Нейробиологи увидели регенерацию спинного мозга в реальном времени
Австралийские исследователи обнаружили, что терапия стволовыми клетками помогает восстанавливать разрушенный спинной мозг вплоть до полного возвращения двигательной активности. Они пронаблюдали за процессом в режиме реального времени на данио-рерио и представили результаты своих экспериментов на Международной конференции по исследованию стволовых клеток (ISSCR) в Мельбурне.
Речь о том, что стволовые клетки первые в очереди в виде эффективного лечения травм нервной системы с прерыванием целостности ее компонентов, идет уже несколько лет. Не так давно мы писали, что имплантация клеток-предшественников в поврежденный спинной мозг макак-резусов позволила им частично восстановить движение, а на клеточном уровне наблюдался рост аксонов и образование новых синапсов – клетки прекрасно чувствовали себя на новом месте.
Ученые из Университета Монаша в своей работе решили воспользоваться более простыми организмами – рыбками данио-рерио, которые представляют собой излюбленную животную модель в нейробиологии. Эти небольшие тропические рыбы, хорошо знакомые аквариумистам, очень удобны для изучения регенерации, поскольку их тело прозрачно, а способности к восстановлению крайне высоки. Именно с их помощью исследователи установили механизм, который запускает регенерацию спинного мозга, и последовательность этой регенерации, а также конкретный белок, который для этого необходим.
Под руководством Яна Каслина (Jan Kaslin) из Австралийского института регенеративной медицины Университета Монаша ученые повреждали спинной мозг рыб, затем инъецировали в место травмы смесь из стволовых клеток и клеток-предшественников нейронов, после чего изолировали эту зону и наблюдали за ней с помощью конфокальной микроскопии и флуоресцентной микроскопии световым листом, позволяющей получить хорошее оптическое разрешение тонкого среза образца, который освещается перпендикулярно направлению наблюдения.
Научная группа выявила два этапа активности клеток: сначала клетки-предшественники нейронов мигрировали и покрывали место травмы, а затем активировались стволовые клетки, которые закрепляли результат. Скорость регенерации оказалась различной у мальков данио-рерио и взрослых особей: первые могли снова плавать уже через два дня, тогда как вторым для восстановления движений требовалось от двух до четырех недель.
Авторы считают, что подробное изучение этого метода на других животных позволит разработать новый подход к терапии и людских травм спинного мозга.
Успехи в лечении стволовыми клетками уже есть и в офтальмологии, где мышам таким образом смогли вернуть зрение, и в болезни Паркинсона, где клетки-предшественники дофаминергических нейронов, пересаженные в черную субстанцию среднего мозга макак-резусов (именно в ней нейроны разрушаются при болезни), помогли частично справиться с заболеванием и продемонстрировали хорошую регенеративную способность.
Анна Хоружая
Бактерии научились инактививровать антибактериальную ДНК-гиразу
Немецкие ученые выяснили, что супербактерии, сохранявшие чувствительность к экспериментальному антибиотику альбицидину, защитились от него с помощью амплификации гена STM3175. Этот ген отвечает за регуляцию транскрипции малых молекул с доменом связывания, подобным ингибитору ДНК-гиразы — основы антибиотика альбицидина. Такое увеличение копии гена приводит к тысячекратному повышению уровня резистентности к препарату. Исследование опубликовано в PLoS Biology. В 2019 году почти пять миллионов человек погибло из-за бактерий, устойчивых к большинству известных антибиотиков, — супербактерий. По оценкам ученых к 2050 году это число увеличится в два раза. Основной причиной развития резистентности к противомикробным препаратам признано нерациональное их использование в медицине, ветеринарии и зоотехнии в сочетании с недостаточным пониманием механизмов бактериальной резистентности. Однако влияют и другие факторы: например, загрязнение атмосферы. Ученые постоянно ищут новые молекулы, которые были бы активны против супербактерий. Таким многообещающим соединением стал альбицидин — фитотоксичная молекула, вырабатываемая бактерией Xanthomonas albilineans, в исследованиях была эффективна против целого ряда супербактерий. Альбицидин ингибирует активность бактериальной ДНК-гиразы (топоизомеразы II) и эффективно действует на ковалентный комплекс ДНК и гиразы в крайне низких концентрациях. В нескольких исследованиях уже сообщалось о развитии резистентности к этой молекуле у некоторых бактерий, однако ее механизмы оставались не до конца выясненными. Команда ученых под руководством Маркуса Фульда (Marcus Fulde) из Свободного университета Берлина изучала механизмы резистентности к альбицидину, которая развилась у Salmonella typhimurium и Escherichia coli. Для этого они подвергали бактерии воздействию высоких концентраций более стабильного аналога антибиотика и наблюдали за ростом колоний в течение 24 часов. Из 90 протестированных клонов 14 показали рост в этих условиях. Секвенирование генома этих штаммов показало, что большинство (девять штаммов) несет мутации в гене tsx, ответственном за экспрессию нуклеозидспецифичного порина, что в 16 раз увеличивало минимальную ингибирующую концентрацию (MIC) антибиотика. Один из оставшихся пяти резистентных штаммов с интактным геном tsx демонстрировал более чем стократное повышение MIC, и анализ данных секвенирования его ДНК выявил амплификацию гена, приводящую к образованию 3-4 копий геномной области без однонуклеотидных полиморфизмов. При дополнительном анализе этого штамма ученые выяснили, что перекрывающаяся амплифицированная область содержит ген STM3175, который транскрибируется полицистронно в структуре оперона и N-концевой части qseB. Более тщательное изучение аминокислотной последовательности показало, что STM3175 состоит из 2 доменов: N-концевого AraC-подобного ДНК-связывающего домена и C-концевого GyrI-подобного лиганд-связывающего домена. Ученые обнаружили, что такая структура позволяет STM3175 связывать альбицидин с высокой аффинностью и инактивировать его. У разных бактерий обнаружились гомологи этого гена с теми же функциями, при этом на эффект других антибактериальных препаратов они не влияли. Знание нового механизма развития устойчивости к альбицидину позволит ученым разрабатывать новые способы модификации молекулы, чтобы обойти этот механизм. Ранее ученые обнаружили антибактериальную молекулу с широким спектром действия, которая не вызвала резистентности у микроорганизмов.