Самые главные
12 главных научных открытий 2022 года в области медицины и биологии
Павел Колесников, Hi-Tech Mail.ru
«Невозможная» Нобелевская премия
Сванте Паабо и его «подопечный» (справа налево). Фото: MPG.DE
3 октября 2022 года Нобелевской премии в области физиологии и медицины был удостоен Сванте Паабо. Шведский биолог на протяжении долгих лет пытался сделать невозможное, а именно: секвенировать (расшифровать) геном неандертальца. Ему удалось не только это, но и обнаружить ранее неизвестного гоминина на территории Алтайского края — денисовца, а также расшифровать его ДНК.
Благодаря трудам Сванте Паабо мы узнали, что тысячи лет назад наши предки Homo sapiens взаимодействовали с другими представителями людей: неандертальцами и денисовцами. Все они были хоть и близкими, но все же самостоятельными биологическими видами.
Почему это важно: расшифрованные геномы денисовцев и неандертальцев позволяют лучше понять биологию современного человека. Например, как наша иммунная система реагирует на различные инфекции и почему жители Тибета намного легче переносят жизнь в горах, в отличие от европейцев.
Уникальное противомикробное средство
Как работает средство. Фото: Андрей Новиков
Недостаток всех современных противомикробных материалов в том, что они содержат антибиотики. Со временем эффективность таких средств снижается ввиду адаптации бактерий и выработки у них устойчивости к лекарствам. С каждым годом появляется все больше микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам, а это является серьезной проблемой.
Однако решение есть, и нашли его ученые из Российского государственного университета нефти и газа им. И. М. Губкина. Помогали им в этом бразильские и китайские коллеги — так появился уникальный антимикробный материал на основе серебра и фосфорномолибденовой кислоты. Ионы серебра вызывают у бактерий окислительный стресс, а кислота блокирует возможность произведения микроорганизмами защитных ферментов. Как итог: бактерии погибают и не вырабатывают устойчивость.
Почему это важно: новое средство позволит более эффективно противостоять распространению болезнетворных организмов как в медучреждениях, так и в быту.
Путь длиною в 20 лет — ученые полностью расшифровали геном человека
Фото: Unsplash
Проект по расшифровке ДНК человека стартовал еще в 90-х годах прошлого века, а в 2003 году удалось секвенировать до 85% последовательности генома. В 2013 году неизвестная последовательность сократилась до 8% — из-за технических ограничений были скрыты до 200 млн пар оснований (примерно размер одной хромосомы, всего у нас их 23).
Но в 2022 году исследователям из института Говарда Хес (HHMI) в Шеви-Чейз, США, совместно со специалистами со всего мира удалось полностью расшифровать геном человека.
Почему это важно: ученые смогут лучше понимать отличия в ДНК различных людей, а также отслеживать генетические мутации и их влияние на возникновение опасных болезней.
Бактерий подчинили звуком — теперь они лечат рак
Фото: Unsplash
Ученым из Калифорнийского технического института удалось нечто экстраординарное — разработать метод управления бактериями при помощи ультразвука. Штамм бактерий Escherichia coli умеет находить и уничтожать раковые клетки, но только при воздействии на него ультразвуковыми волнами. Так бактерии высвобождают сильнодействующие лекарства и замедляют рост опухолей.
Специалисты подтвердили, что в ходе испытаний на крысах положительный эффект достигался только при воздействии ультразвука на микроорганизмы. По отдельности ни звук, ни бактерии никак не влияли на лечение опухолей.
Почему это важно: это еще один важный шаг по направлению борьбы с неизлечимыми болезнями.
Поздняя реабилитация после инсульта — возможна
Фото: Unsplash
И все благодаря российским ученым. Специалисты из Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н. И. Пирогова и Национального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии им. В. П. Сербского создали уникальный препарат.
Известно, что побороть последствия инсульта возможно только в первые 6 часов после случившегося — правило «золотых часов». Однако новый отечественный препарат, прошедший доклинические испытания, продемонстрировал свою эффективность даже после применения его спустя сутки после кровоизлияния!
Почему это важно: разработка не только спасет миллионы жизней, но и поможет пострадавшим скорее оправиться и преодолеть последствия столь опасного недуга.
Биосенсор для точного анализа жидкостей
Схема работы биосенсора / Фото: Елена Пойманова, Семен Кирилин
Еще один успех на стороне российских специалистов. Сотрудникам Института синтетических полимерных материалов имени Н. С. Ениколопова РАН, Института органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова удалось создать устройство, выявляющее различные патогены в жидкостях. Например, в крови или питьевой воде.
Устройство состоит из подложки, на которой расположились пиксели-транзисторы, содержащие особые молекулы с определенными ДНК. При попадании жидкости на поверхность устройства, сенсор генерирует электрический сигнал с каждого пикселя. Если значение сигнала с какого-либо пикселя отличается от контрольного значения, это означает, что в жидкости имеется патоген.
Почему это важно: разработка окажется полезной не только в медучреждениях, но и в обычной жизни. Например, она позволит выявлять патогены в питьевой воде любому человеку, даже без специального образования.
Успешное внутриутробное лечение гликогеноза
Фото: Unsplash
Гликогеноз, или болезнь Помпе — это редкое наследственное заболевание, нарушающее работу фермента, расщепляющего гликоген в клетках. Гликоген, накапливаясь в большом количестве, повреждает клетки, нарушает работу центральной нервной системы, сердца и мышц. Как итог: пациенты с болезнью Помпе, а это в основном дети, живут не более года.
Однако американским врачам удалось победить заболевание, причем на стадии внутриутробного лечения. Во взрослом возрасте лечение гликогеноза затруднительно, так как каждое применение лекарства — это ввод чужеродного белка в кровь, на что очень остро реагирует иммунная система. Но если начать внутриутробную терапию до формирования гуморального звена иммунитета (до 2-го триместра беременности), организм начинает воспринимать чужеродный белок как свой. Это и удалось сделать специалистам из США, а родившаяся полностью здоровая девочка — прямое тому подтверждение.
Почему это важно: разработка поможет в лечении детей со смертельно-опасной болезнью.
Казалось фантастикой: мозг человека пересадили крысам
Трансплантат коры головного мозга человека (t-hCO) в мозгу крысы
Фото: Nature
Кажется невозможным, но часть человеческого мозга действительно пересадили крысам, и он у них прижился. Специалисты из Стэнфордского университета изъяли из мозга человека специальные стволовые клетки, перевели их в состояние незрелых и внедрили в крысиный мозг. Имплантированная ткань прижилась и даже спустя 8 месяцев после эксперимента отлично чувствует себя в новом теле. Что интересно, нейроны внедренных клеток не переформатировались в животные, а все также представляют подобие человеческих.
Почему это важно: открытие позволит ученым не только предсказывать поведение грызунов, но и в прямом смысле управлять ими, основываясь уже на психологии человеческого поведения.
Клонирование из мертвых клеток
Фото: Unsplash
На Земле сохраняется острая проблема вымирания многих видов животных. Клонирование, видимо, пока остается единственным выходом из сложившейся ситуации, но и с этим все непросто. Еще один шаг навстречу удачного клонирования, причем из высушенных клеток кожи, сделали ученые из Японского университета Яманаси.
Они взяли наружный покров хвоста мышей, высушили его и заморозили на срок до 1 года. Сушка убила клетки, но специалистам удалось внедрить мертвые клетки в яйцеклетки грызунов и получить клонированных эмбрионов. Несмотря на успех, вероятность получения здоровых мышей подобным образом составляет всего 0,2%, что вдвое ниже классического вида клонирования.
Почему это важно: эксперимент поможет ученым в будущем сохранить образцы вымирающих видов.
Управление силой мысли — и компьютером, и дроном
Фото: Unsplash
Сотрудники института проблем управления им. В. А. Трапезникова и Воронежского госуниверситета начали создавать нейрокаски, позволяющие управлять дронами силой мысли. Также разработка дает возможно отслеживать и контролировать самочувствие и настроение самого оператора.
Схожую технологию разработали и их коллеги из Южного федерального университета. Разработанный программный комплекс дает возможность парализованным или людям с отсутствующими конечностями управлять компьютером силой мысли. Так они могут успешно взаимодействовать с внешним миром. Под компьютером подразумевается не просто домашний ПК, а бионический протез или любой другой внешний аппарат.
Почему это важно: разработка окажет серьезное влияние на военную и строительную профессии и поможет с реабилитацией людям с ограниченными возможностями.
Имплантат роговицы из свиной кожи
Фото: Linköping University / Thor Balkhed
Современное лечение глазных болезней нередко требует дорогостоящей трансплантации донорской роговицы. Специалистам из Швеции удалось решить проблему, а помогла им в этом свиная кожа — извлеченный из нее коллаген лег в основу искусственной роговицы. Одновременно ученые разработали иной метод лечения, заключающийся не в полном удалении поврежденной роговицы, а лишь дополнении ее новосозданным имплантатом.
Авторы работы говорят, что уже успели вернуть зрение 20 добровольцам, 14 из которых были полностью лишены зрения. Новый метод лечения не только прост, но и безопасен.
Почему это важно: создание имплантата роговицы из свиной кожи в будущем может ускорить и удешевить трансплантацию донорских органов.
Салат для полетов в космос
Фото: dailymail.co.uk
В детстве многие мечтают стать космонавтами, но эта профессия полна опасностей и несет серьезный вред здоровью. Например, в невесомости атрофируются мышцы, из-за чего космонавты вынуждены заниматься на тренажерах. Но более опасным является процесс снижения плотности костей, ввиду чего растет риск переломов.
Ученым удалось приблизиться к решению этой проблемы путем создания генно-модифицированных листьев салата. Салат с отредактированными генами от сотрудников Калифорнийского университета в Дэвисе выделяет 10−12 мг модифицированного пептидного гормона на 1 кг листьев зелени. Гормон же отвечает за формирование костей и восстанавливает костную массу. Достаточно 380 грамм салата в день, чтобы космонавты перестали страдать от снижения плотности костей.
Почему это важно: разработка поможет будущим космическим путешественникам и покорителям новых планет уменьшить пагубное влияние невесомости на их здоровье.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru