TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #16

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #16

Не все лекарства одинаково полезны

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: мониторинг крови, польза и вред лекарств, новое поколение антибиотиков, омолаживающий каннабис и изображения, которые можно потрогать.

Монитор для контроля лекарств

Реакция каждого человека на лекарства индивидуальная: у кого-то усваивается 50% действующего вещества, у кого-то — 25%, а у кого-то все 100%. Как при этом поддерживать необходимый уровень препарата в крови? Ведь именно этот показатель важен как для того, чтобы лекарство было эффективно, так и для того, чтобы избежать передозировки.

Биоинженеры из Стэнфорда разработали специальный монитор, который способен в режиме реального времени определять содержание препарата в крови. К нему присоединена помпа, которая при необходимости «закачивает» в кровь новую порцию лекарства.

Работает аппарат следующим образом. Один из его компонентов — биосенсор — содержит молекулы-аптамеры, которые способны вылавливать из кровотока молекулы лекарственного вещества и связываться с ними. Когда происходит это сцепление, аптамеры меняют свою форму. Биосенсор анализирует этот процесс и посылает информацию в монитор — чем больше аптамеров изменили форму, тем выше содержание препарата в крови. Если концентрация недостаточная, контрольная система монитора посылает помпе сигнал сделать новую инъекцию.

Ученые уже протестировали свой монитор на животных, и им удалось поддерживать в крови испытуемых одинаковую концентрацию лекарственного препарата — независимо от особенностей метаболизма конкретного животного. Следующий шаг — испытание технологии на людях.

Исследователи надеются, что их монитор поможет онкобольным для подбора правильной дозы химиотерапии, людям с сахарным диабетом — для поддержания нормального уровня инсулина и сахара в крови, а также другим пациентам, которым требуется постоянное содержание в крови определенной дозы медикаментов.

Не все лекарства одинаково полезны

Значительная часть новых лекарственных препаратов разрабатывается американскими фармкомпаниями. Для того чтобы они вышли на рынок, производитель должен получить одобрение FDA — организации, которая аналогична российскому Роспотребнадзору. Знак качества от FDA говорит о том, что препарат прошел все проверки и признан эффективным и безопасным. Или нет?

Оказывается, далеко не всегда.

Исследователи из Бостона проанализировали 222 лекарства, которые одобрили в период с 2001 по 2010 годы. Выяснилось, что у трети из них есть серьезные побочные эффекты, которые не удалось обнаружить в процессе тестирования. В среднем «побочки» лекарств обнаруживались через четыре года после регистрации препарата. Три лекарства даже пришлось отозвать с рынка из-за серьезного риска для здоровья пациентов.

Самый большой риск представляют лекарства, предназначенные для лечения психических расстройств, а также препараты, синтезированные из натуральных ингредиентов. Много новых «побочек» обнаружили у антипсихотиков, антидепрессантов и средств для лечения аутоиммунных заболеваний.

Так что будьте предельно осторожны, принимая лекарства, которые находятся на рынке менее пяти лет — тщательно взвесьте их ожидаемую пользу и все возможные риски.

Новое поколение антибиотиков

Одна из серьезных проблем современной медицины — все возрастающая резистентность бактерий к антибиотикам.

Из-за бесконтрольного приема антибактериальных препаратов по поводу и без, неправильной тактики их приема и использования антибиотиков в сельском хозяйстве, многие бактерии постепенно вырабатывают устойчивость к лекарствам. Прогнозы устрашающие — ученые считают, что через несколько десятков лет все существующие антибиотики окажутся бессильными перед бактериальными инфекциями.

Лидеры в битве с антибиотиками — грамотрицательные бактерии. Они покрыты плотной внешней мембраной, что делает их особенно устойчивыми к лекарствам. Грамотрицательные бактерии вызывают заболевания желудочно-кишечного тракта (хеликобактер, сальмонелла), пневмонию (клебсиелла), урогенитальные инфекции (гонококки) и другие болезни.

Все новые разновидности антибиотиков, которые в последнее время разрабатывали ученые, были не в силах справиться с грамотрицательными бактериями — лекарства просто не могли проникнуть сквозь их плотную мембрану. Но, кажется, сейчас исследователи придумали принципиально новый способ справиться с коварными возбудителями инфекций.

Ученые Иллинойсского университета в ходе испытаний определили, что внутрь бактериальной мембраны могут проникнуть небольшие молекулы, которые содержат на своей поверхности амины — производные от аммиака. Также «убийственные» для бактерий молекулы должны быть твердыми и плоскими.

Тогда они взяли подходящий по всем характеристикам природный компонент (deoxynybomycin, сокращенно DNM), который уже показал эффективность против грамположительных бактерий. Но у грамположительных бактерий  нет оболочки, поэтому их и легче уничтожить. Для того чтобы проникнуть внутрь грамотрицательных бактерий, DNM не хватало только аминов — их добавили на поверхность молекулы искусственным путем. Получился новый потенциальный антибиотик широкого спектра — 6DNM-amine.

Но мало проникнуть внутрь бактерии — нужно быть в состоянии ее уничтожить. Ученым предстоит еще серия испытаний, которые покажут, будет ли 6DNM-amine эффективным в борьбе с грамотрицательными бактериями. В любом случае, обнадеживает, что исследователи нашли принципиально новый способ создавать молекулы, которые могут стать эффективными антибиотиками.

Каннабис против старения

Ученые постоянно открывают новые свойства каннабиса. Некоторые исследования дают аргументы «за» — например, говорят о том, что марихуана помогает от хронической боли. Другие высказываются резко «против», рассказывая о том, как «травка» вредит здоровью.

Новая работа исследователей из Боннского университета выступает в защиту каннабиса, а точнее, его действующего вещества. С помощью этого вещества ученым удалось замедлить процесс старения мозга у мышей.

Исследователи давали действующий компонент каннабиса, THC, грызунам в возрасте двух, 12 и 18 месяцев в течение четырех недель. Нужно отметить, что продолжительность жизни у мышей небольшая, поэтому в возрасте старше года они начинают терять когнитивные способности — у грызунов развивается старческая деменция.

До и после эксперимента мыши прошли разные тесты на когнитивные способности — ученые смотрели, как они ориентируются в пространстве, насколько хорошо распознают своих сородичей. В контрольной группе, которая получала плацебо, результаты были предсказуемы — более старые мыши хуже прошли тесты и до, и после эксперимента. Зато в группе, которая получала THC, старые мыши после курса лечения стали показывать такие же результаты, как двухмесячные.

Исследователи рассчитывают, что на основе THC можно будет разработать новые лекарства против деменции. Но для начала нужно провести схожие эксперименты на людях. Необходимо убедиться в эффективности каннабиса против старения человеческого мозга и подобрать правильную дозу, которая не даст побочных эффектов.

Превратить визуальную информацию в тактильную

Зачем? Чтобы позволить слепым людям «считывать» ее с экранов своих планшетов кончиками пальцев.

Некоторые виды информации — например, текстовые сообщения, статьи и книги — можно перевести в голосовую форму, чтобы незрячие люди могли воспринимать ее на слух. Также можно «читать» текст с помощью знаменитого шрифта Брайля (мы уже писали про планшет Blitab, который позволяет преобразовать документы и веб-страницы в формат шрифта Брайля).

А что делать с визуальными объектами? Как просмотреть карту местности? А можно ли оценить фотографию, выложенную другом незрячего человека в Instagram?

Может быть, это вскоре станет возможным при помощи новой технологии, которую разрабатывают в рамках проекта BlindPAD.

Команда BlindPAD создает тактильные дисплеи для планшетов, которые позволят преобразовывать зрительные объекты в объекты для тактильного восприятия. В основе технологии — умный механизм, который создает на экране планшета серию различных выступов.  По полученной «картинке» можно водить пальцами и распознавать изображение. Тактильный экран быстро реагирует на смену изображения и меняет свой «ландшафт».

При помощи этой технологии незрячий человек может загрузить карту и «нащупать» ближайший пешеходный переход. Слепой студент сможет скачать графики для задачки, которая требует визуализации, и решить ее вместе с остальным классом.

Проект BlindPAD находится в стадии разработки. Вероятно, понадобится еще несколько лет, чтобы продемонстрировать рынку рабочий прототип продукта.