TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #32

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #32

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: танцы для мозга, прививка против рака, польза жира, наночастицы для генов и анализ крови на дому 

Танцы против старения

Давно известно, что физическая активность продлевает молодость — как тела, так и мозга. Связано это с тем, что занятия спортом влияют на гиппокамп — зону мозга, которая отвечает за баланс, обучение и память.

В недавнем исследовании немецкие ученые сравнили разные виды физической нагрузки и пришли к выводу, что танцы лучше всего поддерживают активность мозга.

Исследование проводилось на пожилых добровольцах (средний возраст — 68 лет) в течение 18 месяцев. Испытуемые должны были регулярно заниматься спортом — либо ходить на танцевальные классы, либо заниматься обычным фитнесом.

После окончания эксперимента у обеих групп ученые обнаружили увеличение количества серого вещества в области гиппокампа. Но у танцоров изменения в гиппокампе были существеннее, и в этом процессе было задействовано больше различных областей гиппокампа.

В результате у группы, которая занималась танцами, улучшились сразу три системы восприятия — сенсомоторная, визуальная и вестибулярная. Ученые считают, что все дело в том, что спортсмены постоянно повторяли однотипные действия (например, катались на велосипеде или занимались скандинавской ходьбой), в то время как танцоры должны были каждую неделю разучивать новые па.

Вывод исследователей таков: любая физическая активность действительно «прокачивает» мозг и препятствует старению, но чем разнообразнее нагрузка, тем более значительные результаты можно увидеть. Танцы — не единственный вариант: можно выбрать другой вид спорта, который требует баланса, взаимодействия и постоянного обучения новым движениям.

Прививка от рака

Человечество мечтает о том, чтобы ученые наконец изобрели вакцину от рака. Один укол — и одна из самых страшных болезней современности побеждена. Звучит отлично, не правда ли?

Но, к сожалению, онкологические заболевания очень разнообразны и специфичны. Даже в рамках одного вида рака, например рака легкого, есть много разных типов опухолей. Они несут в себе разные мутации, следовательно, для каждого типа нужно свое лечение — или своя вакцина.

Пока ученые придумали прививку только от рака шейки матки. Если быть точными — от нескольких онкогенных типов вируса папиломмы человека, которые вызывают 99% всех случаев данного рака.

Для других случаев онкологии нет такого однозначного объяснения, поэтому и вакцину изобрести проблематично. Сегодня ученые смотрят в сторону активации «родного» иммунитета человека, чтобы он мог лучше распознавать мутантные раковые клетки и уничтожать их. Первые успехи недавно продемонстрировала группа американских ученых — они представили результаты испытания вакцины от меланомы.

Почему у одних людей иммунитет в состоянии справиться с мутантными клетками и подавить их рост и развитие, а у других образуется опухоль? Ученые связывают эффективный иммунный ответ против рака с работой специфических Т-лимфоцитов — защитных клеток нашего организма.

На поверхности раковых клеток присутствуют особые белки, которых нет в здоровых клетках. Эти белки могут быть использованы как антигены для иммунной системы — то есть как сигнальные маячки для крылатых ракет: «цель здесь».

Ровно это и попытались сделать исследователи: разработать вакцину, которая тренирует иммунитет распознавать конкретный «неоантиген» — то есть антиген с раковой клетки, а затем уничтожать эту клетку.

Исследователи использовали алгоритмы машинного обучения, чтобы разработать оптимальный состав прививки. Созданный ими алгоритм предсказал, какие неоантигены, которые могут быть на поверхности мутантных клеток, имеют наибольшие шансы связаться с Т-лимфоцитами.

Ученые предположили, что если ввести такие неоантигены в организм в составе вакцины, это активирует иммунитет — и «натравит» на опухоль Т-клетки, которые, в свою очередь, ее уничтожат. Причем эти Т-лимфоциты смогут распознавать не только те неоантигены, которые находятся в составе прививки, но другие, похожие на них.

Шесть пациентов с меланомой получили вакцину — в каждой из них было до 20 разных неоантигенов. Она активировала Т-лимфоциты, которые смогли распознать более половины из 97 неоантигенов в опухолях больных. После этого иммунитет начал уничтожать раковые клетки.

В итоге спустя два года у четырех из шести пациентов наступила ремиссия. У оставшихся двух случился рецидив, но дополнительная терапия и иммунитет, полученный после прививки, помогли и этим больным избавиться от опухоли.

Ученые считают, что выбранное ими направление очень перспективно. Они планируют продолжить исследования с помощью машинного обучения, чтобы создавать новые эффективные вакцины от рака.

Жир — это хорошо

Популярность здорового образа жизни приводит к тому, что многие люди в первую очередь исключают из рациона жирную пищу. Куриная грудка, обезжиренный йогурт и огурцы — так эти люди представляют себе правильное питание. В крайнем случае, они могут позволить себе заправить салат из огурцов оливковым маслом и съесть жирную рыбу раз в неделю. Но так ли страшен жир, как его малюют?

Рекомендации ВОЗ гласят: жир должен составлять не больше 30% вашего рациона (а лучше — меньше), причем только 10% должно приходиться на насыщенные жиры. Но авторы большого когортного исследования из Канады готовы с этим поспорить.

Ученые проанализировали жизнь (и смерть) более чем 135 тысяч человек из 18 стран. Участникам исследования было от 35 до 70 лет, и жили они в совершенно разных странах, от развивающихся до самых развитых: в Северной Америке и Европе, в Южной Америке, Китае и странах Африки. Наблюдение проводилось в течение 10 лет.

Выяснилось, что самый низкий риск умереть был у тех, в чьем рационе жиры составляли около 35%. Для тех, кто ел меньше жирного, вероятность смерти увеличивалась. Жир из еды, как выяснили ученые, не связан с бОльшим количеством сердечнососудистых заболеваний. Более того, исследователи обнаружили, что совершенно неважно, какие жиры употреблять — насыщенные или ненасыщенные. Насыщенные жиры даже оказались в чем-то полезны — они снижали риск инсульта.

Это не значит, что стоит с завтрашнего дня набрасываться на гамбургеры и картошку фри — однако обезжиренный творог вы можете смело заменить на обычный.

Генные наночастицы

Эксперты по биоматериалам придумали специальные наночастицы, которые могут менять генетические инструкции клеток внутри организма. Они могут помочь упростить и удешевить популярные сегодня методы клеточной терапии.

Медицина сегодня становится все более персонифицированной. Вместо того чтобы давать всем пациентам одно лекарство, врачи могут взять клетки этого конкретного пациента, каким-то образом изменить их ДНК, а затем ввести обратно в организм — и это клетки начнут свою работу по излечению человека. Чаще всего такие манипуляции проделывают с клетками иммунитета — чтобы лечить рак или, к примеру, аутоиммунные заболевания.

Но видоизменять и культивировать в пробирке нужные клетки для каждого пациента — это очень долго и дорого. Было бы гораздо удобнее внести все нужные изменения внутри организма. Но для этого нужен механизм, которые доставит эти изменения до клеток.

Матиас Стефан и его команда придумали сделать такой «транспорт» в форме наночастиц. Эти наночастицы несут на себе молекулы РНК, способные изменить генетические инструкции клеток и придать им дополнительные свойства.

На самом деле, этот инструмент не меняет ДНК. В обычной ситуации для того, чтобы клетка считала и исполнила генетические инструкции, организм использует информационную РНК (иРНК) — на эту молекулу копируются инструкции (последовательность нуклеотидов) с молекулы ДНК. Наночастицы Матиаса Стефана заменяют «родную» иРНК на ту, которая нужна в лечебных целях — с другими инструкциями.

Пока ученые провели опыты только в лаборатории. С помощью наночастиц удалось видоизменить Т-лимфоциты, которые стали активнее бороться с раковыми клетками, и усилить рост и размножение стволовых клеток крови — они должны были заместить клетки крови, пораженные лейкозом (что обычно происходит на этапе выздоровления у больных лейкемией после пересадки костного мозга).

Следующий этап — тестирование технологии на людях.

«Представьте, как это будет удобно: сделал укол с наночастицами — и больше не нужно культивировать специальные клетки в пробирке», — говорит Матиас Стефан.

Лаборатория на дому

Надоело ходить сдавать анализы в поликлинику? Приходится рано вставать, не завтракать, потом стоять в очереди…Как было бы здорово, если бы мы могли проделать все это дома!

И это уже возможно. Компания Athelas выпустила новый девайс, с помощью которого можно взять анализы у самого себя.

Гаджет можно использовать для того, чтобы взять кровь из пальца. Весь процесс займет пару минут и состоит из трех шагов: проколоть палец, нанести каплю кровь на тест-полоску и поместить ее внутрь девайса, подождать 60 секунд. После этого результаты анализа высветятся на вашем смартфоне.

Анализ определяет содержание в крови лейкоцитов, лимфоцитов, тромбоцитов, а также некоторые другие показатели. В приложении также можно проследить за динамикой своих результатов.

Одно из основных назначений нового гаджета — контролировать состояние у больных раком, но использовать его можно и в других ситуациях. Например, при подозрении на простуду анализ на лимфоциты и нейтрофилы поможет узнать, есть ли у вас инфекция.

Результаты анализов, проделанных на устройстве, подтверждены клинически. Гаджет получил одобрение американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.

Стоит новинка совсем недорого. Девайс распространяют по подписке за 20 долларов в месяц — в эту сумму входит само устройство и 10 тест-полосок ежемесячно.