Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'mutacja' .
Znaleziono 47 wyników
-
Powszechnie spotykany rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) może znacząco zmienić nasze rozumienie mechanizmów ewolucyjnych, pomóc w opracowaniu lepszych roślin uprawnych czy w walce z rakiem. To modelowa roślina wykorzystywana do badań w botanice (m.in. w genetyce). A najnowsze badania nad nią przyniosły zaskakujące informacje. Zawsze sądziliśmy, że mutacje DNA przytrafiają się losowo na całej jego długości. Okazuje się, że mutacje nie są aż tak bardzo przypadkowe i nie jest przypadkiem, gdy pomagają roślinom. To prowadzi co całkowitej zmiany myślenia o mutacjach, mówi profesor Grey Monroe z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. Uczony wraz z kolegami pracowali przez trzy lata nad skewencjonowaniem DNA setek rzodkiewników pospolitych. Genom tej rośliny jest stosunkowo nieduży, zawiera 120 milionów par bazowych. Genom człowieka ma 3 miliardy par. I to właśnie z powodu tej prostoty rzodkiewnik jest rośliną modelową. Prace zaczęły się w Instytucie im. Maxa Plancka, gdzie w warunkach laboratoryjnych hodowano rzodkiewniki. Roślinom zapewniono bardzo dobre warunki. Tak dobre, że egzemplarze, które w naturze by nie przetrwały z powodu różnego rodzaju defektów, mogły nadal rosnąć. Gdy następnie zskewencjonowano genom setek rzodkiewników, znaleziono w nich ponad milion mutacji. I – wbrew temu czego się spodziewano – okazało się, że mutacje istnieje nielosowy wzorzec mutacji. Na pierwszy rzut oka to, co odkryliśmy, wydaje się przeczyć obowiązującym teoriom mówiącym, że mutacje są całkowicie losowe i jedynie dobór naturalny decyduje o tym, która mutacja się utrzyma, mówi jeden z głównych autorów badań, Detlef Weigel z Instytutu im. Maxa Plancka. Okazało się bowiem, że istnieją całe fragmenty DNA, w których do mutacji dochodzi rzadko. We fragmentach tych odkryto nadreprezentację najbardziej istotnych genów, odpowiedzialnych np. za wzrost komórek czy ekspresję genów. To bardzo ważne fragmenty genomu. Obszary, które są najważniejsze są chronione przed mutacjami, mówi Monroe. Jako, że są to regiony wrażliwe, mechanizmy naprawy DNA muszą być tam szczególnie efektywne, dodaje Weigel. Badacze zauważyli, że sposób, w jaki DNA jest zawinięte wokół różnych rodzajów białek wydaje się dobrym wskaźnikiem tego, czy dany fragment będzie ulegał mutacjom. "To oznacza, że jesteśmy w stanie przewidzieć, które geny są bardziej narażone na mutacje, a które mniej. A to daje nam całkiem dobre pojęcie o tym, co się dzieje", stwierdza niemiecki uczony. Odkrycie nabiera szczególnego znaczenia na gruncie teorii ewolucji. Oznacza ono bowiem, że rzodkiewnik ewoluował tak, by chronić swoje geny przed mutacjami. To niezwykle ekscytujące odkrycie, gdyż możemy zacząć zastanawiać się, w jaki sposób chronić ludzkie DNA przed mutacjami, cieszy się Weigel. Jeśli będziemy wiedzieli, dlaczego jedne obszary DNA są bardziej podatne na mutacje niż inne, możemy spróbować rozwijać rośliny o pożądanych cechach. A także opracować metody ochrony przed mutacjami prowadzącymi do nowotworów. Nasza praca daje szerszy obraz sił stojących za naturalną bioróżnorodnością. Może ona zainspirować teoretyczne i praktyczne badania nad ewolucyjną rolą mutacji, czytamy w podsumowaniu badań. « powrót do artykułu -
Ludzie, w porównaniu do naszych najbliższych kuzynów – szympansów – są szczególnie podatni na rozwój złośliwych nowotworów pochodzących z tkanki nabłonkowej. Nawet wówczas, gdy brak genetycznej podatności na takie choroby czy gdy nie mają styczności z czynnikami ryzyka, np. z tytoniem. Badania przeprowadzone w Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego (UCSD) pozwalają wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Na łamach FASEB BioAdvances ukazał się artykuł, którego autorzy informują, że za co najmniej część tej podatności możemy obwiniać unikatową mutację genetyczną, która pojawiła się w czasie ewolucji Homo sapiens. W pewnym momencie ludzkiej ewolucji gen SIGLEC12, a konkretnie proteina Siglec-12, którą gen ten koduje na potrzeby układu odpornościowego, uległ mutacji. W jej wyniku utracił on zdolność rozróżniania pomiędzy własnymi a obcymi mikroorganizmami, mówi profesor Ajit Varki z San Diego School of Medicine i Moores Cancer Center. Jednak gen ten nie zniknął z populacji. Wydaje się, że ta dysfunkcyjna proteina Siglec-12 zaczęła czynić szkody u mniejszości ludzi, których organizmy wciąż ją wytwarzają. Podczas badań zdrowych i nowotworowych tkanek naukowcy zauważyli, że około 30% osób, które wciąż wytwarzają proteiny Siglec-12 jest narażonych na niemal 2-krotnie wyższe ryzyko pojawienia się zaawansowanego nowotworu niż ludzie, którzy Siglec-12 nie wytwarzają. Pomimo utraty ważnego miejsca wiązania kwasu sjalowego proteina Siglec-12 rekrutuje białko Shp2 i przyspiesza wzrost guza w modelu mysim. Sądzimy, że ta dysfunkcyjna proteina Siglec-12 ułatwia u ludzi rozwój złośliwych nowotworów, co zgadza się ze znanymi sygnaturami nowotworów Shp2-zależnych. Jak dodaje Ajit Varki, badania takie mogą przydać się w diagnostyce i leczeniu nowotworów. Uczeni już opracowali test z moczu, który pozwala na wykrycie dysfunkcyjnej proteiny. Być może będziemy też w stanie selektywnie wykorzystać przeciwciała przeciwko Siglec-12 podczas chemioterapii i dostarczać je do komórek nowotworowych, bez szkodzenia zdrowym komórkom, dodaje. « powrót do artykułu
-
Epidemia SARS-CoV-2 trwa już na tyle długo, że mamy coraz bardziej wiarygodne dane zarówno na temat samego wirusa, jak i dane epidemiologiczne dotyczące rzeczywistego odsetka zgonów spowodowanych zarażeniem. Wiemy też, że koronawirus mutuje, chociaż – wbrew temu, co pisały niektóre media – nie można mówić o obecności różnych szczepów. W tej chwili wydaje się, że SARS-CoV-2 mutuje w podobnym tempie co inne koronawirusy, w tym SARS i MERS. To bardzo dobra wiadomość. Oznacza to bowiem, że tempo jego ewolucji jest ponad 2-krotnie wolniejsze od tempa mutacji wirusa grypy. A skoro nadążamy z wyprodukowaniem szczepionki na grypę sezonową, to gdy już pojawi się szczepionka na SARS-CoV-2 zdążymy wytworzyć jej nową wersję, jeśli wirus zmutuje. Kolejne ważne pytanie dotyczy odsetka osób, które umierają z powodu infekcji nowym koronawirusem. Tutaj widzimy bardzo duży rozrzut informacji. Od ponad 5% do mniej niż 1%. Tak olbrzymie różnice wynikają zarówno z różnych metod liczenia, jak i z faktu, że na początku epidemii dane mogą być poważnie zaburzone zarówno przez małą próbę osób chorych, jak i przez fakt, że wykrywa się wówczas nieproporcjonalnie dużo poważnych przypadków zachorowań. Śmiertelność możemy liczyć na dwa sposoby. Albo biorąc pod uwagę liczbę zmarłych w stosunku do liczby wykrytych zachorowań, albo też biorąc pod uwagę liczbę zmarłych w stosunku do szacowanej liczby zarażonych. Żadna z tych metod nie jest doskonała. Wyobraźmy sobie, że zaraziło się 100 osób. U 70 z nich objawy nie pojawiły się lub też choroba przebiegła bardzo łagodnie, zarażeni nie zgłosili się do lekarza, nie uznali też, że zainfekował ich nowy wirus. Z kolei pozostałych 30 osób zachorowało poważniej, zdiagnozowano u nich nowego wirusa. Z tych osób 1 zmarła. W takim przypadku mamy 1 na 30 zdiagnozowanych, więc mówimy, że śmiertelność infekcji wyniosła 3,3%. Jednak w rzeczywistości było to 1%, tylko, że nie wiedzieliśmy o 70 przypadkach zakażeń. Właśnie taki błąd szacunków pojawia się najczęściej na początku epidemii, kiedy to nie rozpoznaje się wielu łagodnych przypadków zachorowań. Dlatego też wielu specjalistów mówi, że początkowe szacunki są zwykle bardzo mocno przesadzone. Możemy też posłużyć się drugą metodą, czyli porównaniem liczby zmarłych z szacowaną liczbą zarażonych. Ona również nie jest doskonała, gdyż nie znamy liczby zarażonych. Możemy ją tylko szacować, a tutaj łatwo o błędy. Na początku marca WHO oficjalnie podała, że śmiertelność koronawirusa wynosi 3,4%. Jednak były to dane wyliczone pierwszą metodą. Już wówczas pojawiały się głosy mówiące, że są to szacunki zawyżone. Obecnie, po kilku tygodniach, otrzymujemy coraz więcej danych by stwierdzić, że śmiertelność COVID-19 jest znacznie niższa, niż wspomniane już 3,4%. Jeden z takich przykładów to Korea Południowa, gdzie dzięki bardzo szeroko zakrojonym testom, udało się wykryć wiele łagodnych i bezobjawowych infekcji. Na 8413 wykrytych przypadków mamy tam 84 zgony, czyli śmiertelność wynosi 1%. Kolejny przykład to wycieczkowiec Diamond Princess, gdzie rygorystyczna kwarantanna pozwoliła na wykrycie nawet asymptomatycznych przypadków zakażenia. Z 712 zarażonych zmarło 7 osób, co również daje wynik 1%. Oczywiście te liczby nie powinny nas uspokajać. Musimy bowiem pamiętać, że to nie zmienia faktu, iż COVID-19 jest szczególnie groźna dla osób starszych oraz obciążanych innymi chorobami. To właśnie one głównie umierają i to ze względu na ich dobro powinniśmy być bardzo ostrożni, by nie roznosić epidemii. Pamiętajmy też, że nawet śmiertelność rzędu 1% oznacza, iż COVID-19 jest ponad 10-krotnie bardziej śmiertelny niż sezonowa grypa, że wirus dłużej utrzymuje się w powietrzu i na różnych powierzchniach, zatem łatwiej się nim zarazić oraz, że nie ma nań szczepionki. Na nią będziemy musieli poczekać do końca przyszłego roku. Wiemy też, że SARS-CoV-2 zaraża bardzo szybko, co znakomicie utrudnia powstrzymanie epidemii. « powrót do artykułu
-
Naukowcy odwrócili u myszy 2 flagowe oznaki starzenia: zmarszczki i wypadanie włosów. Akademicy ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Alabamy w Birmingham podkreślają, że za zauważalne już po paru tygodniach pomarszczenie skóry oraz intensywne wypadanie włosów odpowiada mutacja dominująca negatywna POLG1 (D1135A-POLG1), która prowadzi m.in. do dysfunkcji mitochondriów. Gdy jednak wyłączy się ekspresję tego zmutowanego transgenu, u myszy ponownie pojawiają się gładka skóra i gęste futro i nie da się ich odróżnić od zdrowych osobników w tym samym wieku. Zespół podkreśla, że chodzi o mutację w genie jądrowym, która wpływa na działanie centrów energetycznych komórki - mitochondriów. U ludzi podczas starzenia widać spadek funkcji mitochondriów, a dysfunkcja tych organelli może napędzać choroby związane z wiekiem. Ubytek DNA w mitochondriach (mtDNA) ma też wpływ na ludzkie choroby mitochondrialne, sercowo-naczyniowe, cukrzycę czy nowotwory. Mutację wywołuje się u 8-tygodniowych myszy, zaczynając dodawać do pokarmu i/lub wody antybiotyk doksycyklinę. Ponieważ enzym (polimeraza) potrzebny do replikacji DNA staje się nieaktywny, następuje ubytek mtDNA. W ciągu miesiąca myszy siwieją, mają przerzedzone włosy i spowolnienie ruchowe. Pomarszczona skóra staje się widoczna po 4-8 tygodniach od wywołania mutacji, przy czym samice mają silniej zaznaczone zmarszczki niż samce. By wykazać, że za zmiany w skórze myszy odpowiada dysfunkcja mitochondriów, po 2 miesiącach myszom przestawano podawać doksycyklinę. Po miesiącu gryzonie zaczynały wyglądać podobnie do kontrolnych zwierząt typu dzikiego. Zniknęły akantoza, nieprawidłowości gruczołów łojowych, a także defekty w rozwoju mieszków i tworzeniu łodyg włosów. Wzrosła liczba mieszków w fazie anagenu, a spadła liczba mieszków w fazie telogenu. Po wywołaniu mutacji zaobserwowano niewielkie zmiany w innych narządach, co sugeruje, że w porównaniu do innych tkanek, mitochondria odgrywają w skórze "ważniejszą" rolę. Autorzy publikacji z pisma Cell Death & Disease opowiadają, że w skórze myszy z wywołaną mutacją występowała podwyższona liczba komórek, widoczne też były pogrubienie zewnętrznej warstwy i anormalne mieszki włosowe oraz nasilony stan zapalny. Łącznie przypominało to ludzkie starzenie środowiskowe (ang. extrinsic aging). Oprócz tego u zwierząt ze zmniejszoną ilością mtDNA występowały zmiany ekspresji 4 markerów związanych ze starzeniem fizjologicznym (ang. intrinsic aging). W skórze gryzoni wystawionych na działanie doksycykliny obserwowano też nierównowagę metaloproteinaz macierzy pozakomórkowej i ich tkankowo specyficznego inhibitora (równowaga jest konieczna do zachowania włókien kolagenowych). W przypadku mitochondriów stwierdzono spadek ilości mtDNA, zmienioną ekspresję genów, a także niestabilność superkompleksów mitochondrialnego systemu fosforylacji oksydacyjnej. Wyeliminowanie mutacji D1135A-POLG1 odtwarzało funkcję mitochondriów i usuwało zmiany skórno-włosowe. Wg dr. Keshava Singha, pokazuje to, że mitochondria są odwracalnymi regulatorami starzenia skóry i utraty włosów. « powrót do artykułu
-
Określone geny mogą zwiększać prawdopodobieństwo kompulsywnego wyrywania włosów, nazywanego trichotillomanią. Zaburzenie dotyczy od 3 do 5 procent populacji. U osób z trichotillomanią występuje znaczna utrata włosów, a nawet łyse placki. Towarzyszy ona różnym zaburzeniom psychicznym, takim jak zespół Tourette'a, depresja, lęk czy zaburzenia obsesyjno-kompulsywne. Badanie objęło 44 rodziny, w których jeden lub więcej ich członków chorowało na trichotillomanię. Naukowcy z Centrum Medycznego Duke University odkryli, że osoby z tym zaburzeniem mają dwie mutacje w genie SLITRK1. Nie odnaleziono ich w rodzinach, w których nie występuje trichotillomania. Gen SLITRK1 odgrywa pewną rolę w tworzeniu się połączeń między neuronami. Mutacje mogą powodować, że powstają wadliwe połączenia, a skutkiem tego jest trichotillomania. Badacze podkreślają jednak, że mutacje genu SLITRK1 odpowiadają za mały procent trichotillomanii. Odkrycia zespołu opisano w październikowym wydaniu Molecular Psychiatry. Jak do tej pory, nie ma specyficznej metody leczenia trichotillomanii. Niekiedy skutkują leki antydepresyjne i przeciwlękowe. Uważa się, że za trichotillomanię odpowiada nadaktywność układu serotoninergicznego. Odnotowuje się podwyższony poziom 5HIAA (kwasu 5-hydroksyindolooctowego). Zaburzenie może się pojawić w każdym wieku. Małe dzieci przechodzą je łagodniej. Pojawiają się dodatkowe symptomy, np. zachowania regresywne (m.in. moczenie nocne), a także koszmary senne. Przed 5. rokiem życia częściej chorują chłopcy, później dziewczynki oraz kobiety. Uważa się, że u dzieci trichotillomania jest przejawem lęku, tak jak ssanie kciuka czy obgryzanie paznokci. Włosy są wyrywane z dowolnych części ciała, najczęściej jednak z głowy, brwi, rzęs, przedramienia oraz owłosienia okołoodbytniczego i łonowego. Wyrywanie przyjmuje postać krótkiej czynności lub wielogodzinnego "procederu". Po usunięciu włosy są rolowane, łamane, żute czy zjadane. Czasem wyrywanie łączy się z sytuacją stresową, ale zdarzają się osoby usuwające włosy w sytuacji odprężenia, na przykład podczas oglądania telewizji. Ponieważ trichotillomania jest traktowana jak zaburzenie kompulsywne, wyrywaniu towarzyszy uczucie ulgi, a zaprzestanie wyrywania wzmaga napięcie.
-
Znaleziono dowody bezpośrednio łączące hormon melatoninę z cukrzycą typu 2. Jak donoszą naukowcy z Imperial College London (ICL), osoby, u których występują rzadkie mutacje w receptorze melatoniny, są w większym stopniu zagrożone cukrzycą typu 2. O tym, że zegar biologiczny i melatonina mogą mieć coś wspólnego z cukrzycą, świadczą też pośrednio wyniki wcześniejszych badań. Wykazano m.in., że ludzie, którzy pracują na nocne zmiany, znajdują się w grupie podwyższonego ryzyka cukrzycy typu 2. Poza tym gdy u ochotników przez 3 dni z rzędu zaburzano sen, zaczynali przejściowo wykazywać objawy cukrzycy. W ramach najnowszego studium akademicy z ICL odkryli, że u osób z 4 rzadkimi mutacjami w genie receptora melatoniny MT-2 ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 2. rośnie aż 6-krotnie. Ponieważ wydzielanie insuliny jest regulowane przez melatoninę, autorzy raportu opublikowanego w Nature Genetics uważają, że mutacje zaburzają związek między zegarem biologiczny a wyrzutem insuliny. Skutkiem tego są problemy z kontrolą poziomu glukozy we krwi. Odkryliśmy bardzo rzadkie warianty genów MT-2, które wywierają o wiele silniejszy wpływ niż znalezione wcześniej powszechniejsze wersje - wyjaśnia prof. Philippe Froguel. Na początku naukowcy z ICL oraz ich współpracownicy z Wielkiej Brytanii i Francji przyglądali się genowi MT-2 u 7.632 osób. Poszukiwali niezwykłych wariantów, które zwiększałyby ryzyko cukrzycy typu 2. W sumie odkryli 40 wariantów, w tym 4 bardzo rzadkie, ale kompletnie pozbawiające receptory zdolności reagowania na melatoninę. Następnie związek między mutacjami a cukrzycą potwierdzono na próbie kolejnych 11.854 badanych. Wpływ mutacji na działanie receptora MT-2 określano podczas eksperymentów na hodowlach ludzkich komórek.
-
Kobiety z grupy podwyższonego ryzyka raka piersi mogą być także bardziej zagrożone chorobami serca. U większości kobiet z dziedzicznym rakiem gruczołu sutkowego i jajnika występują mutacje genów BRCA1 i BRCA2, a dr Subodh Verma, kardiolog z St. Michael's Hospital, odkrył, że wydają się one regulować również działanie serca. Przechodząc zawał serca, myszy ze zmutowanym BRCA1 umierały 3-5-krotnie częściej. Działo się tak głównie przez pogłębioną niewydolność serca, do której dochodziło, bo zawał u tych zwierząt był 2-krotnie silniejszy niż u gryzoni z niezmutowanym BRCA1. Dwukrotny wzrost niewydolności serca zaobserwowano także u myszy ze zmutowanymi BRCA1 lub BRCA2, którym podawano doksorubicynę - cytostatyk stosowany w leczeniu raka sutka. Jak nadmieniają autorzy raportu opublikowanego w pismach Nature Communications i Journal of Biological Chemistry, wyniki uzyskane na myszach zweryfikowano na ludzkich tkankach. Kanadyjczycy sądzą, że zmutowane BRCA1/2 nie dopuszczają do naprawy DNA w komórkach mięśniowych, a to niezbędne w przypadku zawału serca. Dr Christine Brezden-Masley podkreśla, że choć lekarze już od dawna wiedzieli, że doksorubicyna wiąże się z niewydolnością serca, dopiero teraz wyjaśniło się, że kobiety z mutacjami BRCA1/2 są szczególnie wrażliwe na efekty toksyczne cytostatyku. Oznacza to, że gdy pacjentka ma zmutowany gen, muszę myśleć o tym, ile doksorubicyny jej podaję lub rozważyć alternatywną terapię.
-
Dotąd naukowcy wiedzieli o mutacjach dwóch genów (PDX1 i PTF-1A), które przyczyniają się do wystąpienia rzadkiej choroby genetycznej - agenezji trzustki (u dotkniętych nią osób organ się nie wykształca). Teraz zidentyfikowano kolejną. Okazuje się, że GATA6 odgrywa kluczową rolę w rozwoju komórek trzustki. Dzięki opisanemu odkryciu możemy lepiej zrozumieć mechanizm przekształcania komórek macierzystych w dojrzałe wyspecjalizowane komórki. Jak tłumaczą specjaliści z Uniwersytetu w Exeter, których raport ukazał się w piśmie Nature Genetics, mutacje PDX1 i PTF-1A wykryto tylko u kilku rodzin z agenezją trzustki. Przyczyna większości przypadków pozostawała zatem nieznana. Podczas najnowszych badań u 15 z 27 pacjentów natrafiono na mutację 3. genu - GATA6. Odkrycie było zaskakujące, ponieważ podczas eksperymentów na modelu mysim wyłączenie GATA6 nie wpływało w żaden sposób na rozwój trzustki. Wg prof. Andrew Hattersleya, GATA6 odgrywa kluczową rolę w rozwoju ludzkiej trzustki. Mamy nadzieję, że wiedza ta pomoże w wyprodukowaniu komórek beta wysp Langerhansa dla chorych z cukrzycą typu 1.
-
Mutacja białka gronkowca ułatwia zasiedlenie implantu
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Medycyna
U niektórych pacjentów z implantami kardiologicznymi (sztucznymi zastawkami, rozrusznikami itp.) rozwija się groźne niekiedy dla życia zakażenie krwi, ponieważ bakterie w ich organizmie mają zmutowany gen, ułatwiający im tworzenie biofilmu na urządzeniu. Zespół z Uniwersytetu Stanowego Ohio i Centrum Medycznego Duke University, który pracował pod przewodnictwem m.in. prof. Stevena Lowera, zauważył, że pewne szczepy gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus) dysponują kilkoma wariantami białek powierzchniowych, ułatwiającymi tworzenie biofilmów. Ponieważ biofilmy są antybiotykooporne, jedynym wyjściem było do tej pory chirurgiczne usunięcie implantu i zastąpienie go nowym. Chcąc ograniczyć liczbę zakażeń i kosztowność wdrażanych procedur, Amerykanie przeprowadzili eksperymenty z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych i symulacji komputerowych. Sprawdzali, w jaki sposób bakterie przylegają do urządzeń, by utworzyć biofilm. Gdy proces zostanie uruchomiony, białka powierzchniowe bakterii łączą się z pokrywającym implant białkami surowicy ludzkiej krwi. Skoro jednak gronkowce znajdują się w nosie niemal połowy Amerykanów, czemu nie każdy pacjent przechodzi zakażenie? Czemu niektóre szczepy powodują infekcję, a niektóre pozostają uśpione? Naukowcy odkryli, że białka powierzchniowe gronkowców z 3 polimorfizmami pojedynczego nukleotydu (ang. single nucleotide polymorphism, SNP) wiązały się z białkami surowicy mocniej niż u pacjentów z gronkowcami z innymi wariantami proteiny. Wielu specjalistów pracuje nad materiałami, które nie dopuszczą do związania bakterii, do problemu można jednak podejść od innej strony - od strony samych bakterii. Prof. Vance Fowler z Duke University dysponuje biblioteką izolatów S. aureus. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki niej uda się lepiej poznać oddziaływania między powierzchniami nieożywionymi a żywymi mikroorganizmami na poziomie molekularnym. W ramach najnowszego studium międzyuczelniany zespół badał 80 izolatów z 3 źródeł: 1) od pacjentów z zakażeniem krwi i potwierdzonym zakażeniem implantu kardiologicznego, 2) od pacjentów z zakażeniem krwi i niezakażonym urządzeniem oraz 3) z nosa zdrowych osób zamieszkujących ten sam obszar. Dr Nadia Casillas-Ituarte doprowadzała do związania pojedynczego gronkowca z fibronektyną pokrywającą powierzchnię skanującej sondy mikroskopu AFM (bakterie wykorzystują do tego adhezynę - białko wiążące fibronektynę A). Później próbowała je rozdzielić i zmierzyć siłę każdego połączenia. Jak dokładnie przebiegał eksperyment? Akademicy symulowali bicie ludzkiego serca, pozwalając, by na krótki moment doszło do związania. Później dźwigienkę podrywano, przeprowadzając taki zabieg co najmniej 100-krotnie na każdej komórce. Określano też działanie okolicznych komórek. W ten sposób powstał wykres dla ok. 250 tys. z nich. Pierwszym krokiem jest ustalenie, jak bakterie czują powierzchnię. Można zahamować ten proces, jeśli najpierw się go zrozumie - podkreśla Casillas-Ituarte. W kolejnym etapie badań naukowcy zsekwencjonowali aminokwasy wchodzące w skład białka wiążącego fibronektynę A ze wszystkich wykorzystanych izolatów. W ten właśnie sposób zidentyfikowali SNP charakterystyczne dla próbek pobranych od pacjentów z zakażeniami implantów kariologicznych. Symulacje komputerowe pokazały tworzenie się wiązań między białkami bakteryjnymi i ludzkimi. Przy standardowych sekwencjach białek cząsteczki trzymały się na dystans. Kiedy jednak zmieniono sekwencję 3 aminokwasów w bakteryjnym białku powierzchniowym, między białkami gronkowca i człowieka tworzyło się wiązanie wodorowe. Zmieniliśmy aminokwasy w taki sposób, by przypominały SNP zidentyfikowane u gronkowców od pacjentów z zakażeniami implantów. Wydaje się zatem, że SNP mają związek z tym, czy wiązanie się wytworzy, czy nie - tłumaczy Lower. Białko wiążące fibronektynę A jest jednym z ok. 10 białek powierzchniowych S. aureus, które tworzą wiązania z białkami komórki gospodarza. W przyszłości trzeba się więc będzie skupić na pozostałych. Nie można też wykluczyć, że istnieją warianty fibronektyny, które przyczyniają się do opisanego problemu. -
Podczas 51st Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy (51. Interdyscyplinarna Konferencja nt. Czynników Antymikrobiologicznych i Chemioterapii) poinformowano o opracowaniu terapii redukującej miano wirusa HIV u nosicieli. Dotychczas wszelkie terapie AIDS polegały na podawaniu lekarstw przedłużających życie, które nie potrafiły zwalczać wirusa. Naukowcy z kalifornijskiej firmy Sangamo BioSciences znaleźli sposób na ochronę limfocytów T przed atakiem ze strony wirusa, dzięki czemu limfocyty mogą go zwalczać. Nowatorska technika polega na zaprzestaniu terapii antyretrowirusowej i pobraniu limfocytów T. Retrowirus wykorzystuje obecny w limfocytach receptor CD4 do przedostania się do ich wnętrza, co pozwala na zaatakowanie i zniszczenie komórek odpornościowych. Pobrane limfocyty są poddawane działaniu nukleazy palca cynkowego, która usuwa gen CCR5 odpowiedzialny za pracę CD4. Tak zmodyfikowane limfocyty są ponownie wprowadzane do ciała pacjenta. Pomysł na nową technikę zrodził się z zaobserwowania u niektórych osób mutacji w genie CCR5, która dawała im odporność na HIV. Badania wykazywały, że osoby z mutacją w obu kopiach CCR5 są odporne na najbardziej rozpowszechnione odmiany HIV. Natomiast u osób z mutacją Delta-32 w jednej kopii genu dochodziło do zarażenia, ale rzadko rozwijał się u nich AIDS. Naukowcy szacują, że np. w USA pożyteczna mutacja występuje u 1% populacji. Rozwinęła się ona jako... ochrona przed średniowieczną dżumą. Już wcześniej zauważono, że wspomniane mutacje pomagają. W 2007 roku w USA pacjentowi choremu na AIDS i chłoniaka przeszczepiono szpik od osoby z mutacją w obrębie CCR5. Doszło wówczas do wyleczenia obu chorób. Jako, że metoda opracowana przez Sangamo zakłada wykorzystanie własnych komórek pacjenta, jest ona znacznie mniej ryzykowna niż przeszczep szpiku. Edward Lanphier, założyciel i dyrektor Sangamo, poinformował, że badania wykazały statystycznie istotną korelację pomiędzy zastosowanym leczeniem a spadkiem liczby wirusów. To wielki krok w kierunku realizacji naszego głównego celu, czyli opracowania skutecznej metody leczenia choroby - mówi Lanphier. Jego zdaniem w przyszłości uda się albo kontrolować liczbę wirusów, albo też zredukować je niemal do zera. Zdaniem specjalistów niezwiązanych z firmą Sangamo, uzyskane przez nią wyniki są niezwykle interesujące. Jednak opracowanie praktycznej terapii nie będzie łatwe. Ponadto, jak powiedział Warner Greene, dyrektor Gladstone Institute na University of California, żadna terapia komórkowa nie pomoże ludziom z krajów rozwijających się, gdzie żyje 70% nosicieli. Musimy znaleźć sposób leczenia milionów nosicieli HIV, a nie tylko wybranej garstki, którą stać na poniesienie kosztów terapii komórkowej - stwierdził Greene.
-
Utrata białkowej czapki niewidki prowadzi do niepłodności
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
Utrata powłoki białkowej plemników tłumaczy znaczny odsetek przypadków męskiej niepłodności – donoszą naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. W artykule opublikowanym na łamach pisma Science Translational Medicine białko DEFB126 jest porównywane do czapki niewidki, ukrywającej plemniki przed kobiecym układem odpornościowym. Zespół prof. Gary'ego Cherra odkrył, że u wielu mężczyzn występuje wadliwy gen białka DEFB126. Badanie próbek z USA, Wielkiej Brytanii i Chin ujawniło, że aż ¼ panów z całego świata ma 2 kopie zmutowanego genu, co może w znacznym stopniu upośledzić ich płodność. Jedną z tajemnic ludzkiej płodności jest fakt, że jakość i liczba plemników wydają się mieć niewiele wspólnego z tym, czy mężczyzna jest płodny, czy nie – podkreśla główny autor raportu Ted Tollner. Cherr dodaje, że u 70% mężczyzn nie można przewidzieć płodności na podstawie zliczania plemników i rutynowej oceny ich jakości. Studium Amerykanów rzuca jednak nieco światła na mechanizmy, które wchodzą w grę w tych przypadkach. Urolog John Gould ma nadzieję, że odkrycia zespołu uda się przełożyć na test, którego wyniki byłyby podstawą do skierowania par na docytoplazmatyczną mikroiniekcję plemnika (ang. intracytoplasmic sperm injection, ICSI). DEFB126 należy do grupy białek zwanych defensynami. Chronią one błony śluzowe i występują w komórkach żernych kręgowców, aktywnych wobec grzybów, bakterii i wirusów osłonkowych. DEFB126 powstaje w najądrzach, których zadanie polega na odprowadzaniu z jądra i magazynowaniu nasienia. Tam odbywa się powlekanie plemników grubą warstwą proteiny. Ponieważ Tollner i Cherr pracowali nad szczepionką antykoncepcyjną, próbowali uzyskać przeciwciała przeciw DEFB126, ale im się nie udało. Poprosili więc o pomoc Charlesa Bevinsa, który w celu uzyskania oczyszczonego białka przeprowadził rekombinację. Przy pierwszej próbie okazało się, że gen DEFB126 był zmutowany, przez co nie mogło dojść do ekspresji białka. Kiedy naukowcy wykorzystali plemniki od innego dawcy, byli w stanie uzyskać prawidłowe białko. Plemniki od mężczyzn z wadliwym genem DEFB126 są ruchliwe i wyglądają normalnie pod mikroskopem, jednak o wiele gorzej radzą sobie z pokonaniem bariery sztucznego żelu, przypominającego śluz szyjki macicy. Gdy do spermy doda się normalnego białka, odzyskuje ona swoje zwykłe zdolności. Dzięki współpracy z Edwardem Holloksem z University of Leicester, Xipingiem Xu z University of Illinois oraz Scottem Vennersem z kanadyjskiego Uniwersytetu Simona Frasera naukowcy byli w stanie ustalić, jak często wadliwa kopia genu osłonki plemników występuje w USA, Wielkiej Brytanii, Chinach, Japonii i Afryce. Odnosząc te dane do świata, wyliczyli, że ok. ½ mężczyzn to nosiciele jednej wadliwej kopii, a ¼ ma aż dwie zmutowane kopie genu DEFB126, co znacznie utrudnia plemnikom pokonanie etapu szyjki macicy. Czemu mutacja wpływająca na płodność jest tak powszechna? Być może dlatego, że heterozygoty (mężczyźni z jedną prawidłową i jedną zmutowaną wersją genu) są w jakiś sposób uprzywilejowani biologicznie. Tollner przypomina, że w porównaniu do plemników małp i innych ssaków, plemniki ludzkie mają przeważnie kiepską jakość, wolno pływają, a w sporej części występują jakieś wady. Niewykluczone, że dzieje się tak, ponieważ ludzie pozostają w długoterminowych związkach monogamicznych, stąd jakość spermy nie liczy się aż tak bardzo. Część badaczy uważa jednak, że ostatnimi czasy z nieznanych powodów jakość ludzkiej spermy systematycznie się pogarsza, ujawniając problemy związane z defektami genu DEFB126. -
Raki płuc niepalących bardziej niestabilne genetycznie
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Medycyna
Gluczorakoraki płuc pacjentów, którzy nigdy nie palili, są bardziej niestabilne genetycznie od swoich odpowiedników u chorych palących. Zidentyfikowaliśmy kilka regionów chromosomalnych, które uległy innym przemianom w genomach guzów płuca palaczy i osób nigdy niepalących. Zauważyliśmy też, że w porównaniu do palaczy, u niepalących większa frakcja DNA guza płuc nosiła znamiona zmian genetycznych. […] Wszystko to razem sugeruje, że w tych 2 grupach mamy prawdopodobnie do czynienia z różnymi chorobami, napędzanymi przez inne zmiany molekularne. Wymagają one zatem różnych podejść terapeutycznych – zaznacza Kelsie Thu z BC Cancer Agency Research Centre w Kanadzie. W grupie osób nigdy niepalących rak płuc występuje częściej u kobiet, Azjatów, mamy też do czynienia z wyższym wskaźnikiem mutacji receptorów czynnika wzrostu naskórka (EGFR, epidermal growth factor receptor). Osoby te lepiej reagują na leki obierające na cel EGFR i częściej diagnozuje się u nich gruczolakoraki. W ramach naszego studium chcieliśmy bez uprzedzeń i wstępnych założeń zająć się całym genomem, ponieważ to pozwoliłoby nam badać wszystkie geny jednocześnie. Tego rodzaju podejście umożliwia wykrycie wzorców zmian genetycznych na poziomie genomu guza jako całości. Nasze studium było badaniem porównawczym […]. Podczas eksperymentu wyekstrahowano DNA z gruczolakoraków płuc i zestawiono je z niezłośliwymi tkankami 30 nigdy niepalących osób, 14 byłych palaczy oraz 39 aktualnych palaczy. DNA oceniano pod kątem mutacji EGFR oraz protoonkogenu K-ras. Po stworzeniu profili dla DNA wyizolowanego z guzów, dopasowane próbki niezłośliwych tkanek płuc posłużyły jako punkt odniesienia do zidentyfikowania zmian w zakresie somatycznej liczby kopii fragmentów DNA (mozaikowatości). Naukowcy posłużyli się też dwoma publicznymi bazami danych dot. gruczolakoraka u palaczy i osób nigdy niepalących. Okazało się, że przeważnie u nigdy niepalących częściej dochodziło do zmiany liczby kopii, a zmianie ulegała większa część genomu. Różnica była silniej zaznaczona, gdy z analiz wyeliminowano byłych palaczy i zostawiono tylko niepalących i aktywnych palaczy. -
Dotąd sądzono, że oksytocyna, znana jako hormon miłości czy przywiązania, jest identyczna strukturalnie u wszystkich ssaków łożyskowych. Okazało się jednak, że szereg małp Nowego Świata (szerokonosych) dysponuje nieznaną dotąd jej formą – oksytocyną [P8]. Odkryła ją Karen Parker z Uniwersytetu Stanforda, badając swoje małpy laboratoryjne – sajmiri wiewiórcze (Saimiri sciureus). Prowadząc eksperymenty, Amerykanka miała problemy z oznaczeniem poziomu oksytocyny. Jej zespół zmagał się z tym przez lata, aż postanowiono zsekwencjonować odpowiedni gen. Okazało się, że jest on zmutowany. W pozycji 8. doszło do podstawienia (substytucji) aminokwasu leucyny innym aminokwasem proliną. Stąd zresztą nazwa nowej formy hormonu – oskytocyna [P8]. Mimo mutacji dochodzi do prawidłowej transkrypcji (syntezy RNA na matrycy DNA) i biosyntezy peptydu (translacji). Mutacja jest specyficzna dla oksytocyny, gdyż sekwencja peptydowa dla wazopresyny, strukturalnie powiązanego nonapeptydu, nie ulegała zmianie. Zespół Parker porównał zsekwencjonowany gen sajmiri z odpowiednim fragmentem DNA kilku spokrewnionych gatunków małp szerokonosych, w tym kapucynek. Okazało się, że u wielu z nich także występowała nieco zmieniona wersja genu. Prolina jest nieco większa od leucyny, co może wpływać na zachowanie się cząsteczki oskytocyny, ale podczas eksperymentów ustalono, że małpy reagują prawidłowo na tradycyjny typ hormonu innych ssaków. Parker zamierza dalej prowadzić badania, by porównać działanie nowej i oryginalnej postaci oksytocyny.
-
Ciemne jądra chronią przed mutacjami plemników
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Ciemne jądra chronią ptaki przed mutacjami plemników (Journal of Evolutionary Biology). Zespół Ismaela Galvána z Université Paris-Sud 11 badał melaninę, której ludzka skóra zawdzięcza swoją barwę. Okazało się, że można ją znaleźć nie tylko tutaj, ale również w jądrach wielu gatunków kręgowców. Melanina występuje głównie w powłoce wspólnej zwierząt (układzie narządów osłonowych pokrywających całe ciało kręgowców; są to skóra oraz jej przydatki, np. gruczoły czy włosy), ale pojawia się też w kilku tkankach pozaskórnych. Francuzi podejrzewali, że skoro pigment jest przeciwutleniaczem, sprawdziłby się jako substancja chroniąca spermę/płciowe komórki macierzyste przed stresem oksydacyjnym i uszkodzeniami DNA. Naukowcy badali 134 gatunki ptaków. Przyglądali się wskaźnikowi mutacji, a konkretnie substytucji, czyli zamiany jednej pary zasad na inną w cytochromie b mitochondriów, które natura wyposażyła we własne DNA (mtDNA) i które odpowiadają za procesy oddchania na poziomie komórkowym (w łańcuchu oddechowym energia jest pozyskiwana podczas etapowego przenoszenia elektronów na końcowy akceptor tlen). Plemniki potrzebują dużych ilości tlenu, dlatego mutacje w mitochondriach stanowią realne zagrożenie dla ich żywotności i reprodukcji. Okazało się, że u 42 gatunków ptaków z ciemniejszymi jądrami, np. u sów czy drozdowatych, wskaźnik mutacji mitochondrialnych był niższy. Melanina najczęściej uwidaczniała się w jądrach w okresie godowym. Poza tym nie zauważono związku między zakresem zaciemnienia upierzenia a zaciemnieniem jąder. Wyniki są tym bardziej interesujące, że melanina występuje u wszystkich organizmów: od bakterii po ssaki. Gdyby melanina rzeczywiście chroniła DNA mitochondriów przed szkodliwym działaniem reaktywnych form tlenu, powstaje uzasadnione pytanie, czemu nie u wszystkich zwierząt rozwinęło się ciemne zabarwienie jąder. Francuzi dywagują, że powodem może być koszt wytworzenia pigmentu. "Co sugeruje, że zwierzęta, które zaciemniają swoje jądra, postępują tak, ponieważ potrzebują tego ze względu na [historycznie] wysoki wskaźnik mutacji [w mitochondrialnym genomie]. -
W ok. 5% przypadków wysokie ciśnienie krwi jest skutkiem łagodnego guza nadnerczy. Teraz udało się zidentyfikować genetyczną przyczynę tego rodzaju guzów, które wytwarzają duże ilości aldosteronu. Naukowcy z Uniwersytetu w Uppsali i Uniwersytetu Yale jako pierwsi na świecie wykazali, odwołując się do nowej techniki sekwencjonowania eksomów (fragmentów kodujących DNA), że mutacja specyficznego kanału potasowego KCNJ5 prowadzi w dużej liczbie przypadków do wzrostu guza i nadprodukcji wspomnianego wyżej hormonu. W rezultacie dochodzi do wzrostu poziomu potasu i wody we krwi, a w konsekwencji do nadciśnienia. Peyman Björklund cieszy się z możliwości usprawnienia diagnostyki, podkreślając jednocześnie, że celem przyszłych metod leczenia staną się zapewne zmutowane kanały jonowe.
-
By się rozmnażać, wirusy wprowadzają swój materiał genetyczny do komórek atakowanego organizmu. W przebiegu odwiecznej wojny między bakteriami a wirusami te pierwsze wykorzystały metodę przeciwnika, by wykształcić jeden z pierwszych na Ziemi prymitywnych układów odpornościowych. Artie McFerrin Texas A&M University wyjaśnia, że wojna bakteryjno-wirusowa toczy się od milionów lat, zaś bakterie rozwinęły antybiotykooporność dzięki wirusowemu DNA, które uległo zmutowaniu. Po przebiciu błony komórkowej wirus wprowadza do cytoplazmy swój kwas nukleinowy. Potem następuje przejęcie kontroli nad metabolizmem gospodarza, tak że bakteria pracuje już na użytek wirusa i kopiuje jego materiał genetyczny i białka kapsydu. Z powodu licznych przypadkowych mutacji w chromosomie bakterii wszystko może jednak pójść nie po myśli najeźdźcy. Ponieważ materiał genetyczny wirusa stał się już częścią chromosomu bakterii, także ulega zmutowaniu. W ten sposób bakteria nie tylko nie pada ofiarą swojego naturalnego wroga, ale i radzi sobie lepiej od pobratymców bez obcego kwasu nukleinowego. Zyskuje nowe triki, nowe geny, nowe białka i nowe umiejętności. Odkryliśmy, że z wirusowym DNA schwytanym na miliony lat w chromosomie komórka wytworzyła nowy układ immunologiczny. Pozyskała nowe białka, które pozwoliły odeprzeć napór antybiotyków i innych szkodliwych czynników próbujących ją utlenić, takich jak np. nadtlenek wodoru. Te komórki, które dysponują nowy wirusowym zestawem trików, nie umierają lub nie umierają tak szybko. By dojść do takich wniosków, zespół Wooda musiał najpierw przeprowadzić eksperymenty na pewnym szczepie pałeczek okrężnicy (Escherichia coli). Z ich chromosomów usunięto całe wirusowe DNA. Za pomocą "enzymatycznych nożyc" z 9 lokalizacji wycięto w sumie 166 tys. nukleotydów. Okazało się, że po tej operacji znacznie wzrosła wrażliwość bakterii na antybiotyki. To konkretne studium dotyczyło E. coli, ale niemal u wszystkich bakterii można znaleźć wirusowy materiał genetyczny, a u niektórych szczepów wirusowe DNA stanowi aż 20% chromosomu. U niektórych bakterii 1/5 chromosomu pochodzi od ich wroga, a do czasu naszego studium ludzie przeważnie nie podejmowali prób badania tych 20%, uznając, że to DNA jest bierne i nieistotne, nie ma więc większego wpływu na komórkę. A jak widać, bez tego typu analiz nie uda się prawdopodobnie opracować skutecznych antybiotyków.
-
Akademicy z Uniwersytetu w Osace przypadkowo stworzyli w ramach Evolved Mouse Project myszy, które ćwierkają jak ptaki. Teraz badają na nich pochodzenie ludzkiego języka. W swoich eksperymentach Japończycy wykorzystali gryzonie, u których zwiększono prawdopodobieństwo występowania błędów podczas procesu kopiowania DNA. Mutacje są siłą napędową ewolucji. By zobaczyć, co się stanie, przez wiele pokoleń krzyżowaliśmy zmodyfikowane genetycznie zwierzęta – wyjaśnia Arikuni Uchimura. Byłem zaskoczony [widząc mysz śpiewającą niczym ptak], ponieważ spodziewałem się zwierząt odmiennych pod względem budowy fizycznej. Kiedyś oczom naukowców ukazała się już bowiem mysz o krótkich łapach i ogonie typowym dla jamnika. Obecnie laboratorium zamieszkuje ponad 100 śpiewających myszy. Dalsze eksperymenty mają m.in. ujawnić, jak ewoluował ludzki język. Jako ssaki myszy są lepsze do badania niż ptaki; w grę wchodzi zarówno większe podobieństwo budowy mózgu, jak i inne aspekty biologiczne. Zespół Uchimury sprawdza, jak myszy wydające ćwierkające dźwięki wpływają na zwykłe osobniki, bo że wpływają, to już pewne. Dotąd stwierdzono, że obcując ze śpiewającymi pobratymcami, przeciętne myszy zaczynają wydawać mniej ultradźwięków. Niewykluczone więc, że nowa metoda porozumiewania zaczyna funkcjonować w danej grupie jak dialekt. Niezmutowane gryzonie piszczą głównie pod wpływem stresu, a zmodyfikowane genetycznie myszy wydają głośniejsze dźwięki po umieszczeniu w określonym otoczeniu lub po wprowadzeniu samców do grupy samic. Może to więc być sposób wyrażania emocji lub kondycji organizmu.
-
W 2007 roku mieszkający w Berlinie czterdziestokilkuletni Amerykanin Timothy Ray Brown przeszedł przeszczep krwiotwórczych komórek macierzystych. Zdecydowano się na ten krok w ramach leczenia białaczki. Dawca był dopasowany pod względem grupy krwi. Występowała też u niego mutacja, która zapewnia naturalną oporność przeciwko wirusowi HIV (dotyczy ona receptorów błonowych umożliwiających wnikanie wirusa do komórki). Dzięki temu po 3 latach od operacji biorca nie wykazuje ani objawów białaczki, ani zakażenia wirusem HIV. Dr Michael Saag z University of Alabama w Birmingham, były prezes HIV Medicine Association, uważa, że to interesujący przykład, iż można wyleczyć kogoś zarażonego wirusem zespołu nabytego niedoboru odporności. Wg niego, metoda jest jednak zbyt ryzykowna, by stać się standardową terapią. Problemem jest samo znalezienie pasującego dawcy, a dodatkowo powinien on również mieć wspomnianą na początku mutację. Występuje ona u 1% populacji kaukaskiej; nie ma jej w ogóle u przedstawicieli rasy czarnej. To bardzo rzadkie zjawisko – ujawnia dr Anthony Fauci, dyrektor amerykańskich Narodowych Instytutów Alergii i Chorób Zakaźnych. Specjalista wspomina też o innym minusie takiego zabiegu. Nieobojętne dla organizmu leki antyretrowirusowe trzeba by po nim zamienić na leki zapobiegające odrzuceniu przeszczepu. Przeszczepy szpiku kostnego czy komórek macierzystych z krwi obwodowej lub pępowinowej przeprowadza się u osób z chorobą nowotworową, naukowcy nie wiedzą więc, jakie jest ich ryzyko u zdrowych – nie licząc zakażenia wirusem HIV - osób. Najpierw należy bowiem całkowicie zniszczyć hematopoezę (krwiotworzenie) biorcy za pomocą chemioterapii lub/i radioterapii, a wskutek zabiegu lub jego powikłań umiera co najmniej 5% pacjentów. Z powodu zbyt wysokiego ryzyka nie możemy zastosować tego szczególnego podejścia do zdrowych osób, zwłaszcza że w większości przypadków leki pozwalają skutecznie kontrolować miano wirusa – podkreśla Saag. Po raz pierwszy sprawa Amerykanina wypłynęła przed 2 laty. Jego przypadek opisano w lutowym wydaniu New England Journal of Medicine. Teraz w periodyku Blood ukazał się kolejny artykuł na ten temat.
-
Badanie genetyczne osób z dużą depresją (ang. major depression) ujawniło, że zduplikowany region na chromosomie 5. zwiększa podatność na tę chorobę. Zlokalizowane tam geny odgrywają ważną rolę w rozwoju neuronów. Po raz kolejny udało się więc wykazać, że biologiczne podłoże depresji stanowi zaburzenie sieci przewodzenia impulsów. Odkryta przez nas zmienność liczby kopii genów [ang. copy number variation, CNV] była typowa wyłącznie dla pacjentów z depresją i dotyczyła regionu ważnego dla przekazywania sygnałów między komórkami mózgu – opowiada dr Hakon Hakonarson, dyrektor Centrum Genomiki Stosowanej w Szpitalu Dziecięcym w Filadelfii. Opisywane badanie stanowi pierwsze zakrojone na tak dużą skalę studium delecji i duplikacji fragmentów genomowego DNA (CNV) u osób z zaburzeniami depresyjnymi. Choć specyficzne CNV są stosunkowo rzadkie w populacji, często wywierają silny wpływ na jednostkę, u której się pojawią. Tak dzieje się właśnie w przypadku depresji. Zespół Hakonarsona przeprowadził skanowanie całego genomu (ang. whole-genome scan) 1693 pacjentów z depresją, głównie z europejskich baz danych, oraz 4506 przedstawicieli grupy kontrolnej. Amerykanie zidentyfikowali 12 CNV unikatowych dla chorych z obniżonym nastrojem. Najważniejszym odkryciem było wskazanie dużej duplikacji fragmentów DNA na chromosomie 5q35.1. To konkretne CNV występowało u 5 niespokrewnionych chorych, nie znaleziono go zaś u żadnej ze zdrowych osób. We wskazanym regionie znajduje się gen SLIT3, który bierze udział w rozwoju aksonu, czyli długiej pojedynczej wypustki neuronu, przewodzącej impulsy nerwowe do innych komórek. W przyszłości Hakonarson planuje dalsze badania z zastosowaniem bardziej szczegółowych metod sekwencjonowania. Chce w ten sposób zidentyfikować więcej CNV oraz ewentualnie inne mutacje SLIT3 czy powiązanych z nim funkcjonalnie genów. Amerykanie mają też nadzieję, że uda się ustalić, jak silnie każdy ze wskazanych czynników wpływa na ryzyko depresji. Hakonarson podkreśla, że dzięki tego typu odkryciom w przyszłości będzie można spersonalizować medycynę: określać jednostkowe prawdopodobieństwo wystąpienia zaburzeń nastroju i stosować leki wpływające na konkretny gen.
-
Jeżowce i jelitodyszne (Enteropneusta) wytwarzają NG-peptydy, które pozwalają im w tym samym czasie uwalniać zarówno plemniki, jak i jaja. Okazuje się, że kodujący je gen jest bardzo podobny do zmutowanego genu wywołującego moczówkę prostą (łac. diabetes insipidus) – chorobę objawiającą się wielomoczem, czyli wydalaniem powyżej 3 l uryny na dobę, nadmiernym pragnieniem i spożywaniem płynów oraz niezdolnością do zagęszczania moczu. Genetyczne testy na pacjentach z moczówką [ośrodkową] pokazują, że ich symptomy są wywoływane niezdolnością do wytwarzania hormonu wazopresyny, który mówi organizmowi, jak dużo moczu ma powstać. Odkryłem, że zwierzęta morskie, takie jak jeżowce i jelitodyszne, produkują peptydy NG w z grubsza ten sam sposób, co nasze neurony wazopresynę. Podobieństwo to można wywieść od jedynego w swoim rodzaju genetycznego wypadku sprzed 500 mln, do którego doszło u jednego z naszych morskich przodków. Wtedy to gen wazopresynopodobnych cząsteczek zmutował i stał się związany z genem dla NG-peptydów – opowiada profesor Maurice Elphick z Queen Mary, University of London. Badając produkcję peptydów NG, będzie można w przyszłości lepiej poznać patomechanizm diabetes insipidus.
-
Naukowcy z Yale University wykazali, że wystarczy pojedyncza mutacja w komórce, by doszło do rozwoju nowotworu. Dotychczas większość specjalistów sądziła, że musi nastąpić nagromadzenie mutacji. Tymczasem zespół profesora Tian Xu wykazał, że mutacje umiejscowione w różnych komórkach "współpracują" ze sobą w celu rozwinięcia nowotworu. Jak mówią uczeni, to zła wiadomość, gdyż istnieje większe prawdopodobieństwo nagromadzenia się kancerogennych mutacji w tkance niż w pojedynczej komórce. Zespół z Yale badał wpływ stresu u muszek owocówek na ekspresję dwóch genów, o których wiadomo, iż biorą udział w rozwoju nowotworów u ludzi. Jeden z nich to RAS, mający związek z około 30% przypadków nowotworów. Drugi to tłumiący guza tzw. scribble, który po zmutowaniu zaczyna wspierać jego wzrost. Już wcześniej wykazano, że jeśli dojdzie do mutacji tylko jednego z nich, guz się nie rozwinie. Jeśli jednak w ramach pojedynczej komórki zmutują oba, dojdzie do zmian nowotworowych. Najnowsze badania Amerykanów przyniosły jednak złą wiadomość - udowodniły one, że jeśli w jednej komórce dojdzie do mutacji RAS, może rozwinąć się nowotwór jeśli w którejś z pobliskich komórek znajdzie się zmutowany scribble. Uczeni udowodnili też, że w sytuacjach stresowych wysyłane są sygnały rozpoczynające rozwój nowotworu. Wystarczy bowiem, by tkanka, w której znajduje się komórka ze zmutowanym RAS, została uszkodzona, a wspomniana komórka zamieni się w nowotworową. Odpowiedzialna jest w tym przypadku kinaza JNK, która jest związana z odpowiedzią organizmu na stres. Bardzo dużo mechanizmów może aktywować kinazę JNK: stres fizyczny, emocjonalny, infekcje, zapalenia. To kolejna zła wiadomość - powiedział Xu. Nowe odkrycia poszerzają naszą wiedzę o mechanizmie powstawania nowotworów, dzięki czemu umożliwią skuteczniejszą walkę z nimi. Zespół z Yale odkrył bowiem, że co prawda sygnały wysyłane przez JNK rozprzestrzeniają się między komórkami, jednak można je blokować.
-
Naukowcy z brytyjskiego Instytutu Sangera ustalili, jako pierwsi w historii, kompletną sekwencję genomu komórek nowotworowych pobranych od dwojga pacjentów. Osiągnięcie to oznacza otwarcie nowej epoki w diagnostyce nowotworów i umożliwia poznanie tej grupy chorób z niespotykaną dotąd dokładnością. Ustalenie sekwencji DNA komórek nowotworowych jest niezwykle ważne, ponieważ zawarte w nim mutacje mają charakter losowy. Sprawia to, że każdy przypadek choroby jest unikalny i wymaga wyjątkowego traktowania. Niestety, technologie stosowane dotychczas pozwalały wyłącznie na badanie stosunkowo niewielkiej liczby genów, przez co dobranie optymalnej terapii bywało niekiedy bardzo trudne. Na szczęście dzięki zespołowi dr Erin Pleasance możemy mówić o nastaniu przełomu w tej dziedzinie. Do swoich badań dr Pleasance wykorzystała komórki pobrane od dwojga pacjentów, chorych na raka płuc oraz czerniaka złośliwego. U każdego z nich sekwencję materiału genetycznego odczytywano dwukrotnie: raz z wykorzystaniem DNA komórek zdrowych, a następnie przy użyciu materiału wyizolowanego z tkanki nowotworowej. Po zakończeniu sekwencjonowania okazało się, że komórki raka płuc zawierały ok. 23000 mutacji, zaś w komórkach czerniaka wykryto ich aż 33000. Oznacza to, że u pacjenta z rakiem płuc pojedyncza mutacja powstawała średnio raz na 15 wypalonych papierosów. W przypadku czerniaka z kolei badacze stwierdzili, zgodnie z oczekiwaniami, obecność mutacji charakterystycznych dla nadmiernej ekspozycji na światło ultrafioletowe. W pewnym momencie, pomimo dostrzegalnych w genomie śladów po próbach zachowania prawidłowej sekwencji DNA, komórki przegrały walkę z mutagenami i weszły na drogę nowotworzenia. Oczywiście dziś jest zbyt wcześnie, by mówić o poznaniu ostatnich tajemnic chorób nowotworowych. Samo poznanie sekwencji genomu zaledwie dwóch populacji komórek nowotworowych także nie dostarcza zbyt wielu danych. Stworzenie rozległej bazy mutacji oraz związanych z nimi efektów biologicznych (a więc np. ich reakcji na leki, tempa rozwoju choroby itp.) pozwoliłoby jednak na ustalenie odcinków DNA ważnych dla nowotworzenia oraz ułatwiłoby poszukiwanie nowych metod leczenia. To dopiero pierwszy przebłysk przyszłości onkologii, nie tylko tej laboratoryjnej, ale także klinicznej. Dokonywane dziś odkrycia złożą się na wiedzę, metody i praktykę związaną z opieką nad pacjentem - cieszy się cieszy się sir Mark Walport, szef Wellcome Trust, instytucji, do której należy Instytut Sangera. Nam pozostaje śledzić dalsze badania prowadzone przez jego podwładnych i trzymać kciuki za ich powodzenie.
-
Łączna długość nici DNA w komórkach człowieka wynosi niemal dwa metry, a mimo to komórkowa maszyneria enzymatyczna doskonale radzi sobie z wykrywaniem i naprawą uszkodzeń genomu. Jak to możliwe? Badacze z University of North Texas twierdzą, że poznali możliwe wyjaśnienie tego fenomenu. Zdaniem zespołu dr. Arkady'ego Krokhina, swoją niezwykłą zdolność do kontroli własnego stanu DNA zawdzięcza... właściwościom elektrycznym. Mówiąc ściślej, z przedstawionych przez nich danych wynika, że odcinki DNA zwane intronami, które należą do genów, lecz nie przenoszą informacji wykorzystanej np. podczas syntezy białka, wykazują stosunkowo niski poziom przewodnictwa elektrycznego. Dla porównania, eksony, czyli sekwencje kodujące, są stosunkowo dobrymi przewodnikami. Swoją zdolność do przewodzenia ładunków elektrycznych eksony zawdzięczają budowie chemicznej, umożliwiającej powstanie puli tzw. elektronów zdelokalizowanych. Oznacza to, że nie są one ściśle związane z żadnym atomem i posiadają znaczny zakres ruchliwości. Z fizycznego punktu widzenia ich ruch wzdłuż nici DNA nie różni się praktycznie od przepływu elektronów w typowym przewodzie elektrycznym. Badacze z Teksasu spekulują, że odkryte zjawisko może być wykorzystywane przez wewnątrzkomórkowe systemy wykrywania uszkodzeń DNA. Jeżeli bowiem charakterystyka przepływu ładunków w cząsteczce ulega zaburzeniu, może to oznaczać, że doszło w nim do uszkodzenia materiału genetycznego. Po wstępnym "namierzeniu" wady na miejsce mogłyby być przywoływane enzymy naprawcze, które zajęłyby się odbudową nici DNA. Dokonane odkrycie może także wyjaśniać, dlaczego jedne miejsca w genomie są bardziej podane na mutacje (czyli utrwalone uszkodzenia DNA przekazywane komórkom potomnym) od innych. Zdaniem dr. Krokhina może się tak dziać, ponieważ "pomiar" przewodnictwa elektrycznego niektórych odcinków nici DNA może być utrudniony. Trzeba przyznać, że hipoteza zaproponowana przez naukowców z Teksasu jest dość odważna. Nietrudno jednak zauważyć, że jest ona także bardzo spójna, zaś powtarzalność różnic pomiędzy eksonami i intronami rzeczywiście dają do myślenia. Ewentualne potwierdzenie lub odrzucenie teorii o "elektrycznym" wykrywaniu uszkodzeń DNA będzie jednak wymagało dalszych badań.
-
Niemal każdy rodzaj nowotworu jest dla lekarzy poważnym wyzwaniem. Choroby te rozwijają się w wyniku losowych mutacji, przez co każdy ich przypadek jest unikalny. Utrudnia to nie tylko leczenie, lecz także wykonywanie testów klinicznych. Z pomocą lekarzom przychodzą jednak naukowcy, którzy proponują wykonywanie wstępnych testów na... grupach myszy spontanicznie chorujących na "losowe" nowotory. Poprawne przeprowadzenie testów klinicznych to nie lada sztuka. Ze względów bezpieczeństwa wstępne badania prowadzi się zwykle na małej liczbie osób, aby w razie niepowodzenia nie narażać zbyt wielu pacjentów. Podejście takie może jednak oznaczać, że "nie trafi się" na osoby, u których rozwinął się nowotwór łatwo poddający się testowanej terapii. To z kolei oznacza, że przez zwykłego pecha można stracić szansę na dopuszczenie do obiegu leku o wysokiej skuteczności. Pewnym ułatwieniem jest możliwość prowadzenia testów na zwierzętach. Można je wykonywać na większej liczbie osobników, lecz i tu pojawiają się problemy. Do eksperymentów zwykle wykorzystuje się bowiem ściśle wyselekcjonowane odmiany, w związku z czym teoretycznie istnieje ryzyko, że nowotwory rozwijające się u badanych osobników będą niemal identyczne. Badacze z Duke University postanowili sprawdzić, czy obawy te są uzasadnione. Aby wywołać odpowiednio wiele przypadków nowotworów, amerykańscy badacze wprowadzili do genomu myszy mutację w genie Myc, jednej z sekwencji kluczowych dla nowotworzenia. Od tego momentu zwierzęta hodowano tak długo, aż spontanicznie rozwinęła się u nich choroba. Celem eksperymentu było pobranie możliwie wielu próbek tkanki nowotworowej i poddanie jej licznym testom. Stworzono w ten sposób genetyczną bazę danych o różnych wariantach nowotworów. Jak się okazało, mutacje powstające u myszy były bardzo różnorodne i jednocześnie niemal identyczne z tymi rozwijającymi się u ludzi. Oznacza to, że testy na myszach posiadających odpowiednie mutacje mogą skutecznie odzwierciedlać próby leczenia ludzi. Leczenie [nowotworów - red.]kilkoma dostępnymi obecnie metodami nie uwzględnia istnienia wielu różnych rodzajów nowotworów, opisuje aktualne podejście do terapii dr Joseph Nevins, jeden z autorów studium. To jak leczenie infekcji wirusowej bez rozpoznania, czy chodzi o HIV, wirusa grypy czy wirusa przeziębienia. Miejmy nadzieję, że badania prowadzone przez zespół z Duke University ułatwią dostosowanie terapii do potrzeb konkretnych grup pacjentów.
-
Choć komórki, w których doszło do uszkodzenia DNA, uruchamiają procesy regeneracji i naprawy materiału genetycznego już po kilku minutach od wykrycia defektu, informują o swoim uszkodzeniu dopiero po kilkudziesięciu godzinach - odkryli badacze z Buck Institute for Age Research. System wzajemnego informowania się przez komórki o uszkodzeniach ich DNA jest kluczowy dla bezpieczeństwa organizmu i chroni go m.in. przed nowotworami. Okazuje się jednak, że proces ten, uznawany dotychczas za bardzo szybki, działa w rzeczywistości znacznie wolniej, niż sądzono. Gdy w typowej komórce dojdzie do uszkodzenia, jej pierwszą reakcją, uruchamianą już po kilku minutach, jest aktywacja systemów naprawy DNA. Jeżeli defekt nie zostanie szybko skorygowany, komórka uruchamia jeden z dwóch mechanizmów: blokadę podziałów komórkowych lub apoptozę, czyli "komórkowe samobójstwo". Jeżeli komórka przeżyje, a mimo to nie zostanie przywrócone jej prawidłowe działanie, do otoczenia wysyłane są sygnały odpowiedzialne za aktywację stanu zapalnego i reakcji układu immunlogicznego. Właśnie tej "ostatniej linii obrony" postanowili przyjrzeć się badacze z instytutu Buck, kierowani przez dr Judith Campisi. Wraz z dr. Francisem Rodierem oraz innymi członkami zespołu dr Campisi hodowała ludzkie komórki, a następnie celowo wywoływała w nich uszkodzenia DNA. Jak wykazano w eksperymencie, sytuacja taka powoduje niemal natychmiastową aktywację systemów naprawy DNA, lecz wyrzut substancji zapalnych z uszkodzonych komórek następuje dopiero po 24, a nawet po 48 godzinach. Myślimy, że komórka daje sobie samej czas na naprawę własnego DNA zanim zaalarmuje układ odpornościowy o problemie, interpretuje wyniki doświadczenia dr Rodier. Badacz dodaje przy tym, że "podniesienie alarmu" zachodzi na zupełnie nowej, nieznanej drodze. Może to oznaczać, że ewolucja wyposażyła ludzkie komórki w zdublowany mechanizm ochrony przed niepożądanymi zjawiskami, takimi jak nowotwory czy rozległe mutacje, a to - przynajmniej teoretycznie - podwaja szansę na wykrycie zagrożenia i jego eliminację. Z dokonanego odkrycia można wysnuć dwa niemal przeciwstawne wnioski. Z jednej strony możemy się cieszyć z istnienia dodatkowego mechanizmu pozwalającego np. na szybkie wykrycie i zniszczenie komórek nowotworowych. Niestety, oznacza to jednocześnie, że jeżeli komórka przetrwa atak układu odpornościowego, będzie wytwarzała znaczne ilości substancji prozapalnych, co może z kolei prowadzić do... rozwoju nowotworów. W praktyce oznacza to tylko jedno: uzyskanie cennej odpowiedzi spowodowało powstanie lawiny nowych pytań, na które będzie można odpowiedzieć tylko dzięki kolejnej serii badań.