TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #28

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #28

Биотехдайджест

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: зубы из стволовых клеток, молодильный шпинат, «отредактированный» эмбрион, очередной аргумент в пользу алкоголя и новые знания о раке

Вырастить зубы

«Волосы не зубы — вырастут», — знакомое всем расхожее выражение. А что если бы зубы тоже можно было вырастить заново, и нам бы больше не пришлось мучиться с коронками и имплантами?

Команда ученых из Колумбийского университета научилась выращивать новые зубы из собственных стволовых клеток человека.

Доктор Джереми Мао придумал специальный девайс, который выступает как «строительные леса» для стволовых клеток пациента. Они направляют клетки, позволяя им сформировать новые ткани зуба. В результате зуб приобретают обычную, природную форму и нормально интегрируется в ротовую полость — как родной.

Самое примечательное, что вырастить новый зуб можно всего за девять недель.

Доктор Мао сейчас оформляет патент на свое изобретение и планирует масштабные клинические испытания.

Биотехдайджест

Пока что минус у технологии один — это цена: вырастить новый зуб обойдется примерно в 10 тысяч долларов. Для сравнения, обычный зубной имплант сегодня стоит от 30 тысяч рублей.

Будем надеяться, что со временем технология выращивания новых зубов станет более распространенной и массовой, а значит — подешевеет.

Молодильный шпинат 

Исследователи из Иллинойса определили еще одно вещество, которое может уберечь нас от раннего старения мозга.

Речь идет о лютеине — веществе, которое придает желтую окраску овощам, фруктам, ягодам и некоторым продуктам животного происхождения. Больше всего лютеина содержится в шпинате, капусте кейл, петрушке, горошке, фисташках, тыкве и желтке куриного яйца.

Биотехдайджест

Лютеин содержится в тканях головного мозга, и ученые решили проверить, насколько его концентрация влияет на когнитивные функции.

Для этого они взяли группу из 60 людей в возрасте от 25 до 45 лет и померили у них уровень лютеина. Измерение происходило при помощи «глазного теста». Дело в том, что кроме мозга, лютеин в больших количествах содержится в сетчатке и других структурах глаза. По реакции глаз на мерцающий свет ученые смогли определить концентрацию лютеина в организме.

Затем они подсоединили к голове испытуемых электроды и измерили активность мозга во время теста на внимание. И вот что выяснилось: у людей старшего возраста с высокой концентрацией лютеина мозговая активность больше напоминала таковую у 25-летних испытуемых, чем у их ровесников с низким содержанием лютеина. Это говорит о том, что лютеин замедляет старение мозга.

Отличный повод добавить петрушку и шпинат в свой обычный салат.

Первый «отредактированный» эмбрион

Свершилось: ученые впервые смогли отредактировать генетическую мутацию у эмбриона при помощи перспективной технологии CRISPR/Cas9.

Для эксперимента они взяли клетки донора с гипертрофической кардиомиопатией. Это заболевание сердца, которое вызывается мутацией в гене MYBPC3. Болезнь аутосомно-доминантная: если человек получил от родителей хоть одну «поломанную» копию гена, он заболеет. Гипертрофическая кардиомиопатия довольно распространена — заболевание встречается примерно у 1 из 500 человек. Эта болезнь может никак себя не проявлять, а затем стать причиной внезапной смерти при сильной физической нагрузке.

Мужчина с гипертрофической кардиомиопатией предоставил исследователям свою сперму и клетки кожи. Из кожи донора ученые создали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — такие же, из которых развиваются все ткани и органы у эмбриона.

Биотехдайджест

На стволовых клетках ученые поэкспериментировали с технологией генетического редактирования CRISPR/Cas9. Суть технологии в том, что она распознает и вырезает из клеток дефектный участок ДНК.

Когда исследователи нашли удачный вариант технологии для редактирования мутации в стволовых клетках, они перешли к экспериментам с эмбрионами. Здоровые яйцеклетки оплодотворили спермой донора. Вероятность передать болезнь потомству — 50/50, так что половина эмбрионов получила опасную мутацию.

Те эмбрионы, которые несли ген гипертрофической кардиомиопатии, ученые отредактировали с помощью CRISPR/Cas9. Результат превзошел их ожидания: клетки самостоятельно восстановили «отрезанный» кусок ДНК, скопировав последовательность из соседнего здорового участка, унаследованного от матери.

При этом никаких спонтанных мутаций, угрожающих здоровью эмбрионов, ученые не обнаружили — а именно это является одним из главных рисков генетического редактирования.

Пока что, предупреждают исследователи, рано говорить о «редактировании» эмбрионов в клинической практике — для начала нужно оценить отдаленные последствия таких экспериментов. И все же их работа показывает, что в будущем с помощью CRISPR/Cas9 можно будет избавить многих людей от риска тяжелых наследственных заболеваний.

Алкоголь для активной старости

Недавно в СМИ попала информация, что королева Великобритании, которой в этом году исполнился 91 год, ежедневно пьет вино и другой алкоголь — по несколько напитков в день. При этом королева сохраняет светлую голову и необычную для своего возраста бодрость. Может ли быть такое, что алкоголь в умеренных дозах защищает мозг от старения?

Ученые из Сан-Диего считают, что это так.

Они исследовали более 1300 человек — изучили, как часто те употребляют алкоголь, и проанализировали их когнитивные способности. Ученые хотели выяснить, как алкоголь влияет на риск приобрести деменцию в пожилом возрасте.

Среди участников исследования многие (88%) время от времени употребляли алкоголь, а 48% пили спиртное практически ежедневно.

Биотехдайджест

В результате анализа ученые увидели, что умеренное употребление алкоголя (до трех напитков в день) сильно снижает риск заполучить деменцию. Те люди, которые пили спиртное практически каждый день, в два раза реже сталкивались с когнитивными нарушениями к 85 годам по сравнению с непьющими.

Так что, хотя чрезмерное употребление алкоголя, безусловно, вредит здоровью, умеренное количество вина или другого напитка может сохранить ясность ума на долгие годы.

Новые знания о раке

Рак с метастазами — самая тяжелая стадия онкологического заболевания, которая с трудом поддается лечению. Хотя лечить рак на ранних стадиях врачи научились довольно эффективно — до 95% пациентов могут поправиться при своевременном выявлении онкологии.

Так почему же рак так трудно лечить, когда процесс уже зашел далеко?

С этим решили разобраться ученые из Мичиганского университета. Они провели тщательный анализ ДНК и РНК опухолей 500 человек с различными формами метастатического рака.

Для исследования ученые взяли биопсию опухолевых тканей людей с 30 видами рака, которые дали метастазы в 22 разных органа. Они анализировали как ткани первичной опухоли, так и образцы, взятые из метастазов, а также ДНК здоровых тканей.

Выяснилось, что в ДНК метастатических опухолей куда больше мутаций, чем в первичных новообразованиях (по сравнению со здоровыми тканями). Вероятно, рак постепенно приспосабливается к лечению, и клетки опухоли приобретают все новые мутации — часть из них, например, может вызывать резистентность к химиотерапии. Поэтому лекарство, которое помогало на первой-второй стадии рака, может быть совсем неэффективно при четвертой стадии с метастазами.

Анализ РНК тоже пролил свет на некоторые механизмы, из-за которых рак распространяется и плохо поддается лечению. Например, ученые увидели, как «включаются» гены, провоцирующие рост опухолей, и как иммунные клетки взаимодействуют с опухолью.

А у 12% пациентов, которые страдают раком с метастазами, болезнь вызвана наследственной мутацией. Это открытие поможет родственникам тех, кто уже заболел, узнать — есть ли у них повышенный риск агрессивного рака?

Но есть и хорошие новости: для трех четвертей пациентов, чьи опухоли проанализировали ученые, существует лечение. Для большинства мутаций, которые обнаружили медики из Мичигана, уже разработана специальная таргетная терапия.

Ученые делают упор на том, что для эффективного лечения нужно брать биопсию именно из метастазов, а не из первичной опухоли. Они надеются, что их открытия помогут онкологам назначать такое лечение, которое победит рак даже в самой запущенной стадии.

 

Иллюстрации в материале: Pixabay.com