TechFusion.ruЗдоровьеДайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #36

Дайджест достижений биотехнологии и генной инженерии #36

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: CRISPR-Gold и генетические заболевания, мозг в 3D, тест для бактерий, а также немного алкоголя с марихуаной

Генная инженерия лечит тяжелые наследственные заболевания

Да, сегодня это уже не фантастика, а реальность. Ученым из Калифорнийского университета в Беркли удалось отредактировать гены мышей, больных миопатией Дюшенна.

Для этого они использовали технологию CRISPR/Cas9, на которую сегодня возлагаются большие надежды: с ее помощью пытаются лечить рак, «вырезать» из клеток человека ВИЧ и, в числе прочего, лечить тяжелые генетические заболевания — такие, как миопатия Дюшенна.

Миопатия Дюшенна передается по наследству от матерей к сыновьям. При этом заболевании постепенно атрофируются все мышцы: сначала человек перестает ходить, потом — двигать руками, и в конечном итоге у него останавливается сердце. Люди с подобной болезнью живут обычно не дольше 20 лет, эффективного лечения не существует. Редактирование генов может стать той «волшебной палочкой», которая избавит от этого тяжелого заболевания.

Напомним: технология CRISPR/Cas9 позволяет находить в ДНК человека некоторые «неправильные», вредные последовательности нуклеотидов и вырезать их. Затем на том же месте достраивается нормальная, здоровая последовательность. Но как ее достроить? Нужен был способ донести до клеток копию здоровой ДНК — в качестве «наглядного пособия».

Биотехдайджест

Рис.: news.berkeley.edu

И ученые из Беркли придумали такой способ — его назвали CRISPR-Gold: необходимые компоненты системы CRISPR/Cas9 поставляются в организм при помощи золотых наночастиц. На них удалось уместить и белок Cas9, который удаляет вредные последовательности, и донорскую ДНК, с которой клетки должны скопировать здоровую последовательность нуклеотидов, и направляющую РНК, которая им поможет в этом деле.

Мышам с миопатией Дюшенна ввели CRISPR-Gold в мышечную ткань — и в 5,4% клеток гены восстановились до нормальных. Кажется, что цифра небольшая — однако в предыдущих экспериментах лучший показатель был 0,3% восстановленных генов. Новая терапия эффективнее аж в 18 раз! У мышей, которые получили терапию, также в два раза увеличилась мышечная сила.

Теперь необходимо провести клинические испытания, чтобы понять, можно ли эффективно лечить с помощью CRISPR-Gold генетические заболевания у людей.

Распознать супербактерии

Современные бактерии очень коварны — они выработали устойчивость к самым разным антибиотикам, став практически неубиваемыми. К счастью, не все бактерии и не ко всем антибиотикам. Но если вам вдруг попалась такая «зараза», вылечить ее будет крайне сложно, и придется перепробовать кучу лекарств.

Биотехдайджест

Рис.: Pixabay.com

У врачей появился новый инструмент для того, чтобы помогать больным с бактериальной инфекцией скорее пойти на поправку — это экспресс-тест на резистентность к антибиотикам.

Ученые из Калифорнийского технологического института (Калтех) разработали тест, который за 30 минут определяет бактерии, устойчивые к антибиотикам. Они надеются, что данная технология позволит врачам назначать более эффективное лечение, и более того — остановит развитие резистентности у бактерий.

Сейчас процесс выглядит так: когда поступает больной с тяжелой инфекцией, врачи обычно не назначают антибиотики «первой линий» (такие как амоксициллин) — ведь, скорее всего, к ним данная бактерия уже выработала устойчивость. Они сразу начинают терапию с более мощных антибиотиков «второй линии» — например, ципрофлоксацина. И зачастую это эффективно — но не всегда. А неправильно и неуместное использование антибиотиков «второй линии» может привести к тому, что бактерии выработают резистентность и к ним. И чем же мы тогда будем лечить инфекции?

Врачи ведут себя так не из-за лени или незнания — просто до последнего времени у них не было способа быстро узнать о резистентности конкретных бактерий к конкретным антибиотикам. А инфекции бывают очень тяжелыми и стремительно развивающимися — так что лечение нужно начинать скорее, и делать это приходится вслепую.

Тест, который придумали в Калтех, достаточно простой. Для исследования ученые брали образцы мочи у людей, зараженных мочеполовой инфекцией. Это образец делили на две части: в одну добавляли антибиотик, а другую оставляли как есть. Через 15 минут в обоих образцах подсчитывали количество ДНК бактерий. Если антибиотик не подействовал (то есть бактерия к нему резистентна), то число ДНК в обеих пробирках должно было совпасть.

Как применять этот тест в клинической практике? Если окажется, что бактерия не выработала устойчивость к антибиотикам «первой линии», можно будет назначать их — а более мощные приберечь для самых тяжелых случаев. Иначе, по прогнозу Всемирной организации здравоохранения, у нас скоро закончатся эффективные антибиотики.

Алкоголь и иммунитет

Австралийские ученые выяснили, что желание выпить бокал вина после работы связано с функцией иммунной системы мозга.

Биотехдайджест

Рис.: Pixabay.com

Исследователи рассказывают: потребность выпить алкоголь именно в вечернее время объясняется циркадными ритмами, которые в темное время суток активизируют «систему вознаграждения» в мозге — и бокал вина становится особенно приятным. Они предположили, что работа «системы вознаграждения» связана с иммунной системой мозга — и, возможно, если частично отключить иммунитет, то и желание выпить снизится.

Подопытным мышам с помощью специального лекарства отключили иммунный рецептор TLR4. После этого они стали испытывать гораздо меньшую тягу к алкоголю — особенно в вечернее время.

Ученым только предстоит выяснить, как именно связана иммунная система мозга с алкоголизмом, и можно ли безопасно отключать некоторые иммунные рецепторы, чтобы бороться с этой болезнью. Но, возможно, в будущем их открытие поможет найти новые эффективные лекарства от алкогольной зависимости.

Курение марихуаны — путь к психозу

Марихуана, которая стала легальной уже во многих странах, не так уж и безопасна. У некоторых людей «безобидная» травка может вызвать острый психоз.

Конечно, речь не о среднестатистическом человеке, а о тех, кто имеет предрасположенность к психическим заболеваниям. В особой группе риска люди, у которых бывают слабовыраженные психотические симптомы — например, странные навязчивые мысли или излишняя мнительность.

Биотехдайджест

Рис.: Pixabay.com

Многие подростки и молодые люди, которые употребляют каннабис, могут и не знать о своей предрасположенности к психозам — а странные мысли и навязчивые идеи списывать на стресс. Какой же опасности они себя подвергают?

Ученые из Колумбийского университета исследовали влияние «травки» на здоровых людей и молодежи из группы риска. Часть из них курила марихуану, часть — плацебо. До и после этого экспериментаторы провели ряд психологических и физиологических тестов.

У всех испытуемых каннабис (по сравнению с плацебо) вызвал увеличение пульса и возбуждения. Но только у людей из группы риска после курения марихуаны возникла повышенная тревожность, паранойя и когнитивные искажения.

Так что здоровые люди, конечно, могут покурить «травку», чтобы расслабиться (в тех странах, где марихуана не запрещена законом). А вот людям с психическими нарушениями лучше воздержаться от каннабиса: вместо расслабления они могут получить пугающие галлюцинации или приступ паранойи.

Мозг в 3D-формате

Операции на мозге — трудные и опасные. Каждый миллиметр тут имеет значение, ведь можно задеть здоровые ткани и парализовать человека, лишить его речи или зрения. Часто врачи даже не берутся оперировать некоторые опухоли, потому что не знают, как к ним подобраться, чтобы не навредить пациенту, не могут точно оценить их размер и форму.

Дарин Окуда из Северо-Западного Университета в США придумал способ обойти эти ограничения —3D-печать частей мозга.

Окуда и его команда придумали способ использовать сканы, полученные во время МРТ, чтобы получать 3D-«распечатку» поврежденных структур мозга: можно создать реплику опухоли, заблокированной артерии или, как в эксперименте Окуды, бляшек рассеянного склероза.

Биотехдайджест

Рис.: Pixabay.com

Это очень удобно и для врачей, и для пациентов — они смогут своими глазами увидеть и оценить запущенность заболевания и возможность операции. Можно сделать «распечатку» в больше, чем оригинал — чтобы в увеличенном масштабе рассмотреть, к примеру, небольшую опухоль.

Пока что 3D-печать — наиболее доступный метод визуализации в нейрохирургии: напечатать модель опухоли или бляшки можно довольно быстро и относительно недорого. Но в будущем команда исследователей планирует создать VR-платформу, с помощью которой врачи и пациенты смогут рассматривать модель мозга в виртуальной реальности. Также ученые хотят сделать систему на базе машинного обучения, которая сможет изучать 3D-модели мозга и выявлять малейшие отклонения на снимках.