Управление силой мысли
Биотехнологи из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе придумали, как соединить мозговую активность и медицинские имплантаты. Мышам вживляли имплантат, который по сигналу выделял в кровь белок.
Затем данный эксперимент провели на добровольцах. Им подключили специальный шлем с электродами, считывавший мозговую активность. Он считывал два основных состояния человека: расслабление и концентрацию внимания. Они отличаются четкими мозговыми ритмами. Информация о частотах, на которых работал мозг добровольцев, передавалась через Bluetooth на контроллер, который управлял выделением белка в имплантате. Когда люди находились в состоянии расслабления, белок поступал в мышиную кровь, а если добровольцы концентрировались, устройство отключалось. Через некоторое время люди самостоятельно управляли работой имплантата.
Ученые полагают, что системы «датчик-имплантат» могут заметно облегчить жизнь людям, которые страдают неврологическими заболеваниями: эпилепсией, хроническими болями. Для этого нужно только настроить контроллер для фиксации мозговых волн, характерных для начала приступа мигрени или эпилептического припадка, и имплантат сможет остановить его, выделив в кровь нужный препарат.
Таблетка от ожирения
В организме человека присутствуют два вида жира: белый, накапливающий излишки энергиив виде жирных кислот, и бурый, расходующий эту энергию.
Однако по количеству бурого жира у взрослых в 100-200 раз меньше, чем белого.
Специалисты Гарвардского института стволовых клеток (США) работают над программой «первые шаги к таблетке, заменяющей беговую дорожку». Проанализировав около тысячи различных соединений, ученые обнаружили два вещества, способных запустить преобразование белых человеческих клеток в бурые. Этот фермент участвует в передаче информации о внешней среде от мембраны к ядру клетки, помогая ей адаптироваться к меняющимся условиям. Сейчас исследователи ведут переговоры с несколькими фармацевтическими компаниями, чтобы поработать с их коллекциями химических соединений, которые обычно используются при разработке препаратов.
Вакцина от рака
Дэвид Бзик и Барбара Фокс из Медицинского центра имени Гайзела при Дармутском университете (США) разработали программу, помогающую атаковать раковые клетки силами собственного иммунитета организма.
Иммунная система должна постоянно отслеживать и уничтожать клетки, переродившиеся в раковые. Для этого у нее есть два типа «бойцов» – NK-клетки и Т-лимфоциты. Если в организме стала расти опухоль, значит эти клетки ее не заметили. Дэвид Бзик и Барабара Фокс обнаружили, что токсоплазма, инфицируя человека, вызывает активизацию именно тех процессов, которые нужны для борьбы с опухолью – выработку NK-клеток и Т-лимфоцитов. При этом не нужно напрямую заражать пациента токсоплазмозом. Можно взять его клетки и «подсадить» в них генно-модифицированную токсоплазму, не способную размножаться в теле. Если затем эти клетки доставить в место развития опухоли, они начинают передавать иммунной системе биохимические сигналы о заражении. Она в ответ атакует и токсоплазму, и расположенные рядом раковые клетки..
Воскрешение «мертвого» сердца
В октябре хирурги из сиднейского госпиталя Святого Викентия (Австралия) впервые в мире успешно пересадили человеку сердце, изъятое у донора за несколько часов до начала операции.
«Сердце в коробке» – это система поддержания жизнеспособности органа вне тела. Специальный контейнер, прежде чем поместить в него сердце, заполняют донорской кровью, а подключенная к нему электрическая схема генерирует импульсы, заставляя сердце биться. В контейнере поддерживается оптимальная для живых тканей температура, и орган проводит в нем минимум четыре часа перед операцией. Это дает хирургам время, чтобы еще и проверить, хорошо ли работает сердце, и снизить риск неудачной пересадки. Сегодня операции при помощи «сердца в коробке» проведены трем пациентам в Австралии.
Избавление от кариеса
Британская компания Reminova Ltd, основанная специалистами из Королевского колледжа Лондона, создала новую технологию лечения зубов.
Больше не нужно сверлить зуб и затыкать поврежденные места пломбами. Вместо этого кабинеты стоматологов предлагают оснастить устройствами для электрической реминерализации зубов. Британские специалисты придумали, как обратить этот процесс кариеса вспять. Для этого следует «протолкнуть» минералы в твердые ткани зуба, запустив их восстановление, способен слабый электрический ток. При этом сила тока нужнанебольшая, так что человек вообще ничего не почувствует. Авторы изобретения отмечают, что таким образом можно еще и отбеливать зубы, потому что естественный цвет эмали зависит от степени ее минерализации.
Протез, который чувствует
Протез руки, возвращающий людям после ампутации тактильные ощущение, стал результатом работы специалистов из Западного резервного университета Кейза и медицинского центра Кливлендского совета ветеранов Луи Стокса (США).
На разработку у исследователей ушло около 4 лет. Ее главная изюминка – программный алгоритм, служащий «переводчиком» между датчиками давления в протезе и электродами, имплантированными в плечо пациента. Он «рисует» паттерны сигналов, отличающиеся интенсивностью, ритмом, частотой стимуляции различных нервов плеча.
Заменитель спинного мозга
Спинной мозг проводит сигналы от головного мозга к телу, и если он травмирован, ниже места повреждения наступает паралич. Способов восстановить нейроны после разрыва пока не изобретено, но нейрофизиологам из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) удалось с помощью электростимуляции «оживить» обездвиженные части тела крысы с перерезанным спинным мозгом. Для этого на участок спинномозговой ткани ниже места повреждения имплантировались электроды, на которые подавали электрические сигналы, имитирующие естественную активность нервных клеток при шаге. Таким образом, парализованное животное смогло сделать около тысячи шагов, и даже подняться на ступени различной высоты. Это значит, электростимуляция способна достаточно точно управлять движением тела. В 2015 году подобные эксперименты проведут с участием добровольцев-людей, парализованных из-за травм. Конечно, это будет лишь половина дела. Второй этап исследований будет посвящен разработке системы, декодирующей сигналы головного мозга. Это позволит построить электрический «мост» через место повреждения, чтобы стимуляцией нижних конечностей человек управлял самостоятельно, так же естественно, как мы обычно двигаем ногами.
Заплатки для сетчатки
В Университете Джона Хопкинса (США) воссоздали условия для получения сетчатки глаза: характер поверхности, на которой расположены стволовые клетки, взаимное расположение, даже расстояние между ними.
Итогом работы стала сетчатка глаза, достигшая стадии развития 28-недельного зародыша. На этом уровне она успешно смогла пройти тест на светочувствительность, реакцию клеток фиксировали подключенные к ткани электроды. На сетчатке «из пробирки» можно моделировать развитие болезней, связанных с отмиранием зрительных клеток, и тестировать новые лекарства. Но главная цель ученых – усовершенствовать технологию, чтобы выращивать индивидуальные, не вызывающие отторжения «заплатки» на сетчатку. Это могло бы помочь людям, теряющим зрение в силу возраста.
Матка «напрокат»
Осенью 2014 года в Швеции на свет появились три удивительных ребенка. Еще два года назад их матери были абсолютно бесплодны, потому что у них не было матки. Попытки сделать пересадку органа заканчивали провалом. Поэтому, когда команда медиков из Гетеборгского университета под руководством профессора Матса Бреннстрёма в 2013 году пересадила матки от пожилых родственниц девяти шведским женщинам, ученые не спешили заявлять об успехе. Лишь год спустя, когда органы прижились, им помогли забеременеть методом экстракорпорального оплодотворения. В конце сентября, на полтора месяца раньше срока, у первой такой мамы родился мальчик весом 1,7 килограмма. В начале ноября появились еще два малыша, тоже чуть раньше положенного, но это не повлияло на их здоровье. Для безопасности матерей все роды были проведены с помощью кесарева сечения, и врачи полагают, что если женщины больше не захотят рожать, пересаженные матки будет лучше удалить. Иначе их обладательницам придется всю жизнь принимать иммунодепрессанты.
Протез памяти
Нобелевский лауреат Судзуми Тонегава из Массачусетского технологического института (США) менял эмоциональную окраску воспоминаний у мышей, стимулируя светом выработку определенных белков в нейронах. Питер Стайнмец из Неврологического института Барроу (США) проверял, какие клетки в человеческом гиппокампе (древней глубокой структуре мозга, отвечающей за формирование долговременной памяти) активируются, когда мы видим знакомые слова в списке незнакомых.
Достижения нейробиологии подтолкнули Агентство передовых оборонных исследований США (DAPRA) к тому, чтобы собрать эти знания воедино и применить их для восстановления памяти у людей, переживших черепно-мозговую травму. Проект стартовал в начале 2014 года и получил название RAM (restoring active memory – восстановление активной памяти). В него входят два логических этапа: построение достоверных моделей того, как отдельные нейроны, их группы и целые зоны мозга кодируют воспоминания, и создание имплантируемого устройства, которое помогало бы осуществлять этот процесс, «в обход» травмированных участков. Как ни странно, второй этап представляется более простым для реализации.
Исследователи уже протестировали на крысах имплантат, передающий сигнал от одной части мозга к другой, минуя поврежденный участок. То есть прототип нейронного «мостика» уже есть, теперь нужно понять, между чем и чем его прокладывать, чтобы восстановить утраченную память.
Квартирные бактерии
В 2012 году был завершен проект Human Microbiome, перечисливший все микроорганизмы, находящиеся в человеке, и закрепивший само слово микробиом в качестве обозначения для такого рода «экосистем».
В 2014 году исследователи из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США исследовали всех микробов, обитающихв доме человека. В проекте Home Microbiom (Домашний Микробиом) приняли участие семь семей и их домашние животные: всего 18 человек, три собаки и кошка. Было собрано более тысячи образцов со всевозможных поверхностей в домах, а также с кожи и слизистых всех двуногих и четвероногих участников проекта. Выяснилось, что каждый человек образует в доме своего рода микробиологическую «ауру», при этом состав микробных сообществ совпадает на предметах обихода и руках жильцов. Когда кто-то переезжает, то бактерии он забирает с собой на новое место, а на старом бактериальный состав постепенно меняется. Так что сравнительный генетический анализ микробиома человека и места может подсказать, как давно он жил в конкретном помещении. Исследователи уже рассматривают возможность применения этого метода в криминалистике.
Наносок
Субстанцию с таким забавным названием разработали ученые из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (США). Предназначена она для сверхточной диагностики тонкого кишечника. Дело в том, что нарушения его сокращений (перистальтики) связаны не только с болезнями ЖКТ, но и являются симптомами заболеваний щитовидной железы, диабета и даже болезни Паркинсона. Но обычные методы исследований, такие как рентген, ультразвук или магнитно-резонансная томография, недостаточно точны, а главное – не способны показать работу тонкого кишечника в реальном времени. Исследователи под руководством Джонатана Лавэлла (Jonathan Lovell) взяли красители фталоцианины и поместили их в микрокристаллические частицы (мицеллы) диаметром 20 нанометров. Такие частицы легко смешиваются с жидкостью, но при этом не позволяют красителю всосаться в кишечнике, проходя его насквозь. Сами же фталоцианины хорошо поглощают свет в ближнем инфракрасном диапазоне, что позволяет применять их для фотоакустической томографии. Суть этого метода такова: фталоцианины поглощают безвредный для живых тканей инфракрасный свет, их температура повышается, происходит тепловое расширение, которое вызывает распространение ультразвуковых волн. Именно их улавливает детектор томографа. Таким образом можно получить динамическое и очень точное изображение. «Наносок» уже прошел тест на животных, изобретатели готовятся перейти к клиническим испытаниям на людях.
Атлас белков человека
Нарушение структуры белков или их синтеза на матрице ДНК лежит в основе многих болезней, в том числе неизлечимых: от болезни Альцгеймера до рака.
«Атлас белков человека», созданный в 2005 году, дает необходимую врачам теоретическую базу для поиска новых методов диагностики и лечения этих заболеваний.
В 2014 году была представлена обновленная версия атласа, теперь доступная и он-лайн. Список состоит из 44 типов здоровых тканей тела, представленных 83 разновидностями клеток, проанализированы 20 основных форм рака, включая меланому, рак простаты, легких, мозга. Отдельно представлено распределение белков внутри клеток: в ядре, мембране, клеточных органеллах.
Родословная ВИЧ
Международная группа исследователей из Оксфордского университета (Великобритания) и Университета Лёвена (Бельгия) изучила образец крови ВИЧ-инфицированного, полученный в 1959 году. Сравнив полученный образец с другими, ученые смогли воссоздать «семейное древо» ВИЧ. Так подтвердилась гипотеза о происхождении ВИЧ от вируса иммунодефицита обезьян. Кроме того, удалось проследить одну из цепочек его распространения.
Первичная передача от обезьяны человеку произошла в конце 1910 годов на юго-востоке Камеруна. Оттуда болезнь попала в столицу Бельгийского Конго. Уколы антибиотиков делались многоразовыми шприцами, часто без соответствующей обработки.
В США состояние, известное сегодня как СПИД, было впервые описано в 1981 году. Считается, что вирус завез на континент стюард канадской авиакомпании.
Главную роль в возникновении мировой эпидемии ВИЧ сыграли миграция, проституция, низкое качество медицинских услуг.
Лихорадка Эбола
С марта по декабрь 2014-го лихорадка Эбола поразила более 18 тысяч человек и унесла жизни свыше 7 тысяч. Главной проблемой оказалось отсутствие лекарства против нее. С учетом времени на испытания и производство они будут готовы весной 2015-го.
Возвращение ВИЧ
К весне 2014 года в мире было зафиксировано два официально подтвержденных случая излечения человека от ВИЧ-инфекции. В обоих случаях это были дети, рожденные с ВИЧ, которым с первых часов жизни начали давать антиретровирусные препараты. Однако в июле случился рецидив инфекции у одного из них.
Устойчивость к антибиотикам
Бактерии постепенно адаптируются к антибиотикам.
В апреле 2014 года ВОЗ подготовил доклад, в котором была раскрыта устойчивость микроорганизмов к антимикробным препаратам.
Мыши не подходят для экспериментов
Главными «добровольцами» в научных экспериментах являются мыши.
Международный консорциум учёных, который координирует Национальный институт исследований генома человека (США), внимательно изучил регуляторы транскрипции генов у грызунов, и заявил, что гены иммунной системы работают у мышей не так, как у людей. Следовательно, теперь для экспериментов ученым придется искать других подопытных.
