Бета-ритм предсказал эффективность глубокой стимуляции при депрессии
Бета-ритмы нейронов, записанные в мозге с помощью электродов глубокой стимуляции, предсказали эффективность лечения депрессии — говорится в исследовании, опубликованном в журнале Translational Psychiatry.
При депрессии и некоторых других расстройствах в мозге перестает хватать дофамина — нейромедиатора двигательных структур и системы вознаграждения. Многим пациентам с этим помогают антидепрессанты и психотерапия, однако бывают и тяжелые хронические случаи, когда этими средствами не обойтись. Чтобы помочь таким пациентам, врачи используют глубокую стимуляцию мозга — вживляют в нужные области электроды и искусственно запускают активность нейронов.
Некоторым пациентам после глубокой стимуляции действительно резко становится лучше, но восстановления иногда приходится ждать до полутора лет. Возможно, именно из-за этого эффекта клинические испытания этого подхода для лечения депрессии провалились — стимуляцию применяли лишь 6 месяцев.
Исследователи из института технологии Джорджии под руководством Мохаммеда Сенди (Mohammad S. E. Sendi) и Элисон Уотерс (Allison C. Waters) изучили факторы, влияющие на динамику ответа на лечение, чтобы выяснить механизм резкого улучшения у некоторых пациентов. Для этого они записали активность нейронов мозга во время глубокой стимуляции поясной извилины.
Восьми пациентам в сознании установили по 4 электрода на каждое полушарие и подали на них ток для глубокой стимуляции. С электродов также записали потенциалы локального поля в трех временных точках: перед стимуляцией, в середине протокола стимуляции и после нее. Эти данные использовали для интерпретируемой классификации на основе машинного обучения: алгоритм должен был отличить активность до стимуляции и после, а также определить важные для классификации характеристики сигнала. После операции у пациентов также измерили показатели депрессии по шкале Гамильтона.
Оказалось, что через неделю показатели депрессии у пациентов снизились в среднем на 46 процентов (p < 0,0001). Алгоритм определил самый важный показатель классификации данных об активности, больше других отражающий изменение эффективности терапии. Им оказалось снижение бета-ритма (13-30 герц) относительно других частот после терапии. Исследователи отфильтровали данные о бета-ритме из всей активности участков и использовали их для предсказания эффективности терапии — и алгоритм успешно справился с этой задачей (p = 0,04).
Глубокую стимуляцию применяют не только при депрессии, но и при других расстройствах, связанных с дефицитом дофамина — например, при болезни Паркинсона. Недавно исследователи показали, что эффективность такой терапии можно улучшить при помощи более коротких импульсов тока: таким образом ток возбуждает только нужную популяцию нейронов.
Анна Муравьёва
Ученые впервые вызвали партеногенез геномным редактированием
Генетики из американских и британских университетов обнаружили, какие гены отвечают за факультативный партеногенез у дрозофил. Они внесли точечные изменения в мушиные гены, влияющие на текучесть мембран (Desat2), образование центриолей (Polo) и скорость пролиферации (Myc). Мухи-самки из созданной генетической линии успешно вступали в половое размножение, но были при этом способны к партеногенезу как минимум на протяжении двух поколений. Исследование опубликовано в журнале Current Biology. Партеногенез — развитие живых организмов из неоплодотворенной яйцеклетки — широко распространен среди животных. На филогенетическом древе чисто партеногенетические виды нередко соседствуют с практикующими «обычное» половое размножение. Иногда и вовсе удается описать спорадические случаи появления партеногенеза у отдельных представителей непартеногенетических видов. Следовательно, генетическая подоплека партеногенеза может возникать быстро по эволюционным меркам и должна быть в этом случае относительно несложной. Но конкретные молекулярные механизмы партеногенеза часто остаются нерасшифрованными. У мух, неспособных к партеногенезу, яйцо приостанавливается на стадии метафазы I мейоза, а дальнейшее развитие (завершение деления, отделение полярных телец и дальнейшие митотические деления) продолжается лишь после оплодотворения. Но встречаются и факультативно партеногенетические линии, в которых партеногенетические потомки составляют от десятых долей до десяти процентов популяции. Доктор Алексис Сперлинг (Alexis L. Sperling) из Кембриджского Университета с коллегами из американских университетов Мемфиса и Калифорнийского технологического исследовала механизм возникновения факультативного партеногенеза у мух вида Drosophila mercatorum. Генетики отобрали и секвенировали геномы и транскриптомы факультативно и облигатно партеногенетических штаммов D. mercatorum и сопоставили их между собой. При партеногенезе была изменена экспрессия 44 генов, связанных в основном с формированием центриолей и регуляцией клеточного цикла. Несмотря на то, что предки D. mercatorum и более изученной D. melanogaster разошлись более 40 миллионов лет назад, данные сравнительной геномики позволяют воссоздавать на более известном модельном объекте изменения, обнаруженные в геноме менее известного. Ученые воссоздали у D. melanogaster выявленные изменения активности генов, прибегая к CRISPR-редактированию генома, дупликациям генов, введению в геном генов антисмысловых РНК или энхансерных последовательностей. Самый высокий уровень партеногенеза был зарегистрирован в группах трансгенных D. melanogaster, у которых была повышена активность генов Polo (регулятор образования центриолей) или Myc (регулятор клеточного цикла), либо понижена активность генов Slmb (убиквитиновая лигаза, способствующая деградации Myc) и Desat2 (фермент, синтезирующий ненасыщенные жирные кислоты и регулирующий текучесть мембран). У каждого третьего облигатно партеногенетического яйца D. mercatorum полярные тельца или женские пронуклеусы вступали в митотические деления, давая начало эмбрионам (такая же картина наблюдалась в каждом восьмом случае факультативно партеногенетических линий). Количество полярных телец, способных спонтанно вступать в митоз (и тем самым формировать эмбрион) повышалось при повышении активности генов Myc и Polo. При этом многие мухи из партеногенетических линий после целлюляризации становятся недиплоидными (чаще всего, триплоидными) из-за нарушения образования веретена деления. Ученые получили 21 тысячу мух-самок D. melanogaster, гомозиготных по мутантным аллелям генов Polo, Myc и Desat2, и содержали их в отсутствии самцов. В общей сложности самки дали 143 взрослых потомка (в среднем 0,7 потомка на 100 мух), а у тех, в свою очередь, появилось два партеногенетических взрослых потомка второго поколения (1,4 процента от численности предыдущего поколения). Таким образом, линия животных, способных к партеногенезу на протяжении нескольких поколений, была впервые получена при помощи геномного редактирования. На основании полученных данных авторы предполагают следующий механизм факультативного партеногенеза. Повышение текучести мембран (цитоплазматической и мембраны эндоплазматического ретикулума) влияет на формирование центра организации микротрубочек и, следовательно, веретена деления. Его образование упрощает вступление в митоз. Такие изменения могли стать эволюционно выгодным приобретением при расселении мух в более холодные регионы (повышение текучести мембран, связанное со снижением активности десатураз, улучшает выживаемость мух при низких температурах). Впрочем, детали возникновения партеногенетических линий мух пока не до конца изучены — судя по диспропорции между небольшими изменениями в геноме и выраженным транскриптомным изменениями, часть изменений у партеногенетических D. mercatorum может носить эпигенетический характер (важность эпигенома для партеногенеза ранее была показана в эксперименте на мышах). О медийной шумихе вокруг возможности партеногенеза у человека и о генетических предпосылках к нему читайте в нашем материале «Половинка себя».