Ученые обнаружили древнейшую ДНК. Ее возраст более двух миллионов лет
Древняя экосистемная ДНК из формации Кейп Кобехавн в Гренландии в два раза старше предыдущего рекорда по древности — ДНК сибирского мамонта
Фрагменты древнейшей ДНК возрастом более двух миллионов лет обнаружили в формации Кейп Кобенхавн в Гренландии, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature. Этот генетический материал вдвое старше предыдущего рекорда — ДНК из кости сибирского мамонта. Найденные фрагменты помогли воссоздать экосистему из множества видов растений, животных и микроорганизмов, которая в то время переживала резкий климатический кризис.
В 2021 году исследователям удалось выделить и реконструировать ДНК трех мамонтов из сибирской вечной мерзлоты — на тот момент это был самый древний когда-либо найденный генетический материал. На основе полученных данных ученым удалось больше узнать об эволюции мамонтов. Например, оказалось, что в раннем плейстоцене на востоке Сибири обитали две независимые популяции этих травоядных, а североамериканские мамонты Колумба происходят от гибридов между этими эволюционными линиями.
Чаще всего ДНК деградирует со временем, рассыпаясь на мелкие фрагменты, но иногда материал попадает в подходящие температурные и химические и стабилизируется. А с развитием технологий выделения и секвенирования такие древние образцы стало возможным интерпретировать. Так, уже при находке ДНК сибирского мамонта стало ясно, что таким образом можно исследовать и более древнюю ДНК, главное — найти нужные пробы.
Ими оказались образцы, которые хранились в лаборатории университета Копенгагена, которой руководит датский биолог-эволюционист Эске Виллерслев (Eske Willerslev). Еще в 2006 году Виллерслев привез некоторые из образцов из Гренландии, где его команда собрала материал из формации Кейп Кобенхавн — отложений замерзших грязи и песка, образовавшиеся около двух миллионов лет назад. Исследователям повезло, поскольку древняя ДНК хорошо сохранилась — по-видимому, благодаря связыванию с минералами в глине.
Установить последовательности ДНК в образцах удалось лишь с развитием методов секвенирования нового поколения — для этого исследователи создали 65 ДНК-библиотек для секвенирования на платформе Illumina, из которых получили более 16 миллиардов прочтений. Эти последовательности ДНК сравнили с существующими базами данных с геномами современных животных, растений и микроорганизмов.
Таким образом удалось воссоздать целую экосистему Кейп Кобенхавн два миллиона лет назад. Исследователи отнесли ее к экосистемам бореального леса со смешанной растительностью из тополей, берез и туи, а также разнообразными бореальными и арктическими травами и кустарниками. В ней также присутствовали предковые формы современных зайцев, северных оленей, грызунов и гусей. Кроме того, биологи обнаружили генетический материал мастодонтов. Морские виды — такие как мечехвост или зеленые водоросли — поддерживали более теплый климат по сравнению с современным, считают ученые.
Эпоха, к которой принадлежит найденная ДНК, — между поздним плиоценом и ранним плейстоценом — по климату напоминает глобальное потепление; в Кейп Кобенхавн средняя температура тогда была на 11-19 градусов Цельсия выше. Анализ найденной ДНК позволит предположить, как древние виды адаптировались к условиям климатических изменений, и предсказать долгосрочные изменения экосистем в условиях современного глобального потепления.
Недавно биологи также выделили ДНК из более молодого образца — четырехтысяечлетней пряди человеческих волос, которую нашли в Судане. Оказалось, что этот человек был генетически близок к ранним скотоводам, проживавшим в Восточной Африке.
Еще кое-что
Структуру ДНК установили лишь 70 лет назад, а первый метод секвенирования — расшифровки последовательности букв-нуклеотидов в ней — появился в 1977 году благодаря Фредерику Сэнгеру. Он позволял «прочесть» небольшие фрагменты до 1000 пар нуклеотидов и требовал много ресурсов и времени: расшифровка генома человека таким методом потребовала бы десятилетия. С использованием современных технологий секвенирования нового поколения расшифровать геном человека можно за сутки.
Текста о науке стало больше благодаря поддержке Альфа-Банка
Реклама: ООО «ОМД Эвиденс», ИНН 7727306019
И еще четырех видов опухолей
Британские и датские иммунологи обнаружили на цитотоксических T-лимфоцитах рецептор, узнающий одновременно три разных опухолевых антигена. Пациент, у которого были обнаружены эти Т-клетки, смог достичь полной ремиссии меланомы четвертой клинической стадии. Такое строение T-клеточных рецепторов не дает клеткам опухоли ускользнуть от противоопухолевого иммунитета. Похожие типы Т-клеточных рецепторов есть и у здоровых людей, но их роль в противоопухолевом иммунитете пока неясна. Исследование опубликовано в виде статьи в журнале Cell. Клеточная терапия онкологических заболеваний направлена на введение в организм Т-лимфоцитов, узнающих фрагменты белков опухоли, выставляемые клетками на поверхности белков главного комплекса гистосовместимости (HLA-антигенов). Она позволяет добиться ремиссии во многих случаях, при которых другие виды лечения неэффективны. Но врачи часто сталкиваются с ускользанием опухолевого клона от такого иммунитета. Иногда достаточно нескольких месяцев, чтобы опухолевые клетки перестали экспрессировать маркер, который должны были узнавать лимфоциты. Хотя большинство Т-лимфоцитов узнают один эпитоп, некоторая часть из многообразия Т-клеточных рецепторов, образующихся в процессе созревания Т-клеток, узнает не один, а сразу несколько антигенов. Такие клетки есть и у здоровых людей, и у пациентов с аутоиммунными болезнями. Рецепторы, нацеливающие иммунную систему сразу на несколько молекул-мишеней, могли бы повысить эффективность клеточной терапии. Ведь даже если с поверхности опухоли исчезнет один антиген, то иммунный ответ против второго сохранится, и лечение останется эффективным. Шаг в сторону использования этого принципа в терапии сделала группа онкологов и иммунологов из Великобритании и Дании под руководством Эндрю К. Сьюэлла (Andrew K.Sewell) из Университета Кардиффа. На протяжении последних 15 лет они занимаются клеточной терапией меланомы. В рамках клинических исследований врачи забирали у пациентов клетки крови, отбирали среди них Т-лимфоциты, тропные к меланоме, и после культивации in vitro вводили клетки обратно пациентам. В одном из исследований, проведенном в 2011-2014 годах, участвовал пациент с четвертой клинической стадией меланомы, у которого клеточная терапия позволила добиться десятилетней ремиссии болезни (обычно же медианная продолжительность жизни с момента постановки диагноза у таких пациентов не превышает года). Ученые решили детально исследовать, с какими особенностями Т-клеточного ответа это было связано. Как выяснили иммунологи, почти вся противоопухолевая активность лимфоцитов пациента была связана одним лимфоцитарным клоном (его обозначили MEL8), который реагировал in vitro не только на меланому, но и на клетки острого миелолейкоза, опухоли молочной, предстательной и поджелудочной железы от других пациентов с таким же типом HLA-антигена (гаплотип HLA A*02:01, наиболее распространенный в мире). Это было неожиданно, ведь рецепторы этих Т-клеток чувствительны к белку мелану A, специфичному для меланоцитов и происходящих от них опухолей (включая меланому). Авторы создали библиотеку из 936 миллиардов декапептидных последовательностей и оценили in silico сродство рецепторов MEL8 к олигопептидам, связанным с HLA A*02:01. Такой скрининг позволил отобрать 500 пептидов, представленных в протеоме человека. Три из них — участки белков мелана А, BST2 и IMP2 — имели сродство к Т-клеточному рецептору MEL8 in vitro и при этом экспрессировались меланомой. У всех трех декапептидных последовательностей нашлась гомология и на уровне аминокислотной последовательности, и на уровне третичной структуры, что было подтверждено рентгеноструктурным анализом. Т-клетки, у которых есть рецепторы, тропные одновременно к мелану А, IMP2 и BST2, были обнаружены у здоровых добровольцев и у одного пациента с хроническим лимфолейкозом, но их количество было невелико. Обнаруженный вид поливалентного рецептора можно использовать и для лечения других пациентов: исследователи секвенировали последовательность Т-клеточного рецептора и трансдуцировали этой последовательностью другие линии лимфоцитов в рамках своих экспериментов. Следовательно, есть предпосылки для создания эффективной клеточной терапии опухолей или противоопухолевой вакцины. Впрочем, пока невозможно говорить, насколько безопасной было бы такое лечение, ведь исследование британских и датских ученых основано лишь на единичных наблюдениях пациентов с опухолями. Кроме того, распознавание эпитопов Т-клеточным рецептором зависит от варианта HLA.антигена, имеющегося у данного конкретного человека, и распространенность полимодальных Т-клеточных рецепторов у носителей разных вариантов HLA может отличаться. Даже сильного иммунного ответа против клеток меланомы может оказаться недостаточно для победы над болезнью — на эффективность лечения могут влиять такие факторы, как уровень тестостерона.
