🆕 Учёные ИОХ РАН и Сколтеха разработали уникальную поисковую систему на основе машинного обучения для анализа огромных массивов данных высокоразрешающей масс-спектрометрии. Разработанный алгоритм ускоряет поиск новых соединений, снижает затраты и повышает экологичность исследований. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

«В основе нашей работы лежит инновационный алгоритм, сочетающий машинное обучение и анализ распределения сигналов в масс-спектрах, что позволило значительно снизить количество ложных срабатываний при идентификации химических соединений. Новый поисковый алгоритм успешно проверил исторические данные по реакции Мизороки-Хека и выявил не только уже известные, но и совершенно новые химические трансформации. Среди них — уникальный процесс кросс-сочетания, ранее не зафиксированный в научной литературе», — прокомментировал работу научный руководитель исследования академик РАН Валентин Анаников.

Продолжаем ⬆️ ранее начатый ⬆️ большой разговор про минимумвсё

Поговорим про эволюцию всего живого, в т.ч. патогенов - и про то, почему мы все умрём непросто создавать новые лекарства.

Для начала представьте эволюционный процесс как путешествие по сложному ландшафту:
▪️горы = это разные варианты гена / белка / а то и полного генома,
▪️высота пика = насколько хорошо работает такой вариант,
▪️долины = варианты плохие или вовсе не-работающие.

Если новый вариант улучшает жизнь организма - то естественный отбор его закрепляет. Если вариант делает жизнь хуже, организм "сползает" в долину - такие варианты обычно быстро исчезают. Поэтому ещё используют термин "ландшафт приспособленности".

У простых организмов, в т.ч. у патогенных бактерий и вирусов, ландшафт меняется очень быстро. Мутации создают новые пики - на которых... не работают старые лекарства! Это и есть причина, почему патогены так быстро приобретают устойчивость к лекарственным препаратам.

...и на этом наше обсуждение не завершается ⬇️

Вот это последнее открытие не из этой ли серии?

В 2022 году компания Roche объявила, что моноклональное антитело гантенерумаб для лечения болезни Альцгеймера не показало эффективности в клинических исследованиях и его разработка будет прекращена. Однако в подгруппе пациентов с мутациями, вызывающими доминантно наследуемую болезнь Альцгеймера, которые получали лечение около восьми лет и не имели симптомов в начале лечения, риск появления симптомов в определенном возрасте снизился вдвое — со 100 до 50%.

В тени успеха первой генной коррекции в организме человека осталось незамеченным то, что препаратов, использующие полимерные мицеллы для адресной доставки, насколько я знаю, немного, всего три или четыре. И появление ещё одного препарата, использующего мицеллы для адресной доставки, при чём генотерапевтического препарата, тоже является своего рода успехом.

Группа ученых из МГУ и других институтов разработала экспресс-тест для определения устойчивости бактерий к антибиотикам с использованием рамановской спектроскопии. Метод позволяет получить результаты за 1,5 часа, в отличие от традиционных тестов, которые занимают от суток до двух.

Тест помогает быстро определить минимальную концентрацию антибиотика, необходимую для подавления роста бактерий, что ускоряет лечение и снижает риск неправильной терапии.

Технология была проверена на бактериях Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae с ампициллином, канамицином и левофлоксацином, и результаты совпали со стандартным методом Etest.

Новый подход можно использовать в больницах и полевых лабораториях, что делает его универсальным и экономически выгодным инструментом.

Исследователи из  Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова разработали метод изучения механизма действия ингибиторов PARP — белка, отвечающего за восстановление ДНК и используемого в противоопухолевой терапии.

Технология основана на электрофорезе в полиакриламидном геле и позволяет анализировать влияние ингибиторов на связывание PARP с ДНК и его каталитическую активность. 

Используя двуцепочечную ДНК для имитации повреждения, учёные отслеживают изменения её электрофоретической подвижности и взаимодействие с PARP, что помогает определить участок связывания ингибиторов. 

Метод успешно протестирован на клинических ингибиторах (олапариб, талазопариб, велипариб) и новых соединениях на основе 7-метилгуанина, разработанных в МГУ. Он прост, надёжен и может ускорить создание отечественных противоопухолевых препаратов.

Исследователи из Детского консорциума по геномике сердца (PCGC) проанализировали данные 11 555 детей с врождённым пороком сердца (ВПС) и идентифицировали 60 генов, мутации в которых повышают риск развития ВПС.

Около 5% генетического вклада обусловлено наследственными мутациями (при этом у родителей часто отсутствуют симптомы ВПС). В семьях, где оба родителя несут рецессивные мутации, вероятность развития ВПС у ребёнка возрастает в семь раз. Спонтанные мутации (de novo) составляют примерно 9% случаев.

Более половины выявленных генов (37) также связаны с аутизмом и другими нарушениями развития нервной системы. Особое внимание уделено мутациям в гене NOTCH1 и 10 генам, участвующим в модификации хроматина.

Полученные результаты имеют важное клиническое значение для уточнения диагноза, прогноза и ранней оценки риска, что может способствовать своевременному вмешательству и улучшению лечения.

👁 Исследователи из совместной Лаборатории искусственного интеллекта для биомедицины (BIMAI-Lab) Сколтеха и Университета Шарджи и их коллеги из Института AIRI автоматизировали анализ снимков сетчатки глаза для диагностики диабетической ретинопатии — повреждения сетчатки при сахарном диабете, которое может приводить к слепоте.

Для того чтобы выявить у пациента диабетическую ретинопатию и другие глазные или сердечно-сосудистые заболевания, включая атеросклероз, офтальмологи делают снимки глазного дна. Полученный снимок с сетчаткой и сетью кровеносных сосудов в ней врач изучает и сегментирует вручную в специальной программе, что занимает много времени и увеличивает риск ошибок. Решение, представленное в журнале Pattern Recognition Letters, выдаёт ответ мгновенно, после чего врачу остаётся лишь проверить и подтвердить результат.

«В этой работе мы предлагаем иную архитектуру нейросети, чем в более ранних решениях, которые упускали микрососуды сетчатки, — рассказал первый автор исследования Мелаку Гетахун, аспирант программы «Инженерные системы» Сколтеха. — Мы также ввели алгоритм, который настраивает выдачу модели за счёт понимания сути данных на снимке сосудов сетчатки. Тем самым мы избегаем случаев, когда относящиеся к сосудам пиксели ошибочно распознаются как фон».

Учёные отметили, что возможность обнаруживать крошечные нездоровые сосуды ценна с клинической точки зрения. Создатели системы надеются, что она будет развиваться и станет стандартным инструментом для скрининга глазных заболеваний.

«Это будет способствовать ранней диагностике и предотвращению трудноизлечимых глазных заболеваний, таких как диабетическая ретинопатия, распространённая среди больных диабетом, а также других патологий микрососудов глаза», — добавил соавтор исследования, профессор Университета Шарджи Рифат Хамуди.

Учёные МГУ и других российских институтов выявили, что коронавирус существенно повреждает клетки крови, особенно эритроциты и тромбоциты.

У эритроцитов тяжёлых пациентов нарушается способность проходить через капилляры, что связано с риском осложнений. Тромбоциты могут напрямую взаимодействовать с вирусом, это вызывает их активацию, увеличивает риск тромбозов и нарушает их функции.

Воздействие на эритроциты связано скорее с воспалением, а не прямым действием вируса. Терапия гепарином помогает восстанавливать нормальное состояние тромбоцитов.

Исследователи из Университета Пенсильвании создали новый антибиотик, модифицировав антимикробный пептид из желез лягушки Андерсона. Он оказался эффективным против грамотрицательных бактерий, таких как Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa, и не вызывал резистентности у бактерий в течение месяца.

Пептид был нетоксичен для человеческих клеток и не оказывал воздействия на полезные бактерии кишечника. Модификация пептида, включающая изменения в его структуре, повысила биодоступность и антимикробную активность.

Исследования показали, что этот пептид может стать эффективной альтернативой традиционным антибиотикам, с меньшим риском развития резистентности. Учёные продолжат испытания для получения разрешения на клинические исследования.

#историческое

В день столетнего юбилея великого Иннокентия Смоктуновского вспоминаем любимые цитаты его героя из "Девяти дней одного года".

Для юной части нашей аудитории фильм искренне рекомендуется к просмотру по трем причинам.

Во-первых, сюжет, частично основанный на реальных событиях, посвящён работе советских физиков-ядерщиков. Снимали, кстати, в Дубне.

Во-вторых, этот последний художественный фильм в карьере режиссера Михаила Ромма не просто так признан одной из наиболее значимых советских картин 1960-х годов, вобравшей всю уникальность атмосферы и эстетики того времени.

В-третьих, консультантами фильма были видные учёные-физики, в том числе — академики Игорь Тамм и Лев Ландау. Кстати, исторический факт, что очень многие молодые люди именно под впечатлением от этого фильма решали связать свою жизнь с физикой и это вам точно не университеты с Бузовой.

Смотреть фильм в хорошем качестве можно тут: https://www.culture.ru/live/movies/702/devyat-dnei-odnogo-goda

Исследования, авторы которых предлагают новые антибиотики, эффективные против разных антибиотикорезистентных бактерий, в том числе самых опасных, публикуются довольно часто. Но источники новых антибиотиков могут быть совершенно разными.

Некоторые антибиотики были разработаны с использованием искусственного интеллекта, а вот новый антибиотик с уникальным механизмом действия, статья о котором была опубликована в Nature, был найден... в саду лаборанта! Точнее откопан. Продуцируют этот антибиотик, получивший название лариоцидин, бактерии из рода Paenibacillus.

Учёные Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка) изучили механизмы работы гибридных наноносителей, состоящих из бычьего сывороточного альбумина (БСА) и амфифильных полимеров, для улучшения доставки лекарств, включая фотосенсибилизаторы фотодинамической терапии.

Эксперименты с использованием УФ/видовой спектроскопии и динамического рассеяния света показали, что БСА адсорбируется на поверхности полимерных наночастиц, образуя гибридные структуры, способные контролировать высвобождение активного вещества.

Квантово-химические расчёты и молекулярный докинг выявили ключевые зоны связывания, что позволяет предложить механизм переноса метилфеофорбида с наночастиц к белку и оптимизировать системы доставки для повышения их биодоступности и эффективности в терапии рака и других заболеваний.

Т.о., наши учёные сделали большой шаг в нанофармакологии: гибридные системы значительно улучшают доставку лекарств.

Исследователи из НИЦ «Курчатовский институт» и НИУ ВШЭ разработали систему искусственного интеллекта для поиска генетических факторов риска заболеваний и обнаружили два ранее неизвестных гена, связанных с ишемическим инсультом — ACOT11 и UBQLN1.

Анализ геномов 5500 человек старше 55 лет (пациентов здоровых добровольцев) с использованием метода ранжирования на основе машинного обучения установил связь инсульта с 131 геном, большинство из которых уже ассоциировались с этим заболеванием.

Ген ACOT11, участвующий в метаболизме жирных кислот, может влиять на воспалительные процессы и уровень липидов, а UBQLN1 защищает клетки от окислительного стресса. Эти процессы могут способствовать сосудистым нарушениям и инсульту.

Открытие поможет создавать мультигенные модели для оценки индивидуального риска инсульта и разрабатывать целевые препараты. Методологию можно применять и для других заболеваний.

Российские ученые из Института биоорганической химии РАН сообщили, что сделали значимое открытие в области онкологии.

Исследователи выяснили, что метастазы (вторичные опухоли) распространяются по организму циклично, а не хаотично, как считалось ранее.

Учёные выяснили, что опухолевые клетки могут «переключаться» в специальное состояние, в котором они становятся менее активными и могут долгое время находиться в организме без развития болезни. Когда условия становятся благоприятными, клетки «просыпаются» и начинают размножаться, образуя новые очаги метастазов.

По словам учёных, это даёт новые возможности для разработки препаратов, которые могут блокировать этот цикл.

Например, если удастся «переключить» клетки в состояние покоя или блокировать их активацию, можно замедлить или вовсе остановить процесс метастазирования. Это откроет новые горизонты в лечении рака, особенно на поздних стадиях, когда болезнь уже распространилась на другие органы.

Когда я учился на химфаке, одна пожилая профессор варила странную, ярко голубую жидкость, которую она называла "вавилоном". Что интересно, на всех мероприятиях только она сама её и пила, все остальные профессора от неё шарахались и говорили, что больше ни капли не попробуют.

Возрождение вымерших видов — тема интригующая и противоречивая. Стоит ли игра свеч, когда на планете на наших глазах постоянно вымирает все больше видов? Даже если предположить, что вымершее животное (а в таких разговорах речь идет о животных, преимущественно представителей мегафауны) каким-то чудом удастся воскресить, то как его вписать в современные экосистемы? Как особи возрожденных видов появятся на свет, ведь далеко не для всех из них можно найти современные виды, самки которых могут родить гигантского детеныша или отложить огромные яйца? Но многие, в том числе весьма уважаемые ученые, не занудствуют и всерьез строят планы воскрешения вымерших видов. Конечно, речь идет не о каких-нибудь динозаврах (простите, Майкл Крайтон), а об относительно недавно вымерших видах, в том числе не без участия человека. Но как в принципе можно воскресить вымерший вид? Очевидный ответ — запихнуть ДНК вымершего вида в яйцеклетку его ныне живущего родственника, скажем, ДНК мамонта в яйцеклетку слона. Но надежда найти пригодную для такой трансплантации ДНК в останках вымерших видов тает с каждым годом. Гораздо перспективнее кажется выявить гены, мутации в которых лежат в основе различий древнего и современного видов, и внести соответствующие изменения в геном современного вида с помощью того же CRISPR-Cas9. Но как выбрать именно те гены, различия в которых делают мамонта мамонтом, а слона — слоном? Вот уж истинное поле для бесконечных споров. Но пока многие ученые заняты дебатами, некоторые переходят к делу.

Так, совсем недавно компания Colossal, которая три года маялась с редактированием генома современного волка, заявила о возрождении ужасных волков (Aenocyon dirus). Этот вид вымер примерно 10 тысяч лет назад. Правда, почему-то статей в рецензируемых журналах о своем прорыве компания не опубликовала, ограничившись заявлениями в прессе. По уверениям компании, они смогли получить трех детенышей ужасного волка, которые были рождены современными волчицами. Более того, Colossal намерена к 2028 году воскресить мамонта! Заявления компании вызывают массу вопросов, в том числе о пресловутых ужасных волках: в частности, Colossal уверяет, что для удивительного превращения оказалось достаточно изменений всего лишь в 20 генах, что само по себе вызывает сомнения. Мне кажется, что представление с апломбом своих прорывных результатов без какой-либо рецензии не есть наука. Даже если результаты выглядят поистине потрясающими.

Но по сути они получили просто генетически модифицированного волка. Ужасные волки и серые волки – это два разных биологических вида, которые не были даже способны скрещиваться друг с другом. От того, что серому волку вставили 20 генов ужасного волка, он ужасным волком не станет, к сожалению.

Геном эноциона (ужасного волка) не извлекали, не пересаживали, и не планируется. Геном A. dirus расшифровали, взяли несколько генов, а остальные сделали, "чтоб было похоже", из C. Lupus, который с эноционом только в одну подсемью входит, они разошлись несколько миллионов лет назад.

В общем, что из себя этот эксперимент (если он действительно состоялся) представляет? Старый анекдот:

- Господа гусары, выкупаемте коня в шампанском!
- Ржевский, у нас ни шампанского, ни коня, все пропили.
- Ну тогда кошку пивом обольем.

И всё же, это значимое событие, даже если генно-отредактированные волки страшно далеки от своего древнего прототипа.

Научный коллектив исследователей из российских университетов вместе с коллегами из Германии разработал композитный смарт-материал для магнитоуправляемого высвобождения лекарств, состоящий из железо-родиевого сплава и термочувствительного поли(N-изопропилакриламидного) покрытия.

Под действием магнитного поля, создаваемого стандартными МРТ (1,8–3 Тесла), сплав охлаждается с 37°С до 32°С, что приводит к переходу полимера из нерастворимого в гелеобразное состояние и высвобождению препарата (доксорубицина), внесённого в микролунки сплава.

Исследования подтвердили работоспособность системы и высокую биосовместимость материала. Такой подход может найти применение в тканевой инженерии, регенеративной медицине и целенаправленной доставке лекарств.