TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #1

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #1

Nima

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 сегодняшнем выпуске: ИИ-дерматолог, роботы, помогающие работе сердца, полезные мушки и насекомые-киборги, а также гаджет для любителей модных диет

Искусственный интеллект поможет разобраться с подозрительными родинками

Наверняка  вы когда-нибудь сталкивались с такой ситуацией: отпуск, жара, вы загораете на пляже и наслаждаетесь отдыхом. И вдруг после солнечных ванн замечаете на коже «подозрительную» родинку. Была ли она тут раньше? Выглядит ли опасной? Такие сомнения могут испортить весь отдых.

Волноваться есть из-за чего. Меланома, злокачественная опухоль, которая образуется из переродивших родинок — крайне агрессивный вид рака. Если поймать ее на ранних стадиях, то вероятность выжить в течение пяти лет — 97%. А если затянуть с походом к врачу и упустить нужный момент, то шансы на выживание упадут до 14%.

Mole

Фото: commons.wikimedia.org

Обычно первичной диагностикой меланомы занимается дерматолог: он осматривает кожу и выявляет подозрительные родинки, которые затем отправляют на биопсию для подтверждения диагноза. Ученые из Стэнфордского университета подумали: а что, если роль дерматолога смогут выполнить смартфон и специальная программа?

Исследователи из Стэнфордской лаборатории искусственного интеллекта взяли за основу алгоритм, разработанный Google для распознавания изображений. Затем они при помощи своих коллег из Стэнфордской медицинской школы собрали образцы фотографий кожи – здоровой и с различными заболеваниями. На базе 130 тысяч снимков они обучили нейронную сеть отличать злокачественные образования от неопасных повреждений кожи и здоровых родинок.

В качестве эксперимента создатели программы показали 370 картинок с подозрительными родинками группе из 21 дерматолога — они должны были определить их злокачественность по фото. Ту же задачу ученые поставили нейронной сети. Выяснилось, что программа определяет опасность не хуже профессиональных дерматологов.

Исследователи надеются, что созданная ими программа поможет многим людям определять меланому на ранней стадии и вовремя обращаться за помощью к врачам.

Робот, который помогает сердцу биться

Исследователи из Гарварда и Бостонской детской больницы разработали новый гаджет, который может спасти людей с тяжелой сердечной недостаточностью. Это так называемый «мягкий» робот — он сделан из силикона и имитирует деятельность сердечной мышцы.

В мире более 40 миллионов человек страдает от сердечной недостаточности. Когда дело доходит до тяжелой хронической формы, есть два основных метода лечения: установка механической помпы или пересадка сердца.

Soft robotic sleeve

Рис.: stm.sciencemag.org

 

Первый вариант опасен тем, что механические элементы помпы, которые непосредственно соприкасаются с кровотоком, увеличивают риск тромбов и инсульта. Чтобы предотвратить это, пациенты пьют препараты, разжижающие кровь, что тоже небезопасно и может привести к смертельному кровотечению.

Пересадка сердца тоже может спасти не всех. Очередь на донорские органы всегда велика, и те, кому противопоказана помпа, могут просто не дожить до операции. Даже после успешной пересадки придется всю жизнь пить иммуносупрессоры — препараты, которые подавляют иммунитет, чтобы организм не атаковал чужеродный орган. И все равно есть риск, что донорское сердце не приживется.

Ученые разработали роботизированную помпу нового поколения, которая учитывает недостатки своих предшественников. Новая помпа никак не соприкасается с кровотоком, а значит, не вызывает повышенного риска образования тромбов. Тонкая силиконовая оболочка прикрепляется к сердцу и сжимается в такт с ним, чтобы помочь ослабленной сердечной мышце. Робот-помпа делает это при помощи специальных пневматических датчиков: они улавливают естественный ритм сердцебиения и передают его роботу, который сжимается в такт с сердцем больного.

Эта разработка может помочь многим пациентам восстановиться при тяжелой сердечной недостаточности, а в случае, когда нужна пересадка сердца — дождаться донорского органа.

Плодовые мушки помогут в исследовании рака

В прошлом выпуске мы уже рассказывали, как плодовые мушки (они же дрозофилы) помогают ученым в исследовании алкоголизма. Теперь настала очередь онкологических заболеваний. Не стоит удивляться: благодаря своим небольшим размерам, короткому жизненному циклу и активному размножению дрозофилы давно заслужили роль любимого модельного объекта в исследованиях биологов и генных инженеров.

И вот что они обнаружили на этот раз: молекула, которая участвует в развитии рака (а также некоторых нейродегенеративных заболеваний), выделяется дрозофилами на стадии личинки. Это первый случай, когда ученые нашли данную молекулу в здоровых клетках живого организма.

Фото: commons.wikimedia.org

Молекула под названием L-2HG выделяется у дрозофил в больших объемах на стадии, когда мушка из личинки превращается во взрослое насекомое. С ее помощью размер тела мушки за несколько дней увеличивается примерно в 200 раз. Тем не менее, в организме дрозофил синтез молекулы строго контролируется — в отличие от ситуации, когда она выделяется у человека и вызывает быстрый рост раковых клеток.

Ученые надеются понять, как работает молекула L-2HG в здоровых клетках дрозофил — возможно, это поможет им объяснить механизм бесконтрольного роста злокачественных опухолей у больных раком.

Портативный глютен-тестер 

Мир помешался на здоровом образе жизни. Один из последних трендов — безглютеновая диета.

Глютен — это белок, содержащийся в семенах злаковых растений: пшеницы, ржи, ячменя. У некоторых людей — их не более 1% — встречается генетическая непереносимость глютена, или целиакия. Этим людям стоит избегать всех продуктов, содержащих этот белок, в частности, продуктов из пшеничной муки. В противном случае их ждет постоянная диарея, повышенный риск развития язвы, рака желудка, сахарного диабета и других заболеваний.

Gluten

Снимок экрана: South Park S18 Ep.2

Но сегодня многие из тех, у кого нет целиакии, добровольно отказываются от глютена — по их мнению, безглютеновая диета поможет им похудеть и стать здоровее. Это довольно спорное утверждение, однако некоторые врачи согласны с тем, что чрезмерное употребление глютена может увеличивать риск некоторых болезней.

Тем, кто избегает глютена, может понравиться новый гаджет Nima. Достаточно опустить в него небольшой кусочек пищи, и через пару минут сенсор определит, есть ли в ней глютен. Этот гаджет может быть особенно полезным при походе в ресторан, где невозможно знать наверняка, из чего приготовили ваше блюдо.

При помощи специального приложения пользователи Nima могут поделиться результатами своих исследований — так окружающие смогут узнать, в каких ресторанах города действительно есть безглютеновое меню.

Стрекозы-киборги

Встроить в мозг живого существа чип и управлять его движением — это что-то из научной фантастики? А вот и нет! Американские инженеры из исследовательской компании Draper при помощи нейротехнологий и генной инженерии создали киборга-стрекозу. Свое творение они назвали DragonflEye.

Инженеры Draper создали специальные оптические нановолокна — оптроды. С их помощью можно управлять движениями стрекозы: оптроды активируют двигательные нейроны насекомого, когда на него воздействуют при помощи света определенного спектра.

dragonflEye

Фото: draper.com

Но почему нейроны реагируют на свет, ведь обычно они «общаются» друг с другом посредством электрических импульсов? Дело в том, что инженеры добавили стрекозе-киборгу ген, который отвечает за образование на поверхности нейронов специальных светочувствительных рецепторов — опсинов. После этого они смогли воздействовать на двигательные нейроны посредством оптродов и вспышек света, не затрагивая при этом другие нервные клетки насекомого.

Вспышки света, направляющие киборга, запрограммированы в специальном устройстве, которое расположено на спине у стрекозы и работает на солнечной батарее.

Разработчики из Draper считают, что их технологии по созданию управляемых насекомых-киборгов могут быть использованы для искусственного опыления, разведки и даже для точечной диагностики в медицине.