W najnowszym artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Medicine badacze porównują skuteczność szczepionek przeciwko chorobie koronawirusowej 2019 (COVID-19) pomiędzy osobami otyłymi a osobami z prawidłowym wskaźnikiem masy ciała (BMI) mieszczącym się w przedziale 18,5-24,9 kg/m2. Aktualne szacunki wskazują, że 3% populacji Wielkiej Brytanii i 9% populacji Stanów Zjednoczonych uważa się za otyłych. Otyłość może zwiększać ryzyko rozwoju wielu chorób współistniejących, takich jak cukrzyca typu II (T2D) i przewlekłe choroby nerek. Podczas pandemii COVID-19 ciężka otyłość została zidentyfikowana jako krytyczny czynnik ryzyka rozwoju ciężkiej postaci COVID-19. Ponieważ szczepionki COVID-19 zmniejszają ryzyko wystąpienia ciężkiej postaci COVID-19, istnieje pilna potrzeba oceny wpływu otyłości na odpowiedzi na szczepionki z messenger ribonucleic acid (mRNA) i wektora adenowirusowego. W kilku badaniach sugerowano, że otyłość upośledza odpowiedzi immunologiczne na wiele szczepionek, takich jak szczepionki przeciwko wściekliźnie, grypie i zapaleniu wątroby. W rzeczywistości niektóre badania wykazały, że szczepionki przeciwko COVID-19 wywołują niższe miano przeciwciał u osób otyłych w porównaniu z populacją ogólną, co sprawia, że osoby te są w grupie wysokiego ryzyka wystąpienia ciężkiej postaci COVID-19. W tym badaniu naukowcy badają trwałość ochrony zapewnianej przez szczepienie COVID-19 u osób otyłych. W tym celu zidentyfikowano w pełni zaszczepione otyłe osoby dorosłe w wieku 18 lat lub starsze ze szkockiej platformy nadzoru Early Pandemic Evaluation and Enhanced Surveillance of COVID-19 (EAVE II). Ta kohorta badawcza otrzymała co najmniej dwie dawki szczepionki mRNA-1273, BNT162b2 lub ChAdOx1 nCoV-19 między 8 grudnia 2020 r. a 19 marca 2022 r. Około 500 000 osób było otyłych, z czego 98 000 było ciężko otyłych z BMI powyżej 40 kg/m2 i doświadczyło ciężkich wyników COVID-19. Druga kohorta badawcza obejmowała 41 i 16 osób z prawidłowym BMI, które oceniano odpowiednio sześć miesięcy po serii szczepień podstawowych i po szczepieniu trzecią dawką. Platforma EAVE II pozwoliła badaczom na zbadanie wpływu cech klinicznych i socjodemograficznych uczestników badania, w tym historii COVID-19, czasu, jaki upłynął od otrzymania drugiej i trzeciej dawki szczepionki, oraz dominującego wariantu koronawirusa 2 zespołu ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2) w momencie szczepienia. Dla większości osób pomiary BMI były dostępne w ich kartotece podstawowej opieki zdrowotnej. Jeśli brakowało, badacze obliczyli dane BMI przy użyciu średniej z 10 regresji najmniejszych kwadratów z wszystkimi innymi zmiennymi niezależnymi objętymi predyktorami. Określono częstość i wskaźnik na każdy 1000 osobo-lat poważnych wyników COVID-19. Związek między czynnikami socjodemograficznymi i klinicznymi a wynikami badania jako współczynniki proporcji (RR) z 95% przedziałami ufności (CI) został również określony przy użyciu uogólnionych modeli liniowych (GLM). Skorygowane współczynniki RR (aRR) uzyskano również po skorygowaniu o wszystkie czynniki zakłócające, takie jak płeć i wiek. W tym badaniu badacze prospektywnie oceniali czasowo zmienne humoralne odpowiedzi immunologiczne wywołane przeciwko autentycznemu szczepowi koronawirusa 2 zespołu ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2) u zaszczepionych osób z ciężką otyłością i prawidłowym BMI. Osoby z wyższym BMI, w tym osoby uznane za otyłe i ciężko otyłe, miały zwiększone ryzyko wystąpienia ciężkiej COVID-19, w tym hospitalizacji i śmiertelności. Osoby ciężko otyłe miały również mniejszą liczbę miana przeciwciał neutralizujących sześć miesięcy po szczepieniu podstawowym niż osoby z prawidłowym BMI. Zmieniona kinetyka przeciwciał odzwierciedla zmniejszone powinowactwo lub dysocjację między przeciwciałami wiążącymi domenę receptora (RBD) i potencjałem neutralizującym, co zostało wcześniej zaobserwowane u pacjentów z ciężką postacią COVID-19 w innych ustawieniach, takich jak po szczepieniu grypy. Jednak szczytowe poziomy przeciwciał były wyższe u osób ciężko otyłych niż u osób z normalnym BMI. Tak więc dostarczenie szczepionki nie zawiodło u osób otyłych z powodu małej długości igły, co sugeruje, że stały schemat dawkowania jest bardziej odpowiedni do szczepienia COVID-19 wszystkich osób, w tym osób ciężko otyłych. Wyniki badania wykazały, że szczepionki COVID-19 nie zawodzą w ukierunkowaniu na neutralizujące epitopy kolców u osób z ciężką otyłością. Zamiast tego, brak przeciwciał o wysokim powinowactwie wiąże się ze względnym zmniejszeniem zdolności neutralizacyjnej przeciwciał indukowanych szczepionką. Istnieje coraz więcej dowodów na to, że utrata masy ciała nawet o 5% może zmniejszyć ryzyko wielu powikłań metabolicznych wynikających z chorób takich jak T2D, które często dotykają osoby otyłe. Tak więc modyfikacje stylu życia i interwencje, takie jak chirurgia bariatryczna, które pomagają w osiągnięciu utraty masy ciała, mogłyby podobnie złagodzić wyniki COVID-19. Dalsze badania powinny określić, czy hiperglikemia moduluje ryzyko złych wyników COVID-19 u osób z otyłością olbrzymią. Dodatkowych badań wymaga również sprawdzenie, czy utrata masy ciała ma korzystny wpływ na humoralną odporność wywołaną szczepionką COVID-19. Chociaż wdrożenie programów szczepień może stanowić wyzwanie dla świadczeniodawców, częstsze podawanie dodatkowych dawek przypominających u osób otyłych, które z czasem szybko tracą humoralną odpowiedź poszczepienną, mogłoby pomóc tej populacji wysokiego ryzyka uzyskać trwałą ochronę przed ciężką postacią COVID-19.
niedziela, 23 kwietnia 2023
sobota, 22 kwietnia 2023
Nowe narzędzie toruje drogę do automatycznej identyfikacji i lokalizacji białek w komórkach
Krio-tomografia elektronowa (cryo-ET) wyłania się jako potężna technika dostarczająca szczegółowych obrazów 3D środowisk komórkowych i zamkniętych biomolekuł. Jednakże, jednym z wyzwań tej metodologii jest identyfikacja cząsteczek białek na obrazach w celu dalszego przetwarzania. Zespół badawczy wokół Stefana Raunsera, dyrektora w MPI Fizjologii Molekularnej w Dortmundzie, kierowany przez Thorstena Wagnera, opracował oprogramowanie do wybierania białek w zatłoczonych objętościach komórkowych. Nowe narzędzie open-source, zwane TomoTwin, oparte jest na głębokim uczeniu metrycznym i pozwala naukowcom zlokalizować kilka białek z wysoką dokładnością i przepustowością bez ręcznego tworzenia lub ponownego szkolenia sieci za każdym razem. TomoTwin toruje drogę do zautomatyzowanej identyfikacji i lokalizacji białek bezpośrednio w ich środowisku komórkowym, rozszerzając potencjał krio-ET." Gavin Rice, współautor publikacji Cryo-ET ma potencjał rozszyfrowania, jak biomolekuły działają w komórce, a przez to odsłonięcia podstaw życia i pochodzenia chorób. W eksperymencie krio-ET naukowcy wykorzystują transmisyjny mikroskop elektronowy do uzyskania trójwymiarowych obrazów, zwanych tomogramami, objętości komórek zawierających złożone biomolekuły. Aby uzyskać bardziej szczegółowy obraz każdego z różnych białek, uśredniają oni jak najwięcej ich kopii - podobnie jak fotografowie rejestrują to samo zdjęcie przy różnych ekspozycjach, aby później połączyć je w idealnie naświetlony obraz. Co kluczowe, trzeba prawidłowo zidentyfikować i zlokalizować różne białka na zdjęciu przed ich uśrednieniem. "Naukowcy mogą osiągnąć setki tomogramów dziennie, ale brakowało nam narzędzi do pełnej identyfikacji cząsteczek w ich obrębie" - mówi Rice. Do tej pory badacze używali algorytmów opartych na szablonach znanych już struktur molekularnych do wyszukiwania dopasowań w tomogramach, ale te mają tendencję do bycia podatnymi na błędy. Inną opcją jest ręczna identyfikacja cząsteczek, która zapewnia wysoką jakość zbierania, ale zajmuje od kilku dni do kilku tygodni dla każdego zestawu danych. Inną możliwością byłoby zastosowanie pewnej formy nadzorowanego uczenia maszynowego. Narzędzia te mogą być bardzo dokładne, ale obecnie brakuje im użyteczności, ponieważ wymagają ręcznego etykietowania tysięcy przykładów w celu wytrenowania oprogramowania dla każdego nowego białka, co jest zadaniem prawie niemożliwym dla małych cząsteczek biologicznych w zatłoczonym środowisku komórkowym. Nowo opracowane oprogramowanie TomoTwin pokonuje wiele z tych przeszkód: Uczy się wybierać cząsteczki, które mają podobny kształt w obrębie tomogramu i mapuje je do przestrzeni geometrycznej - system jest nagradzany za umieszczanie podobnych białek blisko siebie i karany w przeciwnym wypadku. W nowej mapie badacze mogą wyodrębnić i dokładnie zidentyfikować różne białka i wykorzystać to do zlokalizowania ich wewnątrz komórki. "Jedną z zalet TomoTwin jest to, że zapewniamy wstępnie wytrenowany model kompletacji" - mówi Rice. Dzięki usunięciu etapu szkolenia oprogramowanie może działać nawet na lokalnych komputerach - tam, gdzie przetwarzanie tomogramu wymaga zwykle 60-90 minut, czas uruchomienia na superkomputerze MPI Raven jest zredukowany do 15 minut na tomogram. TomoTwin pozwala badaczom wybrać dziesiątki tomogramów w czasie, który jest potrzebny do ręcznego wybrania pojedynczego, zwiększając tym samym przepustowość danych i szybkość uśredniania w celu uzyskania lepszego obrazu. Oprogramowanie może obecnie lokalizować białka globularne lub kompleksy białkowe większe niż 150 kilodaltonów w komórkach; w przyszłości grupa Raunsera zamierza uwzględnić białka błonowe, białka filamentowe i białka o mniejszych rozmiarach.

