывает новые возможности в сравнительной онкологии: изучение естественно инфицированных кошек может по-новому взглянуть на то, как вирусы управляют онкогенезом.

   Домашние кошки, живущие бок о бок с людьми, отличаются высоким генетическим разнообразием и сходными закономерностями естественного инфицирования и воздействия окружающей среды, что делает их недостаточно используемым ресурсом в сравнительной онкологии. Битти подчеркивает уникальную восприимчивость кошек к гомологам опухолевых вирусов человека, что дает им неоспоримые преимущества в исследованиях вирусного рака. Эти знания могут стать основой для инновационных стратегий лечения и профилактики, одновременно улучшая здоровье кошек. Битти призывает мировое научное сообщество воспользоваться этим важным моментом, создав международные альянсы по сравнительной онкологии. Она выступает за создание четких систем управления и обмена данными, развитие глобального эпиднадзора, высококачественный сбор образцов и отраслевые партнерства.

   Битти подчеркивает важность междисциплинарного и межотраслевого сотрудничества: "Подготовка ветеринарных клиницистов с междисциплинарным видением необходима для продвижения инноваций в области вирусной онкологии", - написала она. " По мере накопления фактических данных постоянный диалог с общественностью, политиками, спонсорами и профессиональными группами будет способствовать тому, что исследования принесут ощутимую пользу здоровью домашних животных и людей".

   Вакцины усиливают эту систему защиты, обучая наши иммунные клетки бороться с определенными патогенами. По данным Всемирной организации здравоохранения, иммунитет, обусловленный вакцинацией, спасает около шести жизней каждую минуту. Но как долго сохраняется эта защитная иммунная "память"? По словам Шейна Кротти, главного научного сотрудника Института иммунологии Ла-Хойи (США), нам еще многое предстоит узнать об иммунной памяти. "На самом деле, существует не так много исследований иммунной памяти человека, обусловленной вакцинами", - говорит Кротти. "Ученые традиционно не отслеживают иммунную память в течение одного года после вакцинации или даже шести месяцев после вакцинации, и это является проблемой". В новом обзоре, опубликованном в журнале Immunity, Кротти делится последними достижениями в захватывающей области иммунной памяти. В его статье освещаются ключевые шаги, которые мы могли бы предпринять для создания еще более эффективного и долговременного иммунитета против смертельных заболеваний.

   Пандемия COVID-19 подчеркнула необходимость проведения дополнительных исследований в области фундаментальной науки об иммунной памяти. Как объясняет Кротти, ученые всего мира обнаружили, что вакцины против COVID могут научить иммунные клетки запоминать вирус SARS-CoV-2 и защищать от тяжелой инфекции в течение многих лет после этого. "Эти вакцины так же хороши, если не лучше, чем обычные вакцины для формирования иммунной памяти", - говорит Кротти. Однако ученые сталкиваются с проблемой. Вирус SARS-CoV-2 продолжает мутировать и люди продолжают болеть. Люди также заболевают год за годом, когда среди населения распространяются новые штаммы гриппа или респираторно-синцитиального вируса.

   Продолжающееся распространение болезней заставило ученых сегодня внимательнее присмотреться к тому, как иммунная система со временем накапливает иммунную память. В-клетки в организме сохраняются надолго. Эти клетки вырабатываются в костном мозге, затем перемещаются по кровотоку к "зародышевым центрам", которые представляют собой микроскопические структуры в тканях, таких как лимфатические узлы. Так начинается "обучение" В-клеток, когда они учатся воздействовать на конкретные патогены. Зрелые В-клетки готовы к атаке и когда они встречают своего патогенного врага, они производят антитела, нейтрализующие патоген до того, как инфекция сможет распространиться по организму. Как только инфекция проходит, специальные В-клетки памяти продолжают патрулировать организм в течение многих лет — даже десятилетий.

   Вакцины содержат молекулы, которые помогают в процессе активации В-клеток. В-клетки реагируют на вакцины и генерируют иммунную память, как если бы они столкнулись с настоящими патогенами. Собственная работа Кротти показала, что у людей, которым в детстве сделали прививку от оспы, более 60 лет спустя в крови все еще были В-клетки памяти. Оказывается, вакцины против COVID также вызывают длительный В-клеточный ответ. "Существует недоразумение, когда люди думают, что вакцина не создает иммунную память надолго", - говорит Кротти. "На самом деле иммунная память сохраняется в течение многих лет после вакцинации против COVID; проблема в том, что вирус меняется", - поясняет он. Каждый новый вариант SARS-CoV-2 имеет свой набор мутаций. Сначала был дельта-вариант, затем гамма-вариант, омикрон, пикола и несколько других вариантов, которые распространились по всему миру. "Это действительно ситуация, когда во всем виноват вирус", - говорит Кротти.

   Кротти считает, что важно исследовать, как реагируют наши собственные В-клетки в течение длительного периода времени, а не только в течение шести месяцев или года после вакцинации. Со временем ученые могли бы проверить, готовы ли В-клетки памяти нейтрализовать новые варианты вируса. "Тогда мы сможем более рационально оценить, насколько целесообразно проводить усиленную терапию", - говорит Кротти. 

   Ученые обычно используют образцы крови для изучения иммунной памяти. Как отмечает Кротти, анализ крови позволяет нам наблюдать только циркулирующие иммунные клетки. В наших тканях скрывается целый мир клеток памяти. Лаборатория Кротти недавно разработала методику взятия мазков из носа, которая позволяет ученым брать образцы клеток памяти, расположенных глубоко в носовых проходах. Эти ткани оказываются в эпицентре атаки респираторных вирусов и оказывается, что они изобилуют В-клетками памяти и Т-клетками, борющимися с инфекцией. 

   В исследовании, проведенном в 2024 году под руководством Кротти, исследователи показали, что мазки из носа являются эффективным способом мониторинга популяций В-клеток памяти и Т-клеток памяти с течением времени. Этот метод может быть использован для выявления изменений в клетках памяти, находящихся в тканях, после вакцинации против COVID или инфицирования. С помощью этого метода у ученых теперь есть способ отслеживать иммунную память в верхних дыхательных путях. Это означает, что они могли бы протестировать больше вакцин, таких как интраназальные вакцины, которые специально разработаны для стимуляции иммунных реакций в дыхательных путях. Циркулирующие иммунные клетки - хорошие бойцы, но находящиеся в тканях иммунные клетки могут лучше реагировать при проникновении инфекции. "Подавляющее большинство вакцин создают иммунную память только в крови", - говорит Кротти. "Было бы настоящим новшеством, если бы вакцины действовали в месте заражения". 

   Разнообразие и долговечность иммунной памяти человека ставит перед учеными сложные задачи, особенно в связи с редкостью некоторых клеток, локализацией многих клеток в тканях и потенциальной опасностью воздействия недокументированных антигенов. Новые технологии вакцинации и иммунологические экспериментальные подходы открывают широкие возможности для дальнейшего совершенствования вакцин, как при заболеваниях, против которых не существует вакцин, так и при значительных улучшениях по сравнению с имеющимися в настоящее время вакцинами. Создание более прочной памяти, вероятно, значительно повысит защитный эффект вакцин. Некоторые вакцинные платформы также могут быть более способны индуцировать Т-клетки долговременной памяти. Понимание местных иммунных реакций тканей в верхних дыхательных путях и других местах, не связанных с парентеральным введением, также представляет собой ключевую возможность для улучшения разработки вакцин в будущем путем непосредственной оценки индукции иммунной памяти вакцинами-кандидатами в соответствующих тканях. Учитывая, что вакцины являются одним из основных лекарственных средств человечества, продолжение совершенствования вакцин путем укрепления иммунной памяти является важнейшей целью.

   Подрядчику предстоит провести все работы в течение 480 дней в три этапа. В 2026 году на эти цели направят 393,4 млн рублей, а в 2027 году – 86,36 млн рублей. Как указано в техническом задании, при анализе работы ЕМИАС был выявлен ряд недочетов. Их необходимо устранить с помощью цифровизации отдельных процессов. Так, на данный момент отсутствует учет контактных лиц по воздушно-капельным и кишечным инфекциям с целью проведения противоэпидемиологических мероприятий. Также есть потребность контроля выполнения задач по вакцинации и осмотру контактных лиц в ходе таких мероприятий. Существует необходимость предоставления информации врачам о наличии инфекционного наблюдения у пациента.

   Среди проблем – отсутствие у Московского центра аккредитации и профессионального развития в сфере здравоохранения (МЦАиПР) пользовательского интерфейса для обеспечения работы с реестром программ обучения, группами обучения и их участниками, а также с реестром вопросов и ситуационных задач, используемым для проведения оценочных мероприятий. Уведомление участников обучающих мероприятий в настоящее время выполняется через электронную почту вручную, причем не обеспечивается ведение реестра сотрудников в отношении специалистов, необходимых для проведения обучающих мероприятий. В связи с этим наблюдаются следующие проблемы: высокая нагрузка на штат сотрудников, выполняющих функции информирования участников оценочных мероприятий, высокая вероятность ошибок в работе из-за человеческого фактора, отсутствие возможности хранения и работы с результатами обучающих мероприятий. Еще одной проблемой, как указано в документации, является отсутствие обеспечения должного учета сведений о поставленных на диспансерное наблюдение и отказавшихся от наблюдения ВИЧ-инфицированных пациентов, что «приводит к значительным проблемам при ведении таких пациентов в МГЦ СПИД, контроле за их лечением, формировании отчетной документации, а также создает риск искажения или утери информации».

   Целями цифровизации процессов в ЕМИАС называют, например, повышение эффективности в принятии управленческих решений в органах управления здравоохранением, направленных на снижение распространения воздушно-капельных и кишечных инфекций, планирования мероприятий оказания медицинских услуг и ограничительных мер жизнедеятельности жителей города. Ожидается повышение гибкости работы эпидемиологов и бригад врачей в очагах инфекционных заболеваний, повышение качества планирования и снижение трудозатрат на разработку мероприятий для предотвращения распространения инфекций. Как указано в технической документации, целями необходимо считать также совершенствование процессов учета эпидемиологических случаев и контактных случаев таких инфекций, обеспечение преемственности между этапами лечения пациентов от ВИЧ-инфекции, повышение информированности врачей МГЦ СПИД и качества лечения ВИЧ-инфекции за счет расширения доступа к медицинской информации о пациентах.

   Предполагается, что цифровизация систем позволит увеличить эффективность процессов повышения квалификации и дополнительного профессионального образования медицинских кадров за счет расширения функциональных возможностей интерфейсов сотрудников МЦАиПР и медицинских работников. Подрядчику предстоит автоматизировать такие процессы, как обеспечение работы по наблюдению за контактными лицами в рабочих, домашних и образовательных очагах воздушно-капельных и кишечных инфекций, по контролю вакцинации контактных лиц, контактировавших с заболевшими, и работы с инфекционным виджетом для врачей, которые ведут прием или выходят на дом к пациентам.

   Автоматизации подлежит также обеспечение загрузки файлов из внешних источников, работы с реестром привилегий, процессов управления обучением и развитиея персонала и возможности автоматизированного определения группы диспансерного наблюдения. Среди процессов – учет карт диспансерного наблюдения ВИЧ-инфицированных пациентов, отказов от наблюдения и реестра пациентов, стоящих и стоявших на диспансерном наблюдении в МГЦ СПИД.

   Грейвс хорошо знает эту область, поскольку внесла вклад во многие из описанных ею открытий. Она предлагает свежие идеи для экспертов, а также понятные объяснения для читателей-неспециалистов. Однако геномика, как известно, трудно поддается описанию, и она извиняется за сложную терминологию: «Извините, но вы действительно не сможете понять, что такое пол, если не поймете, что такое плоидность, мейоз и рекомбинация».

   У людей и большинства млекопитающих пол определяется в момент оплодотворения: если сперматозоид, несущий Х-хромосому, оплодотворяет яйцеклетку, также содержащую Х-хромосому, в результате обычно рождается девочка; если же он вносит Y-хромосому, рождается мальчик. Но в биологии редко бывает всё так просто. Исследователи знают, что именно наличие Y-хромосомы, а не отсутствие Х-хромосомы, является первым шагом в определении пола. Организмы с необычными комбинациями половых хромосом, такими как XXY или XYY, развиваются как мужчины, тогда как те, у которых отсутствует Y-хромосома, обычно развиваются как женщины, включая тех, у кого одна X-хромосома или даже три и более X-хромосом.

   Есть исключения. Мужское потомство с хромосомами XX может появиться, когда часть Y-хромосомы присоединяется к X-хромосоме или к одной из других 22 пар хромосом человека. А потомство женского пола с хромосомами XY может появиться, когда часть Y-хромосомы утрачивается. Сравнение этих случаев позволило исследователям точно определить ген на Y-хромосоме, который определяет пол — и который запускает развитие тестикул вместо яичников. В тех исключительных случаях, когда части Y-хромосомы добавляются или удаляются, этот ген всегда присутствует у мужчины с набором XX и всегда отсутствует у женщины с набором XY.

   Первым правдоподобным кандидатом в гены, запускающие развитие мужского пола, был ген zinc finger Y (ZFY). Этот ген кодировал белок, который, судя по своей структуре, казался способным контролировать экспрессию других генов. Однако в 1988 году лаборатория Грейвс исключила его. Эквивалент человеческого гена ZFY у кенгуру, у которых Y-хромосома также определяет пол, не был локализован на Y-хромосоме, как это должно было бы быть, если бы он был сигналом для развития мужского пола.

   В ходе последующих исследований выяснилось, что другой ген, известный как Sry (ген, определяющий пол в Y-хромосоме), обладает нужными характеристиками: мутации в гене Sry у человека приводят к тому, что у особей с набором хромосом XY развиваются женские физические признаки. Доказательство этого появилось в 1991 году: мыши, несущие две Х-хромосомы, обычно развивались в самок, но при введении гена Sry в их геном они развивались как самцы с набором хромосом XX. Окончательное подтверждение было получено в 2013 году, когда мышь с хромосомной комбинацией XY, у которой с помощью технологии редактирования генов был выключен ген Sry, развилась как самка.

   Такие эксперименты показывают, насколько необычны X и Y хромосомы, пишет Грейвс. И, помимо половых различий, они также имеют решающее значение для здоровья человека. Гены, связанные с X хромосомой, влияют на работу мозга и их дефицит может вызывать поведенческие проблемы, когнитивные нарушения и аномалии зрения. Между тем, структура Y-хромосомы, по словам Грейвс, «довольно причудлива» и «во всех отношениях нетипична для человеческого генома». Y-хромосома содержит обширные участки генетически «молчаливой» ДНК, состоящей из простых повторяющихся последовательностей (таких как GATAGATAGATA), которые не способны кодировать белки. У некоторых мужчин таких участков больше, чем у других, но это не оказывает заметного влияния. Y-хромосома также содержит несколько копий одних и тех же генов, часто расположенных вплотную друг к другу. Они могут быть сгруппированы в то, что Грейвс описывает как палиндромные петли, которые читаются одинаково в обоих направлениях (как слово «радар»). Действительно странно.

   Грейвс утверждает, что с эволюционной точки зрения Y-хромосома является деградированной формой более крупной X-хромосомы, основываясь на анализе половых хромосом у ряда позвоночных. У некоторых организмов Х- и Y-хромосомы одинаковы по размеру и практически неотличимы, за исключением гена, определяющего мужской пол. Грейвс рисует картину того, как Х- и Y-хромосомы изначально были примерно одинаковыми по размеру, но затем Y-хромосома постепенно уменьшалась по мере потери генов.

   Что касается будущего Y-хромосомы, Грейвс прогнозирует, что при нынешних темпах потери генов Y-хромосома млекопитающих исчезнет примерно через 8 миллионов лет. Грейвс задает вопрос: «Находимся ли мы в конечном итоге во власти этих безумных, не подчиняющихся правилам половых хромосом, которые потенциально могут привести к исчезновению человечества или возникновению новых видов?» Этот вопрос дает пищу для интересных размышлений, но поскольку человеческому виду около 200 000 лет, 8 миллионов лет — это такой временной масштаб, в котором трудно представить себе какого-либо потомка человека, независимо от его хромосом.

   В других главах, посвящённых функции половых хромосом, даже специалисты могут почерпнуть для себя что-то новое. Грейвс тщательно развивает основополагающую гипотезу генетика Мэри Лайон 1961 года об инактивации Х-хромосомы — отключении генов на одной из двух Х-хромосом, которые есть у женщин, в большинстве клеток организма. Небольшая статья Лайон отличалась тем, что в ней содержалось множество проверяемых предсказаний. Многие из них в то время не имели подтверждающих доказательств, но позже были подтверждены, в том числе самой Грейвс. Поскольку эта инактивация происходит случайно и независимо в каждой клетке на ранних стадиях развития, организм в итоге становится мозаикой — лоскутным одеялом из клеток, в которых активны разные Х-хромосомы. У кошек, у которых ген, определяющий окрас шерсти, находится на Х-хромосоме, эта клеточная мозаика создает характерный трехцветный узор у кошек породы калико.

   Механизмы, лежащие в основе этого явления, поразительны. Когда клетка принимает решение о подавлении одной Х-хромосомы, процесс начинается с синтеза большой молекулы РНК, кодируемой геном XIST (X-inactive specific transcript), которая распространяется по всей хромосоме, подлежащей подавлению, действуя как молекулярный покров. Это запускает каскад «эпигенетических» изменений, которые не затрагивают последовательность ДНК: одни белки лишаются химических меток, обеспечивающих «читаемость» генов, другие добавляют репрессивные метки к белкам, упаковывающим хромосому, и, наконец, сама ДНК химически «закрывается» таким образом, что гены блокируются на весь срок жизни клетки. Подавленная хромосома даже сворачивается в компактную, характерную трехмерную форму. Ни один из этих отдельных механизмов не является уникальным для Х-хромосомы, но масштаб, в котором они задействованы, поразителен — это потрясающий пример эпигенетической модификации, контролирующей экспрессию генов.

   В заключительной главе Грейвс пишет о горячо обсуждаемых темах пола и гендера с уравновешенностью, юмором и научной строгостью. Она отстаивает прочную, но не исключительно генетическую основу трансгендерной идентичности и гомосексуальности, представляя их как часть естественной вариации половой идентичности и предпочтений в выборе партнера. Грейвс не претендует на решение проблемы справедливых спортивных соревнований. А рассматривая деликатный вопрос половых различий в трудовой сфере, Грейвс приходит к выводу, что и мужчины, и женщины должны иметь образцы для подражания и равные возможности в любой карьере. Но цель не в том, чтобы навязать соотношение мужчин и женщин 50 на 50 во всех сферах; выбор имеет первостепенное значение.

   На протяжении всей книги Грейвс с особым вниманием уделяет внимание женщинам-ученым, в том числе Лайон и Нетти Стивенс (открывшим половые хромосомы). Женщины-ученые часто не получают должного признания за свою значимую работу и недостаточно представлены во многих областях. Книга «Пол, гены и хромосомы» может служить отличным руководством по биологии X- и Y-хромосом. Она написана с учетом исторического, экспериментального и личного контекста. Ученые, которым необходимо понять, почему половые хромосомы ведут себя именно так, откуда они взялись и почему все это имеет значение для нашего общества, здоровья и эволюции, не найдут лучшей книги.

   Ученые обнаружили, что особый белок хлоридного канала PACC1, имеет решающее значение для эффективного уничтожения бактерий иммунными клетками. Отсутствие белка приводит к усилению воспалительных реакций, а также к увеличению смертности на животных моделях бактериального сепсиса. В долгосрочной перспективе полученные результаты могут помочь в разработке новых стратегий лечения бактериального сепсиса, особенно в свете растущей устойчивости к антибиотикам. Сепсис возникает, когда иммунная система больше не может сдерживать инфекцию на местном уровне, и в результате неправильные иммунные реакции организма вызывают опасные для жизни повреждения тканей и органов. Несмотря на современные методы интенсивной терапии, примерно 20-50% пациентов с сепсисом умирают от его последствий.

  Иммунная система борется с бактериальными патогенами, которые могут спровоцировать сепсис, с помощью фаголизосом. Это "пищеварительные камеры" иммунных клеток: специализированные клеточные отсеки, где происходит расщепление бактерий. Для расщепления бактерий необходима кислая среда. Это регулируется белковыми комплексами на поверхности клеточных компартментов, известными как ионные каналы. Точный механизм действия этих ионных каналов в иммунной защите до сих пор оставался в значительной степени неясным.

   Исследовательская группа, возглавляемая Маркусом Босманном из Университетского медицинского центра Майнца, в исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of National Academy of Sciences, продемонстрировала, что ионный канал PACC1 (активируемый протонами хлоридный канал 1) играет центральную защитную роль при опасных бактериальных инфекциях. Ученым удалось продемонстрировать, что иммунные клетки не способны эффективно бороться с бактериями при отсутствии PACC1. Исследователи обнаружили, что без ионного канала кислотность в фаголизасомах была недостаточна и бактерии разрушались менее эффективно. Это привело к усилению воспалительной реакции и значительно возросшей летальности экспериментальных животных от бактериального сепсиса. "Это подчеркивает особую важность PACC1 для защиты от бактерий. Удивительно, что единственный хлоридный канал играет такую центральную защитную роль в иммунной системе", - подчеркивает Босманн.

   Полученные данные дают важную информацию о том, как нарушения в бактериальной защите могут способствовать развитию сепсиса. В то же время они открывают новые возможности для клинического применения в долгосрочной перспективе, особенно в свете растущей устойчивости к антибиотикам, что ограничивает возможности лечения бактериального сепсиса. Таким образом, целенаправленное повышение активности PACC1 может послужить терапевтическим принципом для разработки новых методов лечения бактериального сепсиса в будущем.

   Клетки памяти в носовой полости замедляют распространение вируса гриппа, как только он попадает в организм. Они снижают уровень вируса и могут помочь защитить от более серьезных заболеваний. Результаты исследования ученых Гетеборгского университета опубликованы в журнале Journal of Experimental Medicine.

   Современные противогриппозные вакцины вводятся в виде инъекций в вену и в основном стимулируют иммунные реакции в крови. В то же время исследователи работают над созданием противогриппозных вакцин, которые можно вводить через нос, при этом цель состоит в том, чтобы укрепить защитные силы организма там, где вирус впервые сталкивается с иммунной системой.
Исследователи выявили группу клеток памяти, известных как CD4-Т-клетки памяти, которые остаются в тканях носа после заражения гриппом. Когда организм снова сталкивается с вирусом, эти клетки могут быстро активироваться и помогать другим звеньям иммунной системы бороться с инфекцией. Исследование показывает, что эти клетки могут уменьшить репликацию вируса в носу и тем самым способствовать лучшей защите от болезней.

   "Мы показываем, что Т-клетки памяти CD4 могут оставаться в тканях носа после заражения гриппом и быстро реактивироваться, когда вирус возвращается. Это означает, что иммунная система может реагировать непосредственно в том месте, где вирус впервые попадает в организм", - говорит ведущий автор исследования Нимита Р. Мэтью. В ходе исследований на мышах ученые показали, что эти иммунные клетки помогают снизить уровень вируса и уменьшить повреждение тканей носа во время последующей инфекции. Исследователи также проанализировали клетки слизистой оболочки носа здоровых взрослых людей. Там они обнаружили тот же тип клеток памяти, специфичных для гриппа, что позволяет предположить, что подобная местная иммунная защита может существовать и у людей.

   "У многих людей, вероятно, уже есть такие клетки памяти в носу после предыдущих инфекций, но их не всегда достаточно, чтобы полностью остановить вирус. Важным моментом в наших результатах является то, что теперь мы знаем, какие иммунные клетки могут сдерживать вирус там, где начинается заражение. Эти знания могут быть использованы при разработке будущих назальных вакцин", - отмечает Мэтью.

   Во время полёта птица пролетает над озером. Там, под рябью воды, группа бактерий синхронно устремляется к поверхности озера — а затем, резко изменив направление, снова устремляется вниз. Глядя на это скоординированное движение, можно подумать, что, как и в случае с птицей, здесь в игру вступает что-то магнитное. И вы будете правы. Многие организмы ориентируются, улавливая защитное магнитное поле, окутывающее планету. Птицы, рыбы, муравьи — все они обладают магнитным чувством. Но бактерии ориентировались по магнитному полю Земли задолго до появления этих форм жизни. Происходя из различных ветвей микробиологического «древа жизни» так называемые магнитотактические бактерии (МТБ) на протяжении веков обитали в пресноводных и морских средах по всему миру — в некоторых местах составляя более 30% микробиома.

   Общая черта этого разнообразия МТБ также лежит в основе их названия, вдохновленного магнетизмом. МТБ содержат цепочки крошечных кристаллов, заключенных в мембрану и состоящих из соединений железа. Эти органеллы, известные как магнетосомы, помогают МТБ пассивно ориентироваться по магнитному полю Земли и перемещаться вдоль него. В то время как другие формы микробной навигации, такие как хемотаксис, являются многонаправленными, движение, определяемое магнетосомами (магнитотаксис), в основном представляет собой движение вверх и вниз. «Это может показаться чем-то бессмысленным и [таким, что] не имеет никакой цели — мы до конца не знаем причину этого», — говорит Араш Комейли, изучающий магнитосомы. «Но я думаю, что наиболее вероятное объяснение заключается в том, что в большинстве мест магнитное поле Земли фактически служит полезным ориентиром для бактерий при их перемещении в окружающей среде».

   Например, магнитотаксис помогает микроаэрофильным МТБ удерживаться в зонах с «золотой серединой» концентрации кислорода: не слишком много и не слишком мало. В водной среде это означает нахождение в зоне перехода от оксической к аноксической среде, где насыщенная кислородом вода на поверхности сталкивается с более глубокой водой, испытывающей дефицит кислорода. Поскольку эти водные кислородные градиенты являются вертикальными, а линии магнитного поля Земли проходят через них, выравнивание по магнитному полю экономит энергию MTБ, упрощая поиск оптимальных концентраций кислорода. Бактерии просто плавают вверх и вниз по линиям магнитного поля, как крошечные самоходные лифты. Действительно, когда MTБ попадают в зоны с избытком кислорода, они вращают свои жгутики против часовой стрелки, чтобы двигаться вниз. MTБ в средах с низким содержанием кислорода поступают наоборот — их жгутики вращаются по часовой стрелке и они мигрируют вверх. MTБ также плавают быстрее в присутствии магнитных полей, что позволяет им быстрее перемещаться по градиентам кислорода. Могут быть и другие причины, по которым магнитосомы полезны, например, защита от факторов стресса окружающей среды, детоксикация вредных молекул или помощь MTБ в конкуренции с другими бактериями за счет накопления железа, хотя эти функции требуют более глубокого изучения.

   Раскрытие тайн физиологии MTБ важно не только для получения новых знаний. MTБ и их магнитные частицы демонстрируют огромный потенциал для растущего числа биомедицинских и биотехнологических применений. Часть привлекательности MTБ заключается в их встроенном компасе. Микробы можно модифицировать так, чтобы они обладали определенными свойствами (например, переносили лекарства), а затем вводить их и магнитно направлять в нужное место in vivo. Эта особенность привлекла особое внимание в области визуализации и лечения рака. Эксперименты на мышах показывают, что под действием приложенного магнитного поля МТБ, введенные в хвостовую вену, мигрируют к глубоко расположенным опухолям печени и накапливаются в них. Под действием переменного магнитного поля (т. е. поля, которое меняет направление и силу) магнитные частицы в бактериях генерируют тепло, убивающее опухолевые клетки (магнитная гипертермия). МТБ также можно наполнить противораковыми препаратами для дальнейшей абляции опухолей.

   «Когда мы принимаем какие-либо лекарства, они либо диффундируют, либо попадают в кровоток», — объясняет Цзиньсин Ли из Мичиганского университета. «Поэтому я считаю, что одна из вещей, в преодолении которой [MTБ] может помочь, — это физические барьеры нашей кровеносной системы, позволяющие сфокусировать лекарство на определенной области». Исследователи также разработали стратегии уничтожения патогенов/лечения инфекций или удаления загрязнителей из окружающей среды с помощью MTБ. Потенциал выходит за рамки использования MTБ в их естественной форме. Для Ли MTБ являются биологическим источником вдохновения для биосинтетических инноваций. «Я думаю, что люди всегда стремятся создать что-то, что копирует нас или что-то из природы», — размышляет Ли. «Поэтому мы создаем скульптуры. Сейчас мы создаем роботов. Но мы также думаем о том, как мы можем воспроизвести что-то в мире микро- или наномасштабов, особенно в последние десятилетия».

   Лаборатория Ли недавно разработала напечатанных на 3D-принтере микророботов с тремя функциями, включая магнитное приведение в действие, визуализацию магнитных частиц и магнитную гипертермию. Микророботы «TriMag» состоят из акриловых гидрогелей, в которые встроены содержащие железо наночастицы, напоминающие магнитосомы в MTБ. У мышей биоразлагаемые микророботы — с их сперматозоидоподобной морфологией, представляющей собой головку, прикрепленную к длинному спиралеобразному хвосту, — могут проникать в ткани и локализоваться в них, а также уничтожать опухолевые клетки с помощью нагрева, не нанося вреда нормальным тканям. Ли планирует разработать микророботов, которые будут помогать иссекать ткани в местах хирургического вмешательства или удалять тромбы, перемещаясь по микрососудистой среде организма.

   По сравнению с естественными системами на основе MTБ преимуществом является точность и возможность интегрировать в микророботов специальные инструменты. Однако MTБ от природы двигаются чрезвычайно эффективно, извлекают энергию из окружающей среды, легко воспринимают окружающую их среду и реагируют на неё. Во многих отношениях учёные, работающие над созданием систем с нуля, стремятся имитировать базовые функции, которые MTБ развивали на протяжении миллионов лет. Ведь эволюция — это, в конечном счёте, лучший оптимизатор. «Бактерии — это машины моей мечты», — говорит Ли. Изучение естественной истории и магнитных механизмов MTБ может привести к созданию синтетических или полусинтетических систем, сочетающих в себе лучшее из обоих миров. «Если мы поймем, как [бактерии] воспринимают окружающую среду, как они плавают и как получают энергию из окружающей среды, мы, возможно, сможем создать синтетические машины с конкретными функциями. Я верю, что в этом направлении существуют реальные возможности».

   Имея это в виду, ученые стремятся раскрыть центральный вопрос в мире исследований МТБ: почему и как они эволюционировали? Некоторые исследователи подходят к этому вопросу, изучая магнитофоссилии (т. е. окаменевшие магнитосомы древних МТБ). Анализ этих реликвий прошлого МТБ показывает, как давно существуют магнитосомы. Другие исследователи ищут ответы с помощью генетики. «У нас есть много информации о генах, участвующих в образовании магнитосом, и оказывается, что они довольно уникальны для магнитотактических бактерий», — сказал Комейли. Поэтому можно рассмотреть все разнообразие магнитотактических бактерий в мире и попытаться понять, как далеко уходит их история, основываясь на эволюции генов магнитосом». Сочетание исследований магнитофоссилий с генетикой породило гипотезы о происхождении магнитосом. Например, возможно, что примитивные магнитосомы, появившиеся миллиарды лет назад, эволюционировали для хранения железа. По мере того как окружающая среда Земли менялась и становилась более богатой кислородом, бактерии с магнитными способностями лучше приспосабливались к перемещению по этим градиентам. Результатом стали современные MTБ.

   Современные MTБ представляют собой обширную и гетерогенную группу. Исследования в основном сосредоточены на представителях рода Magnetospirillum, естественно обитающих в мелких пресноводных водотоках и отложениях. Эти организмы обычно образуют кубооктаэдрические магнитные кристаллы в количестве 10–50 на клетку. Однако другие виды MTБ могут образовывать сотни кристаллов, формы которых варьируются от пуль до призм. Группа Комейли работает над изучением так называемых MTБ с глубоким ветвлением — тех, которые находятся далеко от Magnetospirillum на филогенетическом дереве. Исследования Magnetospirillum выявили консервативный набор генов (генов mam), необходимых для производства магнитосом. Дополнительные исследования показывают, что независимо от того, насколько глубоко в филогенетическом дереве находятся MTБ, у них есть по крайней мере некоторые из этих генов.

   Однако у MTБ с глубоким ветвлением есть другие гены, расположенные рядом с генами mam или среди них, которые отсутствуют у Magnetospirillum spp. Могут ли эти гены отвечать за то, что «исходная магнетосома» приобретает различные свойства? Используя Desulfovibrio magneticus RS-1, MTБ с глубоким ветвлением и магнитосомами в форме зубцов, лаборатория Комейли обнаружила набор белков, связанных с кристаллами (белки Mad), которые, по их гипотезе, контролировали форму кристаллов. Когда они удалили гены этих белков, форма кристаллов осталась прежней, но их расположение полностью изменилось. «Вместо того чтобы располагаться в линию, некоторые мутации приводят к тому, что они образуют небольшие ожерелья. Некоторые мутации [приводят к тому, что] они скапливаются в шарики и образуют цепочку, которая выглядит нормально, но находится не в том месте в клетке», — пояснил Комейли. «Оказалось, что все эти белки на самом деле являются частью сложной системы, которая берет отдельные кристаллы и объединяет их в цепочку внутри клетки». Он отметил, что цепочки являются наиболее консервативной ориентацией магнитосом, поскольку они помогают клеткам эффективно выравниваться по магнитному полю, не «слишком сильно болтаясь».

   Хотя у Magnetospirillum spp. также есть белки, которые связывают магнитосомы в цепочку, они практически не совпадают с белками, наблюдаемыми у D. magneticus RS-1. Комейли считает, что простейшее объяснение заключается в том, что эти генетические системы развивались независимо друг от друга. Он предполагает, что ранние бактерии, возможно, имели общий способ образования магнитных частиц. Затем, по мере того как навигация по градиентам окружающей среды с помощью магнитного поля стала важной, различные линии эволюционировали, развивая разные стратегии ориентации.

   По мере появления доступных генетических последовательностей из разнообразных MTБ такие исследователи, как Комейли, могут продолжать заполнять контуры механизмов и эволюции магнитосом. И чем богаче становится эта картина, тем лучше мы сможем использовать древние механизмы MTБ для решения современных задач.

   Это показывают результаты недавнего исследования, опубликованного в журнале Cell Press. Авторы статьи продемонстрировали, что эпигенетические изменения, присутствующие при рождении, могут влиять на развитие микробиома кишечника младенца в течение первого года жизни. Они также выявили конкретные эпигенетические изменения и микроорганизмы кишечника, которые были связаны с признаками расстройств аутистического спектра (РАС) и синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) у детей в возрасте трех лет. «Определенные бактерии, похоже, обеспечивают защиту, что очень обнадеживает, поскольку предполагает, что в будущем могут появиться способы поддерживать развитие ребенка с помощью диеты или пробиотиков», — говорит старший автор статьи, гастроэнтеролог Фрэнсис Чан из Университета Гонконга.

   Первые годы жизни имеют решающее значение для развития мозга и созревания иммунной системы. Хотя предыдущие исследования показали, что как ранние эпигенетические изменения, так и развитие микробиома кишечника могут влиять на здоровье в более позднем возрасте, мало что известно о том, как эти две системы взаимодействуют. «Мы хотели понять, как эпигеном и микробиом взаимодействуют в раннем возрасте и может ли их взаимодействие влиять на риск развития у ребенка таких нарушений нервно-психического развития, как РАС и СДВГ», — рассказал Чан. "В результате мы обнаружили некий диалог: эпигенетическая настройка младенца при рождении может влиять на риск развития нейроразвивающихся расстройств, но наличие определенных «полезных» бактерий в его кишечнике может вмешаться и изменить этот риск».

   Исследователи охарактеризовали паттерны метилирования ДНК — один из видов эпигенетических изменений — на основе анализа пуповинной крови 571 новорожденного. Они сопоставили эту информацию с данными о микробиоме кишечника, собранными у 969 младенцев в возрасте 2, 6 и 12 месяцев, а также у их родителей в третьем триместре беременности. Когда детям исполнилось 36 месяцев, исследователи использовали поведенческий опросник для оценки их нейроразвития и изучения связей между микробиомом, эпигеномом и ранними признаками РАС и СДВГ. Они обнаружили, что эпигеном младенца при рождении был связан со способом родов, продолжительностью беременности, наличием старших братьев и сестер и аллергией у матери, но на него не влияли микробиомы кишечника родителей.

   Развитие микробиома, с другой стороны, было связано со способом родов, приемом антибиотиков, наличием старших братьев и сестер и грудным вскармливанием. У детей, родившихся путем кесарева сечения, наблюдались различные паттерны метилирования ДНК для нескольких генов, участвующих в иммунных реакциях и развитии мозга. Исследователи также показали, что эпигеном младенца при рождении влиял на то, как развивался его микробиом в течение первого года жизни. В частности, у младенцев развивался менее разнообразный микробиом кишечника в 12-месячном возрасте, когда у них наблюдались более высокие показатели метилирования ДНК в генах иммунитета, участвующих в распознавании патогенов.

   Опрос по поведению показал, что признаки РАС и СДВГ у 3-летних детей были связаны с определенными эпигенетическими паттернами и наличием определенных микробов кишечника. Однако другие виды микроорганизмов, по-видимому, смягчали эти эффекты: у младенцев с эпигенетическими паттернами, связанными с РАС или СДВГ, вероятность проявления признаков этих расстройств была ниже, если в течение первого года жизни они приобретали бактерии Lachnospira pectinoschiza и Parabacteroides distasonis. «Основы здоровья мозга закладываются очень рано, еще до рождения», — отметил Чан. «Однако мы не хотим, чтобы люди думали, что это означает, что путь развития ребенка "предначертан" при рождении. Это сложные состояния со множеством причин, и мы раскрыли лишь небольшую часть очень большой головоломки».

   Исследователи продолжают наблюдать за детьми, участвовавшими в исследовании, чтобы понять, как эти факторы раннего периода жизни связаны с их здоровьем по мере взросления. Они отмечают, что для подтверждения связи между микробами кишечника и нервно-психическим развитием необходимы лабораторные эксперименты. «Конечной целью является разработка безопасных, неинвазивных методов раннего вмешательства, таких как специфические пробиотики или живые биопрепараты, которые могли бы способствовать формированию здорового микробиома кишечника и потенциально снизить риск нарушений нервно-психического развития», — сообщил Чан.