TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #6

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #6

Дайджест биотехнологии и генной инженерии

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: стволовые клетки для изучения шизофрении, эксперименты по угадыванию имен, реакции мозга на речь, костюм, который сделает виртуальную реальность более реальной, а также генные предпочтения мозга

Стволовые клетки для изучения шизофрении

Во всем мире шизофренией, тяжелым психическим расстройством, страдает более 20 млн человек. Шизофрения поддается терапии — можно уменьшить симптомы болезни (такие как бред и галлюцинации), но в целом заболевание считается неизлечимым.

3d rendering illustration of neurons.

Иллюстрация: bioinformant.com

Ученые проводят много исследований, пытаясь понять, какие именно мутации в генах приводят к развитию такого расстройства психики. Они обнаружили уже более 100 генов, которые могут участвовать в развитии шизофрении. Но что именно «запускает» болезнь у тех, кто к ней наследственно предрасположен?

Исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Буффало предположили, что зачатки шизофрении формируются еще в утробе матери. По их мнению, на этапе раннего развития что-то происходит с экспрессией генов у тех, кто в будущем заболеет шизофренией, и их мозг начинает формироваться не так, как у здоровых людей.

Чтобы проверить гипотезу, ученые взяли у больных шизофренией и у здоровых испытуемых клетки кожи. Затем они перепрограммировали их в плюрипотентные стволовые клетки — это такие клетки, из которых состоит эмбрион на ранних этапах развития. Исследователи решили «повторить» этап, когда из стволовых клеток формируются нервные клетки (а затем и мозг), и посмотреть, что в этом процессе идет не так у людей, которые в итоге заболели шизофренией.

Выяснилось, что есть геномный путь, который влияет на экспрессию множества генов, связанных с шизофренией. И если мутация произойдет хотя бы в одном из генов этой «сети», это повлияет на развитие мозга.

Теперь ученые хотят вырастить из стволовых клеток больных шизофренией органоиды — миниатюрные «копии» мозга, чтобы изучить, как различные методы терапии могут предотвратить развитие психического расстройства еще в утробе матери.

Я выгляжу как Даша?

Ученые считают, что да. Наше имя влияет на то, как мы выглядим — правда, не так, как предполагают каталоги со значениями имен.

Дело в том, что в обществе есть определенные стереотипы о том, как должны выглядеть и вести себя люди с разными именами. И эти стереотипы тесно связаны с языком и культурой. Например, в России от женщины с «мужским» именем Саша ожидают жесткости и строгости, а от типично «женской» Марии — мягкости и нежности.

Но можно ли по фото угадать, как зовут человека?

Оказывается, можно. Американская психологическая ассоциация недавно опубликовала исследование, которое это доказывает.

Биотехдайджест и Даша

«Даша-путешественница» — кадр из мультсериала Nickelodeon

Участникам эксперимента из Франции и Израиля показывали фотографии разных людей и просили угадать, как их зовут, выбрав правильный ответ из списка в четыре-пять имен. В результате до 40% ответов были верными (при случайном угадывании шанс попасть в точку не больше 25%).

Но имя, конечно, не определяет внешность тем, что влияет на экспрессию генов. Все дело в носителе этого имени и в том, что он пытается «подстроиться» под культурные стереотипы.

Это подтвердила вторая часть эксперимента: французы пытались угадать имена израильтян и своих соотечественников и наоборот. Как и ожидали ученые, оказалось, что французы лучше угадывают французов, израильтяне — израильтян.

И даже компьютерный алгоритм угадывал имена людей. Программа, которую обучили на тысячах фотографий, правильно называла имена с точностью до 64% (с вероятностью случайно угадать 50/50).

Вы Александра, и хотите выглядеть более женственно? Вбейте в поисковике имя «Мария» и посмотрите на фотографии. В наших силах все изменить: особенно сильно, по мнению ученых, на восприятие лица и соответствующего имени влияют вещи, которые поддаются контролю — например, прическа.

«Он меня не понимает»: точка зрения мозга

Если вам кажется, что муж/жена/подруга/мама/ребенок совсем не понимают того, что вы им говорите, у нас для вас хорошая новость. Недопонимания можно измерить, а в будущем, возможно, даже преодолеть при помощи анализа мозговой активности.

Ученые и раньше проводили исследования того, как мозг слушателя реагирует на речь говорящего. Ури Хассон из Принстонского университета использовал для этого аппарат МРТ. Он наблюдал за тем, как один человек рассказывает историю из жизни, и как другой человек на это реагирует. Оказалось, что в мозге слушателя обычно активируются те же зоны, что и в мозге рассказчика. И чем точнее это совпадение, тем выше уровень взаимопонимания.

Биотехнологии, Исследование нейронной связи диктор-слушатель. Фото: nature.com

Исследование нейронной связи диктор-слушатель. Фото: nature.com

Но ведь нельзя засунуть мужа или ребенка в аппарат МРТ, чтобы убедиться, что он вас понял. Так что, инженеры из Дрексельского университета вместе с учеными из Принстона решили использовать для отслеживания реакций мозга технологию функциональной инфракрасной спектроскопии (fNIRS).

При помощи специальных датчиков исследователи измерили реакции мозга испытуемых — трех спикеров и 15 слушателей. Последним давали прослушать истории на английском и на турецком языках. Гипотеза была в том, что мозговая активность слушателей синхронизируется только со спикером, который говорит на понятном им языке. Также ученые хотели сравнить результаты с предыдущими исследованиями, которые выполнялись с помощью МРТ.

Все оказалось именно так, как предполагали исследователи. Они отследили реакцию префронтальной и теменной области мозга слушателей — это зоны мозга, в которых происходит высшая нервная деятельность, в том числе распознаются желания и чувства других людей. При прослушивании истории на родном языке у испытуемых эти зоны активизировались примерно так же, как и у спикеров, истории на турецком не вызвали такого эффекта. Данные эксперимента совпали с результатами предыдущих исследований на аппарате для МРТ.

Исследователи надеются использовать свое открытие для самых разных нужд: например, для того, чтобы улучшить процессы обучения в школах и университетах, коммуникацию пациентов с врачами, начальников — с подчиненными. Также это может быть способом  отслеживания влияния на умы людей рекламы и политической пропаганды. Кто знает, может, в будущем появятся устройства для домашнего использования, которые  помогут налаживать диалог с близкими.

Почувствовать виртуальную реальность

Виртуальная реальность становится все реальнее. Больше не нужно использовать фантазию, чтобы ощутить удар противника в видеоигре или почувствовать прикосновение. Новый VR-костюм Hardlight VR Suit сделает все за вас.

Hardlight VR Suit - костюм для виртуальной реальности. Фото: kickstarter.com

Hardlight VR Suit — костюм для виртуальной реальности. Фото: kickstarter.com

На этом костюме создатели расположили 16 тактильных датчиков. Они располагаются в разных зонах на руках, спине, груди и животе и задействуют различные группы мышц для создания реалистичных ощущений. Костюм также оснащен трекинговой системой: он отслеживает положение рук и корпуса в пространстве, улавливая движения пользователя и реагируя на них.

Проект собрал более 100 тысяч долларов на Kickstarter, что превысило изначальную цель производителя. Прототип уже готов, теперь команда будет готовить серию костюмов для массовых продаж. Выпустить на рынок первую партию Hardlight VR Suit создатели планируют уже в сентябре.

Мозг, кого ты любишь больше: маму или папу?

Ученые давно поняли, как мы наследуем наши признаки и качества от родителей. Мы получаем от мамы и папы по одной копии каждого гена, а затем организм решает, какой именно вариант гена (или их комбинация) определит развитие того или иного признака.

Традиционная генетика предполагает, что обе копии гена одинаково активны. Это своеобразная защита: если один вариант окажется дефектным, то второй, здоровый, поможет организму развиваться правильно.

Дайджест биотехнологии и генной инженерии

Фото: Pixabay.com

Но новое исследование, которое провели в Университете Юты, ставит под сомнение базовые принципы генетики. Ученые исследовали мозг новорожденных мышей, а именно их дорсальное ядро шва. Это зона мозга, где располагаются клетки, синтезирующие серотонин — нейромедиатор, влияющий на настроение и развитие психических заболеваний: депрессии, биполярного расстройства и других. Оказалось, что 85% генов у новорожденных мышей в этой зоне активировались избирательно, предпочитая либо материнскую, либо отцовскую копию.

Ученые из Университета Юты модифицировали гены мышей, добавив им копии мутантных генов. Затем они проследили за развитием грызунов и увидели, что в клетках мышей мутантная копия активируется и подавляет экспрессию здорового варианта гена.

Удивленные результатами, ученые проанализировали сотни разных генов приматов — макак Macaca fascicularis, чьи гены во многом схожи с человеческими. Они обнаружили, что вероятность экспрессии материнской или отцовской версии гена отличается для разных признаков. Это значит, что разные клетки могут «предпочитать» признак мамы или папы, и какие-то болезни и черты проще унаследовать от одного родителя, какие-то — от другого. В число генов, у которых есть «любимый» родитель, входят и те, которые влияют на развитие мозга и приводят к различным психическим и неврологическим расстройствам.

Это открытие может изменить взгляд ученых на принципы наследования. В частности, оно может помочь в изучении причин генетически обусловленных заболеваний психики и нервной системы: шизофрении, аутизма, биполярного расстройства, синдрома дефицита внимания и гиперактивности, болезни Хантингтона и других.