TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #15

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #15

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #15

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: «лекарство» от ВИЧ, роборука с искусственным зрением, доказательства пользы вина и необходимости физических нагрузок, а также таблетка вместо спорта.

Вырезать ВИЧ из клеток

Одним из самых перспективных направлений в поиске лекарства от ВИЧ сегодня считают редактирование генома.

Трудность с полным излечением вируса иммунодефицита человека состоит в том, что этот вирус проникает в клетки и встраивается в ДНК своего носителя. Но современные технологии генного редактирования могут предоставить решение — возможность вырезать вредителя из клеток при помощи генетических «ножниц».

Для этого применяют технологию CRISPR/Cas9, которая распознает в ДНК зловредный участок вирусного генома, а затем уничтожает его. В теории это должно сработать. А что на практике?

Ученые из университетов Филадельфии и Пенсильвании экспериментировали на мышах. Они использовали три модели: в одной грызуны были заражены «мышиным» ВИЧ, в другой — аналогом человеческого ВИЧ, а в третьей им трансплантировали зараженные ВИЧ иммунные клетки человека.

Во всех трех моделях лечение при помощи технологии CRISPR/Cas9 подавляло размножение вируса и уничтожало фрагменты вируса в уже зараженных клетках. Эффективность терапии достигла 96%.

Следующий этап, который предстоит ученым — тестирование технологии CRISPR/Cas9 для лечения ВИЧ у приматов. После этого, вероятно, удастся начать клинические испытания на людях — а это огромный шаг к окончательной победе над ВИЧ.

Рука, умеющая видеть

Не знаем, как насчет мифического «третьего глаза» на лбу, а вот получить третий глаз на руке — это новая реальность для людей с ампутированными конечностями.

Современные бионические протезы работают с помощью нейрокомпьютерных интерфейсов. Мозг тренируется отдавать команды роботизированной руке, как свой собственной, после чего рука сжимается, разжимается, хватает и отпускает объекты. Но этот процесс — не такой простой и плавный, как с родной конечностью. Перед тем, как осуществить какое-либо действие роботизированной рукой, нужно его внимательно обдумать.

А вот новая версия бионического протеза, оснащенная собственным «зрением», должна решить данную проблему.

Британские биоинженеры разрабатывают протез нового поколения, который должен работать автоматически, без обдумывания каждого действия — прямо как родная конечность. Этот протез оснащен камерой, которая постоянно делает снимки близлежащих объектов. Благодаря этому интерфейс протеза оценивает форму и размер предметов и определяет, что с ними делать, а затем отправляет команду в роборуку.

В основе технологии лежит компьютерный алгоритм, основанный на машинном обучении — он распознает фотографии и относит конкретный объект к определенной категории. Далее он определяет, какое именно хватательное движение нужно применить к предмету из данной категории. Например, для чашки с чаем это будет один хватательный паттерн, для мобильного телефона — другой. Так как объектов, с которыми мы взаимодействуем в течение жизни, очень много, инженеры выделили четыре основных хватательных паттерна, и для каждой категории объектов назначили наиболее подходящий из них.

Небольшая группа людей уже протестировала новый протез, и результаты обнадеживают: пациенты говорят, что роборука ощущается почти как настоящая конечность. Команда Ньюкаслского университета планирует провести широкомасштабные испытания «робо-руки» на пациентах больницы Фримен в Ньюкасле.

Истина в вине

Пить или не пить один бокал вина в день? Полезно это или скорее вредно? Ученые подкинули очередной аргумент в пользу красного сухого.

Умеренное употребление красного вина замедляет развитие таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Ученые провели эксперимент на мышах с болезнью Альцгеймера. В течение семи месяцев грызуны ежедневно употребляли красное вино. В результате у них замедлился процесс снижения когнитивных способностей и развития различных нейропатологий.

Исследователи также изучили воздействие метаболитов красного вина на человеческие нервные клетки. Эксперимент подтвердил эффективность компонентов красного вина для защиты мозга от стресса и старения.

Но есть одно «но»: вино оказывает свое благоприятное воздействие на мозг только при наличии в кишечнике соответствующих полезных микроорганизмов. Поэтому к «винной» диете нужно добавить элементы здорового питания: есть много овощей, фруктов, снизить содержание насыщенных жиров в рационе.

Что такое «умеренное употребление вина»? По мнению ученых, здоровая доза — примерно 250 мл ежедневно: это два небольших бокала или треть обычной бутылки.

Не вся активность одинаково полезна

Вы думаете, что во всех проблемах со здоровьем виноват сидячий образ жизни? И если вы, например, будете ходить пешком до метро или на работу, чаще вставать со стула и ходить на кухню за чашкой чая, это поможет вам стать здоровее?

Не совсем так. Шведские ученые изучили активность и здоровье женщин в возрасте 65-70 лет — это группа населения, в которой часто наблюдают дефицит физической нагрузки и повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Оказалось, что легкая физическая нагрузка, такая как расслабленная пешая прогулка или повседневная активность, никак не влияет на метаболизм и здоровье сердечно-сосудистой системы. А вот что действительно имеет значение, так это умеренная и активная нагрузка — такая, для которой человеку нужно прикладывать дополнительные усилия.

И при этом важна каждая минута такой активной нагрузки: даже при уменьшении ее на 10 минут в день возрастает риск ожирения, проблем с метаболизмом, сердцем и сосудами.

Ученые сделали вывод, что сидячий образ жизни не вреден сам по себе. Но его нужно обязательно дополнять ежедневной активной физической нагрузкой. Если нагрузка, например прогулка, дается вам слишком легко — она не подходит для улучшения здоровья. Ускоряйте шаг.

Таблетка вместо спорта

А что делать, если человеку трудно активно заниматься спортом? Например, из-за травмы, очень пожилого возраста или крайней степени ожирения. Есть ли способ как-то активировать в организме те же процессы, которые запускаются при физической нагрузке?

Оказывается, есть. Ученые из института биологических исследований Солка обнаружили ген под названием PPARD, который активируется при физической нагрузке. Когда этот ген сделали постоянно активным у генетически модифицированных мышей, они стали более выносливыми и худощавыми.

Далее исследователи нашли химическое вещество, которое способно активировать ген PPARD без необходимости физической нагрузки. Когда это вещество дали обычным, здоровым мышам, они стали такими же выносливыми, как генетически модифицированные мыши.

Активация гена PPARD не только повышает выносливость. Благодаря включению этого гена повышается чувствительность клеток к инсулину. У многих людей, которые страдают ожирением, чувствительность клеток к инсулину низкая — это называется инсулинорезистентность, фактор риска развития сахарного диабета. Именно для борьбы с инсулинорезистентностью полным людям советуют заниматься спортом. Благодаря новому веществу физическую нагрузку в рамках профилактики сахарного диабета можно будет заменить таблеткой.

Еще один бонус гена PPARD — при активации он заставляет тело брать энергию не из глюкозы, а напрямую из жировых запасов. Это приводит к двум эффектам: благодаря нормальному уровню сахара в крови мы можем дольше заниматься и не чувствовать усталость, благодаря расходу энергии из жира мы быстрее теряем лишний вес. Так что таблетка, которая активирует PPARD, поможет быстрее и эффективнее сжигать жир.

Безусловно, «волшебная» таблетка не может полностью заменить спорт. Если не осуществлять совсем никакой нагрузки, у вас не вырастут мышцы, и жир тоже не сгорит. Но для тех, кто только начал борьбу за здоровый метаболизм и стройное тело, новое открытие ученых сможет стать подспорьем. Людям, которые временно не могут заниматься спортом, она поможет не потерять форму, а спортсменам — улучшить показатели.

 Фото на обложке: Pixabay.com