TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #14

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #14

Вред газировки

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: универсальные очки, влияние сладкой газировки на мозг, мыши-диабетики, чрезмерно нервные клетки и психоделики

Универсальные очки

К сожалению, сегодня почти каждый второй человек имеет проблемы со зрением. Регулярная работа за компьютером, чтение ленты соцсетей с небольшого экрана смартфона, просмотр фильмов и чтение книг — все это негативно влияет на наше зрение.

Дело в том, что наш глаз устроен очень умно. Природная линза — хрусталик — может по-разному преломлять свет, фокусируясь либо на далеких, либо на более близких объектах. То же самое происходит, например, когда мы крутим объектив фотоаппарата, настраивая фокус — только в наших глазах это происходит автоматически. Изменением фокуса руководит специальная ресничная мышца.

Когда мы постоянно фокусируемся на близких объектах, таких как ноутбук или смартфон, глазная мышца начинает «лениться». Именно поэтому при работе за компьютером рекомендуют каждые 15 минут ненадолго отвлекаться и смотреть вдаль — чтобы перенастроить фокус и потренировать глазные мышцы. Если этого не делать, со временем ресничная мышца перестает нормально работать, и взгляд уже не может нормально сфокусироваться на удаленных предметах — это вызывает близорукость.

Бывает и другое расстройство зрения — дальнозоркость, когда все наоборот — человек плохо видит предметы вблизи. Дальнозоркость чаще всего развивается с возрастом.

Чтобы скорректировать ситуацию, люди с проблемным зрением носят очки или линзы. Но есть несколько проблем. Во-первых, зрение может постепенно ухудшаться, и приходится менять линзы. Во-вторых, у человека могут быть проблемы со зрением на разных расстояниях, и тогда нужно несколько разных линз. Именно поэтому у некоторых есть отдельные очки для чтения и работы за компьютером, отдельные — для вождения и повседневной жизни. Все это очень неудобно и доставляет людям, и так имеющим проблемы со зрением, дополнительный дискомфорт.

Инженеры из Университета Юты придумали специальные «умные» очки, которые должны решить все эти проблемы. Линзы в этих очках сделаны из глицерина, который располагается между двумя гибкими мембранами. Эти линзы могут менять фокус в зависимости от того, куда смотрит человек — это определяется при помощи встроенных сенсоров. Фокус изменяется за 14 миллисекунд — это в 25 раз быстрее, чем одно моргание, так что человек этого даже не заметит.

Более того, базовое количество диоптрий в очках тоже можно менять. Если у человека было зрение на уровне -2 диоптрий, и стало -2,5, он сможет изменить свои линзы, просто введя новое показание в мобильном приложении. И не нужно покупать новые очки.

Текущий прототип выглядит довольно громоздким — помимо всевозможных компонентов, датчиков и приводов, очки утяжеляет аккумуляторная батарея, без которой они бесполезны. Исследовательская группа продолжает работать над усовершенствованием гаджета, чтобы в конце концов сделать из него красивый и легкий коммерческий продукт.

Кола вызывает старение мозга?

Уже много лет сторонники здорового образа жизни говорят о вреде газировки. В первую очередь — из-за повышенного содержания сахара: в полулитровой бутылке колы содержится около девяти ложек чистого сахара, хотя рекомендованная дневная норма — не более пяти.

Активное употребление сахара может привести к ожирению, диабету, сердечно-сосудистым заболевания. Также сладкая газировка может разрушать зубную эмаль и плохо влиять на органы желудочно-кишечной системы. Некоторые люди, полагая, что главный вред газировки именно от сахара, переходят на диетическую колу — она содержит сахарозаменители и, по их мнению, не так вредна.

Теперь ученые добавили новый аргумент против колы и прочих газировок. Оказывается, они влияют не только на зубы, вес, метаболизм, пищеварительную систему и сердце, но и на мозг. Это подтверждают целых два свежих исследования.

В одном из них ученые наблюдали за группой из 4 тысяч человек. Среди них выделили тех, кто часто и много пьет сладкие напитки — не только колу, но и другие газировки или соки. Частым они посчитали употребление как минимум одного сладкого напитка ежедневно. Всем участникам исследования сделали МРТ мозга, с ними также провели когнитивные тесты. Оказалось, что у любителей сладких напитков мозг более «старый»: у него меньше объем, уменьшен размер гиппокампа (область мозга, в которой расположены центры памяти). Все это — предпосылки к развитию болезни Альцгеймера.

Диетическая кола, кстати, проявила себя не лучше — от нее мозг тоже уменьшается в размерах. Тесты подтвердили, что у тех, кто употребляет много сладких напитков, эпизодическая память хуже, чем у контрольной группы.

В другом исследовании ученые в течение 10 лет наблюдали за волонтерами: измерили количество сладких напитков, которые они пьют, и фиксировали случаи инсультов и болезни Альцгеймера. В этом исследовании злейшим врагом мозга оказалась именно диетическая кола: ее ежедневное употребление увеличивало риск инсульта и деменции в три раза.

Вывода из этих исследований можно сделать два. Излишнее употребление сахара, в том числе в газировках и соках, может привести не только к диабету и ожирению, но и к преждевременному старению мозга. Снижение количества добавленного сахара в диете, отказ от сладких напитков — хороший метод профилактики деменции. При этом переход на искусственные подсластители не так безопасен, как хотелось бы думать — для мозга они могут быть еще опаснее, чем сахар.

Мыши-диабетики и смартфон

Ученые научились контролировать уровень инсулина и сахара в крови у мышей, больных диабетом, при помощи смартфона.

В мире более 415 млн человек больны диабетом. Около 90% всех случаев сахарного диабета составляет диабет второго типа: при этом заболевании поджелудочная железа может вырабатывать инсулин, но регуляция этого процесса в организме нарушена. Поэтому больным приходится либо сидеть на жесткой диете и принимать специальные таблетки, либо постоянно контролировать уровень сахара в крови и вводить инсулин, если организм вырабатывает его недостаточно.

Китайские ученые создали оптико-генетическую систему, при помощи которой можно управлять выработкой инсулина со своего смартфона. И протестировали ее на мышах.

Исследователи создали генномодифицированные клетки, которые вырабатывают инсулин при воздействии на них инфракрасного света. Эти клетки вместе с диодами, которые излучают этот самый свет, поместили в организм мышей в специальных капсулах.

При помощи приложения на смартфоне ученые меняли интенсивность и время воздействия инфракрасного света — в зависимости от уровня сахара в крови мышей и того, сколько инсулина им нужно выработать в данный момент. Система может работать полуавтоматически, если синхронизировать приложение с глюкометром, который измеряет уровень сахара и передает его на смартфон через Bluetooth.

Эксперимент длился несколько недель, и все это время у мышей-диабетиков держался стабильный уровень глюкозы в крови.

Ученые надеются, что их исследование станет первым шагом к тому, чтобы начать внедрять подобные методы лечения — технологии плюс генная инженерия — в клинической практике.

Ученые вырастили нервные клетки из стволовых

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (перепрограммированные из клеток кожи) — это инструмент, который может помочь вылечить различные тяжелые заболевания. Стволовые клетки полезны там, где органы и ткани разрушаются, и нужно их чем-то заменить — например, при нейродегенеративных заболеваниях, когда погибают клетки мозга.

Ученые придумали, как можно с помощью стволовых клеток лечить болезнь Паркинсона, и уже проводят клинические испытания с инъекцией стволовых клеток в мозг.

На очереди — болезнь Альцгеймера. Правда, в данном случае стволовые клетки хотят использовать совсем иным способом.

Ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне собрали клетки кожи у добровольцев с болезнью Альцгеймера. Затем их перепрограммировали и вырастили особый вид нейронов — клетки микроглии. Это важный тип нервных клеток: они составляют 10-15% всех клеток мозга, борются с воспалением, помогают мозгу избавляться от клеточного «мусора» и участвуют в создании и поддержании нейронных связей.

Но если работа микроглиальных клеток нарушается, они становятся чрезмерно активными и начинают уничтожать другие нейроны, нарушают связи между ними. Это может быть одной из причин развития болезни Альцгеймера.

Раньше ученые могли проводить эксперименты и тестировать новые лекарства только на микроглиальных клетках мышей. Теперь, при помощи стволовых клеток, они могут выращивать реальные модели нервных клеток людей с болезнью Альцгеймера. С помощью этих моделей можно гораздо лучше изучить как процесс формирования болезни, так и эффективность новых средств для ее лечения.

Психоделики повышают активность мозга

То, что психоделические вещества изменяют активность мозга, давно не секрет. Но каким именно образом? Делают ли они человека глупее или, наоборот, открывают доступ к скрытым ресурсам нашего мозга?

Исследователи из Великобритании склоняются ко второму ответу. На энцефалограммах людей, употреблявших психоделики, они увидели повышенную активность мозга.

Обычно ученые говорят о двух базовых состояниях мозга: сон, когда активность нейронов замедляется, и сознательная часть жизни, когда нейроны показывают более разнообразную активность. Так вот, оказалось, что под влиянием психоактивных веществ нейроны ведут себя еще более активно и непредсказуемо, чем когда мы просто бодрствуем в неизмененном состоянии сознания. Это справедливо для всех трех веществ, которые употребляли участники эксперимента — псилоцибина, кетамина и ЛСД.

В «психоделическом состоянии» восприятие может быть более ярким и разнообразным, чем обычно. Британские исследователи предупреждают: их находка не значит, что измененное сознание лучше, чем обычное состояние. В приведенном исследовании все эксперименты проводились в соответствии с нормами и правилами, установленными комитетом по этике исследований Национальной службы здравоохранения Великобритании. [Так что, самостоятельно экспериментировать с активностью нейронов не стоит — прим. ред.].

Влияние психоделиков на деятельность мозга требует дальнейшего изучения. Результаты таких исследований могут быть использованы в будущем для лечения людей с депрессией или посттравматическим расстройством — возможно, «выход за пределы» обычного сознания поможет им справиться с болезнью.

Иллюстрация на обложке: Pixabay.com