Single cell mutant selection for metabolic engineering of actinomycetes

Actinomycetes are important producers of pharmaceuticals and industrial enzymes. However, wild type strains require laborious development prior to industrial usage. Here we present a generally applicable reporter-guided metabolic engineering tool based on random mutagenesis, selective pressure, and single-cell sorting. We developed fluorescence-activated cell sorting (FACS) methodology capable of reproducibly identifying highperforming individual cells from a mutant population directly from liquid cultures. Actinomycetes are an important source of catabolic enzymes, where product yields determine industrial viability. We demonstrate 5fold yield improvement with an industrial cholesterol oxidase ChoD producer Streptomyces lavendulae to 20.4 U g-1 in three rounds. Strain development is traditionally followed by production medium optimization, which is a time-consuming multi-parameter problem that may require hard to source ingredients. Ultra-high throughput screening allowed us to circumvent medium optimization and we identified high ChoD yield production strains directly from mutant libraries grown under preset culture conditions. Genome-mining based drug discovery is a promising source of bioactive compounds, which is complicated by the observation that target metabolic pathways may be silent under laboratory conditions. We demonstrate our technology for drug discovery by activating a silent mutaxanthene metabolic pathway in Amycolatopsis. We apply the method for industrial strain development and increase mutaxanthene yields 9-fold to 99 mg l- 1 in a second round of mutant selection. In summary, the ability to screen tens of millions of mutants in a single cell format offers broad applicability for metabolic engineering of actinomycetes for activation of silent metabolic pathways and to increase yields of proteins and natural products.Peer reviewe

On Spectrum of the Laplacian in a Circle Perforated along the Boundary: Application to a Friedrichs-Type Inequality

In this paper, we construct and verify the asymptotic expansion for the spectrum of a boundary-value problem in a unit circle periodically perforated along the boundary. It is assumed that the size of perforation and the distance to the boundary of the circle are of the same smallness. As an application of the obtained results, the asymptotic behavior of the best constant in a Friedrichs-type inequality is investigated

Rehabilitation of patients with geriatric foot syndrome in out-patient settings

Geriatric (senile) foot, according to various authors, is one of the most common syndromes in the elderly and senile. This article describes the developed and scientifically substantiated tactics of rehabilitation treatment of patients with age-related foot syndrome in a clinic, which consists in identifying geriatric syndromes associated with age-related foot syndrome and the use of a set of measures to prevent their progression and treatmen

LIGHT/TNFSR14 Can Regulate Hepatic Lipase Expression by Hepatocytes Independent of T Cells and Kupffer Cells

Abstract LIGHT/TNFSF14 is a costimulatory molecule expressed on activated T cells for activation and maintenance of T cell homeostasis. LIGHT over expressed in T cells also down regulates hepatic lipase levels in mice through lymphotoxin beta receptor (LTbR) signaling. It is unclear whether LIGHT regulates hepatic lipase directly by interacting with LTbR expressing cells in the liver or indirectly by activation of T cells, and whether Kupffer cells, a major cell populations in the liver that expresses the LTbR, are required. Here we report that LIGHT expression via an adenoviral vector (Ad-LIGHT) is sufficient to down regulate hepatic lipase expression in mice. Depletion of Kupffer cells using clodronate liposomes had no effect on LIGHT-mediated down regulation of hepatic lipase. LIGHT-mediated regulation of hepatic lipase is also independent of LIGHT expression by T cells or activation of T cells. This is demonstrated by the decreased hepatic lipase expression in the liver of Ad-LIGHT infected recombination activating gene deficient mice that lack mature T cells and by the Ad-LIGHT infection of primary hepatocytes. Hepatic lipase expression was not responsive to LIGHT when mice lacking LTbR globally or only on hepatocytes were infected with Ad-LIGHT. Therefore, our data argues that interaction of LIGHT with LTbR on hepatocytes, but not Kupffer cells, is sufficient to down regulate hepatic lipase expression and that this effect can be independent of LIGHT's costimulatory function

Модифицированные блокады надключичного и грудных нервов при имплантации внутривенной порт-системы у онкологических пациентов

Ultrasound-guided regional anesthesia can be an effective way to achieve analgesia during implantation of permanent intravenous port systems.The aim of the study was to improve the quality of perioperative analgesia during placement of permanent intravenous port systems.Material and methods. The prospective randomized study included 93 patients with malignant neoplasms. Patients were randomized into 3 groups, 31 people each, who were implanted with a permanent intravenous port system in 2019–2022. Group 1 patients were implanted under local infiltration anesthesia (LIA). Ultrasound-guided pectoral nerves block (PECS1) in group 2 was supplemented by LIA. In group 3 ultrasoundguided selective supraclavicular (SC) nerve block was supplemented with LIA. Pain intensity was assessed on a 100 mm visual analog scale (VAS) at rest and while moving at 8, 16, 32 and 72 hours after implantation. The inflammatory postoperative stress response was assessed by the dynamics of C-reactive protein (CRP), interleukin 1-β (IL 1-β), interleukin-6 (IL-6). We also analyzed the correlation of proinflammatory cytokines levels with VAS-measured pain intensity at the stages of the study taking into account a potential relationship between IL-6 and IL-1β fluctuations and the severity of inflammatory and neuropathic pain.Results. In groups 2 (PECS1) and 3 (SC nerve block), pain intensity measured by VAS at rest and while conducting daily activities was significantly lower than in group 1 (LIA). CRP levels were also significantly lower in group 2 and 3 patients as compared to group 1. The lowest IL-6 and IL-1β concentrations after port implantation were revealed in a group 3 in 24 hours after the procedure, persisting through day 3. There was a correlationbetween proinflammatory cytokines levels and pain intensity.Conclusion. Implantation of an intravenous port system under local infiltration anesthesia causes a significant inflammatory response in cancer patients, which can be balanced by regional techniques. Selective supraclavicular nerve block in combination with a local anesthesia for intravenous port implantation demonstrated the greatest analgesic potential and requires significantly reduced amounts of local anesthetic compared to pectoral nerves block in combination with LIA, or only local infiltration anesthesia.Методы регионарной анестезии под контролем ультразвука могут быть эффективным средством анальгезии при имплантации постоянных внутривенных порт-систем.Цель исследования. Улучшение качества периоперационной анальгезии при установке постоянных внутривенных порт-систем.Материал и методы. В проспективное рандомизированное исследование включили 93 пациентов со злокачественными новообразованиями, рандомизированных на 3 группы по 31 человеку в каждой, которым в 2019–2022 гг. имплантировали постоянную внутривенную порт-систему. Пациентам 1-й группы имплантацию выполняли под местной инфильтрационной анестезией (МИА). Пациентам 2-й группы проводили блокаду грудных нервов (БГН)+МИА под контролем ультразвука, дополненную МИА. У пациентов 3-й группы использовали селективную блокаду надключичного нерва (СБНН) под контролем ультразвука, дополненную МИА. Интенсивность боли оценивали по визуальной аналоговой шкале (ВАШ) в покое и при движении, используя 100 мм линейку, через 8, 16, 32 и 72 ч от имплантации. Воспалительный послеоперационный стресс-ответ оценивали по динамике С-реактивного белка (СРБ), интерлейкина 1-β (IL 1-β), интерлейкина-6 (IL-6). Учитывая связь изменений IL-6 и IL-1β с выраженностью воспалительной и нейропатический боли, провели анализ корреляции содержания провоспалительных цитокинов с показателями боли по ВАШ на этапах исследования.Результаты. В группах 2 (БГН) и 3 (СБНН) выраженность боли по ВАШ в покое и при движении была значительно меньше, чем в группе 1 (МИА). Концентрация СРБ у пациентов 2-й и 3-й групп, в сравнении с таковой у пациентов 1-й группы, была также существенно ниже. Отметили, что концентрация IL-6 и IL-1β после имплантации порт – системы была наиболее низкой через сутки в 3-й группе, причем отличия по IL-6 в той же группе сохранялись и на 3-и сут. Выявили корреляционную зависимость между содержанием провоспалительных цитокинов и выраженностью боли.Заключение. Имплантация внутривенной порт-системы, выполненная под местной инфильтрационной анестезией, вызывает значимый воспалительный ответ у онкологических пациентов, который может быть нивелирован использованием регионарных методов. Селективная блокада надключичного нерва в сочетании с местной анестезией при имплантации внутривенных порт-систем обладает наибольшим анальгетическим потенциалом и требует значительно меньшего количества местного анестетика, в сравнении с блокадой грудных нервов в сочетании с местных анестезий, а также — только местной инфильтрационной анестезией

Association of carotid atherosclerosis and peripheral artery disease in patients with type 2 diabetes: risk factors and biomarkers

BACKGROUND: Carotid atherosclerosis (CA) and lower extremity peripheral artery disease (PAD) is a common and potentially life-threatening comorbidity in diabetes.AIM: to determine risk factors and biomarkers of the association of CA and PAD in patients with type 2 diabetes.MATERIALS AND METHODS: A single-center cross-sectional comparative study was carried out. Three hundred ninety one patients with type 2 diabetes were included. Duplex ultrasound of carotid and low limb arteries, screening/monitoring of diabetic complications and associated diseases, and assessment of glycemic control, biochemical and coagulation parameters were performed. Factors involved in vascular wall remodeling, including calponin-1, relaxin, L-citrulline, matrix metalloproteinase-2 and -3, were measured in blood serum by ELISA.RESULTS: The signs of CA and PAD were observed in 330 and 187 patients respectively. In 178 patients, both CA and PAD were revealed. The risk of combined involvement of carotid and lower extremity arteries was higher in patients with diabetic retinopathy (OR=2.57, p<0.001), chronic kidney disease (OR=4.48, p<0.001), history of myocardial infarction (OR=5.09, p<0.001), coronary revascularization (OR=4.31, p<0.001) or cerebrovascular accident (OR=3.07, p<0.001). In ROC-analysis, age ≥65.5 years (OR=3.43, p<0.001), waist-to-hip ratio ≥0.967 (OR=3.01, p=0.001), diabetes duration ≥12.5 years (OR=3.7, p<0.001), duration of insulin therapy ≥4.5 years (OR=3.05, p<0.001), duration of arterial hypertension ≥16.5 years (OR=1.98, p=0.002), serum L-citrulline ≥68 µmol/l (OR=3.82, p=0.003), and mean amplitude of glucose excursions ≥3.72 mmol/l (OR=1.79, p=0.006) were the risk factors for atherosclerosis of two vascular beds. In multivariate logistic regression analysis, age, diabetes duration and waist-to-hip ratio were independent risk factors for association of CA and PAD (p=0.005, p=0.0003, and p=0.004 respectively).CONCLUSION: In subjects with type 2 diabetes, carotid and lower extremity atherosclerotic disease is associated with age, diabetes duration, abdominal obesity, microvascular and macrovascular complications, glucose variability, and high serum levels of L-citrulline

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЛАБОРАТОРИИ ДОЗИМЕТРИИ ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ В ИНСТИТУТЕ РАДИАЦИОННОЙ ГИГИЕНЫ ИМЕНИ ПРОФЕССОРА П.В. РАМЗАЕВА: 1987–2005 ГОДЫ

The first 5–7 years of the period under review in the history of the Natural Sources Dosimetry Laboratory happened to be in very hard period, which had a time the entire country. A severe funding reduction of the Institute in the 90-s created a threat of loss of the most active and highly professional middle-aged specialists. In these conditions, the only and the most efficient way to maintain Institute as a scientific establishment was to organize the Federal Radiological Center under the guidance of Dr. A.N. Barkovskiy. The Federal Radiological Center consisted of the all physical laboratories, including the Natural Sources Dosimetry Laboratory, without government funding. Nevertheless, as it is shown below, this period was the most fruitful for theoretical and experimental researches, and for development of legal documents and instructional guidance documents. Over these years, more than 10 sanitary regulations and hygienic standards, and more than 20 guidance documents were developed and implemented. Doses of the population due to the natural exposure data-collecting system on the base of federal statistical observation №4-DOZ form were designed. At this period, the first Federal Target Program «Radon» and the System of radiation and hygienic passportization of organizations and territories were developed and authorized. Dr. E.M. Krisiuk was fully engaged in these activities. In these years a great number of non-nuclear companies were examined. Large-scale studies of levels of exposure of the population on specific territories were conducted. The paper examines a summary of the main results, which were obtained in the most important areas of research and practical studies in the period under review.Первые 5–7 лет рассматриваемого периода в истории лаборатории дозиметрии природных источников Ленинградского научно-исследовательского института радиационной гигиены пришлись на очень сложные времена, которые переживала вся страна. Резкое сокращение в середине 1990-х гг. финансирования Института потенциально создало угрозу потери наиболее энергичных и высокопрофессиональных специалистов среднего поколения. В этих условиях фактически единственным и, как оказалось в последующем, наиболее эффективным вариантом сохранения Института как целостного научного учреждения была организация Федерального радиологического центра под руководством А.Н. Барковского. В состав Федерального радиологического центра вошли все физические лаборатории, включая и лабораторию дозиметрии природных источников, при фактически полном отсутствии бюджетного финансирования. Тем не менее, как показано ниже, этот период деятельности лаборатории в итоге оказался наиболее плодотворным как по теоретическим и экспериментальным исследованиям, так и в плане разработки нормативных правовых и инструктивно-методических документов. За эти годы было разработано и внедрено в практику около 10 санитарных правил и гигиенических нормативов, более 20 методических документов, была создана система сбора данных по дозам природного облучения населения на базе отчетных форм федерального статистического наблюдения № 4-ДОЗ. На этот период приходится разработка и утверждение на правительственном уровне первой федеральной целевой программы «Радон» и радиационно-гигиенической паспортизации организаций и территорий, в которых самое активное участие принимал Э.М. Крисюк. В эти же годы было обследовано большое количество предприятий неядерных отраслей, выполнены масштабные исследования уровней облучения населения отдельных территорий и др. В настоящей статье дана лишь краткая характеристика основных результатов, полученных в наиболее значимых направлениях научных исследований и практических разработок лаборатории в рассматриваемый период

ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРИИ ДОЗИМЕТРИИ ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ В ИНСТИТУТЕ РАДИАЦИОННОЙ ГИГИЕНЫ ИМЕНИ ПРОФЕССОРА П.В. РАМЗАЕВА: 1970–1986 ГГ.

At the initial development stage of the Leningrad Research Institute of Radiation Hygiene natural sources dosimetry laboratory the experts focused at establishment of equipment and methodology. The following period of the lab activity was rather related to theoretical and experimental research which finally led to creation of a new in radiation hygiene field of work on standard protection of population irradiation caused by natural sources of ionizing radiation. The article describes the main results of the laboratory research of construction materials natural radioactivity and the subsequent substantiation of specifications on natural radionuclides content in them. There was parallel research of natural radionuclides transfer in the system “fertilizers→soil→plants” and further along the nutrition chain into the human body. In these works there were first obtained the quantitative data on coefficients of natural radionuclides transfer from fertilizers into agricultural plants, data on the natural radionuclides content in phosphate fertilizers of the main manufacturers, and the reference data on the natural radioactivity of arable soils. This research provided substantiation of a standard of natural radionuclides content in phosphate fertilizers. Important results were also received in a large-scale research of natural environment radioactivity and of technological processes of production, processing and use of mineral raw materials. During this research for the first time there were obtained the tool data on irradiation levels and structure of doses of non-uranium industries enterprises’ employees and on natural radionuclides balance parameters in different technologies.For the last two years of the considered period the laboratory was practically not engaged in its primary activity – the efforts of all laboratory and the Institute experts were focused at analysis of Chernobyl NPP accident consequences, research of man-caused environmental contamination and development of protective activities.На первом этапе становления лаборатории дозиметрии природных источников Ленинградского научно-исследовательского института радиационной гигиены основные усилия специалистов были направлены на разработку аппаратурно-методического обеспечения. Последующий период ее деятельности больше связан с теоретическими и экспериментальными исследованиями, которые в конечном итоге привели к формированию нового в радиационной гигиене направления работ по нормативному обеспечению ограничения облучения населения природными источниками ионизирующего излучения. В статье приводится описание основных результатов деятельности лаборатории по изучению природной радиоактивности строительного сырья и материалов, итогом которых стало обоснование нормативов по содержанию природных радионуклидов в них. Одновременно велись исследования процессов перехода природных радионуклидов в системе «удобрения→почва→растения» и далее по пищевой цепочке в организм людей. В этих исследованиях впервые были получены количественные данные о коэффициентах перехода природных радионуклидов из удобрений в сельскохозяйственные растения, сведения о содержании природных радионуклидов в фосфорных удобрениях основных производителей, а также справочные данные о природной радиоактивности пахотных почв. Итогом этих исследований стало обоснование норматива по содержанию природных радионуклидов в фосфорных удобрениях. Важнейшие результаты были получены также в широкомасштабных исследованиях природной радиоактивности окружающей среды, а также технологических процессов по добыче, обогащению и использованию минерального сырья. В ходе этих исследований впервые были получены инструментальные данные об уровнях облучения и структуре доз работников предприятий неурановых отраслей промышленности, характеристиках баланса природных радионуклидов в различных технологиях.Последние два года рассматриваемого периода лаборатория практически не занималась своей основной деятельностью – усилия всех специалистов лаборатории, как и Института в целом, были направлены на анализ последствий аварии на Чернобыльской АЭС, изучение техногенного загрязнения окружающей среды, разработку защитных мероприятий