Анализ осадка сточных вод предскажет новые вспышки COVID-19
Анализ концентрации вирусной РНК в осадке сточных вод позволяет за несколько дней предсказать вспышку COVID-19 и подготовиться к ней. К такому выводу пришла команда исследователей, изучив данные из американского города Нью-Хейвен. Препринт их статьи был опубликован на сайте medRxiv.org. Авторы полагают, что такой подход намного оперативнее, чем отслеживание пандемии с помощью тестирования.
Обновлено: в сентябре 2020 года статья опубликована в Nature Biotechnology.
Пытаясь отследить распространение коронавируса SARS-CoV-2, власти ориентируются на результаты диагностических тестов. Однако такой подход недостаточно оперативен. Дело в том, что тестированию обычно подвергают людей, у которых уже проявились симптомы болезни, а это происходит примерно через пять дней после заражения. Все это время пациент распространяет инфекцию среди окружающих. Иными словами, существующие методики отстают от пандемии на несколько дней и не охватывают все население. Мы подробно освещали эту проблему в блоге «Просто цифры».
Команда исследователей во главе с Джорданом Печчиа (Jordan Peccia) из Йельского университета предложила новый подход, который позволит в реальном времени оценивать развитие ситуации с COVID-19. Ученые обратили внимание, что в стуле зараженных SARS-CoV-2 содержится вирусная РНК. Ее также обнаруживали в сточных водах. Это навело ученых на мысль, что с помощью анализа неочищенных вод из канализации можно предсказывать вспышки инфекции на уровне отдельных муниципалитетов.
Авторы проанализировали концентрацию коронавирусной РНК в осадке сточных вод, произведенных в городе Нью-Хейвен, штат Коннектикут, с 19 марта по 1 мая 2020 года. Для этого они ежедневно брали пробы шлама с очистных сооружений, которые обслуживают около 200000 человек. Эти данные сравнили с информацией о количестве госпитализаций и числе новых пациентов с диагнозом COVID-19, которую предоставили местные службы здравоохранения.
График, отображающий рост содержания коронавирусной РНК в осадке сточных вод, оказался почти точной копией графиков, на которых отмечалась динамика числа госпитализаций и диагностированных случаев заражения SARS-CoV-2. При этом максимальная концентрация РНК в шламе была отмечена за три дня до пика госпитализаций и за семь дней до пика выявленных случаев. Это значит, что анализ осадка сточных вод действительно может помочь заранее предсказать вспышку COVID-19 и принять соответствующие меры.
Хотя частицы РНК SARS-CoV-2 часто обнаруживались в стуле пациентов, долгое время было неясно, способен ли этот вирус поражать клетки кишечника. Подтверждение этому нашли исследователи из Китая. Они успешно инфицировали коронавирусом искусственные кишечники человека и летучей мыши.
Сергей Коленов
С помощью модуляции дофаминовой сигнализации
Американские ученые разработали аденоассоциированный вирусный вектор, который несет ген, кодирующий человеческий глиальный нейротрофический фактор (GDNF). Введение этого вектора макакам-резусам с симптомами алкоголизма снижало вероятность злоупотребления алкоголя в течение года. Как сообщается в журнале Nature Medicine, такое изменение в поведении сопровождалось нейрофизиологическими модуляциями дофаминовой сигнализации в прилежащем ядре, которая обычно страдает при хроническом употреблении алкоголя. Несмотря на то, что расстройства, связанные с употреблением алкоголя, наносят огромный экономический и социальный ущерб, существует лишь несколько эффективных фармакотерапевтических средств. При этом не существует подходов, которые бы непосредственно воздействовали на лежащие в основе адаптации нейронные контуры, которые формируются при длительном употреблением алкоголя и лежат в основе алкогольной зависимости. Команда ученых под руководством Кристофа Банкевича (Krystof Bankiewicz) из Университета штата Огайо исследовала, как на эти схемы мог бы повлиять глиальный нейротрофический фактор (GDNF), поскольку известно, что он принимает непосредственное участие в регуляции дофаминергических нейронов (они непосредственно связаны с развитием алкоголизма). Для этого авторы разработали аденоассоциированный вирусный вектор, который несет ген, кодирующий человеческий GDNF. Поскольку неспособность длительно отказываться от алкоголя и неспособность сократить количество потребляемого алкоголя выступают двумя основными проблемами у людей с алкогольной зависимостью, ученые смоделировали такое поведение у макак. Они многократно повторяли циклы ежедневного опьянения с последующим воздержанием от алкоголя. Когда необходимые паттерны поведения были достигнуты, макаки-резусы четыре недели пили воду вместо этанола. Затем каждой обезьяне в мозг вводили либо экспериментальный, либо контрольный вектор. Через два месяца макакам возобновили доступ к алкоголю на четыре недели. В общей сложности ученые шесть раз повторили циклы принудительного воздержания и повторного введения алкоголя, чтобы смоделировать подобные циклы. Экспериментальный вектор значительно снижал потребление алкоголя в периоды повторного введения алкоголя в течение года (р ≤ 0,001). Причем у макак из экспериментальной группы наблюдалось снижение максимальной дозы потребляемого алкоголя уже в первый день после абстиненции (р ≤ 0,0001). Магнитно-резонансная томография и гистологические исследования тканей мозга показали, что лечение вектором с GDNF восстанавливало дофаминергическую функцию в прилежащем ядре, которая обычно снижена в мезолимбической системе после хронического употребления алкоголя. Повышенная экспрессия GDNF увеличивала доступность и использование дофамина в пути вознаграждения макак до значений, сравнимых со здоровыми макаками. Это доклиническое исследование показывает возможность нового подхода к лечению алкоголизма — с помощью генной терапии. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение подробного профиля безопасности препарата у животных. Недавно мы рассказывали, что тягу к алкоголю (и другим веществам) можно зафиксировать с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии.