TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #19

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #19

любовь чай гены

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: Влияние чая и кофе на гены, чувствительные протезы, новые технологии в обезболивании, любовный вопрос, и бактерии от депрессии

Чай меняет гены?

Мы много раз слышали о том, что кофе и чай влияют на наше здоровье. Но каким именно образом? Ученые предположили, что эти напитки могут менять наши гены.

Дело в том, что экспрессия генов — то, как наши гены проявляют себя в течение жизни — непостоянна. Разные факторы образа жизни, в том числе и питание, могут ставить на наши гены так называемые эпигенетические метки — это нечто вроде кнопки «вкл» или «выкл» для данного гена. Таким образом, под влиянием среды ген, который ранее «спал», может быть активирован, и наоборот.

Исследователи из Швеции решили понять, влияет ли употребление чая и кофе на нашу эпигенетику. Для этого они проанализировали группу из более чем 3 тысяч мужчин и женщин, которые пили данные напитки. Ученые рассматривали экспрессию их генов в связи с употреблением чая и кофе.

Выяснилось, что чай действительно меняет экспрессию генов — но только у женщин. Чай влияет на гены, ответственные за метаболизм женского полового гормона эстрогена, а также на некоторые гены, связанные с развитием рака. У мужчин употребление чая никак не повлияло на экспрессию генов. Любовь к кофе не сказалась на работе генов у обоих полов.

Правда, ученые пока не поняли, как именно влияет употребление чая на гены и здоровье женщин — позитивно или негативно. Потребуются новые исследования, чтобы разобраться в этом вопросе.

Более человечные протезы

Ученые и инженеры по всему миру бьются над тем, чтобы сделать современные бионические протезы более «живыми», приближенными по ощущениям к настоящим конечностям. Мы уже писали об успехах инженеров в разработке нейропротезов с механизмом обратной связи. Сегодня команда исследователей из MIT работает над еще более продвинутыми роботизированными конечностями.

Свои эксперименты они пока проводили только на мышах. Но в опытах с грызунами им удалось добиться такой обратной связи от искусственной конечности, которая помогла животному осознать положение протеза в пространстве и ощутить силу прикосновения к нему. Следующий этап исследований — эксперименты на людях.

Одним из первых подопытных станет руководитель исследования Хью Херр. Инженер в области биомедицинских технологий MIT Хью Херр в детстве и юности занимался скалолазанием. В возрасте 17 лет он забрался на гору, где попал в жуткую метель, из-за чего ему пришлось провести три ночи при температуре -30⁰ С. Когда мальчика нашли, его ноги были полностью отморожены — пришлось ампутировать обе ноги ниже колена.

Но Хью Херр не сдался — поступил в MIT и стал работать над девайсами, которые могли бы улучшить качество жизни таких как он. С протезами, которые он сам и создал, ученый смог снова взбираться в горы и побить свои личные рекорды, поставленные до травмы. Но на этом его изыскания не закончились — он решил создать протезы, которые будут ощущаться «как настоящие».

Дело в том, что ощущение собственных конечностей нам дают не только нервы, но и мышцы. В каждой конечности есть пара мышц — когда одна сокращается, другая растягивается. Если мы сгибаем локоть, бицепс сокращается, а трицепс растягивается, когда разгибаем локоть — все наоборот. По состоянию мышц наш мозг и понимает, в каком положении сейчас наша конечность — даже если мы на нее не смотрим. Так как у протезов нет мышц, даже при наличии нейроинтерфейса можно лишь полагаться на зрение, чтобы «ощутить» искусственную конечность.

Но команда исследователей из MIT хочет это изменить. Они пересаживали подопытным мышам в область протеза небольшие кусочки мышц из других частей тела. Эти мышцы соединяли с оставшимися после ампутациями нервными окончаниями. После этого мышам удалось «почувствовать» свои искусственные конечности.

Теперь очередь за людьми. Хью Херр и его команда верят, что их технология поможет вернуть чувствительность конечностей даже людям, чьи «родные» конечности ампутировали много лет назад — как произошло с самим Хью, который потерял ноги более 30 лет назад.

Новые технологии в обезболивании

Миллионы людей в мире страдают от хронической боли. Мигрени, проблемы с позвоночником, диабетические нейропатии, боли у онкологических пациентов — все это сильно ухудшает качество жизни. Современные препараты для борьбы с болью либо имеют серьезные побочные эффекты, либо вызывают зависимость и привыкание, либо малоэффективны (а иногда и все сразу).

Австралийские ученые нашли новый — возможно, революционный — способ бороться с болью.

За восприятие как острой, так и хронической боли отвечает рецептор под названием NK-1. Многие препараты против боли блокируют этот рецептор, но их эффективность почему-то оставляет желать лучшего. Почему?

Австралийские исследователи дают свой ответ. Оказывается, рецептор NK-1 начинает выполнять свою работу по контролю болевых ощущений в полной мере только тогда, когда оказывает внутри нервной клетки. Современные болеутоляющие блокируют этот рецептор, когда он еще находится на поверхности клетки — а это малоэффективно.

Исследования ученых показали, что если заблокировать NK-1, уже проникший в нервную клетку, это позволит гораздо эффективнее бороться с болью. В экспериментах им удалось заблокировать боль у животных на продолжительное время.

Теперь перед учеными стоит еще одна амбициозная задача — добиться клинических исследований, в которых новый способ терапии боли можно будет проверить на людях.

What is love?

Исследователи давно бьются над этим вопросом. Они изучают, какие именно гормоны и нейромедиаторы формируют у нас чувство привязанности к партнеру, мотивируют нас создавать моногамные пары. Для своих экспериментов они выбирают животных, которые известны своей верностью партнерам — например, степных полевок.

В недавнем исследовании ученые из Университета Эмори обнаружили, как формируются нейронные связи между префронтальной корой и прилежащим ядром — именно эти связи заставляют грызунов выбирать постоянного партнера.

Префронтальная кора — это часть мозга, которая отвечает за наши «разумные» решения, за обработку информации, которая поступает из окружающего мира. Прилежащее ядро — это та зона, в которой вырабатывается дофамин — этот нейромедиатор является основным элементом «системы вознаграждения». Когда мы делаем что-то полезное для выживания — например, занимаемся сексом — мозг вырабатывает дофамин. Благодаря дофамину мы чувствуем удовольствие и запоминаем, что вот это поведение — хорошее, и мы с большой вероятностью повторим его в будущем.

Но как мозг выбирает, на какого именно партнера нам реагировать выбросом дофамина? Судя по исследованию на степных полевках, это решает как раз-таки префронтальная кора. Очевидно, если наша самая разумная часть мозга решит, что данный партнер нам подходит, тогда мозг будет подталкивать нас к контакту с ним выбросом дофамина. А еще говорят, что «сердцу не прикажешь».

Еще как прикажешь. Полевкам вживили в мозг определенные сенсоры, которые воздействовали на выбранные зоны мозга световыми импульсами. Под влиянием этой стимуляции в мозге формировались связи, которые отвечают за привязанность, и полевки выбирали того партнера, который просто находился рядом во время стимуляции.

К счастью, у нас в мозге нет никаких сенсоров, и мы можем сами решать, в кого влюбляться. А вот кому может помочь новая находка ученых, так это людям с расстройствами аутистического спектра (РАС). Людям с РАС сложно формировать чувство привязанности даже к родителям и уж тем более — к незнакомым людям. Возможно, стимуляция найденных нейронных путей поможет им в этом — как помогла полевкам привязаться к случайно выбранным партнерам.

Йогурт против депрессии

В последнее время медики уделяют много внимания кишечным бактериям. Микробиоту — всю совокупность кишечной микрофлоры — даже стали называть «новым органом человека». И влияет микробиота не только на пищеварение — она может определять нашу склонность к аллергиям, ожирению и даже наше настроение.

Нарушения в работе кишечника часто связывают с депрессией. Происхождение этой связи ученым до конца не ясно. Раньше проблему рассматривали только с одной стороны: считалось, что у тех, кто подвержен стрессам или страдает депрессией, развивается специфическая болезнь — синдром раздраженного кишечника (СРК). Лечить эту болезнь предлагалось успокоительными и антидепрессантами.

Сегодня ученые решили посмотреть в другую сторону — лечить кишечник (точнее, микробиоту) и попробовать таким образом избавиться от депрессии.

Канадские ученые выбрали для исследования группу людей с тревожностью и/или депрессией и симптомами СРК. Половина из них получала пробиотик (препарат с полезными кишечными бактериями Bifidobacterium longum), половина — плацебо. Ученые собирали информацию об их самочувствии до, во время и после исследования, а также проводили анализы и делали МРТ мозга.

Уже в середине эксперимента, который длился 10 недель, 63% людей из основной группы почувствовали уменьшение симптомов депрессии (против 30% в контрольной группе). Как ни парадоксально, на симптомы СРК прием пробиотиков никак не повлиял. Не помогли пробиотики и от тревоги.

На МРТ ученые увидели, что у людей, которые принимали пробиотики, мозг стал меньше реагировать на негативные стимулы. Это, по-видимому, и привело к уменьшению тяжести депрессии.

Пока ученые не понимают, почему прием полезных бактерий так сильно повлиял на мозг и настроение. Но мы уже можем пожинать плоды их экспериментов. Накатила тоска? Взбодрись, выпей йогурт!