Текущий выпуск

Современная фармацевтическая наука претерпевает значительные изменения благодаря активному внедрению компьютерных технологий в процесс разработки лекарственных средств. Перед традиционными этапами синтеза и экспериментальной проверки исследователи все чаще применяют in silico подходы, позволяющие с высокой точностью моделировать структуру и фармакологические эффекты химических соединений. Такой подход обеспечивает значительную экономию временных и финансовых ресурсов, оптимизируя последующие экспериментальные исследования. Параллельно с этим наблюдается активное развитие эпигеном-направленной терапии — нового подхода, позволяющего модулировать экспрессию генов, вовлеченных в патологические процессы, без прямого воздействия на первичную структуру ДНК. В данной работе на примере хелидоновой кислоты представлен комплексный алгоритм оценки влияния малых молекул на экспрессию генов и метаболических путей. Методика основана на использовании веб-сервиса DIGEP-Pred 2.0 с последующим многоуровневым биоинформатическим анализом, включающим: (1) анализ избыточной репрезентативности генов; (2) оценку вовлеченности метаболических путей; (3) их функциональную кластеризацию. Предлагаемый подход способствует решению задач как для фундаментальных, так и для прикладных исследований механизмов действия лекарственных веществ.

Modern pharmaceutical science is undergoing signi­ficant changes due to the active integration of computer techno­logies into the drug development process. Prior to the conventional stages of synthesis and experimental testing, researchers are increasingly turning to in silico methods, which enable the simulation of the structure and pharmacological effects of chemical compounds with a high degree of predictive accuracy. This approach significantly saves time and financial resources, optimizing subsequent experimental studies. In parallel, there is an active development of epigenome-targeted therapy, a new approach that allows for the modulation of gene expression involved in pathological processes without directly altering the primary DNA structure. Using chelidonic acid as a case study, we present a pipeline for computer-based assessment of small molecule effects on gene expression and metabolic pathways. The algorithm is based on the use of the DIGEP-Pred 2.0 web service, followed by multilevel bioinformatics analysis, inclu­ding: (1) gene over-representation analysis; (2) assessing the involvement of metabolic pathways; (3) functional clustering of pathways. The proposed approach can help solve problems in both fundamental and applied research on the molecular mechanisms of drug action.

Поиск новых способов индукции апоптоза опухолевых клеток является актуальной задачей биомедицины. Учитывая уникальную теплопроводность графена, мы использовали данный наноматериал для нагрева клеток под воздействием ближнего инфракрасного излучения (БИК) в условиях in vitro. В работе применялись наночастиц оксида графена, покрытые линейным (лП-ОГм, Ø184 ± 73 нм) и 8-разветвленным (рП-ОГб, Ø1376 48 мкм) полиэтиленгликолем. Объектом исследования являлась клеточная линия аденокарциномы молочной железы MCF-7. Клетки культивировали 24 часа для образования монослоя. После этого добавляли наночастицы лП-ОГм и рП-ОГб в конечной концентрации 5 и 25 мкг/мл и затем облучали БИК-лучами (лампа Hydrosun 750) в течение 1 часа. Оценивали жизнеспособность клеток, поглощение/адгезию наночастиц клетками, а также параметры раннего и позднего апоптоза / некроза через 1 час и 24 часа после облучения.

Установлено, что клетки MCF-7 способны сорбировать наночастицы оксида графена, в том числе под действием БИК-облучения. Через 24 часа инкубации уровень PC7 + - клеток составлял 10 % (5 мкг/мл) и 50 % (25 мкг/ мл). Показано, что наночастицы под воздействием БИК-облучения не оказывают статистически значимого влияния на жизнеспособность и показатели раннего и позднего апоптоза/некроза клеток линии MCF-7. Однако через 24 часа после облучения наблюдается тенденция к увеличению этих показателей.

The development of novel approaches to induce apoptosis in tumour cells remains a key challenge in contemporary biomedicine. Given the exceptional thermal conductivity of graphene, we employed one of its deriva­tives — graphene oxide (GO) — to achieve localised heating of cells under near-infrared (NIR) irradiation in vitro. In this study, graphene oxide nanoparticles coated with either linear (LP-GOs, Ø184 ± 73 nm) or branched (BP-GOb, Ø1376 ± 48 nm) polyethylene glycol were used. The MCF-7 breast adenocarcinoma cell line served as the cancer model. Cells were cultured for 24 hours to allow monolayer formation, after which LP-GOs and BP-GOb nanoparticles were added at final concentrations of 5 and 25 μg/mL. The cells were then irradiated with NIR light using a Hydrosun-750 lamp for 1 hour. Cell viability, nanoparticle sorption / uptake and the rates of early and late apoptosis / necrosis were assessed at 1 and 24 hours post-irradiation. MCF-7 cells exhibited the capacity for sorption of PEGylated graphene oxide nanoparticles, including under conditions of NIR irradiation. After 24 hours of incubation, the proportion of PC7+ (GO-positive) cells reached approximately 10 % at a concentration of 5 μg/mL and 50 % at 25 μg/mL. NIR-irradiated nanoparticles did not produce statistically significant changes in cell viability or apoptosis/necrosis rates. However, a trend towards increased cell death and apoptosis was observed 24 hours post-irradiation.

Перипротезная инфекция (ППИ) является серьезным осложнением после эндопротезирования крупных суставов, требующим повторного хирургического вмешательства и длительной антимикробной терапии. Использование ПЦР в этиологической диагностике ППИ имеет значительное преимущество, заключающееся в экспресс-варианте получения результата и высокой чувствительности и специфичности. Цель исследования — c использованием метода ПЦР в режиме реального времени установить роль Staphylococcus spp., Streptococcus spp. и Enterobacteriaceae как микробного этиологического фактора ППИ; изучить присутствие Staphylococcus spp., Streptococcus spp. и Enterobacteriaceae в биоценозах верхних дыхательных путей, урогенитального и желудочно-кишечного трактов у пациентов с ППИ для определения условно-патогенных бактерий как эндогенного фактора риска развития инфекции после эндопротезирования крупных суставов. На основании проведенных исследований установлено, что выявление в синовиальной жидкости и фрагментах синовиальной оболочки ДНК Staphylococcus spp., Streptococcus spp. и Enterobacteriaceae у пациентов с клиническими признаками инфекции является микробиологическим этиологическим фактором ППИ. Изучен микробный состав биоценозов верхних дыхательных путей, урогенитального и желудочно-кишечного трактов: диагностически значимым критерием для отнесения пациента к группе риска по ППИ является определение концентрации ДНК условно-патогенного микроорганизма в исследуемом биотопе — 1,0 × 104 копий/мл при наличии клинической картины воспалительного процесса в этом биотопе.

Periprosthetic joint infection (PJI) is a serious complication of large joint arthoplasty, often necessitating repeated surgical interventions and prolonged antimicrobial therapy. Polymerase chain reaction (PCR) offers significant advantages in the aetiological diagnosis of PJI, namely rapid result acquisition and high sensitivity and specificity. This study aims to use real-time PCR to determine the role of Staphylococcus spp., Streptococcus spp., and Enterobacteriaceae as microbial aetiological agents of PJI, and to examine their presence in the biocenoses of the upper respiratory, urogenital, and gastrointestinal tracts in patients with PJI, in order to assess the potential role of opportunistic bacteria as endogenous risk factors for infection follo­wing large joint arthroplasty. The findings confirm that the detection of Staphylococcus spp., Streptococcus spp. and Enterobacteriaceae DNA in synovial fluid and synovial membrane fragments in patients with clinical signs of infection serves as a microbiological indicator of PJI. Furthermore, the microbial composition of the upper respiratory, urogenital and gastrointestinal biocenoses is analysed. A diagnostically significant criterion for identifying patients at risk of PJI is the detection of opportunistic microorganism DNA at concentrations of ≥1.0 × 10⁴ copies/ml in the study biotope, accompanied by clinical evidence of local inflammation.

Настоящая работа посвящена обсуждению концепции эмерджентности в современной системной биологии и затрагивает применение этой концепции в эпидемиологическом моделировании COVID-19, где можно выделить три направления эмерджентности: (i) эмерджентность эпидемии в популяции, возникающая из взаимодействий между неинфицированными, инфицированными, и переболевшими индивидуумами; (ii) эмерджентность физиологического ответа на инфекцию на уровне инфицированного организма, возникающая из взаимодействий между биомолекулами, и (iii) эмерджентность самого научно-исследовательского проекта возникающая из взаимодействий между различными институтами и частниками проекта.

Системно-биологическое понимание биологической эмерд­жентности вызывает необходимость некоторых изменений в подходах по дата менеджменту. С добавление концепции эмерджентости, классический подход так называемого FAIR дата менеджмента (аббревиация от Findable, Accessible, Interoperable, Reusable), трансформируется в FAIRE (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable, Emergeable), то есть данные становятся не только легко находимыми, доступными, взаимно совместимыми, но также эмерджентными. Для реализации FAIRE дата менеджмента предлагается подход модельно-ориентированной интеграции данных (SOMEDAI), при котором данные не просто сохраняются в базах данных, но сразу же интегрируются в математическую модель, что позволяет одновременно верифицировать качество данных и реконструировать биологическую эмерджентность.

This manuscript is dedicated to the concept of emergence in modern systems biology and discusses the essence of this concept, its role, and its implementation using the example of epidemic modeling for COVID-19, where three dimensions of emergence should be integrated: (i) the emergence of the epidemic and the spread of the virus in a population from interactions between susceptible, infected, and recovered individuals; (ii) the emergence of health-related properties of one individual from interactions between biomolecules; (iii) the emergence of the research project from interactions between various institutions collecting different pieces of clinical data. Systems biological understanding of biological emergence may require changes in data management approaches. By adding the concept of Emergence, classical FAIR data management may be extended to FAIRE, where data become not only Findable, Accessible, Interoperable, and Reusable, but also Emergeable (FAIRE). To implement FAIRE data management, we propose a Silicon Organism Model-Engrossed Data Integration approach (SOMEDAI), where data are not just stored in separate databases, but are integrated into a mathematical model. The latter allows for validating data consistency and using the data to reconstruct the emergent behaviour of the whole system.

Постковидный синдром, затрагивающий до 48 % пациентов после COVID-19, характеризуется стой­кими иммунными нарушениями, включая дисфункцию врожденного иммунитета и повышенную уязвимость к реактивации хронических инфекций. Цитомегаловирус (ЦМВ), персистирующий у 60—90 % населения, при им­муносупрессии вызывает тяжелые осложнения, такие как гепатит, энцефалит и полиорганная недостаточность. Ак­туальность исследования обусловлена необходимостью из­учения взаимосвязи между ЦМВ-реактивацией и иммуно­патогенезом постковидного синдрома, особенно в контексте дисфункции нейтрофилов и системы комплемента. Цель работы — оценить особенности фагоцитарной активности нейтрофилов и активности комплемента у пациентов с постковидным синдромом на фоне ЦМВ-инфекции.

Методы включали оценку фагоцитарной функции нейтрофилов с использованием латексных частиц диаметром 1,7 мкм: подсчет фагоцитирующих клеток на 100 нейтрофилов, расчет индекса фагоцитоза, фагоцитарного числа и интенсивности фагоцитарной активности методом световой микроскопии. Бактерицидная активность нейтрофилов анализировалась с помощью стандартного НСТ-теста. Уровень фрагментов системы комплемента определялся методом иммуноферментного анализа (ИФА).

Полученные данные позволят выявить специфические нарушения фагоцитарного звена и комплемент-опосредованного иммунитета, ассоциированные с ЦМВ-реактивацией при постковидном синдроме. Результаты исследования могут стать основой для разработки персонализированных подходов к иммунокоррекции у данной категории пациентов.

Post-COVID syndrome, affecting up to 48 % of patients after COVID-19, is characterized by persistent immune dysregulation, including innate immunity dysfunction and increased susceptibility to reactivation of chronic infections. Cytomegalovirus (CMV), which persists in 60—90 % of the population, can cause severe complications under immunosuppressive conditions, such as hepatitis, encephalitis, and multiorgan failure. The relevance of this study lies in investigating the relationship between CMV reactivation and the immunopathogenesis of post-COVID syndrome, particularly in the context of neutrophil dysfunction and complement system impairment. The aim of this study was to evaluate the features of neutrophil phagocytic activity and complement system activity in patients with post-COVID syndrome and concurrent CMV infection. Methods included assessment of neutrophil phagocytic function using 1.7 μm latex particles: counting phagocytic cells per 100 neutrophils, calculating the phagocytic index, phagocytic number, and phagocytic intensity via light microscopy. Neutrophil bactericidal activity was analyzed using the standard nitroblue tetrazolium (NBT) test. Complement system component levels were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The findings will help identify specific impairments in phagocy­tic function and complement-mediated immunity associated with CMV reactivation in post-COVID syndrome. The results of this study may provide a basis for developing personalized immunomodulatory approaches for this patient population.

Актуальность. Патогенез ишемической кардиомиопатии (ИКМП) до конца не изучен.

Цель. Выявление ключевых патогенетических факторов развития ИКМП с помощью многофакторного анализа и определение степени их влияния на заболевание.

Материал и методы. В исследование включено 60 больных ишемической болезнью сердца (ИБС) с ИКМП, 44 больных ИБС без кардиомиопатии. Материалом служили кровь и костный мозг, в которых определяли содержание десквамированных эндотелиальных клеток (ДЭК), классических, промежуточных, неклассических, переходных моноцитов, ранних и поздних эндотелиальных прогениторных клеток (ЭПК) методом проточной цитофлуориметрии. В плазме крови и надосадке костного мозга оценивали концентрацию VEGF-А, SDF-1, МСР-1, M-CSF, GM-CSF, TNF-α, HIF-1α, IL-6, IL-10, IL-13, IFN-γ методом иммунофлуоресцентного и иммуноферментного анализа. Выполнен корреляционный и многомерный факторный анализ при р < 0,05.

Результаты. На уровне крови первый по степени влияния на ИКМП фактор сочетал в себе содержание SDF-1, HIF-1α, M-CSF, ДЭК (обусловливал 41,8% дисперсии), второй — IL-10 и МСР-1 (31,1%), третий — поздних ЭПК (26,3%), четвертый — IL-6 и IL-13 (21,6%). В костном мозге первый по значимости фактор объединял содержание IL-10, IFN-γ, IL-13, M-CSF/IL-13 и классических моноцитов (47,1%), второй — неклассических моноцитов и TNF-α (35,2%), третий — VEGF-A, МСР-1, GM-CSF, HIF-1α (32,7%), четвертый — ранних ЭПК и IL-6 (25,5%). В костном мозге у больных ИБС без кардиомиопатии установлена связь между концентрацией IL-6 и SDF-1 (r= – 0,781, p = 0,013); у пациентов с ИКМП — IL-6 и MCP-1 (r = 0,899, p = 0,014).

Заключение. Ведущими патогенетическими факторами ИКМП являются: в крови — анергия медиаторного ответа HIF-1α, SDF-1 на гипоксию с гиперпродукцией IL-10; в костном мозге — недостаточность классических моноцитов и соотношения M-CSF/IL-13 в условиях избытка IFN-γ.

Background. The pathogenesis of ischemic cardiomyopathy (ICM) is not fully understood. Aim. This study aims to identify key pathogenetic factors involved in the development of ICMP through multifactorial analysis and to determine the extent of their contribution to disease progression. Material and methods. The study included 60 patients with coronary heart disease (CHD) and ICMP, and 44 patients with CHD without evidence of cardiomyopathy.Blood and bone marrow samples were analysed by flow cytometry to assess the content of desquamated endothelial cells (DEC); classical, intermediate, non-classical, transitional monocytes; and early and late endothelial progenitor cells (EPC). In plasma and bone marrow supernatant, the concentrations of VEGF-A, SDF-1, MCP-1, M-CSF, GM-CSF, TNF-α, HIF-1α, IL-6, IL-10, IL-13, and IFN-γ were assessed using immunofluorescence and enzyme-linked immunosorbent assay. Correlation and multivariate factor analysis were performed at p < 0.05. Results. At the blood level, the primary factor terms of influence on ICMP was the concentrations of SDF-1, HIF-1α, M-CSF and DEC, accounting for 41.8% of the total variance. The second most influential factor was the concentration of IL-10 and MCP-1 (31.1%); the third was the content of late endothelial progenitor cells (EPCs) (26.3%); and the fourth, the levels of IL-6 and IL-13 (21.6%). In the bone marrow, the most significant factor was the concentrations of IL-10, IFN-γ, IL-13, M-CSF/IL-13, and classical monocytes (47.1%). The second factor involved non-classical monocytes and TNF-α (35.2%); the third, VEGF-A, MCP-1, GM-CSF, and HIF-1α (32.7%); and the fourth, early EPC and IL-6 (25.5%). In the bone marrow of patients with CHD without cardiomyopathy, a significant negative correlation was observed between IL-6 and SDF-1 concentrations (r = – 0.781, p = 0.013), while in patients with ICMP, a strong positive correlation was found between IL-6 and MCP-1 (r = 0.899, p = 0.014). Conclusions. Pathogenetic factors contributing to the development of ICMP were identified. In the blood, the most significant was an anergic mediator response of HIF-1α and SDF-1 to hypoxia with hyperproduction of IL-10. In the bone marrow, deficiency of classical monocytes and the ratio of M-CSF/IL-13 under conditions of excess IFN-γ.