Новости

Исследование позволяет предположить, что эмбриональная структура участвует в производстве клеток крови, защите от токсинов, свертывании крови и метаболизме.    Как и у цыплят, утконосов и других животных, вылупляющихся из яиц, у вас, когда вы были эмбрионом, был желточный мешок. У многих позвоночных этот мешочек выполняет множество функций в процессе развития, в том числе удерживает желток - богатую питательными веществами жидкость, которая помогает питать эмбрион.    Однако функция желточного мешка человека неясна. Он не содержит желтка и исчезает во втором триместре беременности - вместо него основным путем питания потомства является плацента. Теперь, как показало исследование, опубликованное в журнале Science, желточный мешок человека заменяет такие органы, как печень и почки, которые возникают на более поздних этапах развития. Полученные результаты могут помочь исследователям создать более совершенные имитатации эмбриона в лаборатории и разработать новые способы культивирования иммунных клеток для лечения заболеваний.    По словам биолога развития Энтони Картера из Университета Южной Дании, не имеющего отношения к данной работе, "исследований, посвященных желточному мешку человека, было очень мало". Новая работа, по его словам, "является огромным прорывом в плане получения данных" о том, что происходит в первые несколько недель после зачатия.    Хотя у большинства млекопитающих желточный мешок никогда не вырабатывает своего одноименного вещества, он не является рудиментом. У мышей желточный мешок производит первые клетки крови эмбриона и передает молекулы питательных веществ, вырабатываемых маткой. А в некоторых тканях взрослых грызунов макрофаги, происходят от клеток желточного мешка, а не от клеток костного мозга, которые дают начало большинству макрофагов.    Однако исследователям пока не удалось выяснить, выполняет ли желточный мешок аналогичную или иную роль у человеческих эмбрионов, в том числе и потому, что им трудно получить соответствующие образцы тканей, которые берутся из эмбрионов, полученных после абортов. По словам Сары Тайхманн, иммунолога из Института Wellcome Sanger и соавтора новой работы, некоторые исследования позволили предположить, что, как и у мышей, человеческая структура производит первичные кровяные клетки для эмбриона, однако эти результаты не были убедительными. "Доказательства в отношении человека были довольно расплывчатыми".    Чтобы глубже изучить возможности этой структуры, Тайхманн вместе с иммуногенетиком Музлифой Ханиффа получили образцы тканей желточного мешка человека из биобанка в Великобритании. Образцы были получены от эмбрионов, возраст которых составлял от 4 до 8 недель. Затем исследователи провели профилирование генной активности в тканях, чтобы определить, какие клетки присутствуют в них и что они делают.       Полученные данные подтвердили, что первые клетки крови у эмбриона человека также образуются в желточном мешке. Уже через 4 недели после зачатия в этой структуре находились стволовые клетки, образующие макрофаги и другие виды клеток кровеносной системы, сообщили авторы. По мере развития желточный мешок передает эту работу формирующейся печени, которая затем переходит к костному мозгу - месту рождения клеток крови у взрослых.    Как и у других видов, желточный мешок человека является многофункциональным, показало исследование. Он также содержит белки для расщепления вредных токсинов и вырабатывает белки, необходимые для свертывания крови - ключевой способности раннего эмбриона. Несколько ферментов в его структуре участвуют в метаболизме липидов и сахаров, что позволяет предположить, что, несмотря на отсутствие желтка, мешок все же обеспечивает питание. "Мы должны предположить, что [ферменты] синтезируют молекулы, которые поддерживают эмбрион", - утверждает Тайхманн.    Чем больше ученые искали, тем больше возможных функций находили. Почки взрослого человека вырабатывают эритропоэтин - гормон, стимулирующий образование новых эритроцитов, а желточный мешок, по-видимому, является источником этого вещества для раннего эмбриона. По словам Картера, образование эритроцитов "очень важно" в процессе развития.    Группа исследователей также обнаружила, что желточный мешок использует неожиданный механизм для производства макрофагов. Когда одна из этих иммунных клеток созревает, она обычно проходит через промежуточную стадию моноцита, но макрофаги желточного мешка обходят этот этап. По словам авторов, изучение этого пути в лабораторных условиях может облегчить выращивание макрофагов в культуре ткани, что поможет исследователям, которые пытаются использовать эти клетки для лечения рака и восстановления поврежденных тканей. Ученые также проверили, присутствуют ли, как и у мышей, макрофаги, образовавшиеся из желточного мешка, в тканях взрослого человека. Предварительные результаты указывают на то, что да.    По словам Ханиффы, результаты исследования показывают, что "во время раннего развития существует временная структура, которая является абсолютно критической для эмбриона". Многофункциональный желточный мешок "представляет собой три органа в одном", - говорит она, - выполняя работу, которая впоследствии будет возложена на печень, почки и костный мозг.    Ханиффа и Тайхманн добавляют, что исследователи уже создавали сгустки клеток, похожие на эмбрионы, для изучения раннего развития, и результаты исследования могут помочь ученым сделать эти имитации эмбрионов более реалистичными. Одна из проблем использования таких имитаторов заключается в том, что их развитие прекращается на ранних стадиях, но наличие желточного мешка может позволить им развиваться дальше.    Выполняет ли желточный мешок человека другие задачи - например, у некоторых видов он передает эмбрионам материнские антитела, - пока неясно. Тем не менее, по словам Картера, "очень интересно, что у нас есть этот маленький орган на ранних стадиях развития, который выполняет так много функций".

Инфекционные и воспалительные заболевания являются наиболее частыми причинами обращения детей за медицинской помощью.     При первичном обращении детей в медицинские учреждения клинические бригады сталкиваются со значительными трудностями в надежной дифференциации распространенных вирусных инфекций, бактериальных инфекций (потенциально серьезных) и менее распространенных воспалительных заболеваний с помощью существующих тестов. Обычные диагностические тесты не могут с достаточной скоростью и точностью различить множество потенциальных этиологических факторов, чтобы обосновать первоначальное лечение.    Микробиологическая диагностика на основе культуры проводится медленно, а молекулярные методы диагностики работают быстрее, но их возможности ограничены патогенами, включенными в панель, и положительные результаты могут выявить патогены, которые не являются причиной текущего заболевания, особенно при исследовании респираторных проб. Инфекция может быть вызвана как одним возбудителем, так и взаимодействием нескольких организмов, что ограничивает возможности выявления вирусных патогенов. Инфекции часто локализуются в труднодоступных местах (например, в легких), поэтому выявление патогенов в доступных местах, таких как кровь, моча или спинномозговая жидкость, часто оказывается отрицательным даже при наличии тяжелых инфекций.    Для большинства воспалительных заболеваний в настоящее время не существует единого теста, подтверждающего или опровергающего диагноз, поэтому у пациентов с такими заболеваниями, как болезнь Кавасаки или ювенильный идиопатический артрит, диагноз часто устанавливается только после длительной госпитализации, лечения предполагаемой инфекции и проведения многочисленных исследований. В результате ограничений существующих методов диагностики окончательный диагноз ставится менее чем 50% детей, обращающихся в отделение неотложной помощи с лихорадкой, и только половине детей, поступающих в детскую реанимацию с подозрением на инфекцию.Учитывая эту диагностическую неопределенность, многие пациенты без бактериальной инфекции неоправданно лечатся антибиотиками широкого спектра действия, чтобы снизить риск пропуска тяжелой бактериальной инфекции, что способствует росту проблемы устойчивости к противомикробным препаратам.    Микрочипы экспрессии генов и, в последнее время, секвенирование РНК (RNA-seq) открыли альтернативный подход, при котором инфекционные или воспалительные заболевания характеризуются уникальными паттернами экспрессии генов хозяина в крови пациентов, что позволяет обойтись без прямого выявления патогена. В литературе все чаще встречаются данные о том, что с помощью транскрипционных сигнатур в цельной крови можно дифференцировать конкретные инфекционные и воспалительные заболевания от состояний со сходными признаками, в том числе отличить бактериальные инфекции от вирусных, идентифицировать малярию, вирус денге, респираторно-синцитиальный вирус, ротавирус и туберкулез и  провести диагностику воспалительных заболеваний, таких как системная красная волчанка.     Предыдущие исследования, использующие экспрессию генов для диагностики, были направлены на упрощенное бинарное разграничение: один против одного (например, бактериальный против вирусного) или один против всех (например, туберкулез против других заболеваний). Однако в клинической практике существует иерархия диагностических категорий, и необходимо рассматривать множество потенциальных этиологий и определять приоритетность каждой из них в зависимости от степени риска. Мы предположили, что по ограниченному числу генных транскриптов, измеренных в крови пациентов, можно одновременно различать несколько инфекционных и воспалительных заболеваний.       Для исследования этой гипотезы мы применили мультиклассовый подход к отбору признаков и классификации на основе оператора наименьшего абсолютного уменьшения и отбора (LASSO) и регрессии Риджа к геномным данным экспрессии РНК 1212 лихорадящих детей из 12 общедоступных массивов данных микрочипов экспрессии генов, представляющих 18 категорий заболеваний, с учетом клинических рисков, связанных с неправильной диагностикой, в качестве "весового коэффициента ценности". Выявлен 161 транскрипт, который с высокой степенью достоверности предсказывает широкую категорию заболевания (бактериальная, вирусная, воспалительная, малярия, туберкулез), а также конкретные возбудители и заболевания.    Кросс-платформенная валидация сигнатур была проведена на независимой когорте пациентов (n = 411), у которых экспрессия генов была измерена в цельной крови методом РНК-секвенирования. Полученные нами данные подтверждают концепцию, согласно которой характер экспрессии одного набора транскриптов в крови каждого пациента может быть использован для диагностики широкого спектра инфекционных и воспалительных заболеваний.    Полученные нами данные свидетельствуют о возможности классификации лихорадочных заболеваний по одному образцу крови и открывают путь к новому подходу в клинической диагностике. Данное исследование позволяет доказать принципиальную возможность использования одной панели РНК-транскриптов для отнесения пациентов с лихорадкой и неспецифическими клиническими и лабораторными признаками к различным этиологическим группам на основании одного образца цельной крови. В сочетании с технологическими достижениями в области диагностики, позволяющими быстро и по доступной цене измерять РНК-транскрипты, мультиклассовый диагностический тест для лихорадочных заболеваний может позволить обойти длительные клинические диагностические процессы и сократить задержки с постановкой диагноза, ошибки в постановке диагноза и ненужное лечение антибиотиками, что окажет значительное влияние на глобальное здравоохранение.