TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #26

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #26

Фото: Pixabay.com

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: о наследовании приобретенных признаков, истоках дружбы собаки с человеком, вреде подсластителей, лечении алкогольного синдрома у новорожденных и искусственном сердце

Приобретенные признаки наследуются?

Те, кто хоть немного помнит школьную программу биологии, уверены — приобретенные признаки не наследуются.

Но ученые уже давно спорят с этим утверждением. Некоторые из них убеждены, что события в процессе жизни могут так сильно модифицировать ДНК, что приобретенный признак имеет все шансы перейти к потомству. И вот теперь у последователей этой теории появились достаточно веские доказательства.

Дело в том, что на работу нашего организма влияют не только непосредственно гены, но и эпигенетика. Речь идет об эпигенетических метках, которые появляются в процессе жизни на наших генах и либо включают их, либо, наоборот, выключают. Именно так формируются признаки, которые мы называем приобретенными. Благодаря эпигенетике однояйцевые близнецы с идентичной ДНК все-таки не будут полностью одинаковыми — они будут различаться своими приобретенными признаками.

Но долгое время ученые считали, что все эпигенетические метки «стираются» из ДНК в процессе мейоза — формирования половых клеток, из которых потом образуется зародыш. И будущий ребенок получает «чистый» набор из маминой и папиной ДНК, без тех примесей, которые родители собрали в течение жизни.

Правда, ученые стали замечать странные вещи. У поколения людей, которые получали слишком много пищи в детстве, появлялись внуки, чаще страдающие диабетом. Как это можно объяснить? Только тем, что переедание оставило на генах дедов эпигенетические метки, влияющие на метаболизм — и эти метки передались их внукам.

Ученые из Института иммунологии Макса Планка в Фрайбурге решили тщательно отследить механизм передачи эпигенетических меток. Для этого они экспериментировали на дрозофилах.

Исследователи увидели, что определенная эпигенетическая модификация под названием H3K27me3 осталась нетронутой и в материнских яйцеклетках, и в зародыше. При этом другие эпигенетические метки в процессе размножения стерлись.

Очевидно, есть какой-то механизм, который определяет — наследовать приобретенный признак или нет. При этом бОльшую часть приобретенных признаков мы все же унесем с собой в могилу… но, видимо, не все.

Это открытие — очередной шаг к понимаю того, как работает наследственность и изменчивость. А пока основной вывод таков: стрессы, диета, приобретенные болезни и образ жизни — все это может повлиять на исправную «работу» ДНК вашего ребенка.

Собака — действительно друг человека

Кошка или собака? Какого мохнатого друга лучше привести в свой дом?

Собака - друг человека. Фото: Pixabay.com

Собака — друг человека. Фото: Pixabay.com

Все, конечно, зависит от ваших индивидуальных предпочтений. Но если вы тоскуете по искренней привязанности и общению — выбирайте собаку. Оказывается, у этих животных социальные навыки на генетическом уровне очень похожи на человеческие.

Ученые исследовали определенный регион на шестой хромосоме у собак. Аналогичный регион у человека играет роль в развитии генетического заболевания — синдрома Уильямса, при котором люди становятся добродушными и гиперобщительными.

В ДНК у собак исследователи обнаружили транспозоны — мобильные генетические элементы (их также называют «прыгающие гены»). При появлении этих элементов в интересующем регионе шестой хромосомы собаки демонстрировали особое дружелюбие — они стремились к людям и искали с ними общения.

Ученые также сравнили ДНК собак и «одомашненных» волков. Выяснилось, что у последних совсем не встречается тех самых «прыгающих генов», которые делают собаку другом человека.

Как же тогда собаки подружились с людьми, ведь по сути сегодняшние псы — некогда одомашненные волки?

Исследователи полагают, что изначально человек стал контактировать только с теми волками, у которых были «социальные» гены. Они были более дружелюбны, чем сородичи, и люди соглашались приводить их к себе домой, кормить и ухаживать. Со временем, когда животные поняли, что быть общительными выгодно, они стали «прокачивать» социальные навыки. Естественный отбор способствовал тому, чтобы выживали и размножались только самые дружелюбные собаки.

Так что собака действительно может стать вашим верным другом — просто потому, что она так генетически запрограммирована.

Подсластители: вред или нет?

До сих пор не прекращаются дискуссии ученых о том, что хуже — есть много сахара или заменять его искусственными подсластителями.

Фото: pixabay.com

Подсластители или сахар? Лучше ни то, ни другое. Фото: pixabay.com

С одной стороны, частое употребление сахара вызывает скачки уровня глюкозы в крови и инсулина — а за этим следует инсулинорезистентность и сахарный диабет второго типа. Подсластители, предположительно, не приводят к таким эффектам. С другой стороны, использование подсластителей может иметь другие долгосрочные последствия для обмена веществ. Какие именно?

Чтобы в этом разобраться, канадские ученые провели метаанализ 37 исследований — в них в совокупности приняло участие более 400 тысяч человек. В анализ вошло семь рандомизированных клинических испытаний, которые соответствуют «золотому стандарту» научных исследований. Остальные работы представляли собой когортные исследования — длительные наблюдения за группой людей, в среднем в течение 10 лет.

Ученые рассматривали употребление разных видов подсластителей, основные из них: аспартам, сукралоза, стевия.

Вывод канадских ученых неутешителен. Рандомизированные клинические испытания не подтвердили эффективность подсластителей для похудения. А когортные исследования показали: в долгосрочной перспективе увлечение подсластителями увеличивает риск набрать вес, получить проблемы с сердцем и сосудами, диабет и повышенное давление.

Так что можно лишь посоветовать всем, кто борется за улучшение здоровья и против лишнего веса, ограничить сладкое в своем рационе. Замена сахара подсластителем — самообман, который может еще и навредить вашему организму.

Лечение алкогольного синдрома у детей

Если мать употребляла алкоголь в течение беременности, у ее ребенка может развиться фетальный алкогольный синдром. Проявляется он в основном в снижении умственных способностей и памяти. Очевидно, алкоголь как-то влияет на развитие мозга у плода.

Фото: Pixabay

Употреблять алкоголь беременным всё же не стоит. Фото: Pixabay

Ученые из Северо-Западного университета в США наконец поняли, как именно — и придумали, как обратить последствия злоупотребления алкоголем матерью у новорожденного.

Изначально исследователи проводили эксперименты на крысах. Крысятам, рожденным от матерей-алкоголичек, давали одно из двух широко распространенных лекарств.

Первое — это тироксин, синтетическая форма гормона щитовидной железы. Ученые использовали тироксин, потому что было замечено — у пьющих беременных женщин и их младенцев уровень тироксина сильно снижается.

Второе лекарство, которое испытывали ученые — метформин. Его обычно принимают диабетики для снижения уровня глюкозы в крови. У алкоголиков тоже повышается глюкоза, поэтому ученые решили давать метформин новорожденным с фетальным алкогольным синдромом.

Крысята получали одно или другое лекарство 10 дней подряд сразу после рождения. Затем ученые дождались, пока они вырастут, и подвергли различным тестам на обучение и память. Экспериментальную группу сравнивали с контрольной — в ней крысятам с фетальным алкогольным синдромом не давали никакого лечения.

Результаты поразили ученых. У крыс в обеих терапевтических группах умственные способности восстановились! Но встал новый вопрос: почему два таких разных лекарства привели к одному эффекту?

Оказалось, что и тироксин, и метформин помогают отрегулировать выброс фермента ДНК-метилтрансфераза — он на генетическом уровне влияет на развитие мозга.

Если ученым удастся подтвердить свое открытие на людях, эти простые и доступные лекарства помогут миллионам детей не потерять свои умственные способности.

Все это, конечно, не значит, что беременным женщинам можно будет спокойно пить алкоголь, а затем просто дать ребенку пропить 10-дневный курс тироксина. Но в тех случаях, когда женщина сильно выпивала, еще не зная, что беременна, такая терапия может стать спасением для новорожденного.

Искусственное сердце на 3D-принтере

Печатать биосовместимые органы для трансплантации на 3D-принтере — мечта врачей и ученых. К сожалению, в процессе исследований они сталкиваются с множеством проблем, от поиска подходящего материала до создания «дизайна» органа, максимально похожего на человеческий.

И вот наконец швейцарские исследователи представили сердце из силикона, которое напечатано на 3D-принтере и бьется почти как настоящее.

Фото: Zurich Heart

Силиконовое сердце, напечатанное на 3D-принтере. Фото: Zurich Heart

У искусственного сердца, как и у обычного, есть правый и левый желудочки. Правда, разделены они не перегородкой, как у человека, а специальной дополнительной камерой. Эта камера помогает прокачивать кровь, имитируя мышечные сокращения настоящего сердца.

К сожалению, к пересадке сердце, созданное в Швейцарии, пока не готово. Во время тестов оно выдержало порядка 3 тысяч «сердцебиений» — человеку такого сердца не хватило бы даже на час. Причина такой недолговечности — материал, который не рассчитан на столь интенсивные нагрузки.

Но ученые вовсе не расстроены. Они говорят, что текущий прототип — лишь тестовый вариант. Исследователи довольны тем, что смогли создать работающую модель человеческого сердца. Теперь они будут искать материал, из которого можно будет напечатать аналогичный орган, но уже пригодный для трансплантации.