Acta Naturae

Онкологические заболевания являются одной из основных причин смертности в мире. Классические методы, применяемые при онкологических заболеваниях, включают хирургию, лучевую терапию и химиотерапию, а также комбинации этих методов. Несмотря на значительные достижения в этой области, актуальным остается поиск инновационных методов лечения злокачественных опухолей, в том числе с использованием онколитических вирусов. Одним из таких вирусов является вирус везикулярного стоматита (VSV), который обладает рядом полезных свойств в качестве онколитика. Однако лекарственные препараты на основе VSV находятся только на стадии разработки и не одобрены для клинического применения. В данной работе обсуждаются механизмы онкогенеза, противовирусный ответ опухолевых и нормальных клеток, а также маркеры устойчивости опухолевых клеток к виротерапии VSV. Кроме того, в обзоре рассмотрены способы получения и армирования рекомбинантных VSV, приведены примеры клинических исследований. Представленные данные позволят лучше оценить перспективы использования VSV в роли онколитика.

Постепенное повышение возраста населения мира подразумевает увеличение распространенности нейродегенеративных заболеваний. Такие заболевания характеризуются прогрессирующей потерей когнитивной и двигательной функций. Ярким примером нейродегенеративного процесса является болезнь Паркинсона, при которой происходит постепенная гибель специализированной нейрональной ткани. Патоморфологически хроническое ишемическое поражение мозга сопровождается обширным процессом комплексной дегенерации, и в 20–30% случаев ее клинической манифестацией является синдром паркинсонизма. При сходстве двух патологий – болезни Паркинсона и сосудистого паркинсонизма – их этиопатогенез принципиально различается, но набор дифференциально-диагностических признаков ограничен лишь некоторыми особенностями неврологического статуса. На настоящий момент не существует диагностического маркера как отдельных нейродегенеративных патологий, так и явления нейродегенерации в целом. Перспективным методом поиска уникального «отпечатка» заболевания может быть определение метаболомного профиля. Нахождение биомаркеров различных нейродегенеративных заболеваний поможет сократить время постановки диагноза, спрогнозировать течение заболевания, персонализировать терапевтическую тактику. В представленном обзоре суммированы и сопоставлены современные представления о метаболомных исследованиях болезни Паркинсона и синдрома сосудистого паркинсонизма, а также соответствующих животных моделей.

Живые организмы обладают удивительной способностью значительно расширять базовую информацию о строении и функциях белка, закодированную в геноме. Существует несколько способов увеличения разнообразия и функциональных возможностей белков, главными из которых являются альтернативный сплайсинг мРНК и посттрансляционные модификации белков (ПТМ). Большинство химических реакций, протекающих в живых клетках, контролируется ферментами. Однако в клетках постоянно появляются химически активные побочные продукты редокс-метаболизма растений, которые могут спонтанно реагировать с биомолекулами, в том числе с белками, вызывая их модификации. Активные карбонилы, возникающие в ходе окислительного метаболизма углеводов и липидов, карбонилируют белки, приводя к их инактивации и отложению в форме конечных продуктов гликирования и липоксидирования. Нитрозилирование белков, вызываемое активными формами азота, – важный элемент реализации морфогенетических программ и стрессовых реакций растений. Редокс-модификации тиольных групп белков под действием активных форм кислорода контролируются тиоредоксинами и глутаредоксинами и вовлечены в фолдинг белков, регуляцию активности ферментов, кальциевую и гормональную сигнализации. В обзоре обобщена информация о ПТМ, вызываемых химически активными метаболитами, и о роли этих модификаций в функционировании белков растений.

Использование эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) в регенеративной медицине крайне перспективно благодаря их способности к самообновлению и дифференцировке как в соматические клетки, так и в половые клетки. ЭСК соответствуют плюрипотентному эпибласту – ткани, которая дает начало трем зародышевым листкам (эктодерме, мезодерме и энтодерме) в ходе гаструляции. Важно отметить, что ЭСК можно дифференцировать в различные клеточные типы, изменяя условия культивирования, что может быть использовано для моделирования гаструляции in vitro. Классическая модель гаструляции предполагает, что спецификация мезодермы и энтодермы обеспечивается градиентом сигналов FGF, BMP, Wnt и Nodal. Логично предположить, что каждый из этих сигналов должен направлять дифференцировку ЭСК в производные определенного зародышевого листка. Однако, по-видимому, спецификация ЭСК организована сложнее, а один и тот же сигнал может быть интерпретирован клетками по-разному. Используя культуральные среды с полностью определенным химическим составом, однородную популяцию «наивных» ЭСК в качестве исходной клеточной линии, а также репортерную систему Foxa2-EGFP, мы создали надежную модель развития дефинитивной энтодермы (ДЭ). Эта модель in vitro воспроизводит состояние «формативной» плюрипотентности как промежуточной стадии, которую проходит эпибласт сразу после имплантации in vivo. Несмотря на изначально однородное состояние популяции и высокую концентрацию активина во время энтодермальной дифференцировки, остается субпопуляция клеток, которая не дифференцируется в энтодерму. Разработанная нами модель может быть использована для исследования возникновения клеточной неоднородности во время гаструляции.

Предприятия молочной промышленности представляют собой уникальную экологическую нишу для бактериофагов молочнокислых бактерий. В ходе эволюции бактерии выработали широкий спектр защитных механизмов, направленных против инфекций, вызванных бактериофагами. Особый интерес представляет система CRISPR-Cas, которая позволяет бактериям приобретать специфичную устойчивость к определенным бактериофагам. В представленной работе изучены системы CRISPR-Cas молочнокислых бактерий. Особое внимание было уделено специфичности спейсеров CRISPR-кассет. Системы CRISPR-Cas выявлены в геномах 43% исследованных молочнокислых бактерий. Кроме того, лишь 13.1% от общего числа спейсеров CRISPR-кассет совпадали с геномами бактериофагов, что свидетельствует о том, что многие из предсказанных спейсеров либо не имеют известных фаговых мишеней, либо направлены против других видов мобильных генетических элементов, например, плазмид.

Пополнение банка веществ, обладающих терапевтическим потенциалом, является важной задачей современной биомедицины. Несмотря на достижения в области химического синтеза, природное многообразие организмов и микроорганизмов остается важным источником биологически активных соединений. Представлены результаты изучения уникальной коллекции, содержащей более 3000 образцов дрожжей, обнаруженных на полуострове Камчатка, Курильских островах и острове Сахалин. Поскольку дрожжи и бактерии сосуществуют в различных местах обитания и могут взаимодействовать между собой, мы проанализировали антибактериальную активность коллекционных штаммов дрожжей в отношении клеток E. coli с использованием флуоресцентного бактериального репортера. Обнаружено, что Сахалинские штаммы преимущественно стимулируют рост бактерий, в то время как большинство штаммов, обнаруженных на полуострове Камчатка, демонстрируют ингибирующие свойства. При этом образцы с наиболее выраженной антибактериальной активностью, идентифицированные как представители Cryptococcus (Naganishia), были обнаружены в ущелье в окрестностях п. Паужетка на полуострове Камчатка на полыни (Artemisia vulgaris) и татарнике (Onopordum acanthium). Наши данные указывают на важность совокупности растения и места его произрастания для возникновения дрожжевых штаммов, секретирующих антибактериальные соединения.

Глобальное распространение антибиотикорезистентности патогенных бактерий является одной из ключевых проблем XXI века. Разработка новых технологических платформ, основанных на анализе антибактериальной активности индивидуальных представителей микробиома, позволила проводить широкомасштабный поиск антимикробных агентов различного механизма действия. Ввиду своей малой изученности, микробиом диких животных можно рассматривать как естественный резервуар биоразнообразия для поиска новых антибиотиков. В данной работе с использованием микрофлюидной технологии ультравысокопроизводительного скрининга из микробиома ротовой полости енотовидной собаки (Nyctereutes procyonoides) выделен штамм бактерии Staphylococcus pseudintermedius E18, с высокой эффективностью подавляющий рост метициллинрезистентного патогена S. aureus (MRSA). Показано, что основным действующим веществом штамма S. pseudintermedius E18 является бактериоцин с молекулярной массой 27 кДа, обладающий высоким положительным зарядом и чрезвычайно узким спектром активности. Бактериоцин S. pseudintermedius E18 инактивировался под действием повышенной температуры, протеиназы К и EDTA. Дальнейшие исследования структуры бактериоцина S. pseudintermedius E18 позволят понять механизм его антимикробного действия, что открывает перспективы разработки новых антимикробных препаратов белковой природы.