TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #12

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #12

Дайджест биотехнологии и генной инженерии

Мы регулярно рассказываем о последних открытиях и интересных достижениях в мировых и российских технологиях, связанных с работой человеческого организма. Это могут быть как классические биотехнологии — медицинские  открытия, генная инженерия и работа с биоматериалами, — так и технологические новинки, расширяющие возможности для восприятия окружающего мира и человеческого тела

В новом выпуске: наночастицы с доставкой прямо в мозг, коты и собаки против ожирения, тренировки на голодный желудок, «робонога» для реабилитации и кое-что новое о генетических механизмах старения

Спрей, который доставит лекарство прямо в мозг

Биотехдайджест #12

Самый короткий путь к нашему мозгу лежит через нос

Медики давно ищут возможность доставлять лекарства непосредственно в мозг. Дело в том, что действующие вещества из таблеток и инъекций сначала попадают в кровоток, и лишь потом какая-то часть из них попадает в мозг (если попадает). На страже мозга находится гематоэнцефалический барьер — он оберегает наш мозговой центр от всего «лишнего», что может циркулировать в крови. Поэтому при разработке лекарств приходится идти на хитрости, чтобы постороннее для организма вещество прошло фильтр гематоэнцефалического барьера.

Но, возможно, ученые нашли более простой и эффективный способ «обмануть систему».

Исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе решили изучить новый метод доставки медикаментов в мозг при помощи наночастиц, аэрозоля и саранчи.

Для эксперимента ученые выбрали именно саранчу, потому что у этих насекомых устройство гематоэнцефалического барьера во многом схоже с человеческим.

Вашингтонские ученые создали наночастицы из золота такого размера и формы, чтобы они смогли пройти через мозговой барьер. Они также пометили частицы флуоресцентными маркерами, чтобы в дальнейшем можно было обнаружить и опознать их в мозге насекомых. Затем они распылили аэрозоль с наночастицами вблизи усиков саранчи — аналога наших носовых ходов.

В течение нескольких минут наночастицы прошли через гематоэнцефалический барьер и попали в мозг. Ученые провели обследования и выяснили, что посторонние частицы в мозге никак не повлияли на его электрическую активность — а значит, не нарушили нормальную работу головного мозга.

Следующий этап исследования — добавить на наночастицы различные медикаменты и проследить, насколько эффективно и быстро они будут воздействовать на мозг.

Ученые рассчитывают, что вскоре они смогут представить людям новую форму медикаментов: назальный спрей, который в течение 30-60 минут будет доставлять необходимые лекарства прямо в мозг.

Коты и собаки против ожирения

Дайджест биотехнологии

Коты и собаки полезны беременным женщинам и новорожденным

Среди молодых родителей не утихают споры: стоит ли заводить животных в семье с маленьким ребенком? А если животное уже есть, оставлять его или лучше отдать бездетным друзьям? Кто-то говорит, что жизнь с животным с рождения спасет от аллергии в будущем, кто-то, напротив — пугает анафилактическим шоком и глистами.

Новое исследование ученых из Канады дает очередной аргумент «за». Как выяснили исследователи, пребывание в доме животных защищает детей не только от аллергии, но и от ожирения.

Все дело в микробиоте — микроорганизмах, которые населяют пищеварительный тракт людей и животных.

Канадские ученые наблюдали за группой из 750 матерей и их новорожденных детей. Примерно у половины женщин в доме не было животных, у остальных во время беременности и сразу после рождения ребенка в доме жили коты, собаки или и те, и другие (а также прочие животные). Небольшая часть женщин — около 8% — держали дома животных во время беременности, но после рождения ребенка решили отдать их.

Чьи же дети оказались здоровее? Как выяснилось, тех женщин, у которых во время беременности дома были животные — независимо от того, отдали они их после рождения ребенка или нет.

У детей таких женщин в организме обнаружилось повышенное содержание двух полезных бактерий — Oscillospira и Ruminococcus. Эти бактерии известны тем, что предотвращают развитие аллергий и детского ожирения.

Более того, в семьях «кошатников» и «собачников» дети рождались с более устойчивым иммунитетом — они реже заражались стрептококком от матери в процессе родов (из-за стрептококка у некоторых новорожденных может развиваться пневмония).

Исследование канадских ученых не дает ответа на вопрос, стоит ли заводить животное, когда ребенок уже родился. Но если в семье уже живут животные, стоит их оставить хотя бы на время беременности — новорожденному от этого сплошная польза.

Тренировка на голодный желудок: хорошо или плохо?

Многие фитнес-тренеры и адепты здорового образа жизни утверждают: если хочешь похудеть, кардиотренировки (например, бег) эффективнее всего проводить на голодный желудок. И вроде бы, правдивость их слов даже подтверждается на практике. Но до сих пор было до конца не понятно — почему одна и та же нагрузка дает разный эффект в зависимости от того, поели вы или нет?

Дайджест биотехнологии и генной инженерии

Тренировки на голодный желудок способствуют жиросжиганию

Наконец ученые нашли ответ. Оказалось, что разница между обычной тренировкой и пробежкой на голодный желудок значительная — она проявляется аж на генном уровне.

Исследователи из Университета Бата в Великобритании набрали для своего эксперимента группу мужчин с лишним весом. Они отправлялись на часовую активную прогулку — один раз на голодный желудок, другой раз — черед два часа после плотного, насыщенного углеводами завтрака.

Ученые взяли многочисленные анализы крови, а также образцы жировой ткани до и после нагрузки. И вот что выяснилось: при тренировке на голодный желудок в жировой ткани увеличивают активность два гена — PDK4 и HSL. Оба этих гена отвечают за то, чтобы «подпитывать» энергетические ресурсы организма во время нагрузки за счет сжигания жира.

Так что если вы бегаете по утрам не просто ради удовольствия и бодрости, а именно для того, чтобы сжечь излишки жировой ткани — это действительно эффективнее делать на голодный желудок.

Робот от Toyota поможет ходить

Компания Toyota представила новые роботизированные опоры для ног, которые помогут частично парализованным людям снова ходить самостоятельно.

Биотехдайджест

Система Toyota Welwalk WW-1000

Система, которая называется Welwalk WW-1000, даст возможность ходить людям с односторонним параличом — такой бывает, например, после инсульта.

Устройство выглядит как частичный экзоскелет, предназначенный для одной ноги. В районе коленного сустава находится «движок», который поначалу помогает пациенту передвигать ногу — так, чтобы со временем он восстановил свою собственную способность ходить.

Экзоскелет соединен с беговой дорожкой и специальными стропами, которые удерживают пациента на этой дорожке. Медицинский персонал может контролировать работу аппарата с помощью интерактивной панели управления.

В японских клиниках подобные устройства должны появиться уже в этом году. Toyota предоставит аппараты по арендной модели, сходной с лизингом автомобилей. Стоимость вполне умеренная по меркам медицинского оборудования — 9 тысяч долларов единоразово, затем 3,2 тысячи долларов ежемесячно.

Специалисты считают, что подобные системы помогут существенно снизить время, необходимое пациентам с частичным параличом для реабилитации, и увеличить эффективность реабилитационных программ.

Часики тикают: ученые заглянули в генетические механизмы старения

Старение — это болезнь или генетическая программа, по которой мы не должны прожить дольше определенного числа лет?

Биотехдайджест

Часики тикают, люди стареют

Ученые склоняются ко второму ответу. Они нашли изменения на генетическом уровне, по которым можно с точностью до 3,5 лет предсказать возраст человека. Это значит, что наши часики действительно тикают, и определенная генетическая программа заставляет нас стареть.

Это все и так довольно очевидно даже на уровне бытовой логики, но какие же именно процессы стоят за механизмом старения? Над этим вопросом бьются все ученые, которые борются за радикальное продление жизни.

Одна из гипотез состоит в том, что при старении происходит химическая модификация ДНК. Последовательность нуклеотидов при этом не меняется, но меняются особые метки, управляющие работой генов. Возможно, с возрастом наш организм начинает считать, что какие-то генетические инструкции уже нерелевантны, и перестает их считывать — поэтому замедляются процессы обновления тканей и происходит старение.

Ученые все еще не уверены, являются ли эти изменения в ДНК причиной или следствием старения. Они также до недавнего времени не знали наверняка, происходят ли такие же изменения в ДНК при старении не только у человека, но и у животных. К тому же, было интересно исследовать, от чего зависят эти перемены.

Британские исследователи провели эксперимент на мышах и выяснили, что у них в геноме происходят такие же изменения при старении, как у человека. Ученые смогли определить возраст мышей по изменениям в ДНК с точностью до 3,3 недель — с учетом среднего возраста мыши в три года это примерно такая же точность, как 3,5 года у человека.

Более того, ученые обнаружили, какие факторы заставляют биологическое старение опережать хронологический возраст. Например, при удалении у женских особей яичников мыши на генном уровне начинали стареть быстрее.  Генетические часики также начинают тикать быстрее при употреблении большого количества жирной пищи.

Следующий шаг в борьбе со старением: модифицировать ДНК у мышей и посмотреть, будут ли они жить дольше. Ученые также продолжат изучать факторы, которые влияют на программу старения, чтобы понять: почему у долгожителей биологические часы идут медленнее хронологических, а у других людей, наоборот, запускается программа преждевременного старения.

Иллюстрации: newsroom.toyota.co.jp; Pixabay.com