Том 13, № 4 (2021)

Проблема специфического воздействия на биохимические процессы в клетке актуальна для современной биологической науки. В случае электровозбудимых клеток конечной целью такого воздействия является управление электрической активностью: возбуждение с последующей генерацией потенциала действия или торможение с угнетением волны возбуждения. Особую значимость технологии управления активностью электровозбудимых клеток приобретают в контексте решения крупнейшей фундаментальной задачи – изучения функционирования нервной системы высших многоклеточных организмов. В настоящее время, когда нейробиология отказывается от редукционистского подхода в пользу прямого изучения сложных нейрональных систем, основой технического арсенала этой науки становятся малоинвазивные методы стимуляции активности мозговых структур. В настоящем обзоре рассмотрены три группы подходов, основанных на доставке в нервную ткань генетически кодируемых молекул, чувствительных к внешним стимулам. Эти подходы – оптогенетика (ей посвящена часть I работы), хемогенетика и термогенетика (описаны во II части обзора) – отличаются не только природой стимулов и структурой соответствующих эффекторных белков, но и своеобразием экспериментального применения. Последнее обстоятельство заставляет рассматривать их не как конкурирующие, а, скорее, как взаимодополняющие технологии.

В формировании фиброза миокарда участвует трансформирующий фактор роста β1 (TGFβ1), уровень которого может зависеть от полиморфизма гена TGFB1. Фиброз миокарда трансплантированного сердца может приводить к его структурному и функциональному ремоделированию и последующей дисфункции. Проанализирована частота встречаемости аллелей и генотипов полиморфных участков rs1800469, rs1800470, rs1800471 гена TGFB1 у реципиентов сердца и их связь с фиброзом миокарда трансплантата. Среди реципиентов сердца реже, чем среди здоровых лиц, встречались носители генотипа CC (р = 0.023, ОШ = 0.12, 95% ДИ: 0.017–1.0) и чаще аллеля G (р = 0.023, ОШ = 7.76, 95% ДИ: 1.0–60.20) полиморфизма rs1800471 гена TGFB1. У пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) реже встречался генотип GG (р = 0.035, ОШ = 2.68, 95% ДИ: 1.061–6.793) и чаще аллель А (р = 0.035, ОШ = 0.37, 95% ДИ: 0.148–0.942) полиморфизма rs1800469, чем у пациентов с дилатационной кардиомиопатией (ДКМП). У реципиентов сердца c генотипом АА полиморфизма rs1800470 гена TGFB1 фиброз миокарда, верифицированный по результатам эндомиокардиальной биопсии, выявлялся чаще, нежели у носителей аллеля G (ОШ = 10.4, 95% ДИ: 1.152–94.538, р = 0.013). Выявленные различия указывают на связь полиморфизма гена TGFB1 с фиброзом миокарда трансплантата. Исследования на большей группе пациентов позволят охарактеризовать влияние генетических факторов на формирование фиброза миокарда трансплантированного сердца.

Лихорадка Эбола – высококонтагиозное вирусное заболевание, при котором смертность достигает 90%. В настоящее время в мире не существует зарегистрированных средств специфической терапии заболевания, вызываемого вирусом Эбола. Однако в качестве перспективных противовирусных препаратов рассматриваются моноклональные антитела, обладающие высокой специфичностью к поверхностному гликопротеину вируса Эбола (EBOV GP). За последнее десятилетие широкое применение в диагностике и терапии различных инфекционных и неинфекционных заболеваний получили наноантитела (однодоменные антитела, неканонические антитела семейства верблюдовых). В настоящей работе при помощи иммунизации альпака (Vicugna pacos) рекомбинантным аденовирусом человека 5-го серотипа, экспрессирующим ген EBOV GP (Ad5-GP), впервые получена панель наноантител, специфичных к EBOV GP. Наиболее перспективный клон наноантитела aEv6 был выбран для дальнейшего изучения на основе данных по специфической активности, констант аффинности и вируснейтрализующей активности в отношении рекомбинантного вируса везикулярного стоматита, псевдотипированного EBOV GP (rVSV-GP). С целью улучшения фармакокинетических и иммунологических свойств клон aEv6 был модифицирован Fc-фрагментом человеческого IgG1 (aEv6-Fc). Для оценки протективной активности химерной молекулы aEv6-Fc разработана летальная модель инфекции мышей rVSV-GP при помощи иммуносупрессии. Испытания на летальной модели продемонстрировали защитные свойства наноантитела aEv6-Fc. Таким образом, полученное нами наноантитело и его модификация обладают потенциальными защитными свойствами против вируса лихорадки Эбола.

Киназы ERK1/2 (extracellular signal-regulated kinases 1/2) играют важную роль в таких процессах, как пролиферация, выживание и дифференцировка клеток. Нарушение активности этих ферментов может приводить к неконтролируемой пролиферации клеток, иммортализации и нарушению их дифференцировки, что считается одним из ключевых этапов злокачественного перерождения клеток. Нами изучена связь между активностью тирозинкиназ ERK в клетках нейробластомы SH-SY5Y, астроцитомы U-251 и рабдомиосаркомы TE-671 и такими основными чертами дифференцировки, как изменение морфологии клеток и экспрессии генов, кодирующих маркеры дифференцировки и рецепторы факторов роста. Активность ERK определяли с использованием репортерной системы, позволяющей проводить прижизненные измерения активности ERK в отдельных клетках. Показано, что подавление активности ERK с помощью селективных ингибиторов, в отличие от часто используемого индуктора дифференцировки – ретиноевой кислоты, вызывает существенные изменения морфологии клеток TE-671 и экспрессии генов-маркеров миогенной дифференцировки PROM1, MYOG и PAX7. Взаимосвязь между активностью ERK и морфологическими изменениями показана на уровне индивидуальных клеток. При этом дифференцировка клеток SH-SY5Y, индуцированная ретиноевой кислотой, не зависела от ERK. Показано, что ингибирование ERK повышает чувствительность клеток TE-671 к действию ростовых факторов EGF, IGF-1 и NGF предположительно за счет снижения базальной активности ERK и ростового фактора BDNF посредством увеличения экспрессии рецептора TrkB.

Внеклеточные везикулы (ВВ), продуцируемые бактериями, транспортируют соединения широкого спектра, включая белки, ДНК и РНК, опосредуют межклеточные взаимодействия и могут быть важными участниками механизмов персистенции инфекционных агентов. Исследование посвящено проверке предположения, что ВВ микоплазм, мельчайших из способных к самостоятельному воспроизведению прокариот, объединенных в класс Mollicutes, могут проникать в клетки эукариот и модулировать их иммунореактивность. Эту гипотезу проверяли на системе, моделирующей взаимодействие культивируемых in vitro фибробластов кожи человека и изолированных везикул Acholeplasma laidlawii – убиквитарной микоплазмы, – инфицирующей высших эукариот и являющейся основным контаминантом клеточных культур и вакцинных препаратов. Использовали конфокальную лазерную сканирующую микроскопию и протеомное профилирование с применением комбинации 2D-DIGE и MALDI-TOF/TOF, программы анализа масс-спектров Mascot и инструмент функциональной аннотации DAVID. В результате этих исследований впервые установлено, что ВВ A. laidlawii способны проникать в эукариотические клетки in vitro и модулировать клеточный протеом. Молекулярные механизмы взаимодействия везикул микоплазмы с клетками эукариот и вклад соответствующих наноструктур в молекулярную машинерию клеточной пермиссивности еще предстоит выяснить. Изучение этих аспектов актуально как для фундаментальных исследований логики жизни простейших прокариот, так и практических разработок эффективного контроля гипермутабильных бактерий, инфицирующих человека, животных и растения, контаминирующих клеточные культуры и вакцинные препараты.

Нейтрализация летального токсина Bacillus anthracis представляет важную проблему как фундаментальной медицины, так и практического здравоохранения в разрезе борьбы с особо опасными инфекциями. Нами получено нейтрализующее моноклональное антитело 1Е10 против летального токсина B. аnthracis. Описаны этапы рецепторного взаимодействия протективного антигена с поверхностью эукариотических клеток, образования олигомеров протективного антигена, сборки летального токсина и его транслокации с помощью эндоцитоза в эукариотическую клетку с последующим образованием истинной поры и выходом летального токсина в цитозоль. Показано селективное действие антитела на стадии взаимодействия B. anthracis с эукариотической клеткой, выявлен механизм токсиннейтрализующей активности антитела 1Е10. Обнаружено, что взаимодействие моноклонального антитела 1Е10 с протективным антигеном приводит к ингибированию ферментативной активности летального фактора, по всей видимости, за счет нарушения формирования истинной поры протективного антигена, что блокирует выход летального фактора в цитозоль.