Исследователям из университета Висконсин-Мэдисон, работающим под руководством доктора Су-Чуня Чзаня (Su-Chun Zhang), удалось вырастить из стволовых клеток специализированные нейроны, продуцирующих нейротрансмиттер серотонин – сигнальное соединение, выполняющее широкий спектр функций в головном мозге.
Серотонин участвует в регуляции многих психических и соматических процессов, таких как эмоции, сон, тревожность, аппетит, пульс и дыхание. Ему также принадлежит определенная роль в серьезных психиатрических заболеваниях, таких шизофрения, биполярное расстройство и депрессия. По словам доктора Чзаня, фактически серотонин модулирует каждый из аспектов функционирования головного мозга, в том числе двигательную функцию. Серотонин синтезируется небольшим количеством нейронов, локализующихся в одной структуре задней части головного мозга. А обширность сферы действия этого нейротрансмиттера обусловлена тем, что отростки продуцирующих его нейронов достигают практически всех регионов мозга.
Человеческие серотонинпродуцирующие нейроны, полученные из стволовых клеток.
Голубым цветом окрашены ядра, красным и зеленым – характерные для этих клеток маркеры.
В своей работе авторы использовали эмбриональные стволовые клетки и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Так как продуцирующие серотонин нейроны формируются до рождения, для получения таких клеток в лабораторных условиях исходную популяцию стволовых клеток необходимо было поместить в специальным образом подобранное микроокружение. Этого исследователям удалось добиться путем внесения в культивационную среду в определенной последовательности точных концентраций различных молекул. Полученные в результате нейроны не только реагировали на электрическую стимуляцию, но и продуцировали серотонин.
Авторы отмечают, что ученым и ранее удавалось выращивать подобные нейроны из эмбриональных клеток, однако проблема заключалась в том, что их небольшое количество в результирующей популяции делало невозможным регистрацию продукции и высвобождения серотонина. Вместо этого нейроны идентифицировались по наличию клеточных маркеров, чего недостаточно для подтверждения их функциональности.
В своей работе исследователи продемонстрировали способность полученных клеток реагировать на одобренные Управлением по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США (FDA) препараты, регулирующие состояния депрессии и тревожности посредством воздействия на опосредуемый серотонином сигнальный механизм.
Несмотря на то, что выращенные из плюрипотентных специализированные клетки широко используются для тестирования токсичности препаратов, авторы преследуют более серьезные цели. Они надеются, что выращенные по их методике серотониновые нейроны могут помочь в разработке новых более эффективных препаратов, в особенности воздействующих на высшие нервные функции, которые сложно моделировать на мышах и крысах.
Возможность выращивания серотониновых нейронов из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, получаемых из клеток кожи взрослого человека, также открывает возможности поиска персонализированных подходов к терапии таких заболеваний, как шизофрения, характеризующихся широким спектром вариабельности ответа на лечение.
Декабрь - время подводить итоги. Так что представляем вашему вниманию обзор главных новостей года в сфере технологий искусственного тела, кибермедицины, искусственного интеллекта, био- и нано-технологий. Часть II.
Давайте вспомним, как это было.
РОБОТОТЕХНИКА 2015
В этом году мы увидели:
… Роботов-муравьев, способных взаимодействовать между собой.
… Робота-пчелу, которая умеет и летать, и плавать
… Робота-бабочку, которая при весе 32 грамма может летать в течение четырех минут.
… В этом году мир удивлялся роботу-оригами, способному самостоятельно складываться из плоского листа, перемещаться по твердой поверхности и даже плавать.
… И сочувствовал роботу по кличке SPOT от компании Boston Dynamics, которого разработчики в процессе тестирования пинали ногами.
… А на днях НАСА показало новые кадры человекоподобного робота, которого планируется отправить на Марс. Робот Валькирия проходит проверку на способность обращаться с каменистой местностью Красной планеты и помогать будущим космонавтам с подъемом тяжелых предметов.
… И давайте еще раз посмотрим на победителя DARPA Robotics Challenge 2015 года - робота DRC-Hubo из Южной Кореи. Робот особенно впечатлил своей способностью работать на коленях и ездить на них с помощью специальных колёсиков.
… Особо отметим систему HERMES, сконструированную в МIT и состоящую из костюма-экзоскелета с обратной связью для оператора и прочного робота из металла и пластика.
По сути это робот-аватар, с помощью которого человек может работать в сложных условиях, не подвергая свою жизнь опасности.
3D-БИОПРИНТИНГ 2015
… Впервые в мире в российской лаборатории биотехнологических исследований «3Д Биопринтинг Солюшенс» напечатан органный конструкт щитовидной железы мыши.
В качестве печатного материала использовались взятые у мышей клетки.
… Кроме того, американская компания Organovo напечатала первую в мире ткань почки, которую можно использовать для проведения доклинических испытаний лекарственных препаратов.
… А Китайская биотехнологическая компания Sichuan Revotek объявила о создании первого в мире 3D-биопринтера, печатающего кровеносные сосуды для создания персонализированных человеческих органов.
Хотим также отметить достижение биотехнологов из Массачусетской общей больницы в Бостоне, которые создали первую в мире искусственную бионическую конечность крысы, вырастив ее мускулы, суставы и сосуды из стволовых клеток.
БИОНИЧЕСКИЕ ПРОТЕЗЫ 2015
… В университете Линца (Австрия) был разработан протез ноги, способный имитировать чувства реальной конечности и бороться с фантомными болями. Ученые оснастили протез специальными датчиками и соединили его с нервными окончаниями, оставшимися в культе ноги пациента.
… Канадский окулист Гарт Уэбб из Университета Британской Колумбии разработал бионические линзы, которые имплантируются в глаз и позволяют видеть в три раза лучше по сравнению со стандартом определения остроты зрения.
ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ 2015
И напоследок коротко о генной инженерии
… Китайские генетики из университета Сунь Ятсена в апреле этого года признались, что пытались модифицировать геном человеческих зародышей и столкнулись с непреодолимыми сложностями, которые не позволяют использовать популярный редактор генома CRISPR/CAS9 в терапевтических целях.
… В то же время ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско впервые смогли изменить гены в Т-клетках, что должно сделать Т-клетки более устойчивыми к атакам вирусов и заставить Т-клетки атаковать раковые клетки.
… Кроме того, ученые из Канады и Великобритании, изменив в ДНК подопытных мышей всего один ген, улучшили память грызунов и добавили им храбрости.
Над выпуском работали: Мария Тучина, Игорь Крыжановский
В целях предупреждения и снижения производственных травм японская компания Innophys выпустила компактный экзоскелет с грузоподъемностью до 30 килограммов. Роботизированный костюм был впервые показан на выставке International Robot Exhibition в Токио.
Костюм специально разработан для людей, занятых в сельском хозяйстве, промышленности и сфере услуг, таких как, например, уход за пожилыми людьми. Как сообщается, устройство будет особенно полезно там, где приходится постоянно переносить тяжести вручную.
Японская система здравоохранения является одной из самых развитых в мире. Пожилым людям в стране уделяется много внимания, физической помощи. Медицинский персонал регулярно сопровождает пожилых людей, помогая им безопасно передвигаться и комфортно пользоваться предметами обихода.
Поскольку в Японии проживает много пожилых людей (13 процентов населения имеют возраст 75 лет и выше), потребность в физически крепких и здоровых медицинских работниках здесь значительно выше, чем в других развитых странах мира. Робокостюм призван помочь удовлетворить эту потребность.
Как сообщает International Business Times, система Innophys состоит из гидравлических искусственных мышц, заключенных в алюминиевый корпус в виде рюкзака. Костюм крепится к телу и повторяет его движения.
В настоящее время компания предлагает две версии устройства. Первая весит 5,5 килограмма и может поднимать до 30 кг. Облегченная 4,2-килограммовая версия рассчитана на нагрузку до 22 кг. Стоимость костюма составляет 4 970 долларов. При желании его можно арендовать.
Учёные из российской лаборатории биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions опубликовали новость о том, что им успешно удалось пересадить лабораторной мыши щитовидную железу, напечатанную на 3D-биопринтере. Эта новость должна вселить надежду в более чем 660 миллионов людей, страдающих от заболеваний и патологий этого органа. Но исследователи не собираются останавливаться на достигнутом. В будущем они планируют научиться печатать работоспособные почки.
Для печати щитовидной железы был использован первый российский биопринтер FABION, а в качестве печатного материала использовались взятые у мышей клетки. Подопытным лабораторным мышам предварительно разрушили их собственные щитовидные железы при помощи радиоактивного йода. После пересадки напечатанной щитовидки мышам, учёные периодически измеряли уровень гормона Т4 у грызунов. Уровень этого гормона увеличился, а это свидетельствует о том, что напечатанный орган успешно прижился и нормально функционирует. Операция прошла 11 недель назад, и в данный момент щитовидная железа полностью функциональна.
«Мы напечатали наши конструкции и на этом этапе подсадили мышкам. Через три недели после [трансплантации] мы измеряли уровень гормона Т4, температуры и выяснили, что у мыши с пересаженными конструктами были высокий уровень гормона Т4 и высокая температура. Потом мы наблюдали еще 8 недель, уровень гормона продолжал расти. В целом мы считаем эксперимент успешным, потому что нам удалось поднять уровень гормона Т4. Таким образом, мы доказали, что наш конструкт при пересадке мышке полностью работает», — рассказывает заведующая лабораторией Елена Буланова.
Щитовидная железа была выбрана учёными потому, что это достаточно простой орган для научно-исследовательской работы. Первый работоспособный образец органа был напечатан ещё в марте 2015 года. Авторы исследования не исключают, что вскоре человечеству будет доступна печать других, более сложных органов. Важным моментом является тот факт, что искусственные органы, напечатанные из клеток самого пациента, не требуют постоянного приёма иммуносупрессирующих препаратов, уменьшающих вероятность их отторжения. Доклад о достижениях учёных был представлен в начале ноября на международной конференции Biofabrication 2015 в Нидерландах.
«Сейчас мы хотим попробовать использовать индуцированные стволовые клетки, взятые из взрослого организма, по сути имеющие функции эмбриональных, но полученных не из эмбрионов. Есть много новых и интересных, но сложных задач, которые придется решить, но это уже другой уровень развития отрасли в целом», — отметил исполнительный директор лаборатории Юсеф Хесуани.
Ученые СПбГУ – на пути к лечению рака и продлению жизни человека
Целый ряд процессов в организме человека – от старения клеток до появления злокачественных опухолей – зависит от теломер, специальных структур, расположенных на концах хромосом. Принято считать, что теломерные повторы (последовательности ДНК, лежащие в основе теломер) защищают концы хромосом от деградации. Однако исследования, проведенные учеными Санкт-Петербургского государственного университета, показали, что это одни из самых нестабильных последовательностей в геноме. Об открытии, которое поможет в лечении самых агрессивных форм рака и продлении жизни человека, рассказал в ноябре журнал Cell Reports.
Стабильность генома человека во многом определяется именно теломерами. Если бы их не было, защитные системы клетки принимали бы концы хромосом за особый тип повреждений – двунитевые разрывы ДНК. Клетка пыталась бы исправить повреждения, создавая еще большие проблемы – перестройки и потери хромосом. Наличие теломер защищает концы хромосом, но при каждом делении клетки хромосомы удваиваются, а теломеры укорачиваются. Впрочем, организм использует этот «недостаток» в собственных целях: размер теломер служит ограничителем числа делений. Именно поэтому обычные (соматические) клетки могут делиться всего около 50 раз, тогда как эмбриональные и стволовые клетки – неограниченно много. Это объясняется наличием в них специального фермента – теломеразы, достраивающей (удлиняющей) теломеры. Важно, что именно запуск работы этого фермента позволяет раковым клеткам неограниченно делиться, то есть провоцирует неконтролируемый рост раковой опухоли.
Однако, несмотря на то, что теломерные повторы защищают концы хромосом от укорочения, деградации и перестроек, оказалось, что они в высшей степени нестабильны: теломерные повторы, помещенные внутрь хромосом, способны вызывать хромосомные перестройки и мутагенез (изменения в ДНК). Ученые СПбГУ совместно с коллегами из Университета Тафтса (США) разработали модельную дрожжевую систему S. сerevisiae, которая позволила установить, что теломерные тракты также могут спонтанно удлиняться с высокой частотой. Результаты исследований легко проецируются на человека, поскольку механизмы поддержания длины теломер весьма консервативны от простейших до высших организмов.
Изучив механизм удлинения теломерных повторов в модельной системе, исследователи обнаружили, что он во многом схож с процессом альтернативного удлинения теломер, который позволяет им наращиваться без теломеразы. Этот механизм используют около 15% раковых опухолей. Первый (главный) автор статьи в Cell Reports, старший научный сотрудник лаборатории биологии амилоидов СПбГУ Анна Аксёнова отмечает, что это наиболее агрессивные виды рака, практически не поддающиеся излечению из-за стремительной изменчивости генома опухоли, например остеосаркома, нейробластома, опухоли головного мозга, и, согласно новым данным, к этой группе относятся также некоторые виды рака крови.
«Ученым давно известна роль, которую теломераза играет в развитии раковых опухолей, и уже разработано множество ингибиторов этого фермента. Однако очень часто при использовании этих препаратов активируется тот самый механизм альтернативного удлинения теломер – то есть мы убиваем теломеразу, а раковые клетки продолжают жить и делиться», – объясняет Анна Аксёнова. До сих пор многие детали важнейшего механизма альтернативного удлинения теломер остаются неизученными. Созданная учеными из СПбГУ и Университета Тафтса модельная система позволяет исследовать этот процесс. Также полученные данные проливают свет на поведение внутрихромосомных теломерных повторов, которые присутствуют в геноме наряду с обычными концевыми. Стоит отметить, что нестабильность внутрихромосомных теломерных повторов связана с рядом заболеваний, в том числе онкологических.
В дальнейшем модельная система, разработанная исследователями, может помочь онкологам не только предсказывать течение болезни у пациентов, но и тестировать эффективность лекарств, а также выявлять предрасположенность к раку у здоровых людей. Кроме того, это исследование открывает перед учеными перспективы в борьбе со старением. «Продление жизни человека будет в большой мере зависеть от решения проблемы концевой репликации хромосом и структурной целостности теломер. Найдя способ предохранить концы хромосом от укорочения, перестройки и рекомбинации, мы победим старение», – уверена Анна Аксёнова.
Авторы: Antoine Roux, Chunlian Zhang, Jonathan Paw, José Zavala-Solorio, Twaritha Vijay, Ganesh Kolumam, Cynthia Kenyon, Jacob C. Kimmel
Аннотация
Сообщалось, что временная индукция...
Авторы: Александр Трапп, Чаба Керепеси, Вадим Николаевич Гладышев
Аннотация
Метилирование ДНК определенного набора динуклеотидов CpG стало критическим и точным биомаркером процесса старения. Многовариантные модели машинного обучения, известные как...
Краткое содержание
Старение - это постепенное снижение физической формы организма, которое со временем приводит к дисфункции тканей и заболеваниям. На клеточном...
Новые результаты
Старение часто воспринимается как дегенеративный процесс, вызванный случайным накоплением клеточных повреждений с течением времени. Несмотря на это, возраст можно...
Гемопоэтические стволовые клетки (HSC) с возрастом обнаруживают функциональные изменения, такие как снижение регенеративной способности и миелоидно-зависимая дифференцировка. Ниша HSC, которая...
Наше недавнее исследование установило, что факторы молодой крови не являются причиной и не являются необходимостью для системного омоложения тканей млекопитающих...
Аннотация
Гетерохронный обмен крови омолаживает старые ткани, и большинство исследований о том, как это работает, фокусируется на молодой плазме, ее фракциях...
Аннотация
Известно, что молодая плазма крови оказывает благотворное влияние на различные органы у мышей. Однако не было известно, омолаживает ли молодая...
Если вы избегаете громких заявлений и в течении длительного времени соблюдаете дисциплину недосказывания посреди яркого неонового мира, то возможно вы...
Краткое содержание
Коронавирус (HCoV-19) вызвал новую вспышку коронавирусной болезни (COVID-19) в Ухане, Китай. Профилактика и реверсия...
Читать далее
Основные моменты
Смертность от возрастных заболеваний U-образная с надиром ниже репродуктивного возраста
Количественные биомаркеры старения постоянно меняются на протяжении всей жизни
Бремя мутаций...
Клеточное старение - это состояние клетки, вовлеченное в различные физиологические процессы и широкий спектр возрастных заболеваний. В последнее время быстро растет...
Лекторий МГУ: Вадим Николаевич Гладышев, 28 мая 2019 г. 17.00Тема лектория: «Суть старения и путь к долголетию».
Профессор Факультета биоинженерии и...
Ученые давно проводят эксперименты по выведению различных гибридных видов животных. Как правило, это относится к лабораторным животным, опыты над которыми...
Возможно, в будущем люди смогут восстанавливать потерянные конечности — на это, во всяком случае, намекают медицинские эксперименты. Ученым уже известно...
Небольшая группа израильских учёных считает, что они нашли первое универсальное лечение против рака.
«Мы считаем, что через год мы предложим универсальное...
Самое первое человеческое испытание сенолитических лекарств, было объявлено ещё в июне, и большая часть мира практически не обратила внимания на него...
Данная статья собрана из нескольких моих ранних заметок о влиянии внеклеточного матрикса на процесс старения. Текст статьи будет обновляться — я планирую...
2018-й принес обнадеживающие результаты в борьбе со старением и стал годом взрывного роста бизнеса на бессмертии. Начались испытания сенолитика — препарата, убивающего стареющие клетки, ключевого...
Китайский ученый Цзянькуй Хэ заявил о рождении первых в мире детей из генетически отредактированных эмбрионов. По словам ученого, родились близняшки, у которых он попытался создать устойчивость к заражению...
Исследователи и ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе со своими китайскими коллегами из компании United Imaging Healthcare (UIH) создали аппарат...
Технологии из научно-фантастической вселенной «Стартрек» продолжают проникать в нашу реальную жизнь. Мы уже читали о медицинском трикодере, слышали о разработках...
В дальнейшем ученый намерен распространить исследования на людей.
Генетик, молекулярный инженер и химик Джордж Черч из Гарварда основал стартап Rejuvenate Bio...
Остановись, старенье!
Ведущие ученые из 17 стран приехали в Россию, чтобы решить проблему старения. Именно теперь, по их мнению, накоплен критический...
Восстановление сердечной мышцы после месяца терапии внеклеточными везикулами. Иммунные метки: агглютинин (красный), тропонин (зеленый) и DAPI (голубой)
Исследователи Колумбийского университета, работающие...
Старение сопровождается развитием метаболических нарушений и дряхлением. Недавние исследования продемонстрировали, что снижение уровня никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) – ключевой фактор замедления обменных процессов, связанного...
Время напрямую людей не убивает, старение – это биологический процесс. Есть группа заболеваний, которые называют возраст-ассоциированными, или старческими. Основным фактором риска...
Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза усовершенствовали метод флюоресцентной микроскопии таким образом, что теперь с ее помощью можно снимать в...
Ученые из австралийского Института медицинских исследований Гарвана сообщили об открытии в клетках человеческого организма необычных структур ДНК – i-мотивов (intercalated-motif...
Самое распространенное среди мужчин онкологическое заболевание, рак простаты, которым страдает примерно четверть пациентов урологических стационаров, до недавнего времени лечили хирургически — удаляли...
Врачам из больницы Джона Хопкинса (штат Мэриленд) удалось провести успешную комплексную трансплантацию пениса и мошонки. Операция длилась 14 часов, в...
Результаты, полученные исследователями университета Колорадо в Боулдере, работающими под руководством профессора Дага Силса (Doug Seals), еще раз подтвердили, что применение...
Американские исследователи провели проверку имплантата-электростимулятора, призванного усилить память. В среднем способность к запоминанию слов удалось улучшить на 15%.
Если технология пройдет...
Лечение стволовыми клетками находит все большее применение в медицинской практике. Так, например, группа китайских ученых из Университета Тунцзи не так...
В 2012 году благодаря ученым нашего университета была осуществлена первая в России успешная операция по имплантации «искусственного сердца» человеку. К...
Исследователи лондонского университета королевы Марии, работающие под руководством доктора Леонардо Гуасти (Leonardo Guasti), использовали репрограммированные клетки для создания первого прототипа...
На основе данной статьи будет определяться разработчик искусственного интеллекта для данной системы управления возрастом.
×
ВАШ ЛИЧНЫЙ ВКЛАД В БОРЬБУ СО СТАРЕНИЕМ
Скооперируйтесь с тысячами других участников и создайте любой проект в области антистарения, проведите научные исспедования
Площадка для создания и финансирования проектов. Официальная страница сайта Сверхчеловечество.рф для сбора средств на ускорение прогресса в области омоложения:
