Относительная целесообразность строения и функций организмов: Кроссворд «Факторы эволюции по Ч. Дарвину»

Кроссворд «Факторы эволюции по Ч. Дарвину»

Кроссворд «Факторы эволюции по Ч. Дарвину»

с ответами

без ответов

1. Образование новых видов под действием естественного отбора в процессе исторического развития.
2. Эволюционные процессы, протекающие внутри вида и ведущие к образованию новых видов, — начальный этап эволюции.
3. Эволюционный процесс образования из видов, возникших в результате микроэволюции.
4. Видообразование путём географической изоляции популяции — при расселении, распадении ареала.
5. Совокупность особей одного вида, занимающих определённый ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида. Это элементарная эволюционная структура.
6. Английский естествоиспытатель. Создал теорию эволюции органического мира.
7. Относительная целесообразность строения и функций организма, явившаяся результатом естественного отбора.
8. Способность организмов изменять свои признаки и свойства.
9. Способность организмов передавать следующему поколению свои признаки и свойства.
10. Результат борьбы за существование.
11. Совокупность популяций особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к сходным условиям жизни и занимающих в природе определённую область распространения — ареал.
12. Процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.
13. Расхождение признаков в пределах популяции, вида, возникающее под действием естественного отбора.
14. Образование нового вида путём освоения популяцией нового местообитания в пределах ареала данного вида.
15. Сближение признаков в пределах разных систематических групп живых организмов, возникших при воздействии относительно одинаковых условий существования в ходе естественного отбора.
16. Совокупность генов популяции в данный период времени.
17. Разработанная Ч. Дарвином теория эволюции органического мира на Земле путём естественного происхождения видов на основе изменчивости, наследственности, борьбы за существование и отбора.

ПОМОГИТЕ ПРОЙТИ ТЕСТ ПО БИОЛОГИИ, ПОЖАЛУЙСТА!!!!!!! 1 Процесс исторического развития живой

1 Процесс исторического развития живой природы от появления жизни на Земле до наших дней – это:

2)эволюция

2 Цитологическим доказательством эволюции является:

3) сходство строения и химического состава клеток всех организмов

3 Эволюционным процессом внутри неродственных систематических групп, находящихся в одинаковых условиях, приводящим к приобретению сходных признаков, называется:

1)конвергенция

4 Органами, развивающимися из разных зародышевых зачатков и приспособленными в результате конвергенции к выполнению одинаковых функций, называются:

4)аналогичные органы

5 Автор первой научной классификации живых организмов:

3)К. Линней

6 По Ч. Дарвину, движущими силами эволюции являются:

4)все перечисленное

7 Естественным отбором Ч. Дарвин назвал:

4) процесс сохранения и оставления потомства наиболее приспособленными особями, уничтожение наименее приспособленных особей

8 Причина борьбы за существование, по Ч. Дарвину:

2) ограниченность ресурсов среды и интенсивное размножение

9 Согласно синтетической теории эволюции элементарным эволюционным явлением называется:

4) стойкое изменение генофондов популяций в направлении лучшей приспособленности к среде.

10 Наследственная изменчивость имеет важное значение для эволюции, так как способствует:

3) увеличение генетической неоднородности особей в популяции

11 Результатом движущего отбора является:

1) появление новых видов

12 В популяциях, обитающих в почти постоянных условиях среды, действует вид естественного отбора, который называется:

1) стабилизирующим

13 Относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, — это:

3) приспособленность

14 Видом называется группа особей:

3) скрещивающихся и дающих плодовитое потомство

15 Морфологическим критерием вида является:

3) особенности внешнего и внутреннего строения

16 Изменения, связанные с увеличением ареала и численности особей вида, — это:

2)биологический прогресс

17 Примером ароморфоза является:

4) появление легких у земноводных

18 Установите соответствие между признаком организма и формой эволюции, в результате которой он сформировался.

Признак организма  = Форма эволюции

А. Строение зубов тигра и бобра  — 1. Дивергентная

Б. Крылья бабочки и ласточки  — 2. Конвергентная

В. Конечности дельфина и лошади  — 1. Дивергентная

Г. Обтекаемая форма тела у акулы и ихтиозавра  — 2. Конвергентная

Д. Усики винограда и усики гороха  — 1. Дивергентная

Е. Крылья стрекозы и пчелы  — 1. Дивергентная

19 Выберите три правильных ответа. Примерами идиоадаптаций является появление:

2) иголок у кактуса

5) длинной шеи у жирафа

3) перепонок на лапках у лягушек и уток

Дарвинизм: основные термины и понятия

ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ ПО Ч. ДАРВИНУ

Наследственность — способность организмов передавать следующему поколению свои признаки и свойства, т. е. воспроизводить себе подобных.
Изменчивость — способность организмов изменять свои признаки и свойства. Определенная, групповая (модификационная) изменчивость не наследуется. Неопределенная, индивидуальная (мутационная) изменчивость наследуется.

Борьба за существование-отношение организмов с условиями среды и с другими живыми особями. Формы борьбы за существование: внутривидовая, межвидовая, борьба с неблагоприятными условиями среды.
Естественный отбор — результат борьбы за существование. Приводит к усиленному размножению одних и устранению от размножения или гибели других особей. Отбираются особи, наиболее приспособленные к данным условиям существования. Через естественный отбор осуществляется эволюция.
Приспособленность организмов — относительная целесообразность строения и функций организма, явившаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных в данных условиях существования особей.

ДАРВИНИЗМ

Дарвинизм — разработанная Ч. Дарвином теория эволюции органического мира на Земле путем естественного происхождения видов на основе изменчивости, наследственности, борьбы за существование и отбора. Задача дарвинизма - выявление закономерностей развития органического мира.

Эволюция — процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.
Вид — совокупность популяций особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к сходным условиям жизни и занимающих в природе определенную область распространения —
ареал.
Популяция — совокупность особей одного вида. занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида. Популяция — элементарная эволюционная структура.
Конвергенция — сближение признаков в пределах разных систематических групп живых организмов, возникшее при воздействии относительно одинаковых условий существования на ход
естественного отбора.
Дивергенция — расхождение признаков в пределах популяции. вида, возникающее под действием естественного отбора. Общая закономерность эволюции, приводящая к образованию новых видов,
родов, классов и т. д.
Микроэволюция — эволюционные процессы, протекающие внутри вида и ведущие к образованию новых видов,- начальный этап эволюции. Она происходит на основе наследственной изменчивости
под контролем естественного отбора.
Макроэволюция (надвидовая эволюция) — эволюционный процесс образования из видов, возникших в результате микроэволюции, новых родов, из родов — новых семейств и т. д.
Видообразование — образование новых видов под действием естественного отбора в процессе исторического развития.
Элементарные эволюционные факторы — естественный отбор, мутации, популяционные волны (волны жизни), изоляция (географическая, экологическая, генетическая).
Географическое видообразование — образование нового вида путем географической изоляции популяции — при расселении.
распадении ареала.
Экологическое видообразование — образование нового вида путем освоения популяцией нового местообитания в пределах ареала
данного вида.
Элементарное эволюционное явление — длительно направленное
изменение генофонда популяции.
Генофонд — совокупность генов популяции в данный период
времени.
Органическая целесообразность — приспособительное свойство вида, выработанное отбором; носит относительный характер, так как полезно лишь в тех условиях среды, в которых вид длительное
время существует.
Многообразие видов — результат длительного исторического
развития (эволюции), в ходе которого одни виды вымирали, другие приспособились к условиям существования и не менялись, третьи дали начало более высокоорганизованным группам организмом.
Постепенное усложнение организмов — прогрессивное изменение строения и повышение организации живых существ, происходящее под влиянием творческой роли естественного отбора в процессе
эволюции.

---

ПОМОГИТЕ ПРОЙТИ ТЕСТ ПО БИОЛОГИИ, ПОЖАЛУЙСТА!!!!!!! 1 Процесс исторического развития…: Биология

1 Процесс исторического развития живой природы от появления жизни на Земле до наших дней – это:

2)эволюция

2 Цитологическим доказательством эволюции является:

3) сходство строения и химического состава клеток всех организмов

3 Эволюционным процессом внутри неродственных систематических групп, находящихся в одинаковых условиях, приводящим к приобретению сходных признаков, называется:

1)конвергенция

4 Органами, развивающимися из разных зародышевых зачатков и приспособленными в результате конвергенции к выполнению одинаковых функций, называются:

4)аналогичные органы

5 Автор первой научной классификации живых организмов:

3)К. Линней

6 По Ч. Дарвину, движущими силами эволюции являются:

4)все перечисленное

7 Естественным отбором Ч. Дарвин назвал:

4) процесс сохранения и оставления потомства наиболее приспособленными особями, уничтожение наименее приспособленных особей

8 Причина борьбы за существование, по Ч. Дарвину:

2) ограниченность ресурсов среды и интенсивное размножение

9 Согласно синтетической теории эволюции элементарным эволюционным явлением называется:

4) стойкое изменение генофондов популяций в направлении лучшей приспособленности к среде.

10 Наследственная изменчивость имеет важное значение для эволюции, так как способствует:

3) увеличение генетической неоднородности особей в популяции

11 Результатом движущего отбора является:

1) появление новых видов

12 В популяциях, обитающих в почти постоянных условиях среды, действует вид естественного отбора, который называется:

1) стабилизирующим

13 Относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, — это:

3) приспособленность

14 Видом называется группа особей:

3) скрещивающихся и дающих плодовитое потомство

15 Морфологическим критерием вида является:

3) особенности внешнего и внутреннего строения

16 Изменения, связанные с увеличением ареала и численности особей вида, — это:

2)биологический прогресс

17 Примером ароморфоза является:

4) появление легких у земноводных

18 Установите соответствие между признаком организма и формой эволюции, в результате которой он сформировался.

Признак организма  = Форма эволюции

А. Строение зубов тигра и бобра  — 1. Дивергентная

Б. Крылья бабочки и ласточки  — 2. Конвергентная

В. Конечности дельфина и лошади  — 1. Дивергентная

Г. Обтекаемая форма тела у акулы и ихтиозавра  — 2. Конвергентная

Д. Усики винограда и усики гороха  — 1. Дивергентная

Е. Крылья стрекозы и пчелы  — 1. Дивергентная

19 Выберите три правильных ответа. Примерами идиоадаптаций является появление:

2) иголок у кактуса

5) длинной шеи у жирафа

3) перепонок на лапках у лягушек и уток

ОГЭ по биологии 2022 задание 29: номер 16

ВИДЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Приспособленность — это относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора.

Форма тела животных позволяет им легко передвигаться в соответствующей обстановке, делает организмы малозаметными в окружающей среде, например, морской конёк-тряпичник. Маскировка — сходство организма с каким-либо предметом окружающей среды по окраске, форме тела, например, палочник. Покровительственная окраска скрывает организм в окружающей среде, делает его незаметным, например, кузнечик. Расчленяющая окраска — чередование светлых и тёмных полос на теле создаёт иллюзию чередования света и тени, размывает контуры животного, например, зебра, тигр.

Предостерегающая окраска — яркая окраска, указывающая на наличие ядовитых веществ или специальных жалящих органов защиты, на опасность организма для хищника, например, шмель, оса. Мимикрия — подражание незащищённых организмов хорошо защищённым, например, глухая крапива. Приспособительное поведение — повадки, инстинкты, направленные на защиту от врагов и действий факторов среды (угрожающая поза, предупреждающая и отпугивающая врага, замирание, забота о потомстве, запасание корма, постройка гнезда, норы и т. д.).

У растений также выработались приспособления к защите, размножению и распространению: колючки; яркая окраска цветков у насекомоопыляемых растений; разное время созревания тычинок и семязачатков препятствует распространению семян. Видоизменения различных органов у растений — это приспособления к перенесению неблагоприятных условий и вегетативному размножению.

Используя содержание текста «Виды приспособлений» и собственные знания, ответьте на следующие вопросы.

1. Какой характер носят приспособления у живых организмов? Ответ поясните.
2. Некоторые животные имеют окраску, сочетающую яркие цвета, например, чёрный и красный, чёрный и жёлтый. Каково биологическое значение такой окраски?
3. Как растения приспосабливаются к недостатку влаги? Приведите примеры.

Относительная приспособленность организмов

2014-05-31

Приспособленность — относительная целесообразность строения и функций организма, что является результатом естественного отбора, который устраняет неприспособленных особей. Признаки возникают вследствие мутаций. Если они повышают жизнеспособность организма, его плодовитость, способствуют расширению ареала, то такие признаки «подхватываются» отбором, закрепляются в потомстве и становятся приспособлениями.

Форма тела животных дает им возможность легко передвигаться в соответствующей среде, делает организмы малозаметными среди предметов. Например, обтекаемая форма тела у рыб, наличие длинных конечностей в прыгуна.

У растений форма цветка, положение на побеге способствует опылению.
Маскировка — приобретение сходства организма с любым предметом окружающей среды, например, сходство крыльев бабочки с сухими листьями или корой деревьев. Форма тела гусеницы бабочек-пядениц делает их незаметными среди сухих ветвей растений. Рыбу-иглу не видно среди водорослей.
Защитная окраска скрывает организм в среде обитания, делает его незаметным. Например, белая окраска у зайца, зеленый — в прыгуна. Окраску, расчленяет, — чередование светлых и темных полос на теле — создает иллюзию светотени, размывает контуры животного (зебры, тигры).

Предупреждающее окраски указывает на наличие в данной особи ядовитых веществ, специальных органов защиты, опасности для хищника (осы, змеи, солнышка).

Мимикрия — способность к подражанию менее защищенным организмом одного вида более защищенному организму другого вида (или предмета среды), предохраняющий его от истребления (осо-образные мухи, неядовитые змеи).

Приспособительная поведение у животных — это угрожающая поза, предупреждает и отпугивает врага, замирания, забота о потомстве, запас продовольствия, строение гнезда, норы. Поведение животных направлена на защиту и сохранение от врагов и вредных воздействий факторов среды.
У растений также выработались приспособления: колючки предохраняют от поедания; яркая окраска цветков привлекает насекомых-опылителей; разное время созревания пыльцы и семенных зачатков препятствует самоопылению; разнообразие плодов способствует распространению семян.
Все приспособления имеют относительный характер, так как действуют в определенных условиях, к которым адаптирован организм. При изменении среды приспособления могут не защитить организм от гибели, а следовательно, признаки перестают быть приспособительными. Узкая специализация может стать причиной гибели в изменившихся.

Причина возникновения приспособлений состоит в том, что организмы, которые не соответствуют данным условиям, погибают и не оставляют потомства.

категория: Биология

Лекция № 15: «теория эволюции. Антропогенез».

1. Исторические предпосылки возникновения эволюционного учения.

Эволюционное учение появилось лишь с возникновением в философии материалистического мировоззрения. Господствовавшие до того идеалистическое мировоззрение провозглашало творцом всей природы Бога. А согласно материалистическому учению первоначально возникла неживая, а затем живая природа и в ходе её длительного развития появились высокоразвитые существа. Их никто не создавал, они — следствие эвол-х преобразований живой материи, вершиной которых стал человек.

Первые представления об эволюции появляются в поздних работах К.Линнея (18 в.), а затем эволюционное учение Ж.-Б. Ламарка (18-19 в.). В России — в трудах М.В. Ломоносова и А.Н Радищева. В 19 в. Исследования развития животных К.М. Бэр и Ч. Дарвин — «закон зародышевого сходства». Зоолог К.Ф. Рулье обосновал положения о взаимосвязях организма и внешней среды. В сред. 19 в. Ч.Дарвин создаёт учение о происхождении и эволюции видов, которое послужило основой для современной генетики, в создание учения о виде.

Дарвинизм – разработанная Ч.Дарвином теория эволюции органического мира на Земле путем естественного происхождения видов на основе изменчивости, наследственности, борьбы за существования и отборе.

Задача Дарвинизма — выявление закономерностей развития органического мира.

Эволюция – процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора (И.,Н.,Е.О.).

2.Эволюционные факторы:

Наследственность — способность организмов передавать следующему поколению свои признаки и свойства т.е. воспроизводить себе подобных.

Изменчивость – способность организмов изменять свои признаки и свойства (наследуемая мутационная; ненаследуемая модификационная).

Борьба за существование — отношения организмов с условиями среды и с другими живыми особями (внутривидовая, межвидовая, борьба с неблагоприятными условиями среды).

Естественный отбор — результат борьбы за существование. Приводит к усиленному размножению одних и устранению от размножения или гибели других особей. Отбираются особи, наиболее приспособленные к данным условиям существования. Через Е.О. осуществляется эволюция.

Приспособленность организмов — относительная целесообразность строения и функций организма, явившаяся результатом Е.О

Действие элементарных эволюционных факторов (Е.О., мутации, популяционные волны, изоляция) приводит к дивергенции популяций и образованию новых видов.

3. Направление эволюции.

Ароморфоз – (от греч. «аро» — поднимать, «морфа» — форма) эволюционные, морфофизиологические изменения, повышающий общий уровень организации и жизнедеятельности организмов; возникают в связи с крупными геологическими и климатическими изменениями, которые приводят к резкому изменению среды обитания (выход. жив. и раст. на сушу, теплокровность у птиц и млекопитающих и др.). Приводят к образованию новых крупных систематических групп — типов, классов.

Идиоадаптация — (от греч. «идиом» — особенность, «адаптация»- приспособления) мелкие эволюционные морфофизиологические изменения, обеспечивающие приспособление организмов к определённым условиям среды обитания (скаты и камбалы перешли к донному образу жизни). Идиоадаптации способствуют появлению более мелких систематических групп — семейств, родов, видов.

Дегенерация — (от лат. «дегенераре» — вырождение) эволюционные морфофизиологические изменения, ведущие к упрощению организма (черви-паразиты-присоски, крючки, высокая плодовитость)

Биологический прогресс — повышение организации от примитивных форм к более сложным, увеличение численности особей одного вида, расширение его ареала; иногда основывается на морфофизиологическом регрессе (упрощении организации).

Биологический регресс — уменьшение ареала, числа особей и видов; ведет к вымиранию видов.

Функции тела и жизненный процесс

Функции тела

Функции организма — это физиологические или психологические функции систем организма. Функции организма — это, в конечном счете, функции его клеток. Выживание — самое важное дело тела. Выживание зависит от поддержания или восстановления организмом гомеостаза, состояния относительного постоянства его внутренней среды.

Более века назад французский физиолог Клод Бернар (1813–1878) сделал замечательное наблюдение.Он отметил, что клетки тела выживают в здоровом состоянии только тогда, когда температура, давление и химический состав окружающей их среды остаются относительно постоянными. Позже американский физиолог Уолтер Б. Кэннон (1871-1945) предложил название гомеостаз для относительно постоянных состояний, поддерживаемых телом. Гомеостаз — ключевое слово в современной физиологии. Оно происходит от двух греческих слов — «гомео», что означает одно и то же, и «стазис», что означает стоять. Таким образом, «стоять или оставаться таким же» — это буквальное значение гомеостаза.Однако, как подчеркивал Кэннон, гомеостаз не означает чего-то установленного и неподвижного, что остается неизменным все время. По его словам, гомеостаз «означает состояние, которое может меняться, но относительно постоянно».

Гомеостаз зависит от того, что организм непрерывно выполняет многие действия. Его основные действия или функции — это реагирование на изменения в окружающей среде тела, обмен материалами между окружающей средой и клетками, метаболизм продуктов и интеграция всех разнообразных видов деятельности организма.

Способность организма выполнять многие из своих функций постепенно меняется с годами. В целом организм наименее хорошо выполняет свои функции на обоих концах жизни — в младенчестве и в пожилом возрасте. В детстве функции организма постепенно становятся все более и более эффективными. В период позднего созревания и старости все наоборот. Они постепенно становятся все менее эффективными и действенными. В молодом возрасте они обычно работают с максимальной эффективностью.

Жизненный процесс

Все живые организмы обладают определенными характеристиками, которые отличают их от неживых форм. Основные процессы жизни включают организацию, метаболизм, отзывчивость, движения и размножение. У людей, которые представляют собой наиболее сложную форму жизни, есть дополнительные требования, такие как рост, дифференциация, дыхание, пищеварение и выделение. Все эти процессы взаимосвязаны. Ни одна часть тела, от мельчайшей клетки до целой системы организма, не работает изолированно.Все они работают вместе, в точно настроенном балансе, для благополучия человека и поддержания жизни. Такие заболевания, как рак и смерть, представляют собой нарушение баланса этих процессов.

Ниже приводится краткое описание жизненного процесса:

Организация

На всех уровнях организационной схемы существует разделение труда. Каждый компонент выполняет свою работу в сотрудничестве с другими. Даже отдельная клетка, если она потеряет свою целостность или организацию, умрет.

Метаболизм

Метаболизм — широкий термин, включающий все химические реакции, происходящие в организме. Одной из фаз метаболизма является катаболизм, при котором сложные вещества расщепляются на более простые строительные блоки и высвобождается энергия.

Отзывчивость

Отзывчивость или раздражительность связаны с обнаружением изменений во внутренней или внешней среде и реагированием на это изменение. Это акт ощущения стимула и реакции на него.

Механизм

В теле существует много типов движений. На клеточном уровне молекулы перемещаются из одного места в другое. Кровь переходит из одной части тела в другую. Диафрагма движется с каждым вдохом. Способность мышечных волокон сокращаться и, таким образом, производить движение, называется сократимостью.

Репродукция

Для большинства людей воспроизводство означает формирование нового человека, рождение ребенка. Таким образом, жизнь передается от одного поколения к другому через воспроизводство организма.В более широком смысле воспроизводство также относится к образованию новых клеток для замены и ремонта старых клеток, а также для роста. Это клеточное размножение. Оба они необходимы для выживания человечества.

Рост

Рост означает увеличение размера либо за счет увеличения количества клеток, либо за счет увеличения размера каждой отдельной клетки. Для того, чтобы происходил рост, анаболические процессы должны происходить быстрее, чем катаболические процессы.

Дифференциация

Дифференциация — это процесс развития, при котором неспециализированные клетки превращаются в специализированные клетки с отличительными структурными и функциональными характеристиками. Через дифференцировку клетки развиваются в ткани и органы.

Дыхание

Дыхание относится ко всем процессам, участвующим в обмене кислорода и углекислого газа между клетками и внешней средой. Он включает в себя вентиляцию, диффузию кислорода и углекислого газа и перенос газов в крови.Клеточное дыхание связано с использованием клетками кислорода и высвобождением углекислого газа в процессе метаболизма.

Пищеварение

Пищеварение — это процесс расщепления сложной пищи на простые молекулы, которые могут всасываться в кровь и использоваться организмом.

Экскреция

Экскреция — это процесс, который удаляет из организма продукты пищеварения и метаболизма. Он избавляется от побочных продуктов, которые организм не может использовать, многие из которых токсичны и несовместимы с жизнью.

Десять описанных выше жизненных процессов недостаточно для обеспечения выживания человека. Помимо этих процессов, жизнь зависит от определенных физических факторов окружающей среды. К ним относятся вода, кислород, питательные вещества, тепло и давление.

Глава 6: Человеческий организм

H UMAN I DENTITY H UMAN D РАЗВИТИЕ B ASIC F ФУНКЦИИ L ЗАРАБОТКА P HYSICAL H EALTH M ENTAL H EALTH Глава 6: ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ Насколько мы, люди, во многом похожи на другие виды, мы уникальна среди земных форм жизни в нашей способности использовать язык и подумал.Обладая большим и сложным мозгом, наш вид имеет способность думать, воображать, творить и учиться на собственном опыте это намного превосходит любой другой вид. Мы использовали эту способность создавать технологии и литературные и художественные произведения в широком масштабе, и развивать научное понимание самих себя и мира. Мы также уникальны своим глубоким любопытством к себе: как мы вместе физически? Как мы образовались? Как мы относимся биологически другим формам жизни и нашим предкам? Как мы как люди похожи или непохожи на других людей? Как мы можем оставаться здоровыми? Большая часть научных исследований сосредоточена на таких вопросах. В этой главе представлены рекомендации относительно того, что с научной точки зрения грамотные люди должны знать о себе как о биологическом виде. Такие знания обеспечивает основу для повышения осведомленности о себе и обществе. В этой главе рассматриваются шесть основных аспектов человеческого организма: личность, развитие человека, основные функции тела, обучение, физическое здоровье и психическое здоровье.Рекомендации по физическому и психическое здоровье включены, потому что они помогают связать научные понимание человеческого организма к основной проблемной области — личной благополучие — общее для всех людей. H UMAN I DENTITY Во многих биологических отношениях люди похожи на другие живые организмы.Например, они состоят из клеток, подобных клеткам других животных, имеют примерно одинаковый химический состав, системы органов и физические характеристики, как и многие другие, воспроизводятся аналогичным образом, несут такая же генетическая информационная система, и являются частью пищи Интернет. Ископаемые и молекулярные свидетельства подтверждают веру в то, что человеческий виды, как и другие, произошли от других организмов.Свидетельство продолжает накапливаться, и ученые продолжают спорить о датах и происхождение, но общие очертания истории общеприняты. Приматы — классификация подобных организмов, включающая люди, обезьяны и обезьяны, а также некоторые другие виды млекопитающих — начали произошел от других млекопитающих менее 100 миллионов лет назад. Несколько человекоподобных видов приматов начали появляться и ветвиться около 5 миллионов лет назад, но все, кроме одного, вымерли.Линия, которая выжила привело к современному человеческому виду. Как и другие сложные организмы, люди различаются размером и формой, кожей цвет, пропорции тела, волосы на теле, черты лица, сила мышц, руки и так далее. Но эти отличия незначительны по сравнению с внутреннее сходство всех людей, о чем свидетельствует факт что люди из любой точки мира могут физически смешивать на основе репродукции, переливания крови и трансплантации органов.Люди действительно представляют собой единый вид. Кроме того, столь же велики, как и культурные различия между группами людей, их сложные языки, технологии, и искусство отличает их от любых других видов. Некоторые другие виды организуются в социальном плане — в основном, принимая на различные специализированные функции, такие как защита, сбор еды, или воспроизводство — но они следуют относительно фиксированным образцам, которые ограничены их генетической наследственностью.У людей гораздо больше диапазон социального поведения — от карточных игр до хорового пения музыка, от овладения несколькими языками до формулирования законов. Одно из важнейших событий в истории человечества. Приблизительно 10 000 лет назад наступил поворот от охоты и собирательства к земледелию, что сделало возможным быстрый рост населения. Во время того раннего период роста, социальная изобретательность человеческого вида началась для создания деревень, а затем и городов, новых экономических и политических систем, ведение записей — и организованная война.В последнее время большая эффективность сельского хозяйства и борьбы с инфекционными заболеваниями еще более ускорились рост человеческого населения, которое сейчас составляет более пяти миллиардов. Так же, как наш вид является биологическим, социальным и культурным, так и он. технологический. По сравнению с другими видами в нас нет ничего особенного когда дело доходит до скорости, ловкости, силы, выносливости, зрения, слуха, или способность противостоять экстремальным условиям окружающей среды.Однако различные технологии улучшают нашу способность взаимодействовать. с физическим миром. В каком-то смысле наши изобретения помогли нам восполнить наши биологические недостатки. Письменные записи позволяют нам делиться и собирать большие объемы информации. Транспортные средства позволяют нам двигаться быстрее, чем другие животные, путешествовать во многих средствах массовой информации (даже в космосе) и добраться до отдаленных и негостеприимных мест.Инструменты предоставить нам очень тонкий контроль и огромную силу и скорость. Телескопы, камеры, инфракрасные датчики, микрофоны и другие инструменты расширяют наши зрительные, слуховые и тактильные ощущения, и повысить их чувствительность. Протезы и химические и хирургическое вмешательство позволяет людям с ограниченными физическими возможностями эффективно функционируют в своей среде. H UMAN D РАЗВИТИЕ Человек развивается из единственной клетки, образованной в результате слияния яйца. клетка и сперматозоид; каждый вносит половину генетического Информация.Яичники у самок производят созревшие яйцеклетки, обычно один за менструальный цикл; семенники у мужчин производят сперматозоиды в большом количестве числа. Обычно происходит оплодотворение яйцеклетки спермой. после того, как сперматозоиды откладываются рядом с яйцеклеткой. Но оплодотворение не всегда получается, потому что депонирование спермы может происходить в время менструального цикла женщины, когда яйцеклетка отсутствует, или одна партнеров могут быть неспособны производить жизнеспособные половые клетки.Также противозачаточные могут быть использованы меры, чтобы вывести из строя сперматозоиды, заблокировать их путь к яйцо, предотвратить выход яиц или предотвратить оплодотворение яйцеклетки. имплантация успешно. Использование искусственных средств для предотвращения или облегчения беременность поднимает вопросы социальных норм, этики, религиозных убеждений, и даже политика. В течение нескольких часов после зачатия оплодотворенная яйцеклетка делится на две одинаковые клетки, каждая из которых вскоре снова делится и так далее, пока их не будет достаточно, чтобы образовалась небольшая сфера.В течение нескольких дней, эта сфера встраивается в стенку матки, где плацента питает эмбрион, позволяя переносить вещества между кровь матери и развивающегося ребенка. В течение первые три месяца беременности последующие поколения клеток организуют в органы; в течение вторых трех месяцев все органы и особенности тела развивать; и в течение последних трех месяцев дальнейшее развитие и рост происходит.Эти модели человеческого развития аналогичны тем, которые других животных с позвоночником, хотя временная шкала может быть очень другой. Развивающийся эмбрион может подвергаться риску по собственной генетические дефекты, слабое здоровье матери или несоответствующее питание во время беременность или употребление ею алкоголя, табака и других наркотиков. Если к моменту рождения ребенка развитие не завершено по одной из следующих причин: преждевременные роды или плохой уход за здоровьем, младенец может не выжить.После рождения, младенцы могут подвергаться риску из-за травм во время родов или инфекция во время или вскоре после события. Смертность младенцев, поэтому сильно различается от места к месту, в зависимости от качества санитарии, гигиены, дородового питания и медицинского обслуживания. Даже для выживших младенцев плохие условия до или после рождения могут приводят к снижению физических и умственных способностей. У нормальных детей психическое развитие характеризуется регулярным появление набора способностей на последовательных этапах. Это включает улучшение памяти к концу первого месяца, речи звучит к первому дню рождения, связная речь ко второму дню рождения, умение связывать понятия и категории к шестому дню рождения, и способность обнаруживать последовательность или непоследовательность в аргументах к подростковому возрасту.Развитие этих все более сложных уровень интеллектуальной компетентности является функцией как увеличения зрелость мозга и обучающий опыт. Если соответствующие виды стимуляция недоступна, когда ребенок находится в особо чувствительной стадии развития, некоторые виды дальнейших биологических и психологических развитие может быть затруднено или даже не произойти. Этот необычайно долгий период человеческого развития — по сравнению с с другими видами — связано с выдающейся ролью мозг в эволюции человека.Большинство видов очень ограничены в своем репертуар поведения и зависит выживание от предсказуемых реакций определяется в основном генетическим программированием; млекопитающие, и особенно люди гораздо больше зависят от наученного поведения. Длительное детство дает время и возможности для развития мозга в эффективную инструмент для разумной жизни. Это приходит не только через игру и взаимодействие с детьми старшего возраста и взрослыми, но также через воздействие к словам и искусству людей из других частей мира и другие времена в истории.Способность учиться сохраняется на протяжении всей жизни и в некотором смысле может улучшиться по мере того, как люди создают базу идей и приходят чтобы понять, как они учатся лучше всего. Стадии развития происходят с несколько разным временем для разных индивидуумов, как функция обоих различных физиологических факторов и разный опыт. Переход от одного этапа к другому может доставлять хлопоты, особенно при значительных биологических изменениях или когда они не идут в ногу с социальными способностями или ожиданиями других.Разные общества придают разное значение и важность развитию. этапы и переходы от одного к другому. Например, детство определяется юридически, социально, а также биологически, и его продолжительность и значение различаются в разных культурах и исторических периодах. В Соединенные Штаты, начало полового созревания — созревание тело в процессе подготовки к размножению — происходит за несколько лет до возраст, который обычно считается физически и психологически приемлемым для отцовства и других функций взрослых. Станут ли взрослые родителями и (если они сделают) сколько потомков у них есть, определяется широким разнообразием культурных и личных факторов, а также по биологии. Технологии значительно увеличили варианты, доступные людям для контроля их воспроизводства. Химическая и существуют механические средства для предотвращения, обнаружения или прекращения беременность. С помощью таких мер, как гормональная терапия и искусственные оплодотворение, также возможно наступление желаемой беременности иначе не могло быть.Использование этих технологий для Однако предотвращение или облегчение беременности является спорным вопросом и вызывает вопросы общественных нравов, этики, религиозных убеждений и даже политики. Старение — это нормальный, но все еще плохо изученный процесс в все люди. Его эффекты сильно различаются у разных людей. В основном, мышцы и суставы становятся менее гибкими, кости и мышцы потерять некоторую массу, уровни энергии уменьшатся, и чувства станут меньше острый.Для женщин одним из основных событий в процессе старения является менопауза; где-то в возрасте от 45 до 55 лет они претерпевают серьезные изменения в производстве половых гормонов, в результате чего они не у них больше менструального цикла, и яйца больше не выделяются. Процесс старения человека связан не только с изменением гормональная система, а также болезни и травмы, диета, мутации возникают и накапливаются в клетках, изнашиваются на тканях, например, нагружают суставы, психологические факторы и воздействие вредных веществ.Медленное накопление повреждающих агентов, таких как отложения в артериях, повреждение легких от курения и радиационное поражение кожи, может вызвать заметное заболевание. Иногда заболевания, которые появляются поздно в жизни повлияет на функции мозга, включая память и личность. Кроме того, снижение физических возможностей и потеря привычного социальная роль может привести к тревоге или депрессии.С другой стороны, многие пожилые люди могут довольно хорошо ладить, живя независимо и активный образ жизни без длительных периодов инвалидности. Кажется, что существует максимальная продолжительность жизни для каждого вида, включая люди. Хотя некоторые люди живут более ста лет, большинство не надо; средняя продолжительность жизни, включая умерших в детстве колеблется от 35 в некоторых популяциях до высоких как 75 в большинстве промышленно развитых стран.Высокие средние значения в основном связаны с к низкому уровню смертности младенцев и детей, а также к улучшению санитарии, диета и гигиена для большинства людей, а также улучшение медицинского обслуживания Старый. Ожидаемая продолжительность жизни также различается в зависимости от социально-экономического положения. по группам и по полу. Наиболее частые причины смерти различаются. возрастные, этнические и экономические группы. В США, например, ДТП со смертельным исходом чаще всего встречаются среди молодых мужчин, болезни сердца вызывает больше смертей среди мужчин, чем женщин, а также от инфекционных заболеваний и убийства вызывают больше смертей среди бедных, чем среди богатых. B ASIC F ФУНКЦИИ Организм человека представляет собой сложную систему клеток, большинство из которых сгруппированы в системы органов, которые имеют специализированные функции. Эти системы лучше всего можно понять с точки зрения основных функций, которые они выполняют: получение энергии из пищи, защита от травм, внутренняя координация, и размножение. Постоянная потребность в энергии задействует чувства и скелетные мышцы. при добыче пищи пищеварительная система расщепляет пищу на пригодных к употреблению соединений и при утилизации непереваренных пищевых продуктов легкие в обеспечении кислородом для сжигания пищи и разряда производится углекислый газ, мочевыводящая система для удаления других растворенные продукты жизнедеятельности клеток, кожа и легкие для избавление от лишнего тепла (в котором большая часть энергии содержится в пище). в конечном итоге деградирует), и кровеносная система для перемещения всех этих вещества в клетки или из них, где они необходимы или производятся. Как и все организмы, у людей есть средства защиты. Самозащита предполагает использование органов чувств для обнаружения опасности. гормональная система для стимуляции сердца и получения доступа к неотложной помощи запасы энергии и мускулы в бегстве или защите. Кожа обеспечивает щит от вредных веществ и организмов, таких как бактерии и паразиты. Иммунная система обеспечивает защиту от веществ которые проникают в организм и против раковых клеток, которые спонтанно развиваются в организме.Нервная система играет особенно важную роль. важная роль в выживании; это делает возможным вид обучения людям нужно справляться с изменениями в окружающей их среде. Внутренний контроль, необходимый для управления и координации этих сложные системы осуществляется мозгом и нервной системой в соединение с железами, выделяющими гормоны. Электрические и химические сигналы, передаваемые нервами и гормонами, интегрируют тело в целом.Множество перекрестных влияний между гормонами и нервами дают начало системе скоординированных циклов почти всех функций организма. Нервы могут возбуждать некоторые железы для выделения гормонов, некоторые гормоны влияют на клетки головного мозга, сам мозг вырабатывает гормоны, которые влияют на человека поведения, а гормоны участвуют в передаче сигналов между нервные клетки. Некоторые наркотики — легальные и нелегальные — могут повлиять на человеческое тело и мозг, имитируя или блокируя гормоны и нейротрансмиттеры, вырабатываемые гормональной и нервной системами. Размножение обеспечивает продолжение вида. Сексуальное влечение биологически обусловлено, но как это стремление проявляется у людей определяется психологическими и культурными факторами. Органы чувств и гормоны задействованы, а также внутренний и внешний пол сами органы. Тот факт, что половое размножение дает больше генетическая изменчивость за счет смешения генов родителей играет ключевую роль в эволюции. L ЗАРАБОТКА Среди живых организмов поведение в значительной степени является врожденным в том смысле, что любой представитель вида будет предсказуемо демонстрировать определенное поведение без имели какой-либо конкретный опыт, который привел к этому (например, жаба, ловящая муху, которая попадает в ее поле зрения). Некоторые из этого врожденный потенциал поведения, однако, требует, чтобы человек развиваться в достаточно нормальной среде стимулов и опыта.У людей, например, речь будет развиваться у младенца без каких-либо специальная подготовка, если ребенок может слышать и имитировать речь в ее среда. Чем сложнее мозг вида, тем гибче его поведенческие репертуар есть. Различия в поведении индивидов частично возникают от наследственных предрасположенностей и частично от различий в их опыты.Продолжаются научные исследования относительного роли наследования и обучения, но уже ясно, что поведение результат взаимодействия этих ролей, а не просто сумма из двух. Совершенно уникальная человеческая способность передавать идеи и практики из поколения в поколение, и изобретать новые, привело к практически неограниченным вариациям в идеях и поведении которые связаны с разными культурами. Обучение мышечным навыкам происходит в основном на практике. Если человек снова и снова задействует одни и те же мышцы почти одинаково (бросание мяч), модель движения может стать автоматической и больше не требуют какого-либо сознательного внимания. Уровень мастерства в конечном итоге достигнут зависит от врожденных способностей человека, от количества практики, и об обратной связи с информацией и вознаграждением.При достаточной практике длинные последовательности поведения могут стать практически автоматическими (вождение автомобиль по знакомому маршруту, например). В этом случае человек не нужно концентрироваться на деталях согласования взгляда и движения мышц, а также может участвовать, скажем, в разговоре в в то же время. В экстренной ситуации можно быстро сосредоточить все внимание вернуться к необычным требованиям задачи. Обучение обычно начинается с сенсорных систем, с помощью которых люди получать информацию о своем теле, физическом и социальном мир вокруг них. То, как каждый человек воспринимает или переживает это информация зависит не только от самого стимула, но и от физический контекст, в котором возникает раздражитель, и многочисленные физические, психологические и социальные факторы смотрящего.Чувства не дать людям зеркальное отражение мира, но выборочно реагировать на определенный набор раздражителей. (Глаз, например, чувствителен к только небольшая часть электромагнитного спектра.) Кроме того, органы чувств выборочно фильтруют и кодируют информацию, давая некоторые стимулы большее значение, например, когда спящий родитель слышит плач ребенка, и другие менее важны, например, когда человек приспосабливается и больше не замечает неприятный запах.Опыт, ожидания, мотивации и эмоциональные все уровни могут влиять на восприятие. Большая часть обучения, по-видимому, происходит по ассоциации: если поступают два ввода в мозгу примерно в то же время они, вероятно, станут связаны в памяти, и одно восприятие приведет к ожиданию другой. Действия, а также восприятие могут быть связаны. На простейший возможный уровень, поведение, которое сопровождается или соблюдается приятными ощущениями может произойти снова, тогда как поведение сопровождаемые неприятными ощущениями, реже повторятся.Поведение имеющий приятные или неприятные последствия только при особых условиях станет более или менее вероятным, когда возникнут эти особые условия. Сила обучения обычно зависит от того, насколько близки входные данные. совпадают по времени и по тому, как часто они встречаются вместе. Однако там могут быть какие-то тонкие эффекты. Например, один очень неприятный событие, следующее за определенным поведением, может привести к избегали с тех пор.С другой стороны, поощрение определенного поведения даже только время от времени может привести к очень настойчивому поведению. Но большая часть обучения не так уж механична. Люди склонны многому учиться от преднамеренного подражания другим. И все обучение — это не просто добавление новая информация или поведение. Ассоциации учатся не только среди восприятий и действий, но также среди абстрактных представлений их в памяти, то есть среди идей.Человеческое мышление включает в себя взаимодействие идей и идей об идеях, и, таким образом, может производить множество ассоциаций внутри без дополнительных сенсорных входов. Идеи людей могут влиять на обучение, изменяя то, как они интерпретируют новые восприятия и идеи: люди склонны реагировать или искать информация, которая поддерживает идеи, которые у них уже есть, а с другой стороны, чтобы пропустить или проигнорировать информацию, которая несовместима с идеи.Если противоречивая информация не упускается из виду или игнорируется, это может спровоцировать реорганизацию мышления, придающую смысл новая информация, а также вся предыдущая информация. Последовательный реорганизация той или иной части идей людей обычно приводит к от столкновения с новой информацией или обстоятельствами. Такая реорганизация имеет важное значение для процесса созревания человека и может продолжаться на протяжении всего жизнь. P HYSICAL H EALTH Чтобы оставаться в хорошем рабочем состоянии, человеческий организм требует разнообразных еды и впечатлений. Количество пищевой энергии (калорий) у человека требует зависит от размера тела, возраста, пола, уровня активности и метаболизма. темп. Помимо энергии, для нормальной работы организма требуются вещества. для добавления или замены материалов, из которых он изготовлен: ненасыщенный жиры, следовые количества десятка элементов, атомы которых играют ключевую роль, и некоторые следы веществ, которые человеческие клетки не могут синтезировать, в том числе некоторые аминокислоты и витамины.Нормальное состояние большинства систем организма требует, чтобы они выполняли свою адаптивную функцию: например, мышцы должно вызывать движение, кости должны нести нагрузки, а сердце должно качать кровь эффективно. Поэтому регулярные упражнения важны для поддержания здоровая система сердца / легких для поддержания мышечного тонуса и для предохранение костей от хрупкости. Хорошее здоровье также зависит от недопущения чрезмерного воздействия вещества, мешающие работе организма.Главный среди тех что каждый может контролировать, табак (причастен к раку легких, эмфизема и болезни сердца), наркотики, вызывающие привыкание ( дезориентация и расстройства нервной системы), а также чрезмерное количество алкоголя (который отрицательно влияет на печень, мозг и сердце). Кроме того, в окружающей среде могут содержаться опасные уровни веществ. (например, свинец, некоторые пестициды и радиоактивные изотопы), которые могут быть вредными для человека.Таким образом, хорошее здоровье людей также зависит от коллективных усилий людей по контролю за воздухом, почвой и воды и принять меры по их сохранению. Другие организмы также могут мешать нормальному функционированию человеческого тела. Некоторые виды бактерий или грибков могут инфицировать организм с образованием колоний. в предпочтительных органах или тканях. Вирусы вторгаются в здоровые клетки и вызывают их, чтобы синтезировать больше вирусов, обычно убивая те клетки в процесс.Инфекционное заболевание также может быть вызвано паразитами животных, которые могут поселиться в кишечнике, кровотоке или тканях. Первой линией защиты организма от инфекционных агентов является чтобы они не попадали в тело или не оседали в нем. Защитные механизмы включают кожу, чтобы заблокировать их, слезы и слюну, чтобы вывести их, и желудочные и вагинальные выделения, чтобы убить их. Связанные средства защиты против инвазивных организмов, включая поддержание чистоты кожи, прием пищи должным образом, избегая зараженных продуктов и жидкостей и, как правило, избегая ненужное воздействие болезни. Следующая линия защиты организма — иммунная система. Белая кровь клетки действуют как для окружения захватчиков, так и для производства специфических антител которые будут атаковать их (или облегчат атаку других белых клеток). Если человек выживает после вторжения, некоторые из этих антител остаются — вместе с возможностью быстро производить намного больше. Спустя годы или даже на всю жизнь иммунная система будет готовы к этому типу организмов и быть в состоянии ограничить или предотвратить болезнь.Человек может много раз «простудиться», потому что Есть много разновидностей микробов, вызывающих похожие симптомы. Аллергический реакции вызваны необычно сильными иммунными ответами на некоторые вещества из окружающей среды, например, содержащиеся в пыльце животных волосы или в определенных продуктах питания. Иногда иммунная система человека может работать неправильно и атакуют даже здоровые клетки. Некоторые вирусные заболевания, например СПИД, разрушить критические клетки иммунной системы, оставив тело беспомощным в борьбе с множественными инфекционными агентами и раковыми клетками. Однако инфекционные болезни — не единственная угроза здоровью человека. Части тела или системы могут иметь нарушение функции полностью внутренних причины. Известно, что некоторые неправильные действия процессов в организме вызвано девиантными генами. Они могут иметь прямой очевидный эффект, например как вызывающие легкое кровотечение, или они могут только увеличить восприимчивость организма к развитию определенных заболеваний, таких как закупорка артерий или психических заболеваний. депрессия.Такие гены могут быть унаследованы или возникать в результате мутации. в одной или нескольких клетках во время собственного развития человека. Потому что одного нормально функционирующего гена из пары может быть достаточно для выполнения функции гена многие генетические заболевания не проявляются если дефектная форма гена не унаследована от обоих родителей (которые, по той же причине, возможно, не было никаких симптомов самого заболевания). Тот факт, что большинство людей сейчас живут в физических и социальных условиях. которые сильно отличаются от тех, к которым была адаптирована физиология человека давно является фактором, определяющим здоровье населения в Общее.Одна современная «аномалия» в промышленно развитых странах это диета, которая когда-то включала в себя в основном сырье растительного и животного происхождения но теперь включает избыточное количество рафинированного сахара, насыщенных жиров и соль, а также кофеин, алкоголь, никотин и другие наркотики. Недостаток упражнений — это еще одно отличие от гораздо более активного образа жизни предыстории. Есть также загрязнители окружающей среды и психологические стресс от жизни в многолюдном, беспокойном и быстро меняющемся социальном среда.С другой стороны, новые медицинские методы, эффективные системы оказания медицинской помощи, улучшенная санитария и более полная общественная понимание природы болезней дает современным людям лучшее шанс остаться здоровым, чем у их предков. M ENTAL H EALTH Хорошее психическое здоровье предполагает взаимодействие психологических, биологических, физиологические, социальные и культурные системы.Это обычно считается как способность справляться с обычными обстоятельствами, с которыми сталкиваются люди в личной, профессиональной и общественной жизни. Однако представления о том, что представляет собой хорошее психическое здоровье, варьируются от от одной культуры к другой и от одного периода времени к другому. Поведение что можно рассматривать как полное безумие в одной культуре, можно рассматривать в другом — просто как эксцентричность или даже как божественное вдохновение.В в некоторых культурах люди могут быть классифицированы как психически больные, если они постоянно выражать несогласие с религиозными или политическими властями. Идеи о том, что составляет правильное лечение аномальных психических состояний также различаются. Свидетельства ненормального мышления, которое было бы намеренно наказанные в одной культуре могут рассматриваться в других культурах по социальным участие, изоляция, усиление социальной поддержки, молитвы, с помощью обширных интервью или медицинских процедур. Люди сильно различаются по своей способности справляться со стрессовыми ситуациями. среды. Стрессы в детстве могут быть особенно тяжелыми чтобы иметь дело, и, поскольку они могут формировать последующий опыт и думая о ребенке, они могут иметь долгосрочное воздействие на психологическое здоровье человека и социальная адаптация. И люди тоже отличаются тем, насколько хорошо они могут справиться с психологическим расстройством, когда такое случается.Часто люди реагируют на психические расстройства, отрицая, что у них есть психологическая проблема. Даже когда люди признают это у них действительно есть такая проблема, у них может не быть денег, времени или социальная поддержка, необходимая для обращения за помощью. Длительное нарушение поведения может вызвать резкую реакцию со стороны семьи, руководителей работы и гражданские власти, которые усиливают стресс для человека. Диагностика и лечение психических расстройств могут быть особенно сложно, потому что большая часть умственной жизни людей обычно недоступна даже им.Когда мы запоминаем чье-то имя, например, имя просто кажется, что приходит к нам — сознание не знает, что процесс поиска был. Точно так же мы можем испытывать гнев или страх. или депрессия, не зная почему. Согласно некоторым теориям психического беспокойство, такие чувства могут быть вызваны исключительно огорчением мысли или воспоминания, которые заблокированы от осознания. В лечение, основанное на таких теориях, подсказки о беспокоящих бессознательных мысли можно искать в снах или оговорках пациента, и пациента поощряют говорить долго и свободно, чтобы получить идеи на открытом воздухе, где с ними можно разобраться. Некоторые виды серьезных психологических расстройств, которые когда-то считались чисто духовное или ментальное имеет основу в биологической ненормальности. Разрушение ткани мозга опухолями или разорванными кровеносными сосудами может вызывают различные поведенческие симптомы в зависимости от того, в каком месте в головном мозге поражаются. Например, травмы головного мозга могут повлиять на способность доходчиво складывать слова или понимать речь других или может вызвать бессмысленные эмоциональные всплески.Дефицит или избыток некоторых химических веществ, вырабатываемых в головном мозге, может привести к при галлюцинациях и хронической депрессии. Умственное ухудшение то, что иногда происходит у пожилых людей, может быть вызвано настоящим заболеванием мозга. Биологическая аномалия не обязательно приводит к психологический сбой сам по себе, но он может заставить людей исключительно уязвимы для других причин беспокойства. Напротив, у интенсивных эмоциональных состояний есть определенные биохимические эффекты. Страх и гнев вызывают выброс гормонов в кровоток которые подготавливают тело к действию — драке или бегству. Психологические бедствие может также повлиять на уязвимость человека к биологическому болезнь. Есть некоторые свидетельства того, что сильные или хронические эмоциональные состояния могут иногда вызывать изменения нервной, висцеральной и иммунная система.Например, страх, гнев, депрессия или даже просто разочарование может привести к развитию головных болей, язв и инфекции. Такие эффекты могут сделать человека еще более уязвимым. психологическому стрессу — созданию порочного круга неисправностей. С другой стороны, есть свидетельства того, что социальные контакты и поддержка может улучшить способность человека противостоять определенным заболеваниям или может свести к минимуму их эффекты.

Определение жизни и примеры — Биологический онлайн-словарь

Определение жизни

существительное, множественное число: живет
(1) Отличительная характеристика живого организма от мертвого организма или неживого существа, как это конкретно выделяется способность расти, метаболизировать, реагировать (на стимулы), адаптироваться и воспроизводить
(2) Биота определенного региона

Основные характеристики живого существа

Нет единого мнения относительно ответа на вопрос о том, когда начинается жизнь.Это начинается во время оплодотворения или до или после него? Происхождение жизни также спорно. Несмотря на неоднозначный ответ на вопросы о жизни, основные характеристики живого таковы:

• Организация . Живые существа имеют организованную структуру для выполнения определенной функции. В частности, живое существо состоит из одной или группы клеток. Клетка — это основная структурная и функциональная единица любого организма.
• Гомеостаз . Форма жизни будет иметь возможность поддерживать свое существование, например, регулируя свою внутреннюю среду, чтобы поддерживать постоянное или благоприятное состояние.
• Метаболизм . Живое существо могло бы преобразовывать энергию из химических веществ в клеточные компоненты посредством анаболических реакций. Он также способен разлагать органические вещества посредством катаболизма.
• Рост . Живое существо растет, то есть в размерах или в количестве.
• Ответ . Организм обладает способностью реагировать на раздражители или окружающую среду, обычно через серию метаболических реакций.
• Репродукция . Одна из отличительных черт жизни — способность воспроизводить, т. Е. Производить что-то новое в своем роде.
• Адаптация . Организм способен со временем меняться, чтобы адаптироваться к окружающей среде.

Эволюционная история жизни

С биологической точки зрения эволюция важна, потому что она способствует биоразнообразию .Некоторые черты со временем станут преобладающими, а другие — редкими. Без эволюции жизнь может быть не такой, какой мы ее знаем. Он не будет таким разнообразным, как сейчас.

Сама Земля претерпевает ряд изменений. В какой-то момент Земля была обитаемой планетой. Первобытное состояние Земли было враждебным жизни. Предполагалось, что жизнь зародилась только по прошествии примерно одного миллиарда лет с момента возникновения Земли. Самовоспроизводящиеся сущности, основанные на РНК, считаются потомками всех живых существ.В течение значительного периода времени эти формы жизни превратились в одноклеточные организмы. Затем последовали многоклеточные формы. Впервые они появились около 600 миллионов лет назад.

Отслеживая историю жизни в различные геологические эпохи, можно было бы обнаружить несколько массовых вымираний, происходящих между вспышками жизни. Например, в течение пермского периода из палеозойской эры Земля имела суперконтинент под названием Пангея , окруженный океаном Панталасса .Это сделало внутреннюю часть суши очень сухой и засушливой. Из-за этого рептилии процветали, поскольку они могли процветать даже в таких средах обитания. Группа рептилий Dimetrodon эволюционировала и дала начало терапсидам . Терапсиды, в свою очередь, эволюционировали и дали начало цинодонтам , которые были ранними предками животных. В этот период также появились ранние предки динозавров, архозавров, . По всей видимости, произошло массовое вымирание под названием «Великое вымирание», которое уничтожило около 90% жизни на Земле.Следующая эра ( мезозойская эра ) называется «эпохой динозавров». Эти животные господствовали на суше, в морях и в воздухе Земли. Однако произошло массовое вымирание, приведшее к гибели динозавров, а также других крупных животных. Тем не менее, млекопитающие заняли открытую нишу и расширились.

Эволюция имеет решающее значение для сохранения жизни на постоянно меняющейся Земле. Организмы должны обладать способностью адаптироваться генетически и фенотипически .Вступление в симбиотические отношения с другими организмами также может помочь повысить склонность к выживанию и процветанию. Вместе с эволюцией произошло видообразование. В ходе эволюции виды разделяются на два или более видов-потомков. К сожалению, большинство видов, живших на Земле, уже умерли. 99% видов на Земле вымерли. Эти организмы погибли, а их виды полностью исчезли. Таким образом, казалось бы, исчезновение видов неизбежно.

LUCA

Диаграмма, называемая эволюционным деревом , показывает эволюционные отношения организмов. Группировка основана на сходстве и различии генетических и физических характеристик. Схема ветвления показывает, как виды или сущности произошли от определенного общего предка. Отслеживание хода эволюции всех живых существ, которые жили на Земле, в целом привело бы к общему предку, LUCA ( последний универсальный общий предок ).LUCA является гипотетическим предком всех живых существ, и предполагается, что он появился около 3,5–3,8 миллиарда лет назад .
Пока нет единого мнения о том, как возникла жизнь на Земле. Однако многие полагали, что самовоспроизводящиеся сущности, основанные на РНК, вероятно, являются потомками всех живых существ. Эти сущности превратились в одноклеточные организмы, содержащие цитоплазматические структуры, но лишенные внутренней компартментализации. Одноклеточные организмы, лишенные мембраносвязанных органелл, называются прокариотами .

Эндосимбиотическая теория

Прокариоты появились раньше, чем эукариоты. Они смогли выдержать первобытные враждебные условия Земли. Позже одноклеточные эукариоты появились около от 1,6 до 2,7 миллиарда лет назад . Эндосимбиотическая теория предполагает, что более крупные клетки поглощали более мелкие клетки, такие как бактерии и цианобактерии, для кооперативной ассоциации (эндосимбиоза). Вместе они прошли совместную эволюцию. Со временем более мелкие прокариоты превратились в полуавтономные органеллы.Бактерии превратились в митохондрии, а цианобактерии — в хлоропласты. Наличие мембраносвязанных органелл внутри клетки привело к появлению эукариот.

Многоклеточность

В г. неопротерозойскую эру , особенно в эдиакарский период г. (около 600 миллионов лет назад ), появилась первая многоклеточная форма. Как возникла многоклеточность, до сих пор остается предметом споров. Самая популярная теория в этом отношении — теория Геккеля.Согласно его Gastraea Theory , многоклеточность возникает, когда клетки одного и того же вида объединяются в бластулоподобную колонию, и постепенно определенные клетки в колонии претерпевают клеточную дифференцировку. Также в этот период на основе обнаруженных окаменелостей эдиакарской биоты появились губкообразные организмы. Предполагалось, что они были первыми животными.

Кембрийский взрыв

Следующая эра, Палеозой , состоит из геологических периодов от кембрия до перми, каждый из которых отмечен важными эволюционными событиями.В кембрийский период (около 541 миллион лет назад ) произошел внезапный всплеск жизни. Это геологическое событие было названо кембрийским взрывом . Появились самые разные растения и животные. По земле распространились растения и грибы. Вскоре такие животные, как членистоногие, отважились на берег, вероятно, для спаривания и откладывания яиц.

Рост беспозвоночных

В ордовикский период ( 485–440 миллионов лет назад ) беспозвоночные были доминирующими животными.Примитивные рыбы продолжают развиваться, и в следующий геологический период, силурийский период , произошла массовая эволюция рыб. Также в году в силурийском периоде ( 440–415 миллионов лет назад ) паукообразные и членистоногие начали колонизировать землю, а не просто осмелиться на нее. Внутренние газообменные системы, водонепроницаемые внешние слои, скелетные системы (эндо- или экзоскелеты) и формы воспроизводства, не связанные с водой, возникли и сделали жизнь на суше правдоподобной.

«Эпоха рыб»

Девонский период ( 415–360 миллионов лет назад ) называется эпохой рыб .Рыба стала доминирующим видом морских позвоночных. На суше развивались растения, и примитивные растения, деревья и кустарниковые леса служили новой средой обитания. С эволюцией наземных растений эволюционировали и разнообразились и животные. Первыми появившимися четвероногими были земноводные. Они возникли около 364 миллиона лет назад .

Появление амниот

В каменноугольный период (360–300 миллионов лет назад) произошло важное эволюционное событие. Появились четвероногие, откладывающие амниотические яйца.Кладка амниотических яиц в более сухой среде позволила амниотам четвероногих отвести отца от берега и, таким образом, доминировать дальше вглубь суши. Из-за этого к концу этого периода эти ранние амниоты сильно разнообразились.

Пермские рептилии

В пермский период ( 300–250 миллионов лет назад ) процветали рептилии и синапсиды. Вскоре произошло важное эволюционное событие, которое привело к появлению зверолицых терапсидов. Эти терапсиды позже дали начало цинодонтам (ранним предкам млекопитающих).Первые архозавры (ранние предки динозавров) также появились в пермский период.

«Эпоха динозавров»

После палеозойской эры следует мезозойская эра ( 252–66 миллионов лет назад ), которую называют «эпохой динозавров». Динозавры бродили и господствовали на Земле. Однако произошло массовое вымирание. К концу этой эры они погибли вместе с другими крупными животными (весом более 25 кг).

«Новая жизнь»

В следующую эру, кайнозойская ( 66 миллионов лет назад до наших дней ) эра называется «Новой жизнью».Млекопитающие расширились и разнообразились. Появились человекообразные обезьяны, которые привели к эволюции гоминидов, которая была эволюционной линией, которая привела к появлению вида Homo. Единственный существующий вид рода Homo — это Homo sapiens (анатомически современные люди).

Слово происхождение: Древнеанглийский līf (жизнь, тело)
См. Также:

Связанные термины:

Связанные формы:

• живущие ( прилагательное )
• live ( глагол )

Как выбрать исследовательский организм

https: // doi.org / 10.1016 / j.shpsc.2019.101227Получить права и контент

Основные моменты

•

Раскрывает, как набор факторов, важных для выбора организма, выходит за рамки простого «удобства».

•

Определяет 20 критериев, сгруппированных в 5 категорий, для выбора организмов в биологии.

•

Критерии предлагают концептуальную основу для размышления о том, что делает организм полезным или «хорошим» для исследований.

•

Критерии выбора организмов не являются независимыми, но взаимодействуют в зависимости от контекста.

•

Биологи часто используют процесс многомерного уточнения для формирования решений относительно использования организмов.

Abstract

Несмотря на известное замечание Августа Крога о том, что «удобный» организм существует для каждой биологической проблемы, мы утверждаем, что апелляции к «удобству» недостаточны для обоснования рассуждений о выборе организма. Вместо этого мы предлагаем подробный анализ, основанный на эмпирических данных и философских аргументах, в пользу рабочего набора из двадцати критериев, которые взаимодействуют друг с другом в сильно контекстуализированных суждениях, которые делают биологи о выборе организма.Мы предлагаем рассматривать эти решения как форму «дифференциального анализа», когда исследователи сравнивают несколько критериев выбора организмов друг с другом и часто используют процессы многомерного уточнения, чтобы окончательно сделать свой выбор. Конкретные детали любого случая затрудняют обобщение или абстрагирование от конкретных исследовательских ситуаций. Однако этот анализ критериев выбора организмов и того, как они связаны на практике, позволяет нам в более общем плане задуматься о том, что делает конкретный организм полезным или «хорошим».’

Ключевые слова

Организмы

Выбор организмов

Принцип Крога

Дизайн исследования

Эксперименты

Материалы исследований

Модельные организмы

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2019 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Функции микробиоты для физиологии метаорганизмов животных — FullText — Journal of Natural Immunity 2019, Vol.11, № 5

Аннотация

Животные обычно рассматриваются как независимые сущности в своей среде обитания. Однако внутри организма эукариоты и прокариоты динамически взаимодействуют, образуя так называемый метаорганизм или холобионт, где каждый партнер выполняет свою универсальную и решающую роль. Этот обзор посвящен взаимодействию между микроорганизмами и многоклеточными эукариотами в контексте физиологии хозяина, в частности старения и перекрестных помех, связанных со слизью.Помимо взаимодействия между бактериями и хозяином, мы подчеркиваем важность вирусов и немодельных организмов. Кроме того, мы обсуждаем современные методы культивирования и вычислений, которые позволяют глубже понять основные механизмы, контролирующие физиологию метаорганизмов.

© 2018 Автор (ы) Опубликовано S. Karger AG, Базель

---

Введение

Практически все многоклеточные организмы характеризуются синергизмом с микробами и эукариотическими видами.Уже в 1877 году важность этих взаимоотношений была продемонстрирована Карлом Мебиусом, когда он признал, что организмы образуют единое целое с окружающими их видами в среде обитания, которую он назвал «биоценозом» или «живым сообществом». В настоящее время тесные взаимодействия между хозяином и ассоциированным с ним микробным сообществом все чаще признаются как одна функциональная единица, определяемая как метаорганизм или холобионт, биоценоз на индивидуальном уровне [1]. Исследование этой взаимозависимости становилось все более важным.Так, Центр совместных исследований (CRC) 1182 «Происхождение и функции метаорганизмов» был профинансирован в 2016 году Немецким исследовательским фондом. В 2018 году CRC 1182 организовал конференцию, посвященную Дню исследований молодых исследователей, чтобы обсудить текущее состояние этой области исследований. День исследований молодых исследователей побудил нас подвести итоги последних достижений в исследованиях метаорганизмов в этом обзоре.

Почему исследования метаорганизмов имеют значение?

Метаорганизмы выдаются, если учесть, что даже люди состоят примерно из одинакового количества бактерий и клеток-хозяев [2].Самая высокая микробная плотность наблюдается в желудочно-кишечном тракте, за которым следует кожа [2]. Многие метаболические взаимодействия между хозяином и его микробиотой, особенно в кишечнике, тесно взаимосвязаны. Эти взаимодействия потенциально имеют долгосрочные последствия, так как, например, бактериальная колонизация в младенчестве, по-видимому, играет ключевую роль в структуре микробного сообщества и, следовательно, в состоянии здоровья на протяжении всей жизни [3]. Таким образом, микробное сообщество влияет на иммунную систему хозяина и вносит свой вклад во многие аспекты физиологии хозяина (рис.1), включая старение и болезни [4].

Рис. 1.

Функциональные взаимодействия в метаорганизмах. Все эукариотические организмы живут в тесных и взаимозависимых отношениях со своим микробиомом, включая бактерии, вирусы и другие мелкие эукариоты, и поэтому считаются метаорганизмами. Члены микробиома выполняют различные функции внутри метаорганизма. Микроорганизмы способствуют развитию хозяина, морфогенезу органов, метаболизму, старению, поведению, устойчивости к колонизации, защите от патогенов и созреванию иммунной системы.Дисбиоз или дисбаланс в этих гомеостатических взаимодействиях хозяина и микробиома связаны с различными заболеваниями, включая тревогу, депрессию, диабет, рак, ожирение и хроническое воспаление.

Принимая во внимание важность перекрестных помех, исследователи разработали несколько подходов для их изучения. Основываясь на результатах влажных лабораторных экспериментов, вычислительные методологии стали определяющими для развития биомедицинской области. Системная биология имеет потенциал для прогнозирования обменных метаболитов и, таким образом, выявления ключевых игроков во взаимодействиях хозяина и микробиома.Эти прогнозы требуют метаболических сетей и путей, которые, например, аннотированы в базе данных Virtual Metabolic Human [5].

Вирусы в основном игнорируются в исследованиях метаорганизмов, но, возможно, так же важны, как и бактерии. Здоровые люди постоянно заражаются несколькими различными вирусными видами в любой момент времени, и хотя вирусы по-прежнему в основном считаются патогенами, недавние исследования показывают, что они также могут действовать как мутуалистические симбионты. Эти симбионты могут быть эукариотическими вирусами или бактериофагами, то есть вирусами, которые заражают и убивают эукариоты или бактерии соответственно.Оба типа играют важную роль в гомеостазе метаорганизмов, усиливая иммунную систему хозяина или формируя состав бактериального сообщества [6].

Большинство исследований микробиома хозяина проводится на модельных организмах, потому что установлены методы и протоколы. Тем не менее, чтобы получить полную картину, включая факторы окружающей среды и другие природные влияния, также важно включить немодельные организмы. К ним относятся организмы из морской среды, такие как губки или кораллы, которые подвергаются риску из-за серьезных экологических нарушений, связанных с изменением климата, таких как глобальное потепление.Микроорганизмы играют важную роль в здоровье и болезнях этих холобионтов. Таким образом, понимание основных механизмов взаимодействия кораллов и микробов может иметь решающее значение для предотвращения всемирного разрушения коралловых рифов [7].

В совокупности исследования метаорганизмов или холобионтов представляют собой быстро развивающуюся область исследований. Здесь мы суммируем недавние исследования взаимодействия или симбиоза между бактериями и хозяевами и связываем их с новыми возникающими областями, такими как роль слизи, старение, мутуалистические вирусы, немодельные организмы и подходы к компьютерному моделированию.Микробиота имеет решающее значение для многих физиологических процессов метаорганизмов, и для функционального анализа взаимодействий хозяин-микробиом необходимы различные системы и, в частности, немодельные организмы. Таким образом, в этом обзоре мы стремимся предоставить исчерпывающий обзор концепции метаорганизма, охватив ряд метаорганизмов и предоставив примеры того, почему они являются полезными модельными системами для исследования микробиома хозяина.

Слизь: особый дом для наших микробов

Желудочно-кишечный тракт представляет собой особую среду, поскольку микроорганизмы и хозяин тесно взаимодействуют и, кроме того, постоянно подвергаются различным воздействиям окружающей среды и питания.Слизистая оболочка кишечника млекопитающих является известной моделью для изучения таких взаимодействий, и с этой целью были исследованы многочисленные образцы людей или грызунов с помощью многочисленных методов [8]. Слой слизи покрывает эпителий кишечника. Основными компонентами слизи являются муцины — гликопротеины, секретируемые бокаловидными клетками кишечника [8, 9]. Эти муцины образуют слизистую оболочку, которая отделяет просветное содержимое тракта, включая микроорганизмы, от эпителия, одновременно действуя как смазка и защищая хозяина от повреждений [8, 9].Считается, что слизь толстой кишки состоит из двух слоев: внутреннего слоя, прикрепленного к эпителию, и внешнего рыхлого слоя [9]. Однако в последнее время эта «слоистая» структура подвергается сомнению [8]. Независимо от фактической структуры слизистых слоев, этот интерфейс, по-видимому, имеет решающее значение как для микроорганизмов, так и для хозяина (рис. 2). С одной стороны, бактерии могут вызвать иммунитет хозяина, если они находятся слишком близко к слизистой оболочке. Таким образом, большинство бактерий проживают в просвете или внешнем слое слизи [8, 9], а структура и метаболическая функция сильно различаются между бактериями, находящимися в просвете и внешнем слое, который богат сахарами, связанными со слизью [9, 10]. ].С другой стороны, производство слизи стимулируется микробиомом, поскольку различные микробные молекулы (например, липополисахариды) запускают производство слизи [8, 9]. Кроме того, родственные триптофану соединения, полученные в результате утилизации слизи микроорганизмами, влияют на иммунологический профиль хозяина. Таким образом, дисбаланс в перекрестном взаимодействии микроорганизм-слизь-хозяин связан с заболеванием, например воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК) [10]. Взятые вместе, слизь способствует взаимодействию между хозяином и микробиомом и, таким образом, служит связующим звеном не только в желудочно-кишечном тракте млекопитающих, но также в легких и других организмах, таких как базальные многоклеточные.Таким образом, ось хозяин-микробиом играет важную роль в здоровье и заболевании метаорганизмов [10].

Рис. 2.

Взаимодействие между кишечной слизью и микробиомом. Слой кишечной слизи служит интерфейсом хозяина с микробиотой, а также представляет собой определенную нишу. Видовой состав просвета кишечника и слизи различается. Бактерии, потребляющие слизь, колонизируют слизистый слой и используют муцины в качестве источника энергии. Продукты этой метаболической активности, такие как триптофан или его метаболиты, затем поступают в организм хозяина и широко влияют на его физиологию.Микроорганизмы также могут влиять на выработку слизи или иммунные реакции хозяина и тем самым формировать среду обитания в кишечнике.

Роль микробиома в старении и здоровье метаорганизмов

Микробиота кишечника постоянно развивается на протяжении всей жизни хозяина (рис. 3). У млекопитающих очевидны явные различия в структуре и составе микробиома между младенцами, взрослыми и пожилыми людьми. Микробиомы новорожденных характеризуются высокой индивидуальной вариабельностью, но низким разнообразием в пределах одного организма.Контакт с матерью и другие факторы окружающей среды оказывают сильное влияние на микробный состав на этом раннем этапе жизни. В этот период происходит неонатальное праймирование, которое способствует составу микробиоты на протяжении всей жизни [3], и в нескольких исследованиях сообщается, что этот период во время развития строго ограничен по времени (окно возможностей). Например, только в течение этого временного окна воздействие микроорганизмов окружающей среды может правильно проинструктировать иммунную систему хозяина о предотвращении развития аллергии [11].В детстве микробиом диверсифицируется и стабилизируется во взрослом возрасте. У пожилых людей общее разнообразие еще больше увеличивается до столетнего возраста, но оно становится менее устойчивым и характеризуется изменением видового состава и функции микробиома. Например, такие функции микробиома, как репарация ДНК или биосинтез кобаламина и биотина, снижаются с возрастом [12, 13]. Кроме того, в микробиоме пожилых людей снижается продукция β-глюкуронидаз, которые вызывают токсичность эпителиальных клеток, вызванную лекарствами.Напротив, способность расщеплять креатин, связанная с истощением мышц, и соотношение между использованием моносахарида по сравнению с ди-, олиго- и полисахаридами у старых мышей увеличиваются [12].

Рис. 3.

Молекулярные изменения взаимодействия кишечного хозяина и микробиома при старении. При рождении новорожденный заселяется микроорганизмами окружающей среды. Разнообразие микробов увеличивается и стабилизируется до зрелого возраста. У пожилых людей разнообразие микробиома еще больше увеличивается, предположительно из-за потери регуляторных процессов.Кроме того, у пожилых людей меняется бактериальный состав и функции микробиома. Относительное количество бактерий, вызывающих воспалительные реакции, увеличивается, в то время как функциональные процессы, связанные с репарацией ДНК, а также выработкой кобаламина, биотина и β-глюкуронидаз, снижаются в микробиоме пожилых людей. Напротив, у пожилых людей увеличивается количество бактерий, участвующих в расщеплении креатина и усвоении полисахаридов. Таким образом, эти изменения микробиома в течение жизни человека влияют на обмен веществ и воспалительные процессы, которые, в свою очередь, влияют на восприимчивость к болезням и их развитие.

Изменения в микробиоме из-за факторов окружающей среды, таких как образ жизни и диета, могут разрушить гомеостаз кишечника и, таким образом, повлиять на иммунную систему хозяина и его восприимчивость к болезням [3, 12]. В частности, микробный дисбиоз, аномальное состояние микробиома, обычно связанное с заболеванием, у пожилых людей коррелирует с общим ухудшением здоровья. Восприимчивость хозяина к слабости коррелирует с разнообразием его микробиома, которое, в свою очередь, определяется диетическими привычками [14]. Состав микробиома достоверно коррелировал с воспалением, способностью к самостоятельной жизни, саркопенией, а также гериатрической депрессией.На метаболическом уровне микробиота менее хрупких и более независимых людей продуцировала более высокие уровни короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) [14]. В заключение скажу, что наш микробиом влияет не только на продолжительность жизни, но и на состояние здоровья, особенно в позднем возрасте.

В нескольких исследованиях изучалось влияние манипуляций микробиомом на здоровье или продолжительность жизни различных метаорганизмов. Sonowal et al. [15] наблюдали, что индолы, представляющие собой молекулы, продуцируемые комменсальным микробиомом, не могут увеличить продолжительность жизни червей, мух и мышей, но улучшают здоровье за ​​счет увеличения продолжительности репродуктивной функции и повышения фертильности.Африканская бирюза киллиф — очень недолговечный организм с примерно в десять раз более разнообразным микробиомом, чем у беспозвоночных модельных организмов. У пожилых киллифов есть микробиом с пониженным разнообразием, что связано с потерей метаболической функции в углеводных, аминокислотных и нуклеотидных путях. Это демонстрирует, что не только видовой состав, но и метаболические возможности микробиома влияют на фенотип хозяина. Аналогичные результаты были получены в отношении старения у мышей и людей.В эксперименте по переносу микробиома от молоди рыб к людям среднего возраста наблюдался эффект увеличения продолжительности жизни. Важно отметить, что рыба также стареет более здоровым образом, что проявляется в повышенной подвижности, что является признаком здоровья [16].

У млекопитающих возрастные изменения микробного состава также могут влиять на воспаление (базальное воспаление у пожилых людей) и, таким образом, способствовать развитию заболеваний, связанных со старением [17]. Перенос микробиома старых мышей молодым стерильным мышам привел к усилению регуляции провоспалительного цитокинового фактора некроза опухоли альфа (TNF-α), нарушению регуляции путей, участвующих в иммунном ответе, таких как дифференцировка Т-клеток и развитие В-клеток, и распознавание микробы рецепторами распознавания образов.Кроме того, уровни Akkermansia , TM7 бактерий и Proteobacteria , которые все поддерживают воспаление, были увеличены после переноса микробиома [16]. Даже сожительство без микробов со старыми мышами привело к повышению уровня провоспалительных цитокинов в крови [18]. В соответствии с этими данными, многие индикаторы воспаления, такие как циркулирующие провоспалительные цитокины, не обнаруживаются у стерильных мышей [18]. Интересно, что иммунный дисбиоз микробиома старых мышей может быть нейтрализован применением анти-TNF [18].Однако, хотя мыши, колонизированные старой или молодой микробиотой, были четко различимы через короткий период времени, со временем они стали более похожими [17].

Таким образом, микробиом метаорганизма постоянно развивается и видоизменяется на протяжении всей жизни. Микробиом в значительной степени влияет на физиологию хозяина, продолжительность жизни, а также на степень здорового старения и болезней, включая возрастные расстройства хозяина. В свою очередь, хозяин формирует свой микробиом посредством выбора диеты и образа жизни, а также функций иммунной системы.

Комменсальные бактерии и их положительное влияние на здоровье

В человеческом теле обитает разнообразная и динамичная популяция микроорганизмов, состоящая из бактерий, архей, грибов, одноклеточных эукариот и вирусов [4]. В этом разделе мы выделим отдельные основные виды, которые играют центральную роль в сложной сети взаимодействий в кишечнике человека и обеспечивают определенные преимущества для здоровья хозяина. Далее мы обсудим современные подходы, основанные на культуре, для функционального изучения физиологии и взаимодействия этих микробов с хозяином и другими членами экосистемы кишечника.

Бактерии, принадлежащие к роду Bacteroides (тип: Bacteroidetes), являются одними из наиболее доминирующих комменсалов, поскольку они характеризуются высокой гибкостью к условиям питания и, таким образом, могут быстро адаптироваться к изменениям в кишечной среде [19]. Они играют центральную роль в модулировании здоровья хозяина, например, обеспечивая важные метаболиты, такие как SCFAs, которые улучшают метаболизм глюкозы и липидов и снижают воспалительные реакции [20]. Дисбиоз, включая изменения в количестве Bacteroides , связан с измененным профилем метаболитов и заболеванием.Например, более низкие уровни Bacteroides связаны с ВЗК [21]. Наиболее заметными и наиболее охарактеризованными видами Bacteroides являются B. fragilis и B. thetaiotaomicron . B. fragilis продуцирует полисахарид А, фактор симбиоза, который модулирует врожденную иммунную систему, индуцируя рост регуляторных Т-клеток и экспрессию цитокинов, в конечном итоге защищая от колита и индуцируя симбиоз микробов и хозяев [22]. Недавнее исследование показало, что численность B.thetaiotaomicron обратно коррелирует с ожирением у китайцев [23]. Важно отметить, что на модели ожирения у мышей добавление B. thetaiotaomicron улучшило метаболические параметры, тем самым демонстрируя, что B. thetaiotaomicron функционально вовлечен в настройку метаболизма хозяина благоприятным образом.

Род Faecalibacterium филума Firmicutes имеет только одного известного представителя: Faecalibacterium prausnitzii [24].В дополнение к Bacteroides , это очень распространенный кишечник, обладающий множеством полезных функций для здоровья хозяина. F. prausnitzii — один из основных продуцентов SCFA, в основном бутирата, путем ферментации пищевых волокон. Бутират обладает противовоспалительными функциями и способствует здоровью кишечника, обеспечивая энергией эпителиальные клетки и выступая в качестве сигнальной молекулы. Смена сообщества, характеризующаяся потерей производителей бутирата, в частности потерей F.prausnitzii , связан с IBD [25]. Таким образом, F. prausnitzii разрабатывается как пробиотик для поддержания здоровья кишечника [24].

Сегментированные нитчатые бактерии (SFB) или Candidatus Savagella являются видными членами микробиома кишечника многих позвоночных и наиболее широко изучаются на мышах [26]. SFB обладают мощным иммуностимулирующим действием. Они вызывают созревание компартментов В- и Т-клеток и вызывают воспалительные реакции клеток Th27, которые защищают от патогенов [26].SFB являются мощными иммуномодуляторами, поэтому их количество необходимо строго регулировать. Повышенные уровни SFB связаны с усилением тяжести ряда аутоиммунных заболеваний. SFB также обнаруживаются у человека, но только в зависимости от возраста [27] и в небольшом количестве. У людей SFB усиливают иммунные ответы, включая продукцию sIgA и индукцию Th27, и активируют передачу сигналов Т- и В-клеток. Это указывает на то, что SFB играют важную роль в модуляции иммунной системы в раннем возрасте [27].

Методы культивирования способствуют функциональному анализу микробиома

Культивирование микробов процветало в 1960-х и 1970-х годах. Благодаря достижениям в технологиях секвенирования, сегодня предпочтение отдается молекулярным высокопроизводительным методам для анализа сложных микробных экосистем [28]. Эти независимые от культуры подходы к секвенированию имеют много преимуществ, таких как идентификация микробов, которые нельзя культивировать, и создание больших наборов данных из целых экосистем, что позволяет получить более широкую картину всей сети [28].Таким образом, могут быть идентифицированы недооцененные в настоящее время, но потенциально важные микроорганизмы. Например, археи долгое время в основном игнорировались из-за методологических ограничений, но в последние годы с использованием подходов секвенирования стало очевидно, что археи являются важной частью почти всех микробиомов [29]. Однако есть серьезные недостатки, которые можно преодолеть только с использованием подходов культивирования. Функциональные прогнозы, основанные на данных секвенирования, во многом зависят от доступности и качества справочных баз данных, которые основаны на чистых изолятах.Таким образом, последующие функциональные исследования абсолютно требуют культивирования организма-кандидата. Благодаря недавним методологическим достижениям, большая часть микробиома млекопитающих, включая «сложные» микроорганизмы, теперь может культивироваться, что позволяет проводить функциональные тесты. Это даже привело к внедрению культуромики для выращивания огромного количества микробов из кишечника человека. Вкратце, различные условия культивирования используются в сочетании с масс-спектрометрией (MALDI-TOF MS) для идентификации обогащенных изолятов [30].Браун и др. [31] описали новый рабочий процесс, основанный на целевом фенотипическом культивировании с дополнительным полногеномным секвенированием для культивирования новых кишечных бактерий, которые ранее считались некультивируемыми. Теперь даже самых требовательных ключевых представителей микробиома можно культивировать in vitro. До недавнего времени SFB можно было размножать только с использованием мышей-гнотобиотов, но в 2015 году была создана система совместного культивирования, в которой используются линии клеток мыши и человека для успешного культивирования и изучения SFB in vitro [32].

Взятые вместе, увеличивающийся процент микробиома теперь может быть культивирован и, таким образом, доступен для функционального анализа, что значительно продвинет наше понимание взаимодействия хозяина и микробиома в отношении здоровья и болезней.

Влияние вирусов на физиологию хозяина: не только патогены

Вирусы в основном считались патогенами или не принимались во внимание в исследованиях метаорганизмов из-за их размера и низкого процента биомассы [33]. Однако метаорганизмы постоянно реинфицируются низковирулентными вирусами, которые могут функционировать как мутуалистические симбионты, обеспечивать преимущества приспособленности для своих хозяев [6] и даже создавать стабильный и видоспецифичный виром [34]. Имеются данные о том, что инфекции, вызванные эукариотическим вирусом, могут изменять и повышать иммунитет хозяина и повышать его устойчивость к патогенам и болезням.Хронические инфекции мышей гамма-герпесвирусом повышают их устойчивость к патогенам, таким как Listeria monocytogenes и Yersinia pestis , вызывая повышенные уровни интерферона-с и TNF-α [35]. Герпесвирусная инфекция активирует естественные клетки-киллеры, что повышает устойчивость опухоли [36]. У ВИЧ-инфицированных пациентов коинфекция вирусом гепатита G приводит не к гепатиту, а к снижению вирусной нагрузки ВИЧ, усилению врожденного иммунного ответа и снижению смертности [37].

Вирусные инфекции также могут привести к изменению фенотипа. Заражение личинок тлей денсовирусом Dysaphis plantaginea способствует дифференцировке от некрылой формы к крылатой. Это позволяет тле колонизировать соседние растения, когда доступность пищи в ее нынешней среде обитания низка, но это связано с издержками приспособляемости в виде снижения скорости воспроизводства [38]. Аналогичное явление, когда вирусная инфекция может быть дорогостоящей и полезной, можно наблюдать у млекопитающих. С одной стороны, мышиная норовирусная инфекция вызывает кишечные патологии у восприимчивого хозяина [39], но, с другой стороны, защищает от патогенной инфекции, усиливая иммунные ответы, в частности функцию лимфоцитов [40].

Бактериофаги или фаги — это вирусы, поражающие исключительно бактерии. Литические фаги прикрепляются к бактериальной клетке и в конечном итоге убивают своего хозяина. Поскольку фаги часто являются облигатными убийцами своих бактериальных хозяев, они могут формировать бактериальные сообщества. Следуя гипотезе «убей победителя», фаги охотятся на наиболее многочисленную или наиболее активную популяцию бактерий и поддерживают их численность на постоянном уровне [41]. Таким образом, фаги обеспечивают сосуществование нескольких видов прокариот. Более того, совместная эволюция литических фагов и бактерий приводит к генетической дивергенции и разнообразию состава бактериального сообщества [42], что положительно влияет на здоровье [43].В заключение, фаги косвенно способствуют здоровью эукариот, диверсифицируя и формируя состав бактериального сообщества.

Лизогенные фаги интегрируют свои геномы (профаги) в бактериальный геном хозяина и могут изменять бактериальный генотип и фенотип. Эти фаги также могут косвенно влиять на эукариот, внося свой вклад в динамику бактериальной популяции, где они служат оружием против чувствительных бактерий и приносят пользу своим бактериям-хозяевам [44]. Профаги также могут напрямую влиять на эукариот.У тли Acyrthosiphon pisum бактериальный симбионт Hamiltonella defensa защищает своего хозяина от своего естественного врага Aphidius ervi , но только тогда, когда H. defensa связан с его профагом APSE-3. Это указывает на то, что важные защитные факторы кодируются на хромосоме профага [45]. Фаги также являются хорошо известными переносчиками генов вирулентности. Некоторые бактериальные токсины кодируются фагами, например, токсины Shiga из E. coli , холерный токсин Vibrio cholerae или токсины Pseudomonas aeruginosa [46].Эти токсины являются причиной патогенности их бактериальных хозяев и могут вызывать серьезные заболевания у эукариот [46]. Взаимодействуют ли фаги напрямую с эукариотами, все еще активно обсуждается, но указание на это связано с прилипанием фага к слизи. Бактериофаги связываются с гликопротеинами муцина эукариот через Ig-подобные белковые домены, представленные на фаговых капсидах. Таким образом, фаги действуют как иммунитет, не связанный с хозяином [47]. Это полезно для эукариотического хозяина, потому что фаги ограничивают бактерии слизистой оболочки.В свою очередь, это также выгодно для фага, поскольку обеспечивает частые взаимодействия с бактериальными хозяевами (см. Графическое резюме в Barr et al. [47]).

Подходы к компьютерному моделированию

Транскриптомика, геномика, метаболомика и протеомика, так называемые «омические» технологии, способствовали выяснению функций и возможностей микроорганизмов и систем хозяев. Однако ключ к пониманию взаимодействий хозяин-микроб и микроб-микроб требует перехода от описательного или коррелятивного к функциональному анализу и моделированию на основе данных.Современные вычислительные методы, использующие прогнозы с высоким разрешением, дополняют лабораторные эксперименты и расширяют наши текущие знания, которые могут быть использованы для создания гипотез для последующих экспериментов [48]. Такие подходы системной биологии включают моделирование экологических характеристик или метаболизма клеточных сообществ [49]. В частности, функциональные пути и модули микробиома в настоящее время могут быть аннотированы с использованием данных последовательностей из метагеномов или геномов отдельных видов микробов [50].Например, этот подход был применен для создания метаболических реконструкций и функциональных характеристик микробных сообществ семи участков человеческого тела в рамках проекта «Микробиом человека» [51] или 773 кишечных бактерий человека в базе данных Virtual Metabolic Human [5]. Эти знания можно использовать для моделирования метаболизма, роста и размножения микробов или клеточных сообществ, а также для прогнозирования потребляемых и продуцируемых метаболитов. На основе этих прогнозов можно сделать выводы о взаимодействиях внутри микробного сообщества и между микробиомом и хозяином.Изменения в этом взаимодействии могут быть связаны с заболеваниями и факторами образа жизни хозяина [4]. И наоборот, можно моделировать влияние факторов окружающей среды, таких как питание или лекарства, на перекрестные помехи между хозяином и микробиомом и, таким образом, на молекулярные характеристики хозяина. Например, это можно применить к персонализированной медицине [48].

Клетки или микроорганизмы в основном являются членами сообществ. Под этой призмой клетки можно рассматривать как независимые сущности, которые взаимодействуют со своей средой (например,g., питательные вещества) и другие объекты (например, другие клетки). Этот способ представления организации сообщества называется агентным моделированием и используется вместе с метаболическими моделями [48]. Например, BacArena — это такое приложение, которое сочетает в себе все эти функции для моделирования сообществ в вычислительном пространстве и времени. Исследователи используют BacArena для изучения биопленок и в биомедицинской сфере [48]. При ВЗК у людей этот метод позволил не только связать уровни SCFA, полученных из микробов, с заболеванием, но также предоставить персонализированные диетические рекомендации для восстановления уровней SCFA [48].

Кроме того, хозяев можно рассматривать как экосистемы, и местное микробное сообщество может сильно повлиять на состояние этой экосистемы. Экологическая теория имеет долгую историю описания таких сложных экосистем и все больше признается в качестве важного инструмента для понимания микробиома человека и других организмов. Важная основа для описания сетей взаимодействующих видов основана на обобщенных уравнениях Лотки-Вольтерра. Coyte et al. [52] использовали этот подход для явного рассмотрения стабильности микробиоты как функции распространенности различных типов взаимодействия, например.g., конкуренция и сотрудничество в рамках сети взаимодействия. Они обнаружили, что увеличение доли совместных взаимодействий, хотя обычно считается полезным, имеет тенденцию дестабилизировать экологическое сообщество. Сотрудничество создает положительную обратную связь между видами и, таким образом, увеличивает вероятность того, что нарушения одного вида распространятся по всей сети. Соревновательные и эксплуататорские взаимодействия ослабляют такие положительные петли обратной связи и тем самым повышают стабильность микробиоты.Такие демпфирующие взаимодействия могут быть либо внутренними, например, конкуренция за ресурсы между микробами или эксплуатация фагами, либо они могут быть навязаны извне, например, хозяином посредством иммунной регуляции. В отличие от этого взгляда на сети взаимодействующих видов, экологическая нейтральная теория делает шаг назад, предлагая собирать сообщества посредством чисто случайного расселения и популяционной динамики [53]. В частности, он не призывает к отбору или взаимодействию между видами и, таким образом, обеспечивает нулевое ожидание структуры сообщества, с которой можно сравнивать данные о составе микробиоты.Широкомасштабная проверка нейтральных прогнозов показала, что состав микробиоты животных-хозяев на всем древе жизни часто неожиданно согласуется с нейтральным нулевым ожиданием [53]. Хозяева в этом исследовании включали животных очень разной сложности и с очень разным образом жизни, что указывает на то, что нейтральные процессы обычно важны в сборке микробиоты. Хотя это не исключает жизненно важной роли микробиоты в физиологии хозяина, это предполагает, что конкретный видовой состав основной части микробного сообщества может играть меньшую роль, чем считалось ранее для функционального состава.

Таким образом, компьютерное моделирование — это важная методология исследования состава и функций метаорганизма, дополняющая лабораторные эксперименты во влажных условиях. Помимо ориентированных на взаимодействие подходов, таких как метаболическое или агентное моделирование, эти методы также могут учитывать случайное рассредоточение и динамику популяций. Однако эти подходы все еще ограничены, потому что они зависят от пока ограниченной информации, например, о молекулярных процессах в бактериях. Другой недостаток заключается в том, что большинство моделирования и прогнозов микробиомов основаны на данных 16S рРНК или метагенома, которые не отражают фактическую активность процесса, а показывают только моментальный снимок видового состава.Тем не менее, метаболическое и экологическое моделирование — очень многообещающие методы, которые уже доказали свою ценность во многих исследованиях. Дальнейшие исследования и ресурсы, использующие этот подход, необходимы для улучшения нашего понимания функции метаорганизмов.

Эндосимбиоз: наиболее экстремальное взаимодействие между хозяином и микробиомом

Взаимодействие между хозяином и микробиомом внутри метаорганизма варьируется от паразитизма, когда симбионт получает выгоду за счет приспособленности хозяина, до мутуализма, когда оба партнера получают взаимную выгоду.Эндосимбиоз предполагает сильнейшую взаимозависимость между хозяином и симбионтом. Эволюция эукариотической клетки началась, когда эндосимбиотические протеобактерии или цианобактерии были поглощены, но вместо переваривания эволюционировали с образованием митохондрий или пластид соответственно. Обширный перенос генов сопровождал эндосимбиоз органелл в ходе эволюции. Подобные, но менее обширные явления можно наблюдать и в других случаях эндосимбиоза, включая симбиоз Aphid-Buchnera , Hydra-Chlorella и Coral-Symbiodinium [54-56].Во всех этих случаях азот и углерод обмениваются в форме аминокислот в одном или обоих направлениях. Например, в случае симбиоза Aphid-Buchnera симбионт Buchnera подвергся серьезному сокращению генома, что привело к потере способности самостоятельно продуцировать определенные аминокислоты. Следовательно, Buchnera зависит от хозяина Aphid . В свою очередь, он обеспечивает хозяина другими незаменимыми аминокислотами, что указывает на комплементарность и синтрофию [56].В случае Hydra viridissima эндосимбиотические водоросли Chlorella утратили важные гены фиксации и ассимиляции нитратов и аммония, что сделало их зависимыми от хозяина в обеспечении азотом. Этот азот находится в форме глютамина. В обмен на глутамин водоросли обеспечивают фотосинтетически фиксированный углерод в форме мальтозы [54].

Идентифицировано лишь несколько регуляторов молекулярного симбиоза. Couzigou et al. [57] идентифицировали miRNA mir171b, член семейства mir171, специфически экспрессируемую в клетках корня Panax quinquefolius , что определяет успех микоризного симбиоза.Более того, первичная mir171b и другие первичные miRNA кодируют регуляторный микропептид, который положительно регулирует экспрессию своей собственной miRNA, таким образом стабилизируя симбиотическую сигнатуру [58]. В совокупности симбиоз жестко регулируется механизмами, действующими как в хозяине, так и в симбионте. Тем не менее, молекулярная структура симбиоза в значительной степени остается неуловимой и, следовательно, требует дальнейших обширных исследований.

Важность немодельных организмов в исследованиях метаорганизмов

Исследование модельных организмов привело к значительным успехам в нашем механистическом понимании взаимодействий микробиота-хозяин [59].Однако изучение немодельных организмов также позволило сделать важные открытия. Например, исследование хоанофлагеллат, которые представляют собой жгутиковые одноклеточные эукариотические организмы и самые близкие из ныне живущих родственников животных, показало, что бактериальные экссудаты вызывают агрегационное поведение. Таким образом, микроорганизмы потенциально способствовали развитию многоклеточности [60]. Более подробно, морфогенез хоанофлагелляты Salpingoeca rosetta контролируется сульфонолипидом, называемым фактором, индуцирующим розетку, который продуцируется бактерией Algoriphagus machipongonensis .В экологически значимых концентрациях присутствие бактерии вызывает развитие розеточных колоний, что указывает на важность бактерий для изменений жизненного цикла [60]. Дополнительный пример из S. rosetta предполагает, что бактерии регулируют половое размножение эукариот. Vibrio fischeri секретирует хондроитинлиазу, которая в S. rosetta инициирует переключение от бесполого к половому размножению, вызывая роение [61].

По мере развития жизни в океанах базальные морские многоклеточные животные приобретают первостепенное значение для получения целостного представления об эволюции и функциональных отношениях внутри метаорганизмов.Гребневики и настоящие медузы типа Cnidaria выделяют большое количество растворенного органического углерода и тем самым усиливают микробную активность. Этот процесс рассматривается как дыхательный сток углерода для пищевой сети, но он также может функционировать для поддержания специфического для хозяина микробного сообщества. В самом деле, у медуз есть видоспецифичное микробное сообщество, которое изменяется с переходом в развитии [62]. Также у базальных морских многоклеточных бактерий контролируются основные переходные процессы в развитии, например, поселение и метаморфоз у медуз [63] или поселение в кораллах через секретируемые тетрабромпирролы штаммами Pseudoalteromonas [64].Кораллы и их взаимодействие с микроорганизмами и окружающей средой представляют значительный научный и общественный интерес из-за их восприимчивости к изменению климата. В кораллах обитают эндосимбионты водорослей, которые имеют решающее значение для здоровья кораллов, поскольку они обеспечивают кораллы энергией от фотосинтеза. После продолжительного теплового стресса коралл изгоняет свой водорослевой симбионт в процессе, называемом обесцвечиванием. Обесцвеченные кораллы могут выжить, но при этом лишены энергии и поэтому очень чувствительны. Степень термостойкости кораллов по крайней мере частично зависит от микробиома, и как коралл, так и его микробиом могут адаптироваться к тепловой среде обитания [65].Важно отметить, что кораллы, адаптированные к среде с изменяющейся температурой, меньше обесцвечиваются и сохраняют стабильный микробиом в отличие от кораллов с умеренно изменчивой средой [65]. Устойчивость к тепловому стрессу также может передаваться через перенос микробиома. Таким образом, эти результаты предполагают, что окружающая среда и, в частности, изменения в микробиоме кораллов вносят вклад в устойчивость к жаре [65]. Несмотря на то, что необходимы дальнейшие эксперименты для выяснения молекулярной основы этих взаимодействий кораллов и микробиома, этот пример подчеркивает важность немодельных организмов для перевода исследований метаорганизмов в более широкую экосистемную перспективу [65].Взаимодействие между хозяином, симбионтами и связанной с ним микробиотой имеет решающее значение для здоровья экосистемы и устойчивости к изменениям окружающей среды. Сложность метаорганизмов подчеркивает необходимость дальнейших исследований с использованием немодельных организмов для лучшего понимания и прогнозирования реакции экосистем на давление, вызванное глобальными изменениями.

Резюме и заключение

Идея о том, что каждый организм не может существовать сам по себе, но полагается на несколько других организмов, таких как микробы или другие эукариоты, была революционной.Наше понимание механизмов, лежащих в основе этой синергии, постоянно развивается, но все еще не полностью изучено. На данный момент мы знаем, что слизь поверхностного эпителия, по-видимому, является одним из наиболее важных мест обитания бактерий, связанных с хозяином. Следовательно, ось микроорганизм-слизь-хозяин требует дальнейшего изучения, особенно если учесть, что бактериальное сообщество, связанное с хозяином, постоянно меняется в течение жизни и связано с возрастными заболеваниями и продолжительностью жизни. Однако другие потенциальные ключевые члены микробного сообщества, например.g., архей, грибов и вирусов, все еще могут быть недооценены. Следовательно, сочетание методов культивирования с молекулярными инструментами будет иметь важное значение для расширения нашего взгляда на эти упускаемые из виду микроорганизмы и для получения более глубокого функционального понимания метаорганизма. Более того, компьютерное моделирование является важным инструментом для понимания взаимодействий внутри метаорганизма, особенно когда эксперименты затруднены или невозможны из-за технических ограничений. Однако эти расчетные прогнозы всегда следует комбинировать и проверять с помощью влажных лабораторных экспериментов.В заключение, мы все еще далеки от полного понимания полной структуры и функции метаорганизмов, особенно в том, что касается немодельных метаорганизмов, но наше понимание взаимодействий между хозяином и микроорганизмами, их роли и функций в метаорганизмах значительно продвинулось за последние несколько лет. . Поэтому необходимы дальнейшие усилия в этом направлении, но они обещают того, что они того стоят.

Благодарности

Авторы благодарят CRC 1182 «Эволюция и функции метаорганизмов» Deutsche Forschungsgemeinschaft и особенно проф.Томас К.Г. Босху из Кильского университета, спикеру CRC 1182, за поддержку конференции Young Investigator Research Day 2018 и предоставленную возможность встретиться и создать платформу для взаимодействия младших исследователей. Все авторы, по крайней мере, частично финансируются CRC 1182. Ф. Зоммер получает поддержку за счет очного гранта медицинского факультета Кильского университета. Г. Маринос, Д. Эссер и Л. Бест благодарят за поддержку кластера совершенства «Воспаление на интерфейсах» (EXC306).

Заявление о раскрытии информации

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы

1. Bosch TC, Miller DJ. Императив холобионтов: перспективы ранних молодых животных. Вена: Спрингер; 2016 г.
2. Отправитель R, Fuchs S, Milo R.Пересмотренные оценки количества человеческих и бактериальных клеток в организме. PLoS Biol. 2016 августа; 14 (8): e1002533.
3. Fulde M, Sommer F, Chassaing B, van Vorst K, Dupont A, Hensel M и др. Отбор новорожденных по Toll-подобному рецептору 5 влияет на долгосрочный состав кишечной микробиоты.Природа. 2018; 560 (7719): 489–93.
4. Зоммер Ф., Бэкхед Ф. Микробиота кишечника — мастера развития и физиологии хозяина. Nat Rev Microbiol. 2013 Апрель; 11 (4): 227–38.
5. Noronha A, Modamio J, Jarosz Y, Guerard E, Sompairac N, Preciat G, et al.База данных Virtual Metabolic Human: интеграция метаболизма микробиома человека и кишечника с питанием и болезнями. Nucleic Acids Res. Октябрь 2018; (май): 321331.
6. Virgin HW. Виром в физиологии и болезнях млекопитающих. Клетка. 2014 Март; 157 (1): 142–50.
7. Розенберг Э., Корен О, Решеф Л., Эфрони Р., Зильбер-Розенберг И.Роль микроорганизмов в здоровье, болезнях и эволюции кораллов. Nat Rev Microbiol. 2007 Май; 5 (5): 355–62.
8. Kamphuis JB, Mercier-Bonin M, Eutamène H, Theodorou V. Организация слизи формируется содержимым толстой кишки; новый взгляд. Научный доклад 2017 августа; 7 (1): 8527.
9. Ли Х., Лименитакис Дж. П., Фюрер Т., Гёкинг М.Б., Лоусон М.А., Висс М. и др.Внешний слой слизи содержит отчетливую микробную нишу кишечника. Nat Commun. 2015 сентябрь; 6 (1): 8292.
10. Wlodarska M, Luo C, Kolde R, d’Hennezel E, Annand JW, Heim CE и др. Индолеакриловая кислота, продуцируемая видами комменсального пептострептококка, подавляет воспаление. Клеточный микроб-хозяин.Июль 2017; 22 (1): 25–37.e6.
11. Schuijs MJ, Willart MA, Vergote K, Gras D, Deswarte K, Ege MJ, et al. Фермерская пыль и эндотоксин защищают от аллергии за счет индукции A20 в эпителиальных клетках легких. Наука. 2015 сентябрь; 349 (6252): 1106–10.
12. Лангилл М.Г., Михан С.Дж., Кениг Дж.Э., Дханани А.С., Роуз Р.А., Хоулетт С.Е. и др.Микробные сдвиги в стареющем кишечнике мышей. Микробиом. 2014 Декабрь; 2 (1): 50.
13. Odamaki T, Kato K, Sugahara H, Hashikura N, Takahashi S, Xiao JZ и др. Возрастные изменения в составе микробиоты кишечника от новорожденного до столетнего: кросс-секционное исследование. BMC Microbiol. 2016 Май; 16:90.
14. Клэссон М.Дж., Джеффри И.Б., Конде С., Пауэр С.Е., О’Коннор Е.М., Кьюсак С. и др. Состав кишечной микробиоты у пожилых людей коррелирует с диетой и здоровьем. Природа. 2012 август; 488 (7410): 178–84.
15. Sonowal R, Swimm A, Sahoo A, Luo L, Matsunaga Y, Wu Z и др.Индолы от комменсальных бактерий увеличивают продолжительность жизни. Proc Natl Acad Sci USA. 2017 сентябрь; 114 (36): E7506–15.
16. Смит П., Виллемсен Д., Попкес М., Метге Ф., Гандива Э., Райхард М. и др. Регулирование продолжительности жизни кишечной микробиотой короткоживущих рыб-киллеров африканской бирюзы. eLife.2017 август; 6 (апрель): 120980.
17. Fransen F, van Beek AA, Borghuis T., Aidy SE, Hugenholtz F, van der Gaast-de Jongh C и др. Престарелая микробиота кишечника способствует системному воспалению после передачи мышам, свободным от микробов. Фронт Иммунол. 2017 Ноябрь; 8: 1385.
18. Теваранджан Н., Пухта А., Шульц С., Найду А., Шамози Дж. К., Вершур С. П. и др.Возрастной микробный дисбиоз способствует кишечной проницаемости, системному воспалению и дисфункции макрофагов. Клеточный микроб-хозяин. 2017 апр; 21 (4): 455–466.e4.
19. Xu J, Bjursell MK, Himrod J, Deng S, Carmichael LK, Chiang HC и др. Геномный взгляд на симбиоз человека и Bacteroides thetaiotaomicron.Наука. Март 2003 г., 299 (5615): 2074–6.
20. Риос-Ковиан Д., Салазар Н., Геймонд М., де Лос Рейес-Гавилан К.Г. Формирование метаболизма кишечных бактерий с помощью диеты для улучшения здоровья человека. Front Microbiol. 2017 Март; 8: 376.
21. Чжоу Ю., Чжи Ф.Более низкий уровень Bacteroides в кишечной микробиоте связан с воспалительным заболеванием кишечника: метаанализ. BioMed Res Int. 2016; 2016: 5828959.
22. Раунд Дж. Л., Ли С. М., Ли Дж., Тран Дж., Джабри Б., Чатила Т. А. и др. Путь Toll-подобного рецептора 2 устанавливает колонизацию комменсалом человеческой микробиоты.Наука. 2011 Май; 332 (6032): 974–7.
23. Лю Р., Хун Дж., Сюй Х, Фэн Кью, Чжан Д., Гу И и др. Изменения кишечного микробиома и метаболома сыворотки при ожирении и после вмешательства по снижению веса. Nat Med. Июль 2017 г .; 23 (7): 859–68.
24. Мартин Р., Бермудес-Хумаран Л.Г., Лангелла П.В поисках бактериального эффектора: на примере многоопытной комменсальной бактерии Faecalibacterium prausnitzii. Front Microbiol. Март 2018; 9: 346.
25. Ван В., Чен Л., Чжоу Р., Ван Х, Сун Л., Хуанг С. и др. Увеличение доли Bifidobacterium и группы Lactobacillus и потеря бактерий, продуцирующих бутират, при воспалительном заболевании кишечника.J Clin Microbiol. 2014 Февраль; 52 (2): 398–406.
26. Schnupf P, Gaboriau-Routhiau V, Sansonetti PJ, Cerf-Bensussan N. Сегментированные нитчатые бактерии, индукторы и помощники Th27 во враждебном мире. Curr Opin Microbiol. 2017 Февраль; 35: 100–9.
27. Чен Б, Чен Х, Шу Х, Инь И, Ли Дж, Цинь Дж и др.Присутствие сегментированных нитчатых бактерий у детей человека и его потенциальная роль в модуляции иммунитета кишечника человека. Front Microbiol. 2018 июн; 9: 1403.
28. Лагкувардос И., Оверманн Дж., Клавель Т. Культивированные микробы составляют значительную часть кишечной микробиоты человека и мыши.Кишечные микробы. 2017 Сен; 8 (5): 493–503.
29. Moissl-Eichinger C, Pausan M, Taffner J, Berg G, Bang C, Schmitz RA. Археи — интерактивные компоненты сложных микробиомов. Trends Microbiol. 2018 Янв; 26 (1): 70–85.
30. Lagier JC, Khelaifia S, Alou MT, Ndongo S, Dione N, Hugon P и др.Культура ранее некультивируемых представителей микробиоты кишечника человека с помощью культуромики. Nat Microbiol. 2016 Ноябрь; 1 (12): 16203.
31. Браун HP, Forster SC, Anonye BO, Kumar N, Neville BA, Stares MD, et al. Культивирование «некультивируемой» микробиоты человека обнаруживает новые таксоны и обширное спороношение.Природа. 2016 Май; 533 (7604): 543–6.
32. Schnupf P, Gaboriau-Routhiau V, Gros M, Friedman R, Moya-Nilges M, Nigro G и др. Рост и взаимодействие хозяев сегментированных нитчатых бактерий мыши in vitro. Природа. 2015 Апрель; 520 (7545): 99–103.
33. Suttle CA.Морские вирусы — основные игроки глобальной экосистемы. Nat Rev Microbiol. 2007 Октябрь; 5 (10): 801–12.
34. Grasis JA, Lachnit T, Anton-Erxleben F, Lim YW, Schmieder R, Fraune S и др. Видоспецифические виромы у предкового голобионта Hydra. PLoS One. 2014 Октябрь; 9 (10): e109952.
35. Barton ES, White DW, Cathelyn JS, Brett-McClellan KA, Engle M, Diamond MS, et al.Латентный период вируса герпеса обеспечивает симбиотическую защиту от бактериальной инфекции. Природа. 2007 Май; 447 (7142): 326–9.
36. White DW, Keppel CR, Schneider SE, Reese TA, Coder J, Payton JE и др. Скрытая герпесвирусная инфекция вооружает NK-клетки. Кровь. 2010 июн; 115 (22): 4377–83.
37. Bhattarai N, Stapleton JT.GB вирус C: вирус хорошего мальчика? Trends Microbiol. 2012 Март; 20 (3): 124–30.
38. Рябов Е.В., Кин Дж., Наиш Н., Эверед К., Уинстенли Д. Денсовирус индуцирует крылатые морфы у бесполых клонов розовой яблочной тли, Dysaphis plantaginea. Proc Natl Acad Sci USA. 2009 Май; 106 (21): 8465–70.
39. Кэдвелл К., Патель К.К., Мэлони Н.С., Лю Т.К., Нг А.С., Сторер С.Е. и др. Взаимодействие вируса и гена восприимчивости определяет фенотипы гена болезни Крона Atg16L1 в кишечнике. Клетка. 2010 июн; 141 (7): 1135–45.
40. Кернбауэр Э, Дин И, Кадвелл К.Кишечный вирус может заменить полезную функцию комменсальных бактерий. Природа. 2014 декабрь; 516 (7529): 94–8.
41. Thingstad TF. Элементы теории механизмов контроля численности, разнообразия и биогеохимической роли литических бактериальных вирусов в водных системах. Limnol Oceanogr.2000 45 (6): 1320–28.
42. Scanlan PD, Hall AR, Blackshields G, Friman VP, Davis MR Jr, Goldberg JB и др. Коэволюция с бактериофагами стимулирует эволюцию хозяина в масштабе всего генома и сдерживает приобретение полезных для абиотических организмов мутаций. Mol Biol Evol. 2015 июн; 32 (6): 1425–35.
43. Manichanh C, Rigottier-Gois L, Bonnaud E, Gloux K, Pelletier E, Frangeul L, et al. Уменьшение разнообразия фекальной микробиоты при болезни Крона, выявленное с помощью метагеномного подхода. Кишечник. 2006 февраль; 55 (2): 205–11.
44. Босси Л., Фуэнтес Дж. А., Мора Г., Фигероа-Босси Н.Вклад профагов в динамику бактериальной популяции. J Bacteriol. 2003 ноя; 185 (21): 6467–71.
45. Оливер К.М., Дегнан PH, Хантер М.С., Моран Н.А. Бактериофаги кодируют факторы, необходимые для защиты в симбиотическом мутуализме. Наука. 2009 август; 325 (5943): 992–4.
46. Брюссоу Х., Канчайя С., Хардт В.Д.Фаги и эволюция бактериальных патогенов: от геномных перестроек до лизогенной конверсии. Microbiol Mol Biol Rev.2004 Сентябрь; 68 (3): 560–602.
47. Барр Дж.Дж., Ауро Р., Фурлан М., Уайтсон К.Л., Эрб М.Л., Поглиано Дж. И др. Бактериофаг, прилипший к слизи, обеспечивает иммунитет, не связанный с хозяином.Proc Natl Acad Sci USA. 2013 июн; 110 (26): 10771–6.
48. Бауэр Э., Тиле И. От метагеномных данных к персонализированным микробиотам in silico: прогнозирование пищевых добавок при болезни Крона. NPJ Syst Biol Appl. 2018 Авг; 4 (1): 27.
49. Бауэр Э., Тиле И.От сетевого анализа до функционального метаболического моделирования микробиоты кишечника человека. mSystems. Март 2018; 3 (3): e00209-17.
50. Roumpeka DD, Wallace RJ, Escalettes F, Fotheringham I, Watson M. Обзор инструментов биоинформатики для биоразведки на основе данных метагеномных последовательностей. Фронт Жене.2017 Март; 8:23.
51. Абубукер С., Сегата Н., Голл Дж., Шуберт А.М., Изард Дж., Кантарел Б.Л. и др. Метаболическая реконструкция метагеномных данных и ее применение к микробиому человека. PLoS Comput Biol. 2012; 8 (6): e1002358.
52. Coyte KZ, Schluter J, Foster KR.Экология микробиома: сети, конкуренция и стабильность. Наука. 2015 6 ноября; 350 (6261): 663–6.
53. Зибер М., Пита Л., Вейланд-Бройер Н., Дирксен П., Ван Дж., Морцфельд Б. и др. Нейтральный метаорганизм. bioRxiv. 2018; июль: 367243.
54. Хамада М., Шредер К., Батия Дж., Курн Ю., Фрауне С., Халтурина М. и др.Метаболическая взаимозависимость движет эволюционно древним симбиозом гидры и хлореллы. eLife. 2018 Май; 7: e35122.
55. Синдзато К., Сёгучи Е., Кавасима Т., Хамада М., Хисата К., Танака М. и др. Использование генома Acropora digitifera для понимания реакции кораллов на изменение окружающей среды.Природа. Июль 2011 г .; 476 (7360): 320–3.
56. Моран Н.А., Мира А. Процесс сжатия генома у облигатного симбионта Buchnera aphidicola. Genome Biol. 2001; 2 (12): RESEARCH0054.
57. Couzigou JM, Lauressergues D, André O, Gutjahr C, Guillotin B, Bécard G и др.Положительная регуляция генов с помощью естественной защитной miRNA делает возможным арбускулярный микоризный симбиоз. Клеточный микроб-хозяин. 2017 Янв; 21 (1): 106–12.
58. Lauressergues D, Couzigou JM, Clemente HS, Martinez Y, Dunand C, Bécard G и др. Первичные транскрипты микроРНК кодируют регуляторные пептиды.Природа. 2015 апр; 520 (7545): 90–3.
59. Fraune S, Bosch TC. Почему бактерии имеют значение в развитии и эволюции животных. BioEssays. Июль 2010 г.; 32 (7): 571–80.
60. Алегадо Р.А., Браун Л.В., Цао С., Дерменджян Р.К., Зузов Р., Фэйркло С.Р. и др.Бактериальный сульфонолипид запускает многоклеточное развитие у ближайших из ныне живущих родственников животных. Элиф. 2012 Октябрь; 1: e00013.
61. Возница А., Гердт Дж. П., Хьюлетт Р. Э., Кларди Дж., Кинг Н. Спаривание ближайших живых родственников животных индуцируется бактериальной хондроитиназой.Клетка. 2017 сентябрь; 170 (6): 1175–1183.e11.
62. Weiland-Bräuer N, Neulinger SC, Pinnow N, Künzel S, Baines JF, Schmitz RA. Состав бактериальных сообществ, связанных с Aurelia aurita, изменяется в зависимости от компартмента, стадии жизни и популяции. Appl Environ Microbiol. 2015 сентябрь; 81 (17): 6038–52.
63. Нойманн Р. Бактериальная индукция заселения и метаморфоза у личинок планулы Cassiopea andromeda (Cnidaria: Scyphozoa, Rhizostomeae). Mar Ecol Prog Ser. 1979; 1: 21–8.
64. Теббен Дж., Тапиолас Д.М., Мотти К.А., Абрего Д., Негри А.П., Блэколл Л.Л. и др.Индукция личиночного метаморфоза коралла Acropora millepora тетрабромопирролом, выделенным из бактерии Pseudoalteromonas. PLoS One. 2011 Апрель; 6 (4): e19082.
65. Зиглер М, Сенека Ф.О., Юм Л.К., Палумби С.Р., Вулстра CR. Динамика бактериального сообщества связана с паттернами термостойкости кораллов.Nat Commun. 2017 Февраль; 8: 14213.

---

Автор Контакты

Доктор Феликс Зоммер

Институт клинической молекулярной биологии, Университет Христиана Альбрехта, Киль

Розалинд-Франклин-Штрассе 12

DE – 24105 Киль (Германия)

Электронная почта [email protected]

---

Подробности статьи / публикации

Предварительный просмотр первой страницы

Поступила: 10 сентября 2018 г.
Дата принятия: 30 октября 2018 г.
Опубликована онлайн: 19 декабря 2018 г.
Дата выпуска: сентябрь — октябрь

г.

Количество страниц для печати: 12
Количество рисунков: 3
Количество столов: 0

ISSN: 1662-811X (печатный)
eISSN: 1662-8128 (онлайн)

Для дополнительной информации: https: // www.karger.com/JIN

---

Лицензия открытого доступа / Дозировка лекарства / Заявление об ограничении ответственности

Эта статья находится под международной лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 (CC BY-NC-ND). Использование и распространение в коммерческих целях, а также любое распространение измененных материалов требует письменного разрешения. Дозировка лекарства: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор и дозировка лекарства, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации.Тем не менее, ввиду продолжающихся исследований, изменений в правительственных постановлениях и постоянного потока информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на них, читателю настоятельно рекомендуется проверять листок-вкладыш для каждого препарата на предмет любых изменений показаний и дозировки, а также дополнительных предупреждений. и меры предосторожности. Это особенно важно, когда рекомендованным агентом является новое и / или редко применяемое лекарство. Отказ от ответственности: утверждения, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и соавторам, а не издателям и редакторам.Появление в публикации рекламы и / или ссылок на продукты не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности. Издатель и редактор (-ы) не несут ответственности за любой ущерб, причиненный людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в контенте или рекламе.

6 Измерение 3: Основные дисциплинарные идеи — Науки о жизни | Рамки естественнонаучного образования в K-12: практики, сквозные концепции и основные идеи

тканей и органов (т.е.g., кровообращения, дыхания, нервов, опорно-двигательного аппарата), которые специализируются на определенных функциях.

Специальные структуры внутри клеток также отвечают за определенные клеточные функции. Основные функции клетки включают химические реакции между многими типами молекул, включая воду, белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Все клетки содержат генетическую информацию в форме ДНК. Гены — это особые области в чрезвычайно больших молекулах ДНК, которые образуют хромосомы.Гены содержат инструкции, которые кодируют образование молекул, называемых белками, которые выполняют большую часть работы клеток по выполнению основных жизненных функций. То есть белки обеспечивают структурные компоненты, служат сигнальными устройствами, регулируют активность клеток и определяют производительность клеток через их ферментативные действия.

Конечные точки диапазона уклона для LS1.A

К концу 2 класса . У всех организмов есть внешние части.Различные животные используют свои части тела по-разному, чтобы видеть, слышать, хватать предметы, защищать себя, перемещаться с места на место, а также искать, находить и поглощать пищу, воду и воздух. У растений также есть разные части (корни, стебли, листья, цветы, плоды), которые помогают им выживать, расти и производить больше растений.

К концу 5 класса . У растений и животных есть как внутренние, так и внешние структуры, которые служат различным функциям для роста, выживания, поведения и воспроизводства.(Граница: стресс на этом уровне обучения связан с пониманием макромасштабных систем и их функций, а не микроскопических процессов.)

К концу 8 класса. Все живые существа состоят из клеток, которые являются наименьшей единицей, которую можно назвать живыми. Организм может состоять из одной клетки (одноклеточный) или множества клеток различного количества и типов (многоклеточные). Одноклеточные организмы (микроорганизмы), как и многоклеточные, нуждаются в пище, воде, способах утилизации отходов и среде, в которой они могут жить.

Внутри клетки особые структуры отвечают за определенные функции, а клеточная мембрана образует границу, которая контролирует то, что входит и выходит из клетки. У многоклеточных организмов тело представляет собой систему множества взаимодействующих подсистем. Эти подсистемы представляют собой группы клеток, которые работают вместе, чтобы сформировать ткани или органы, которые специализируются на определенных функциях организма. (Граница: на этом уровне обучения следует вводить только несколько основных структур ячеек.)

мРНК вакцины — новая эра в вакцинологии

1

Всемирная организация здравоохранения.Охват иммунизацией. Всемирная организация здравоохранения http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs378/en (2017).

2

Янгер Д. С., Янгер А. П. и Гутмахер С. Вакцинация в детстве: последствия для глобального и внутреннего здравоохранения. Neurol. Clin. 34 , 1035–1047 (2016).

PubMed Google ученый

3

Плоткин С.А. Вакцины: четвертый век. Clin.Вакцина Иммунол. 16 , 1709–1719 (2009).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

4

Родригес, К. М. К., Пинто, М. В., Садарангани, М., Плоткин, С. А. Куда вакцины? J. Infect. 74 (Приложение 1), S2 – S9 (2017).

PubMed Google ученый

5

Wolff, J. A. et al. Прямой перенос гена в мышцу мыши in vivo . Наука 247 , 1465–1468 (1990). Это исследование демонстрирует производство белка из введенной РНК in vivo .

CAS PubMed Google ученый

6

Jirikowski, G.F., Sanna, P.P., Maciejewski-Lenoir, D. & Bloom, F.E. Обращение несахарного диабета у крыс Brattleboro: внутригипоталамическая инъекция мРНК вазопрессина. Наука 255 , 996–998 (1992).

CAS PubMed Google ученый

7

Suschak, J. J., Williams, J. A. & Schmaljohn, C. S. Достижения в области ДНК-вакцинных векторов, немеханических способов доставки и молекулярных адъювантов для повышения иммуногенности. Hum. Вакцин. Immunother. 13 , 2837–2848 (2017).

PubMed Central PubMed Google ученый

8

Тандруп Шмидт, С., Foged, C., Korsholm, K. S., Rades, T. & Christensen, D. Адъюванты на основе липосом для субъединичных вакцин: стратегии составления субъединичных антигенов и иммуностимуляторов. Фармацевтика 8 , E7 (2016).

PubMed Google ученый

9

Kariko, K. et al. Включение псевдоуридина в мРНК дает превосходный неиммуногенный вектор с повышенной трансляционной способностью и биологической стабильностью. Мол.Ther. 16 , 1833–1840 (2008).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

10

Кауфман, К. Дж., Уэббер, М. Дж. И Андерсон, Д. Г. Материалы для невирусной внутриклеточной доставки терапевтических средств матричной РНК. J. Control. Выпуск 240 , 227–234 (2016).

CAS PubMed Google ученый

11

Гуань, С.И Rosenecker, J. Нанотехнологии в доставке терапевтических мРНК с использованием систем доставки на основе невирусных векторов. Gene Ther. 24 , 133–143 (2017).

CAS PubMed Google ученый

12

Thess, A. et al. МРНК с последовательной инженерией без химических модификаций нуклеозидов позволяет проводить эффективную белковую терапию у крупных животных. Мол. Ther. 23 , 1456–1464 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

13

Карико, К., Muramatsu, H., Ludwig, J. & Weissman, D. Создание оптимальной мРНК для терапии: очистка с помощью ВЭЖХ устраняет активацию иммунной системы и улучшает трансляцию мРНК, кодирующей белок, модифицированной нуклеозидами. Nucleic Acids Res. 39 , e142 (2011). Это исследование демонстрирует важность очистки мРНК IVT для достижения сильной трансляции белка и подавления воспалительных реакций.

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

14

Вайсман, Д.Терапия транскриптом мРНК. Expert Rev. Vaccines 14 , 265–281 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

15

Сахин У., Карико К. и Туречи О. Терапия на основе мРНК — разработка нового класса лекарств. Нат. Rev. Drug Discov. 13 , 759–780 (2014). Это полезный обзор, охватывающий вакцинные и невакцинные формы терапевтических мРНК.

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

16

Парди, Н., Мурамацу, Х., Вайсман, Д. и Карико, К. In vitro транскрипция длинной РНК, содержащей модифицированные нуклеозиды. Methods Mol. Биол. 969 , 29–42 (2013).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

17

Цуй, Н. Б., Нг, Э. К. и Ло, Ю. М. Стабильность эндогенной и добавленной РНК в образцах крови, сыворотке и плазме. Clin. Chem. 48 , 1647–1653 (2002).

CAS PubMed Google ученый

18

Petsch, B. et al. Защитная эффективность синтезированных in vitro специфических мРНК-вакцин против инфекции вируса гриппа А. Нат. Biotechnol. 30 , 1210–1216 (2012). Это исследование демонстрирует, что непосредственно вводимая нереплицирующаяся мРНК может вызывать защитные иммунные ответы против инфекционного патогена.

CAS PubMed Google ученый

19

Геалл, А.J. et al. Невирусная доставка самоусиливающихся РНК-вакцин. Proc. Natl Acad. Sci. США 109 , 14604–14609 (2012). Это важное исследование демонстрирует, что продолжительность продукции белка in vivo из репликонов РНК может быть значительно увеличена путем их упаковки в липидные наночастицы.

CAS PubMed Google ученый

20

Pardi, N. et al.Защита от вируса Зика с помощью однократной вакцинации малой дозой модифицированной нуклеозидами мРНК. Nature 543 , 248–251 (2017).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

21

Pardi, N. et al. Кинетика экспрессии модифицированной нуклеозидами мРНК, доставленной мышам в липидных наночастицах различными путями. J. Control. Выпуск 217 , 345–351 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

22

Бал, К.и другие. Доклиническая и клиническая демонстрация иммуногенности мРНК-вакцин против вирусов гриппа h20N8 и H7N9. Мол. Ther. 25 , 1316–1327 (2017). Это отчет о клиническом испытании вакцины с использованием непосредственно вводимой, нереплицирующейся, модифицированной нуклеозидами мРНК против инфекционного патогена.

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

23

Росс, Дж. И Салливан, Т.D. Период полураспада информационных РНК бета- и гамма-глобина и способность к синтезу белков в культивируемых ретикулоцитах человека. Кровь 66 , 1149–1154 (1985).

CAS PubMed Google ученый

24

Holtkamp, ​​S. et al. Модификация антиген-кодирующей РНК увеличивает стабильность, эффективность трансляции и способность дендритных клеток к стимуляции Т-лимфоцитов. Кровь 108 , 4009–4017 (2006).

CAS PubMed Google ученый

25

Gallie, D. R. Кепка и поли (A) хвост действуют синергетически, регулируя эффективность трансляции мРНК. Genes Dev. 5 , 2108–2116 (1991).

CAS PubMed Google ученый

26

Мартин, С. А., Паолетти, Э. и Мосс, Б. Очистка мРНК гуанилилтрансферазы и мРНК (гуанин-7-) метилтрансферазы из вирионов коровьей оспы. J. Biol. Chem. 250 , 9322–9329 (1975).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

27

Stepinski, J., Waddell, C., Stolarski, R., Darzynkiewicz, E. & Rhoads, RE Синтез и свойства мРНК, содержащих новые «антиреверсивные» аналоги кэпа 7-метил (3′- О-метил) GpppG и 7-метил (3′-дезокси) GpppG. РНК 7 , 1486–1495 (2001).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

28

Мэлоун, Р.W., Felgner, P. L. и Verma, I. M. Катионная липосомно-опосредованная трансфекция РНК. Proc. Natl Acad. Sci. США 86 , 6077–6081 (1989).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

29

Gustafsson, C., Govindarajan, S. & Minshull, J. Смещение кодонов и экспрессия гетерологичных белков. Trends Biotechnol. 22 , 346–353 (2004).

CAS PubMed Google ученый

30

Мауро, В.П. и Чаппелл, С. А. Критический анализ оптимизации кодонов в терапии человека. Trends Mol. Med. 20 , 604–613 (2014).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

31

Kudla, G., Lipinski, L., Caffin, F., Helwak, A. & Zylicz, M. Высокое содержание гуанина и цитозина увеличивает уровни мРНК в клетках млекопитающих. PLoS Biol. 4 , e180 (2006).

PubMed Central PubMed Google ученый

32

Кудла Г., Murray, A. W., Tollervey, D. & Plotkin, J. B. Детерминанты кодирующей последовательности экспрессии гена в Escherichia coli . Наука 324 , 255–258 (2009).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

33

Buhr, F. et al. Синонимичные кодоны направляют котрансляционный фолдинг в сторону различных белковых конформаций. Мол. Ячейка 61 , 341–351 (2016).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

34

Ю., С.H. et al. Использование кодонов влияет на локальную скорость удлинения трансляции, чтобы регулировать ко-трансляционную укладку белков. Мол. Ячейка 59 , 744–754 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

35

Chen, N. et al. РНК-сенсоры врожденной иммунной системы и их обнаружение патогенов. IUBMB Life 69 , 297–304 (2017).

CAS PubMed Google ученый

36

Фотин-Млечек, М.и другие. Вакцины на основе матричной РНК с двойной активностью вызывают сбалансированные TLR-7-зависимые адаптивные иммунные ответы и обеспечивают противоопухолевую активность. J. Immunother. 34 , 1–15 (2011).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

37

Rettig, L. et al. Размер частиц и порог активации: новое измерение сигнализации об опасности. Кровь 115 , 4533–4541 (2010).

CAS PubMed Google ученый

38

де Аро, К., Mendez, R. & Santoyo, J. Киназы eIF-2α и контроль синтеза белка. FASEB J. 10 , 1378–1387 (1996).

CAS PubMed Google ученый

39

Лян, С. Л., Куирк, Д. и Чжоу, А. РНКаза L: ее биологические роли и регуляция. IUBMB Life 58 , 508–514 (2006).

CAS PubMed Google ученый

40

Чжан З.и другие. Структурный анализ показывает, что Toll-подобный рецептор 7 является двойным рецептором для гуанозина и одноцепочечной РНК. Иммунитет 45 , 737–748 (2016).

CAS PubMed Google ученый

41

Tanji, H. et al. Toll-подобный рецептор 8 воспринимает продукты деградации одноцепочечной РНК. Нат. Struct. Мол. Биол. 22 , 109–115 (2015).

CAS PubMed Google ученый

42

Айзекс, А., Кокс, Р. А. и Ротем, З. Чужеродные нуклеиновые кислоты как стимул для выработки интерферона. Ланцет 2 , 113–116 (1963).

CAS PubMed Google ученый

43

Schwartz, S. et al. Картирование транскриптома выявляет широко распространенное динамически регулируемое псевдоуридилирование нкРНК и мРНК. Cell 159 , 148–162 (2014).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

44

Карлайл Т.M. et al. Псевдоуридиновый профиль выявляет регулируемое псевдоуридилирование мРНК в дрожжевых и человеческих клетках. Природа 515 , 143–146 (2014).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

45

Andries, O. et al. N ¹ мРНК, содержащая метилпсевдоуридин, превосходит мРНК, содержащую псевдоуридин, за счет обеспечения повышенной экспрессии белка и снижения иммуногенности в линиях клеток млекопитающих и мышей. J. Control. Выпуск 217 , 337–344 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

46

Андерсон, Б. Р. и др. Включение псевдоуридина в мРНК усиливает трансляцию за счет уменьшения активации PKR. Nucleic Acids Res. 38 , 5884–5892 (2010).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

47

Андерсон Б.R. et al. Модификации нуклеозидов в РНК ограничивают активацию 2′-5′-олигоаденилатсинтетазы и повышают устойчивость к расщеплению РНКазой L. Nucleic Acids Res. 39 , 9329–9338 (2011).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

48

Карико К., Бакштейн М., Ни, Х. и Вайсман, Д. Подавление распознавания РНК Toll-подобными рецепторами: влияние модификации нуклеозидов и эволюционное происхождение РНК. Иммунитет 23 , 165–175 (2005). Этот отчет демонстрирует, что нуклеозидная модификация мРНК снижает воспалительные реакции.

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

49

Kauffman, K. J. et al. Эффективность и иммуногенность немодифицированной и модифицированной псевдоуридином мРНК, системно доставляемой с липидными наночастицами in vivo . Биоматериалы 109 , 78–87 (2016).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

50

Brito, L.A. et al. Катионная наноэмульсия для доставки РНК-вакцин нового поколения. Мол. Ther. 22 , 2118–2129 (2014).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

51

Van Lint, S. et al. ReNAissanCe терапии рака на основе мРНК. Expert Rev.Вакцины 14 , 235–251 (2015).

CAS PubMed Google ученый

52

Kallen, K. J. et al. Новая революционная технология вакцинации: самоадъювантные вакцины RNActive ^® . Hum. Vaccin Immunother. 9 , 2263–2276 (2013).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

53

Раух, С., Lutz, J., Kowalczyk, A., Schlake, T. & Heidenreich, R. Технология RNActive ^® : создание и тестирование стабильных и иммуногенных мРНК-вакцин. Methods Mol. Биол. 1499 , 89–107 (2017).

CAS PubMed Google ученый

54

Эдвардс, Д. К. и др. Адъювантные эффекты мРНК-вакцины с модифицированной последовательностью: профили трансляции демонстрируют сходный врожденный ответ человека и мыши. J. Transl Med. 15 , 1 (2017).

PubMed Central PubMed Google ученый

55

Kowalczyk, A. et al. Самоадъювантные мРНК-вакцины вызывают местные врожденные иммунные ответы, которые приводят к мощному и поддающемуся усилению адаптивному иммунитету. Вакцина 34 , 3882–3893 (2016).

CAS PubMed Google ученый

56

Шнее, М.и другие. Вакцина с мРНК, кодирующая гликопротеин вируса бешенства, индуцирует защиту от летальной инфекции у мышей и коррелирует с защитой у взрослых и новорожденных свиней. PLoS Negl. Троп. Дис. 10 , e0004746 (2016).

PubMed Central PubMed Google ученый

57

Ziegler, A. et al. Новый адъювант на основе РНК усиливает вирус-специфические реакции вакцины, локально запуская TLR- и RLH-зависимые эффекты. J. Immunol. 198 , 1595–1605 (2017).

CAS PubMed Google ученый

58

Benteyn, D., Heirman, C., Bonehill, A., Thielemans, K. & Breckpot, K. Вакцины на основе дендритных клеток на основе мРНК. Expert Rev. Vaccines 14 , 161–176 (2015).

CAS PubMed Google ученый

59

Кранц, Л. М. и др. Системная доставка РНК к дендритным клеткам использует противовирусную защиту для иммунотерапии рака. Nature 534 , 396–401 (2016).

PubMed Google ученый

60

Wykes, M., Pombo, A., Jenkins, C. и MacPherson, G.G. Дендритные клетки взаимодействуют напрямую с наивными B-лимфоцитами, чтобы переносить антиген и инициировать переключение классов в первичном Т-зависимом ответе. J. Immunol. 161 , 1313–1319 (1998).

CAS PubMed Google ученый

61

Сельми, А.и другие. Поглощение синтетической голой РНК резидентными дендритными клетками кожи посредством макропиноцитоза позволяет экспрессировать антиген и индуцировать Т-клеточные ответы у мышей. Cancer Immunol. Immunother. 65 , 1075–1083 (2016).

CAS PubMed Google ученый

62

Diken, M. et al. Селективное поглощение «голой» вакцинной РНК дендритными клетками обусловлено макропиноцитозом и прекращается при созревании ДК. Gene Ther. 18 , 702–708 (2011).

CAS PubMed Google ученый

63

Lorenz, C. et al. Экспрессия белка из экзогенной мРНК: захват посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза и транспортировка через лизосомный путь. RNA Biol. 8 , 627–636 (2011).

CAS PubMed Google ученый

64

Гель, Дж. Электропорация: теория и методы, перспективы доставки лекарств, генная терапия и исследования. Acta Physiol. Сканд. 177 , 437–447 (2003).

CAS PubMed Google ученый

65

Granstein, R.D., Ding, W. & Ozawa, H. Индукция противоопухолевого иммунитета с помощью эпидермальных клеток, пульсируемых РНК, полученной из опухоли, или внутрикожным введением РНК. J. Invest. Дерматол. 114 , 632–636 (2000).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

66

Крейтер, С.и другие. Интранодальная вакцинация «голой» антиген-кодирующей РНК вызывает мощный профилактический и терапевтический противоопухолевый иммунитет. Cancer Res. 70 , 9031–9040 (2010).

CAS PubMed Google ученый

67

Bialkowski, L. et al. Вакцина с интралимфатической мРНК индуцирует ответы Т-клеток CD8, которые подавляют рост опухолей, расположенных на слизистой оболочке. Sci. Отчет 6 , 22509 (2016).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

68

Сахин, У.и другие. Персонализированные вакцины с мутаномной РНК мобилизуют полиспецифический терапевтический иммунитет против рака. Nature 547 , 222–226 (2017).

CAS PubMed Google ученый

69

Qiu, P., Ziegelhoffer, P., Sun, J. & Yang, N. S. Доставка мРНК in situ генной пушкой приводит к эффективной экспрессии трансгена и генетической иммунизации. Gene Ther. 3 , 262–268 (1996).

CAS PubMed Google ученый

70

Steitz, J., Britten, C.M., Wolfel, T. & Tuting, T. Эффективная индукция иммунитета против меланомы после генетической вакцинации синтетической мРНК, кодирующей гибридный белок EGFP.TRP2. Cancer Immunol. Immunother. 55 , 246–253 (2006).

CAS PubMed Google ученый

71

Аберле, Дж.Х., Аберле, С. В., Кофлер, Р. М. и Мандл, С. В. Гуморальный и клеточный иммунный ответ на РНК-иммунизацию репликонами флавивирусов, полученными из вируса клещевого энцефалита. J. Virol. 79 , 15107–15113 (2005).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

72

Kofler, R.M. et al. Имитация иммунизации живыми флавивирусами неинфекционной РНК-вакциной. Proc. Natl Acad. Sci.США 101 , 1951–1956 (2004).

CAS PubMed Google ученый

73

Mandl, C. W. et al. In vitro -синтезированная инфекционная РНК в виде аттенуированной живой вакцины на модели флавивируса. Нат. Med. 4 , 1438–1440 (1998).

CAS PubMed Google ученый

74

Йоханссон, Д. Х., Юнгберг, К., Какулиду, М.& Liljestrom, P. Внутрикожная электропорация обнаженной РНК репликона вызывает сильные иммунные ответы. PLoS ONE 7 , e29732 (2012).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

75

Пигготт, Дж. М., Шихан, Б. Дж., Соден, Д. М., О’Салливан, Г. С. и Аткинс, Г. Дж. Электропорация РНК стимулирует иммунитет к кодируемому репортерному гену у мышей. Мол. Med. Отчет 2 , 753–756 (2009).

CAS PubMed Google ученый

76

Бродерик, К. Э. и Юмо, Л. М. Доставка нуклеиновых кислот с усилением электропорации. Expert Rev. Vaccines 14 , 195–204 (2015).

CAS PubMed Google ученый

77

Hoerr, I., Obst, R., Rammensee, H.G. & Jung, G. Применение РНК in vivo приводит к индукции специфических цитотоксических Т-лимфоцитов и антител. Eur. J. Immunol. 30 , 1–7 (2000).

CAS PubMed Google ученый

78

Шлейк, Т., Тесс, А., Фотин-Млечек, М. и Каллен, К. Дж. Разработка технологий мРНК-вакцины. RNA Biol. 9 , 1319–1330 (2012).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

79

Райхмут, А. М., Оберли, М.A., Jeklenec, A., Langer, R. & Blankschtein, D. Доставка мРНК вакцины с использованием липидных наночастиц. Ther. Deliv. 7 , 319–334 (2016).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

80

Midoux, P. & Pichon, C. Системы доставки вакцины на основе мРНК липидов. Expert Rev. Vaccines 14 , 221–234 (2015).

CAS PubMed Google ученый

81

Канасты, Р., Доркин, Дж. Р., Вегас, А. и Андерсон, Д. Материалы для доставки siRNA терапевтических средств. Нат. Матер. 12 , 967–977 (2013).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

82

Akinc, A. et al. Направленная доставка терапевтических средств РНКи с механизмами, основанными на эндогенных и экзогенных лигандах. Мол. Ther. 18 , 1357–1364 (2010).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

83

Ратайчак, М.З. и Ратайчак, Дж. Горизонтальный перенос РНК и белков между клетками внеклеточными микровезикулами: 14 лет спустя. Clin. Transl Med. 5 , 7 (2016).

PubMed Central PubMed Google ученый

84

Tam, H.H. et al. Постоянная доступность антигена во время инициации зародышевого центра усиливает ответ антител на вакцинацию. Proc. Natl Acad. Sci. США 113 , E6639 – E6648 (2016).

CAS PubMed Google ученый

85

Richner, J. M. et al. Вакцины с модифицированной мРНК защищают от заражения вирусом Зика. Ячейка 168 , 1114–1125.e10 (2017).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

86

Хавенар-Доутон, К., Ли, Дж. Х. и Кротти, С. Клетки Tfh и bnAbs ВИЧ, модель иммунодоминантности проблемы образования нейтрализующих ВИЧ антител. Immunol. Ред. 275 , 49–61 (2017).

CAS PubMed Google ученый

87

Brito, L.A. et al. Вакцины с самоусиливающейся мРНК. Adv. Genet. 89 , 179–233 (2015).

CAS PubMed Google ученый

88

Chahal, J. S. et al. Вакцина с наночастицами РНК против вируса Зика вызывает ответы антител и Т-лимфоцитов CD8 ⁺ на мышиной модели. Sci. Отчет 7 , 252 (2017).

PubMed Central PubMed Google ученый

89

Chahal, J. S. et al. Наночастицы дендример-РНК создают защитный иммунитет против смертельной болезни Эбола, вируса h2N1 и заражения токсоплазмой Toxoplasma gondii с помощью однократной дозы. Proc. Natl Acad. Sci. США 113 , E4133 – E4142 (2016).

CAS PubMed Google ученый

90

Ульмер, Дж.B. & Geall, A.J. Последние инновации в мРНК-вакцинах. Curr. Opin. Иммунол. 41 , 18–22 (2016).

CAS PubMed Google ученый

91

Alberer, M. et al. Безопасность и иммуногенность мРНК вакцины против бешенства у здоровых взрослых: открытое, нерандомизированное, проспективное, первое клиническое испытание фазы 1 с участием людей. Ланцет 390 , 1511–1520 (2017). Это отчет о клиническом испытании вакцины с использованием непосредственно вводимой, нереплицирующейся, немодифицированной мРНК против инфекционного патогена.

CAS PubMed Google ученый

92

Perri, S. et al. Химера с частицами репликона альфавируса, полученная из вирусов венесуэльского энцефалита лошадей и синдбис, представляет собой мощный вектор для доставки вакцины на основе генов. J. Virol. 77 , 10394–10403 (2003).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

93

Флитон, М.N. et al. Саморепликативные РНК-вакцины обеспечивают защиту от вируса гриппа А, респираторно-синцитиального вируса и вируса клещевого энцефалита. J. Infect. Дис. 183 , 1395–1398 (2001). Это ранний отчет о защитной эффективности, которая достигается за счет самоусиливающейся мРНК-вакцины против инфекционных патогенов.

CAS PubMed Google ученый

94

Magini, D. et al. Самоамплифицирующиеся мРНК-вакцины, экспрессирующие несколько консервативных антигенов гриппа, обеспечивают защиту от гомологичного и гетеросубтипического вирусного заражения. PLoS ONE 11 , e0161193 (2016).

PubMed Central PubMed Google ученый

95

Hekele, A. et al. Быстро производимая вакцина SAM ^® против гриппа H7N9 является иммуногенной для мышей. Emerg. Микробы заражают. 2 , e52 (2013).

PubMed Central PubMed Google ученый

96

Браззоли, М.и другие. Индукция широкого иммунитета и защитной эффективности за счет самоусиливающихся мРНК-вакцин, кодирующих гемагглютинин вируса гриппа. J. Virol. 90 , 332–344 (2015).

PubMed Central PubMed Google ученый

97

Bogers, W. M. et al. Мощные иммунные ответы у макак-резусов, индуцированные невирусной доставкой самоусиливающейся РНК-вакцины, экспрессирующей оболочку ВИЧ типа 1, с катионной наноэмульсией. J. Infect. Дис. 211 , 947–955 (2015).

CAS PubMed Google ученый

98

McCullough, K.C. et al. Самореплицирующаяся доставка репликона-РНК к дендритным клеткам с помощью наночастиц хитозана для трансляции in vitro и in vivo . Мол. Ther. Нуклеиновые кислоты 3 , e173 (2014).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

99

Демулен, Т.и другие. Полиплексная доставка самореплицирующихся РНК-вакцин на основе полиэтиленимина. Наномедицина 12 , 711–722 (2016).

CAS PubMed Google ученый

100

Maruggi, G. et al. Иммуногенность и защитная эффективность, индуцированные самоамплифицирующимися мРНК-вакцинами, кодирующими бактериальные антигены. Вакцина 35 , 361–368 (2017).

CAS PubMed Google ученый

101

Ван Гулк, Э.и другие. Вакцинация дендритными клетками на основе мРНК вызывает сильные противовирусные Т-клеточные ответы у ВИЧ-1-инфицированных пациентов. AIDS 26 , F1 – F12 (2012).

CAS PubMed Google ученый

102

Routy, J. P. et al. Иммунологическая активность и безопасность аутологичных дендритных клеток с электропорированной РНК ВИЧ у ВИЧ-1-инфицированных пациентов, получающих антиретровирусную терапию. Clin. Иммунол. 134 , 140–147 (2010).

CAS PubMed Google ученый

103

Allard, S.D. et al. Испытание фазы I / IIa иммунотерапии ВИЧ-1-инфицированных пациентов с дендритными клетками, экспрессирующими Tat, Rev и Nef, с последующим прерыванием лечения. Clin. Иммунол. 142 , 252–268 (2012).

CAS PubMed Google ученый

104

Ганди, Р. Т. и др. Иммунизация ВИЧ-1-инфицированных аутологичных дендритных клеток, трансфицированных мРНК, кодирующей Gag и Nef ВИЧ-1: результаты рандомизированного плацебо-контролируемого клинического исследования. J. Acquir. Иммунная защита. Syndr. 71 , 246–253 (2016).

CAS Google ученый

105

Jacobson, J. M. et al. Иммунотерапия дендритными клетками при инфекции ВИЧ-1 с использованием аутологичной РНК ВИЧ-1: рандомизированное, двойное слепое, плацебо-контролируемое клиническое испытание. J. Acquir. Иммунная защита. Syndr. 72 , 31–38 (2016).

CAS Google ученый

106

Гей, К.L. et al. Иммуногенность терапии дендритными клетками AGS-004 у пациентов, получавших лечение во время острой ВИЧ-инфекции. AIDS Res. Гм. Ретровирусы 10.1089 / aid.2017.0071 (2017).

107

Van Craenenbroeck, A.H. et al. Индукция цитомегаловирус-специфических Т-клеточных ответов у здоровых добровольцев и реципиентов аллогенных стволовых клеток с использованием вакцинации дендритными клетками, трансфицированными матричной РНК. Трансплантация 99 , 120–127 (2015).

CAS PubMed Google ученый

108

Мартинон, Ф.и другие. Индукция вирус-специфических цитотоксических Т-лимфоцитов in vivo с помощью захваченной липосомами мРНК. Eur. J. Immunol. 23 , 1719–1722 (1993). Это раннее исследование демонстрирует, что инкапсулированная в липосомы мРНК, кодирующая вирусный антиген, вызывает ответы Т-клеток.

CAS PubMed Google ученый

109

Pollard, C. et al. IFN типа I противодействует индукции антиген-специфических иммунных ответов путем доставки мРНК вакцин на основе липидов. Мол. Ther. 21 , 251–259 (2013).

CAS PubMed Google ученый

110

Zhao, M., Li, M., Zhang, Z., Gong, T. & Sun, X. Индукция gag-специфических иммунных ответов ВИЧ-1 с помощью катионных мицелл, опосредованной доставкой мРНК gag. Drug Deliv. 23 , 2596–2607 (2016).

CAS PubMed Google ученый

111

Ли, М.и другие. Усиленная интраназальная доставка мРНК вакцины за счет преодоления назального эпителиального барьера через внутри- и параклеточные пути. J. Control. Выпуск 228 , 9–19 (2016).

CAS PubMed Google ученый

112

Richner, J. M. et al. Вакцинальная защита от врожденных заболеваний, вызванных вирусом Зика. Ячейка 170 , 273–283.e12 (2017).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

113

Роман, Ф., Vaman, T., Kafeja, F., Hanon, E. & Van Damme, P. Вакцина против гриппа A (h2N1) 2009, дополненная AS03 (A), для взрослых в возрасте до 85 лет. Clin. Заразить. Дис. 51 , 668–677 (2010).

CAS PubMed Google ученый

114

Zarei, S. et al. Иммуногенность и реактогенность двух цельноклеточных коклюшных вакцин против дифтерии, столбняка у иранских детей дошкольного возраста, рандомизированное контролируемое исследование. Hum.Вакцин. Immunother. 9 , 1316–1322 (2013).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

115

Дикен, М., Кранц, Л. М., Крейтер, С. и Сахин, У. мРНК: универсальная молекула для противораковых вакцин. Curr. Вопросы Мол. Биол. 22 , 113–128 (2017).

PubMed Google ученый

116

Фидлер, К., Лаззаро, С., Lutz, J., Rauch, S. & Heidenreich, R. Вакцины против рака мРНК. Последние результаты Cancer Res. 209 , 61–85 (2016).

CAS PubMed Google ученый

117

Grunwitz, C. & Kranz, L. M. мРНК вакцины против рака — сообщения, которые преобладают. Curr. Верхний. Microbiol. Иммунол. 405 , 145–164 (2017).

CAS PubMed Google ученый

118

Макнамара, М.А., Наир, С. К. и Холл, Е. К. Вакцины на основе РНК в иммунотерапии рака. J. Immunol. Res. 2015 , 794528 (2015).

PubMed Central PubMed Google ученый

119

Салленджер Б. А. и Наир С. От мира РНК к клинике. Наука 352 , 1417–1420 (2016).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

120

Виньерон, Н.Антигены опухолей человека и иммунотерапия рака. Biomed. Res. Int. 2015 , 948501 (2015).

PubMed Central PubMed Google ученый

121

Tureci, O. et al. Устранение неоднородности рака с помощью индивидуализированных неоэпитопных вакцин. Clin. Cancer Res. 22 , 1885–1896 (2016).

CAS PubMed Google ученый

122

Кули, П.Г., Ван ден Эйнде, Б. Дж., Ван дер Бругген, П. и Бун, Т. Опухолевые антигены, распознаваемые Т-лимфоцитами: в основе иммунотерапии рака. Нат. Rev. Cancer 14 , 135–146 (2014).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

123

Конри, Р. М. и др. Характеристика вакцинного вектора полинуклеотидного мессенджера РНК. Cancer Res. 55 , 1397–1400 (1995).

CAS PubMed Google ученый

124

Бочковски, Д., Nair, S.K., Snyder, D. & Gilboa, E. Дендритные клетки, обработанные РНК, являются мощными антигенпрезентирующими клетками in vitro и in vivo . J. Exp. Med. 184 , 465–472 (1996). Этот отчет демонстрирует эффективность вакцин с мРНК DC.

CAS PubMed Google ученый

125

De Keersmaecker, B. et al. Комбинация 4-1BBL и CD40L сильно увеличивает способность дендритных клеток стимулировать ВИЧ-специфические Т-клеточные ответы. J. Leukoc. Биол. 89 , 989–999 (2011).

CAS PubMed Google ученый

126

Dannull, J. et al. Усиление иммуностимулирующей функции дендритных клеток путем трансфекции мРНК, кодирующей лиганд OX40. Кровь 105 , 3206–3213 (2005).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

127

Aerts-Toegaert, C.и другие. Экспрессия CD83 на дендритных клетках и Т-клетках: корреляция с эффективными иммунными ответами. Eur. J. Immunol. 37 , 686–695 (2007).

CAS PubMed Google ученый

128

Grunebach, F. et al. Котрансфекция дендритных клеток с РНК, кодирующей HER-2 / neu и 4-1BBL, увеличивает индукцию опухолевых антиген-специфических цитотоксических Т-лимфоцитов. Cancer Gene Ther. 12 , 749–756 (2005).

PubMed Google ученый

129

Bontkes, HJ, Kramer, D., Ruizendaal, JJ, Meijer, CJ & Hooijberg, E. Дендритные клетки, трансфицированные опухолевым антигеном и мРНК интерлейкина-12, усиливают эффекторную функцию естественных клеток-киллеров и антигенспецифических Т-клеток . Clin. Иммунол. 127 , 375–384 (2008).

CAS PubMed Google ученый

130

Бонткес, Х.J. et al. Дендритные клетки, трансфицированные интерлейкином-12 и ассоциированной с опухолью матричной РНК антигена, индуцируют цитотоксические Т-клетки с высокой авидностью. Gene Ther. 14 , 366–375 (2007).

CAS PubMed Google ученый

131

Dorrie, J. et al. Введение функционального химерного E / L-селектина путем электропорации РНК для нацеливания дендритных клеток из крови в лимфатические узлы. Cancer Immunol. Immunother. 57 , 467–477 (2008).

PubMed Google ученый

132

Bonehill, A. et al. Повышение стимулирующей способности дендритных клеток человека Т-клетками путем совместной электропорации с CD40L, CD70 и конститутивно активной мРНК, кодирующей TLR4. Мол. Ther. 16 , 1170–1180 (2008). Это описание смеси адъювантов мРНК TriMix.

CAS PubMed Google ученый

133

Ван Линт, С.и другие. Доклиническая оценка противоопухолевой терапии на основе TriMix и мРНК антигенов. Cancer Res. 72 , 1661–1671 (2012).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

134

Van Lint, S. et al. Оптимизированная иммунотерапия меланомы на основе дендритных клеток: формула TriMix. Cancer Immunol. Immunother. 63 , 959–967 (2014).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

135

Пен, Дж.J. et al. Модуляция регуляторной функции Т-клеток дендритными клетками, происходящими из моноцитов, созревшими посредством электропорации с мРНК, кодирующей лиганд CD40, конститутивно активный TLR4 и CD70. J. Immunol. 191 , 1976–1983 (2013).

CAS PubMed Google ученый

136

Wilgenhof, S. et al. Терапевтическая вакцинация аутологичной мРНК-электропорированной дендритной клеточной вакциной у пациентов с запущенной меланомой. J. Immunother. 34 , 448–456 (2011).

CAS PubMed Google ученый

137

Wilgenhof, S. et al. Исследование фазы IB по внутривенной синтетической мРНК электропорированной иммунотерапии дендритных клеток у предварительно пролеченных пациентов с запущенной меланомой. Ann. Онкол. 24 , 2686–2693 (2013).

CAS PubMed Google ученый

138

Митчелл, Д.A. et al. Столбнячный анатоксин и CCL3 улучшают вакцины на основе дендритных клеток у мышей и пациентов с глиобластомой. Nature 519 , 366–369 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

139

Батич К.А. и др. Долгосрочная выживаемость при глиобластоме при вакцинации против цитомегаловируса pp65. Clin. Cancer Res. 23 , 1898–1909 (2017).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

140

Wilgenhof, S.и другие. Фаза II исследования аутологичных мРНК, полученных из мРНК, электропорированных дендритными клетками (TriMixDC-MEL) плюс ипилимумаб у пациентов с пролеченной меланомой на поздней стадии. J. Clin. Онкол. 34 , 1330–1338 (2016).

PubMed Google ученый

141

Zhou, W. Z. et al. РНК-вакцина против меланомы: индукция противоопухолевого иммунитета путем иммунизации мРНК гликопротеина 100 человека. Hum. Gene Ther. 10 , 2719–2724 (1999).

CAS PubMed Google ученый

142

Kreiter, S. et al. Лиганд FLT3 как молекулярный адъювант для вакцин с голой РНК. Methods Mol. Биол. 1428 , 163–175 (2016).

CAS PubMed Google ученый

143

Kreiter, S. et al. Лиганд FLT3 увеличивает терапевтическую эффективность вакцин с голой РНК против рака. Cancer Res. 71 , 6132–6142 (2011).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

144

Bol, K. F. et al. Интранодальная вакцинация дендритных клеток, оптимизированных для мРНК, у пациентов с метастатической меланомой. Онкоиммунология 4 , e1019197 (2015).

PubMed Central PubMed Google ученый

145

Фуа, К. К., Стаатс, Х. Ф., Леонг, К. В. и Наир, С. К. Интраназальная вакцинация наночастицами мРНК индуцирует профилактический и терапевтический противоопухолевый иммунитет. Sci. Отчет 4 , 5128 (2014).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

146

Scheel, B. et al. Терапевтический противоопухолевый иммунитет, вызываемый инъекциями иммуностимулирующей одноцепочечной РНК. Eur. J. Immunol. 36 , 2807–2816 (2006).

CAS PubMed Google ученый

147

Van der Jeught, K.и другие. Внутриопухолевое введение мРНК, кодирующей фузокин, состоящий из IFN-β и эктодомена рецептора II TGF-β, усиливает противоопухолевый иммунитет. Oncotarget 5 , 10100–10113 (2014).

PubMed Central PubMed Google ученый

148

Van Lint, S. et al. Внутриопухолевая доставка мРНК TriMix приводит к активации Т-клеток перекрестно-презентирующими дендритными клетками. Cancer Immunol. Res. 4 , 146–156 (2016).

CAS PubMed Google ученый

149

Клаузен Б. Э. и Стойцнер П. Функциональная специализация подмножеств дендритных клеток кожи в регулировании ответов Т-клеток. Фронт. Иммунол. 6 , 534 (2015).

PubMed Central PubMed Google ученый

150

Weide, B. et al. Прямая инъекция протамино-защищенной мРНК: результаты испытания вакцинации 1/2 фазы у пациентов с метастатической меланомой. J. Immunother. 32 , 498–507 (2009).

CAS PubMed Google ученый

151

Kubler, H. et al. Самоадъювантная вакцинация мРНК у пациентов с распространенным раком простаты: первое исследование фазы I / IIa с участием человека. J. Immunother. Рак 3 , 26 (2015).

PubMed Central PubMed Google ученый

152

Гесс, П.R., Boczkowski, D., Nair, SK, Snyder, D. & Gilboa, E. Вакцинация мРНК, кодирующей ассоциированные с опухолью антигены и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, эффективно запускает CTL-ответы, но недостаточна для преодоления толерантности к модельная опухоль / аутоантиген. Cancer Immunol. Immunother. 55 , 672–683 (2006).

CAS PubMed Google ученый

153

Оберли М.А. и др. Доставка мРНК с помощью липидных наночастиц для мощной иммунотерапии рака. Nano Lett. 17 , 1326–1335 (2017).

CAS PubMed Google ученый

154

Fotin-Mleczek, M. et al. Высокоэффективные противораковые вакцины на основе мРНК представляют собой привлекательную платформу для комбинированной терапии, поддерживающей улучшенный терапевтический эффект. J. Gene Med. 14 , 428–439 (2012).

CAS PubMed Google ученый

155

Фотин-Млечек, М.и другие. Вакцины на основе мРНК действуют синергетически с лучевой терапией для уничтожения сформировавшихся опухолей. Radiat. Онкол. 9 , 180 (2014).

PubMed Central PubMed Google ученый

156

Pascolo, S. Вакцины на основе матричной РНК. Мнение эксперта. Биол. Ther. 4 , 1285–1294 (2004).

CAS PubMed Google ученый

157

Геалл, А.Дж., Мандл, К. В. и Улмер, Дж. Б. РНК: новая революция в вакцинах на основе нуклеиновых кислот. Семин. Иммунол. 25 , 152–159 (2013).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

158

Weissman, D., Pardi, N., Muramatsu, H. & Kariko, K. Очистка с помощью ВЭЖХ in vitro транскрибированной длинной РНК. Methods Mol. Биол. 969 , 43–54 (2013).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

159

Муралидхара, Б.K. et al. Важнейшие соображения при разработке лекарственных препаратов на основе макромолекул нуклеиновых кислот. Drug Discov. Сегодня 21 , 430–444 (2016).

CAS PubMed Google ученый

160

Джонс, К. Л., Дрейн, Д. и Гоуэнс, Э. Дж. Долгосрочное хранение свободной от ДНК РНК для использования в исследованиях вакцин. Biotechniques 43 , 675–681 (2007).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

161

Пробст, Дж.и другие. Характеристика активности рибонуклеаз на поверхности кожи. Genet. Вакцины Ther. 4 , 4 (2006).

PubMed Central PubMed Google ученый

162

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Руководство для промышленности: Соображения по поводу вакцин плазмидной ДНК при показаниях к инфекционным заболеваниям. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США https://www.fda.gov/downloads/BiologicsBloodVaccines/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/Guidances/Vaccines/ucm0

.pdf (2007).

163

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Руководство для промышленности: Руководство по терапии соматическими клетками человека и генной терапии. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США https://www.fda.gov/downloads/BiologicsBloodVaccines/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/Guidances/CellularandGeneTherapy/ucm081670.pdf (1998).

164

Европейское агентство по лекарственным средствам. Директива Комиссии 2009/120 / EC. Европейская комиссия https: //ec.europa.eu / health // sites / health / files / files / eudralex / vol-1 / dir_2009_120 / dir_2009_120_en.pdf (2009).

165

Hinz, T. et al. Европейская среда регулирования вакцин на основе РНК. Methods Mol. Биол. 1499 , 203–222 (2017).

CAS PubMed Google ученый

166

Pepini, T. et al. Индукция IFN-опосредованного противовирусного ответа с помощью самоусиливающейся РНК-вакцины: значение для дизайна вакцины. J. Immunol. 198 , 4012–4024 (2017).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

167

Теофилопулос, А. Н., Баккала, Р., Бейтлер, Б. и Коно, Д. Н. Интерфероны типа I (α / β) в иммунитете и аутоиммунитете. Annu. Rev. Immunol. 23 , 307–336 (2005).

CAS PubMed Google ученый

168

Nestle, F.O. et al. Плазмацитоидные предендритные клетки инициируют псориаз за счет продукции интерферона-α. J. Exp. Med. 202 , 135–143 (2005).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

169

Fischer, S. et al. Внеклеточная РНК опосредует проницаемость эндотелиальных клеток через фактор роста эндотелия сосудов. Кровь 110 , 2457–2465 (2007).

CAS PubMed Google ученый

170

Каннемайер, К.и другие. Внеклеточная РНК представляет собой естественный кофактор прокоагулянта в процессе свертывания крови. Proc. Natl Acad. Sci. США 104 , 6388–6393 (2007).

CAS PubMed Google ученый

171

Лю М. А. и Улмер Дж. Б. Клинические испытания вакцин плазмидной ДНК на людях. Adv. Genet. 55 , 25–40 (2005).

CAS PubMed Google ученый

172

ДеФранческо, Л.Вакцина против ажиотажа. Нат. Biotechnol. 35 , 193–197 (2017).

CAS PubMed Google ученый

173

Сервик К. В сообщении. Наука 355 , 446–450 (2017).

CAS PubMed Google ученый

174

CureVac AG. От науки к пациентам — идеи становятся лечением в CureVac. CureVac http: // www.curevac.com/research-development (2017).

175

Альдеврон. Aldevron расширяет предприятие по производству биотехнологий в Северной Дакоте. Aldevron http://www.aldevron.com/about-us/news/aldevron-expands-north-dakota-biomanufacturing-facility (2016).

176

Kreiter, S. et al. Мутантные эпитопы MHC класса II вызывают терапевтический иммунный ответ на рак. Nature 520 , 692–696 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

177

Отт, П.A. et al. Иммуногенная персональная неоантигенная вакцина для пациентов с меланомой. Nature 547 , 217–221 (2017).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

178

Якобсон, Э. Б., Капорале, Л. Х. и Торбек, Г. Дж. Влияние инъекций клеток тимуса на формирование зародышевого центра в лимфоидных тканях голых (лишенных тимуса) мышей. Cell. Иммунол. 13 , 416–430 (1974).

CAS PubMed Google ученый

179

Форстер Р., Эмрих Т., Креммер Э. и Липп М. Экспрессия рецептора BLR1, сопряженного с G-белком, определяет зрелые, рециркулирующие В-клетки и субпопуляцию Т-хелперных клеток памяти. Кровь 84 , 830–840 (1994).

CAS PubMed Google ученый

180

Forster, R. et al. Предполагаемый хемокиновый рецептор, BLR1, направляет миграцию В-клеток к определенным лимфоидным органам и конкретным анатомическим отделам селезенки. Cell 87 , 1037–1047 (1996).

CAS PubMed Google ученый

181

Breitfeld, D. et al. В-хелперные Т-клетки фолликулов экспрессируют хемокиновый рецептор 5 CXC, локализуются в фолликулах В-клеток и поддерживают продукцию иммуноглобулина. J. Exp. Med. 192 , 1545–1552 (2000).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

182

Шаерли, П.и другие. Экспрессия хемокинового рецептора 5 CXC определяет фолликулярные Т-клетки с функцией помощника В-клеток. J. Exp. Med. 192 , 1553–1562 (2000).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

183

Johnston, R.J. et al. Bcl6 и Blimp-1 являются реципрокными и антагонистическими регуляторами дифференцировки Т-фолликулярных клеток-помощников. Наука 325 , 1006–1010 (2009).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

184

Нуриева Р.I. et al. Bcl6 опосредует развитие Т-фолликулярных хелперов. Наука 325 , 1001–1005 (2009).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

185

Ю. Д. и др. Репрессор транскрипции Bcl-6 управляет приверженностью клону Т-фолликулярных хелперных клеток. Иммунитет 31 , 457–468 (2009).

CAS PubMed Google ученый

186

Кротти, С.Краткая история помощи Т-лимфоцитов В-клеткам. Нат. Rev. Immunol. 15 , 185–189 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

187

Klein, F. et al. Антитела в разработке и терапии вакцины против ВИЧ-1. Наука 341 , 1199–1204 (2013).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

188

Гилс, А., Бертолотто, А., Муллеман, Д., Бежан-Ангулвант, Т. и Деклерк, П. Дж. Биофармацевтические препараты: эталонные продукты и биоаналоги для лечения воспалительных заболеваний. Ther. Препарат Монит. 39 , 308–315 (2017).

CAS PubMed Google ученый

189

Воробей, Э., Фриде, М., Шейх, М., Торвальдсен, С. Терапевтические антитела для инфекционных заболеваний. Бык. Всемирный орган здравоохранения. 95 , 235–237 (2017).

PubMed Central PubMed Google ученый

190

Хенрикс, Л. М., Шелленс, Дж. Х., Хайтема, А. Д. и Бейнен, Дж. Х. Использование комбинаций моноклональных антител в клинической онкологии. Лечение рака. Ред. 41 , 859–867 (2015).

CAS PubMed Google ученый

191

Левецки Э. М. Лечение остеопороза деносумабом. Maturitas 66 , 182–186 (2010).

CAS PubMed Google ученый

192

Paton, D. M. Ингибиторы PCSK9: моноклональные антитела для лечения гиперхолестеринемии. Наркотики сегодня 52 , 183–192 (2016).

CAS PubMed Google ученый

193

Холлевут, К. и Деклерк, П. Дж. Состояние дел и клинические перспективы переноса гена антител. J. Transl Med. 15 , 131 (2017).

PubMed Central PubMed Google ученый

194

Fuchs, S.P. и Desrosiers, R.C. Обещание и проблемы, связанные с использованием рекомбинантного AAV для доставки антител против ВИЧ. Мол. Ther. Методы клин. Dev. 3 , 16068 (2016).

PubMed Central PubMed Google ученый

195

Бочковски, Д., Lee, J., Pruitt, S. & Nair, S. Дендритные клетки, сконструированные для секреции антител против GITR, являются эффективными адъювантами для иммунотерапии на основе дендритных клеток. Cancer Gene Ther. 16 , 900–911 (2009).

CAS PubMed Google ученый

196

Pruitt, S.K. et al. Повышение противоопухолевого иммунитета за счет локальной модуляции CTLA-4 и GITR дендритными клетками. Eur. J. Immunol. 41 , 3553–3563 (2011).

CAS PubMed Google ученый

197

Pardi, N. et al. Введение модифицированной нуклеозидами мРНК, кодирующей широко нейтрализующее антитело, защищает гуманизированных мышей от заражения ВИЧ-1. Нат. Commun. 8 , 14630 (2017). Это первое исследование, демонстрирующее, что непосредственно вводимая нереплицирующаяся мРНК, кодирующая моноклональное антитело, защищает животных от инфекционного патогена.

PubMed Central PubMed Google ученый

198

Стадлер, К.R. et al. Устранение больших опухолей у мышей биспецифическими антителами, кодируемыми мРНК. Нат. Med. 23 , 815–817 (2017).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

199

Thran, M. et al. мРНК опосредует пассивную вакцинацию против инфекционных агентов, токсинов и опухолей. EMBO Mol. Med. 9 , 1434–1447 (2017).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

200

Себастьян, М.и другие. Исследование фазы Ib, посвященное оценке вакцины против рака с самоадъювантом мРНК (RNActive ^® ) в сочетании с местным облучением в качестве консолидирующего и поддерживающего лечения для пациентов с немелкоклеточным раком легкого IV стадии. BMC Рак 14 , 748 (2014).

PubMed Central PubMed Google ученый

201

Wang, Y. et al. Системная доставка модифицированной мРНК, кодирующей тимидинкиназу 1 вируса простого герпеса, для направленной генной терапии рака. Мол. Ther. 21 , 358–367 (2013).

CAS PubMed Google ученый

202

Perche, F. et al. Усиление трансфекции дендритных клеток in vivo и вакцинации против меланомы B16F10 маннозилированными гистидилированными липополиплексами, нагруженными матричной РНК опухолевого антигена. Наномедицина 7 , 445–453 (2011).

CAS PubMed Google ученый

203

Мокей, М.и другие. Вакцина против рака на основе мРНК: предотвращение прогрессирования и метастазирования меланомы B16 путем системной инъекции гистидилированных липополиплексов мРНК MART1. Cancer Gene Ther. 14 , 802–814 (2007).

CAS PubMed Google ученый

204

Uchida, S. et al. Системная доставка информационной РНК для лечения рака поджелудочной железы с использованием полиплексных наномицелл с холестериновой составляющей. Биоматериалы 82 , 221–228 (2016).

CAS PubMed Google ученый

205

Lazzaro, S. et al. Примирование CD8 Т-клеток при вакцинации мРНК ограничивается антигенпрезентирующими клетками костного мозга и может включать перенос антигена из миоцитов. Иммунология 146 , 312–326 (2015).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

206

Ван Дрише, А.и другие. Производство аутологичных зрелых мРНК-электропорированных дендритных клеток клинического уровня и тестирование безопасности у пациентов с острым миелоидным лейкозом в рамках фазы I клинических испытаний с увеличением дозы. Цитотерапия 11 , 653–668 (2009).

CAS PubMed Google ученый

207

Van Tendeloo, V. F. et al. Индукция полной и молекулярной ремиссии при остром миелоидном лейкозе путем вакцинации дендритными клетками, направленной против опухоли 1 Вильмса. Proc. Natl Acad. Sci. США 107 , 13824–13829 (2010).

CAS PubMed Google ученый

208

Berneman, Z. N. et al. Вакцинация дендритными клетками при злокачественной мезотелиоме плевры: исследование фазы I / II [аннотация]. J. Clin. Онкол. 32 (доп.), 7583 (2014).

Google ученый

209

Amin, A. et al. Выживание с помощью AGS-003, аутологичной иммунотерапии на основе дендритных клеток, в сочетании с сунитинибом у пациентов с неблагоприятным риском развития почечно-клеточной карциномы (ПКР): результаты исследования фазы 2. J. Immunother. Рак 3 , 14 (2015).

PubMed Central PubMed Google ученый

210

Хури, Х. Дж. И др. Иммунные ответы и статус долгосрочного рецидива заболевания после иммунотерапии дендритными клетками на основе теломеразы у пациентов с острым миелоидным лейкозом. Рак 123 , 3061–3072 (2017).

CAS PubMed Google ученый

211

Себастьян, М.и другие. Вакцинация с помощью матричной РНК при НМРЛ: результаты клинических испытаний фазы I / IIa [аннотация]. J. Clin. Онкол. 29 (Дополнение), 2584 (2011).

Google ученый

212

Rausch, S., Schwentner, C., Stenzl, A. & Bedke, J. мРНК вакцины CV9103 и CV9104 для лечения рака простаты. Hum. Vaccin Immunother. 10 , 3146–3152 (2014).

PubMed Central PubMed Google ученый

213

Митчелл, Д.A. et al. Блокада моноклональными антителами рецептора IL-2 α во время лимфопении избирательно истощает регуляторные Т-клетки у мышей и людей. Кровь 118 , 3003–3012 (2011).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

214

Borch, T. H. et al. Вакцина из дендритных клеток, трансфицированных мРНК, в комбинации с метрономным циклофосфамидом для лечения пациентов с запущенной злокачественной меланомой. Онкоиммунология 5 , e1207842 (2016).

PubMed Central PubMed Google ученый

215

Kongsted, P. et al. Вакцинация дендритными клетками в комбинации с доцетакселом у пациентов с метастатическим устойчивым к кастрации раком простаты: рандомизированное исследование фазы II. Цитотерапия 19 , 500–513 (2017).

CAS PubMed Google ученый

216

Kyte, J. A. et al. Иммунный ответ и долгосрочные клинические исходы у пациентов с запущенной меланомой, вакцинированных дендритными клетками, трансфицированными мРНК опухоли. Онкоиммунология 5 , e1232237 (2016).

PubMed Central PubMed Google ученый

217

Vik-Mo, E.O. et al. Терапевтическая вакцинация против аутологичных раковых стволовых клеток дендритными клетками, трансфицированными мРНК, у пациентов с глиобластомой. Cancer Immunol. Immunother. 62 , 1499–1509 (2013).

CAS PubMed Central PubMed Google ученый

218

Lesterhuis, W.J. et al. Иммуногенность дендритных клеток, обработанных пептидом СЕА или трансфицированных мРНК СЕА, для вакцинации пациентов с колоректальным раком. Anticancer Res. 30 , 5091–5097 (2010).

PubMed Google ученый

219

Aarntzen, E.H. et al. Вакцинация дендритными клетками с электропорированной мРНК индуцирует устойчивый опухолевый антиген-специфический ответ CD4 ⁺ и CD8 ⁺ Т-клеток у пациентов с меланомой III и IV стадии. Clin. Cancer Res. 18 , 5460–5470 (2012).

CAS PubMed Google ученый

220

Bol, K. F. et al. Длительная общая выживаемость после вакцинации дендритными клетками у пациентов с метастатической увеальной меланомой. Am. J. Ophthalmol. 158 , 939–947 (2014).

CAS PubMed Google ученый

221

Bol, K.