109
Примем на работу сперматозоида для доставки лекарств
15 Комментариев в Наука | Science  
Примем на работу сперматозоида для доставки лекарств адресная доставка лекарств, сперматозоиды, женская репродуктивная система, половая система, рак

Только что поделившиеся клетки HeLa. Сканирующая электронная микроскопия

Разработка способов доставки лекарственных препаратов строго к «месту назначения», к больному органу или ткани, – одна из актуальных задач медицины. Основная цель адресной доставки – минимизировать вредное воздействие лекарств на здоровые ткани, что особенно важно при терапии рака, так как применяемые препараты очень токсичны. Хотя вариантов адресной доставки разрабатывается достаточно много: с использованием наночастиц, бактерий, больших супрамолекулярных комплексов, молекул нуклеиновых кислот и белков бактериофагов – вирусов бактерий. Но не все так просто. Например, те же бактерии могут вызвать в организме пациента ненужную реакцию иммунной системы. Ученые из Германии разрабатывают несколько неожиданный, но зато очень «физиологичный» вариант доставки лекарств к органам женской половой системы – с помощью сперматозоидов

Сперматозоиды в поисках яйцеклетки, как известно, активно перемещаются по женской половой системе: внутри влагалища, матки, фаллопиевых труб. Исследователи из института Интегративной нанонауки и Технологического университета Германии проверили, нельзя ли использовать эту природную способность сперматозоидов для доставки лекарств в ткани опухолей женской половой системы.


Ученые сделали сперматозоиды управляемыми, разработав для их головки специальный крошечный «шлем», представляющий собой полый конус с четырьмя «рукоятками». «Шлем» они покрыли тонким, нанометровым слоем железа, что дает возможность подвести сперматозоиды к нужному месту с помощью магнита. Для того, чтобы «шлемы» наделись сперматозоидам на головки, надо просто перемешать их. Потом, когда головка движущегося сперматозоида упрется в препятствие, например, в раковую клетку, «рукоятки» согнутся таким образом, что сперматозоид высвободится и проникнет в клетку опухоли так же, как он это проделывает с яйцеклеткой.


При этом сперматозоид может нести в себе лекарство. Ученые работали с доксорубицином, одним из основных химиотерапевтических препаратов. Сперматозоиды просто «замачивали» в растворе, содержащем доксорубицин, и он проникал внутрь клеток.


Полезно и умение сперматозоида с помощью фермента гиалуронидазы разрушать гиалуроновую кислоту: этим веществом богата не только оболочка яйцеклетки, но и внеклеточный матрикс опухолевой ткани, через который ему может понадобиться пробираться, чтобы добраться до самих клеток.


Исследователи протестировали свою идею, используя сперматозоиды быка и культуру человеческих клеток рака эндотелия матки HeLa. Несмотря на то, что сперматозоиды в «шлемах» передвигались на 43 процента медленнее, чем без них, они эффективно находили и убивали раковые клетки.


До внедрения в практику этой разработки пока далеко. Несмотря на впечатляющие результаты экспериментов in vitro, пока неизвестно, насколько эффективно удастся управлять сперматозоидами с помощью магнита не в чашке Петри, а внутри человеческого тела. Кроме того, надо решить вопросы об источнике сперматозоидов, о способе предотвращения случайных беременностей, о том, что делать со сброшенными «шлемами». Но ученые надеются справиться с этими трудностями и даже предполагают в будущем использовать сперматозоиды при лечении других заболеваний женской репродуктивной сферы, например, эндометриоза.


Фото: NIH Image Gallery. https://www.flickr.com Credit: National Institutes of Health

Показать полностью
212
Гормон стресса как маркер алкогольной зависимости
25 Комментариев в Наука | Science  
Гормон стресса как маркер алкогольной зависимости алкоголь, зависимость, тревожность, нейроны, амигдала, кортиколиберин

Амигдала (миндалина, миндалевидное тело) располагается в глубине височной доли мозга. Левая и правая миндалины выделены красным

Среди структур мозга, чья функция изменяется под действием алкоголя, – подкорковая структура, называемая амигдалой (она же миндалина или миндалевидное тело). Амигдала – часть лимбической системы головного мозга, одна из основных функций которой – регуляция эмоционально окрашенных поведенческих реакций. Центральная амигдала отвечает в основном за негативные эмоции и тревожность. Нарушение работы этой области мозга вносит свой вклад в развитие различных психических нарушений, в число которых входит алкоголизм

Сначала было обнаружено, что алкоголь увеличивает активность нейронов центральной амигдалы. Это явление наблюдалось и в мозге крыс, у которых исследователи сформировали зависимость от алкоголя, и крыс, у которых зависимости не было. Но в ходе дальнейших исследований этого феномена, ученые из научно-исследовательского института Скриппса (США) обнаружили, что механизмы, лежащие в основе повышенной активности амигдалы, различаются у здоровых крыс и крыс-алкоголиков.


У крыс без зависимости от спиртного, алкоголь активирует так называемые кальциевые каналы L-типа, в результате чего увеличивается активность нейронов амигдалы и происходит высвобождение гамма-аминомасляной кислоты – тормозного нейромедиатора центральной нервной системы, обладающего успокаивающим, снимающим тревожность эффектом. Если кальциевые каналы L-типа искусственно заблокировать, крысы пьют спиртного меньше.


Но у крыс, у которых уже развилась зависимость от алкоголя, количество кальциевых каналов L-типа на мембранах нейронов снижено, поэтому они не могут эффективно активировать нейроны амигдалы. Повышенная активность нейронов амигдалы у этих крыс обусловлена другим механизмом – влиянием гормона стресса кортиколиберина, и крысы-алкоголики «выпивают» меньше, если в их мозге заблокировать рецептор к кортиколиберину.


Алкоголь действует на мозг, в частности, на амигдалу, по-разному в зависимости от того, выработалась ли уже в организме зависимость от спиртного. Если научиться определять (по каким-то симптомам, генетическим или биохимическим маркерам), когда у пациента процесс выходит на уровень активации амигдалы гормоном стресса, то можно попробовать остановить эту патологическую активацию. Для этого необходимо разработать лекарственный препарат, который будет блокировать активацию амигдалы кортиколиберином. Ученые считают, что в таком случае лечение алкогольной зависимости может стать более персонализированным.


Фото: https://vimeo.com


«НАУКА из первых рук»

Показать полностью
386
«Изнанка» депрессии – нейродегенерация
118 Комментариев в Наука | Science  
«Изнанка» депрессии – нейродегенерация нейрональная пластичность, нейродегенерация, диагностические маркеры, тераностика, депрессия

Визуализация различных отделов коры двух полушарий головного

мозга у пациента с депрессией. Данные получены в рамках рабочей группы ENIGMA-MDD

Сегодня в мире депрессией страдают около 350 млн человек, а к 2030 г. это заболевание грозит занять первое место по числу лет, «потерянных» из-за недомогания или преждевременной смерти. Эта, казалось бы, «болезнь души» не только представляет непосредственную угрозу жизни из-за присущей ей высокой суицидальной готовности, но и увеличивает риск развития многих тяжелейших «болезней тела», от сердечно-сосудистых до онкологических

Депрессия, или большое депрессивное расстройство (БДР) – одно из самых распространенных психических заболеваний нашего времени. Согласно классическому определению, это расстройство характеризуется тремя основными группами симптомов: плохим настроением и потерей «вкуса» к жизни, сдвигами в суждениях и высказываниях в сторону «негатива» и двигательной заторможенностью.


Из-за таких внешних проявлений эту «болезнь нервов» часто считают прямым следствием лени, эгоизма и других подобных душевных качеств, совершенно не осознавая, что причины ее абсолютны «материальны». При депрессии в головном мозге наблюдается целый ряд нарушений, в первую очередь – метаболизма нейромедиаторов, биологически активных веществ, служащих передатчиками нервных импульсов. Но это далеко не все: к метаболическим изменениям присоединяются морфологические. У нервных клеток (нейронов) уменьшается число отростков-дендритов, обеспечивающих связь с другими нейронами; из-за чрезмерной продукции возбуждающих нейромедиаторов часть нейронов повреждается и даже гибнет, а процесс формирования новых нейронов тормозится.


По признанию специалистов, именно нейродегенеративные процессы вносят ведущий вклад в патогенез депрессии, особенно ее устойчивых и рецидивирующих форм. Доказательством этому служат результаты недавнего исследования, проведенного в 20 странах мира на огромной выборке в рамках международного проекта изучения мозга ENIGMA.


Из-за комплексного характера депрессии лечить ее непросто. Первая линия терапии БДР традиционно заключается в медикаментозной стабилизации метаболизма нейромедиаторов (биогенных аминов), например, с помощью ингибиторов обратного захвата «гормона счастья» серотонина. Трудность в том, что на такую монотерапию адекватно отвечает лишь половина пациентов, оценить же эффективность препарата можно через несколько недель применения. Такая задержка может иметь тяжелые и даже трагические последствия, особенно при высокой склонности к суициду.


Поиск доказательств гипотезы о решающем вкладе механизмов, обеспечивающих нейрональную пластичность, в патогенез депрессий, разработка их эффективной терапии с помощью нового поколения «гибридов» антидепрессанта и нейропротектора, – это актуальный вызов ученым и медикам.


Ускорить и «персонализировать» оценку эффективности лечения тем или иным препаратом позволяют современные клеточные технологии. В качестве «пациента в пробирке» могут выступать образцы обонятельного эпителия верхних носовых ходов, который содержит полноценные мозговые нейроны, либо клеточные линии, полученные из стволовых клеток (предшественников нейронов) этого эпителия. Таким образом, всего за несколько дней можно сделать прогноз эффективности медикаментозного лечения, назначенного конкретному пациенту.


Подробнее о самых важных направлениях в нейронауках, новых стратегиях в диагностике и лечении психических и нейродегенеративных заболеваний читайте в статье академика РАН Л.И. Афтанаса, директора НИИ физиологии и фундаментальной медицины (Новосибирск) и научного руководителя САЕ «Нейронауки в трансляционной медицине» Новосибирского государственного университета, при котором к 2021 г. планируется создать самостоятельный Институт нейронаук со своей клинической базой

Показать полностью
46
Цикл «на чипе» – модель женской половой системы
5 Комментариев в Наука | Science  
Цикл «на чипе» – модель женской половой системы орган на чипе, репродукция, стволовые клетки, модели органов, персонализированная медицина

Яйцеклетка человека (ее часть видно внизу, желтая окраска) – очень крупная клетка. Ее питают клетки фолликулов (сиреневая окраска), которые выстраивают каналы, проникая своими выступами через оболочку яйцеклетки

«Органы на чипе» – активно развивающаяся технология создания миниатюрных моделей человеческих органов и их систем. Такой микробиореактор состоит из областей, содержащих живые клетки той или иной ткани, и соединяющих их каналов, по которым прокачивается специальная жидкость, выполняющая функцию крови. Такая конструкция гораздо точнее отражает процессы, происходящие в целом организме, чем клеточные культуры.


Недавно ученые из семи американских институтов, работая в рамках масштабного проекта, направленного на создание «тела на чипе», разработали систему EVATAR – модель женской репродуктивной системы «на чипе»

Цикл «на чипе» – модель женской половой системы орган на чипе, репродукция, стволовые клетки, модели органов, персонализированная медицина

Так выглядит EVATAR™, модель женской репродуктивной системы. NIH Image Gallery Credit: Northwestern University

Фото: https://www.flickr.com Credit: Yorgos Nikas. Wellcome Images. Сканирующая электронная микроскопия и https://www.flickr.com NIH Image Gallery

По: https://scfh.ru/news/tsikl-na-chipe-model-zhenskoy-polovoy-sistemy/

70
Жизнь без катаракты. Ученые Международного томографического центра СО РАН проверяют оптимистичную гипотезу профилактики и лечения катаракты
3 Комментария в Наука | Science  
Жизнь без катаракты. Ученые Международного томографического центра СО РАН проверяют оптимистичную гипотезу профилактики и лечения катаракты катаракта, хрусталик глаза, искусственный хрусталик, старение, длиннопост

Актуальным направлением современной медицины является борьба с последствиями старения, хотя логичнее было бы признать старость болезнью и лечить само старение, а также работать над профилактикой его последствий. Но это – задачи медицины будущего. А пока в ряду «популярных» последствий старения, на борьбу с которыми направлены усилия врачей и ученых, – сахарный диабет 2 типа, заболевания сердечно-сосудистой системы, нейродегенеративные и онкологические болезни, «почетное» место занимают офтальмологические патологии.


Ученые из Международного томографического центра СО РАН (Новосибирск) уже несколько лет работают над изучением механизмов развития катаракты – офтальмологического заболевания, которым страдает более половины людей старше 65 лет во всем мире, и которое является основной причиной слепоты. Конечная цель ученых – понять механизмы развития этого заболевания, научиться диагностировать его на ранних стадиях и разработать альтернативное оперативному вмешательству профилактическое лечение.


Руководитель группы протеомики и метаболомики лаборатории магнитных исследований МТЦ СО РАН, д.х.н. Юрий Павлович Центалович рассказал корреспонденту журнала «НАУКА из первых рук» о том, как умная и высокоэффективная природная система защиты оберегает хрусталик глаза от внешних повреждений, почему в процессе жизни человека эта защита ломается, и как работы по изучению катаракты помогают ученым придумать, как продлить здоровье глаз



На процесс старения существуют как минимум две точки зрения. Одна заключается в том, что старение – это неизбежный, запрограммированный природой процесс, итогом которого является смерть. Другая точка зрения состоит в том, что старение – это болезнь, и если разобраться в ее механизмах, то можно очень серьезно продлить человеку жизнь и улучшить ее качество.

Показать полностью 5
29
Всадница Укока
1 Комментарий в Наука | Science  

Фрагмент фильма «Алтайцы, гробницы, ученые» режиссера С. Бархатовой, посвященный одному из наиболее ярких археологических открытий прошлого века – «замерзшим» могилам Горного Алтая. В результате раскопок экспедицией Института археологии и этнографии СО РАН под руководством Натальи Полосьмак на высокогорном плато Укок были открыты и исследованы погребения кочевой знати, сохранившиеся в древних ледяных линзах. Благодаря обнаруженным в результате раскопок мумиям женщины и мужчины, похороненным вместе с многочисленным погребальным инвентарем, ученым удалось воссоздать развернутую картину быта, культуры и мировоззренческих представлений населения, жившего две с половиной тысячи лет назад на этом высокогорном зимнем пастбище. Съемка участника экспедиции д.и.н. В. Мыльникова, ИАЭТ СО РАН, 1993 г.

Источник: «НАУКА из первых рук»

213
Там, за поворотом… или как вихревые кольца могут разрушить турбину
11 Комментариев в Наука | Science  
Там, за поворотом… или как вихревые кольца могут разрушить турбину Саяно-Шушенская ГЭС, гидротурбина, отрыв вихревого кольца, кавитация, кавитирующие вихревые жгуты, длиннопост

Потягаться с природой, разгадать ее загадки и расширить знание о мире для остального человечества – задачи для тех, кто связывает свою жизнь с наукой. Некоторым из них действительно уготована счастливая научная судьба с великими открытиями, другие потерпят поражение. Но в начале пути, они не знают, что их ждет впереди, впрочем, это мало кого смущает, и сегодня молодые люди, как и сотни лет назад, ступают на него. В новосибирском Академгородке благодатная для этого почва: здесь и Сибирское отделение РАН, и Новосибирский государственный университет, и научные традиции родителей, бабушек, дедушек. Молодой ученый Михаил Цой работает в Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН в лаборатории экологических проблем теплоэнергетики. Его родители, научные сотрудники, предполагали, что сын будет учиться в НГУ, потом в магистратуре, аспирантуре. В общем, пойдет по классическому пути. Но после первого курса на механико-математическом факультете Михаил ушел из НГУ в НГТУ. Но сойти с научной стези не вышло – и выпускник машиностроительного факультета НГТУ все равно попал в академическую среду. Уже третий год он занимается изучением закрученных потоков и вихревых структур в отсасывающих трубах гидротурбин – направлением актуальным еще и потому, что оно связано с объектами повышенной опасности, техногенными катастрофами и человеческими трагедиями


Пролог. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС


Авария на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 г. унесла жизни 75 человек и причинила многомиллиардный материальный ущерб. Главными причинами страшной аварии были названы сильные вибрации, которые возникали при некоторых режимах работы гидротурбин. Окончательную ясность внесло расследование комиссии Федеральной службы по экологическому, техническому и атомному надзору: основной причиной аварии стал обрыв шпилек, крепивших крышку турбины, на которые воздействовали сильные вибрации во время работы гидроагрегата.

Показать полностью 6
95
Мумия продолжает открывать тайны
5 Комментариев в Наука | Science  
Мумия продолжает открывать тайны замерзшие могилы, Горный Алтай, пазырыкская культура, МРТ, плато Укок, длиннопост

Мумии всегда пользовались повышенным интересом. Особенно те, что стали по разным причинам знамениты, как мумия женщины из погребения пазырыкской культуры в могильнике Ак-Алаха 3 на плато Укок, открытом российскими археологами в 1993 г. Это было во всех отношениях очень важным открытием

Впервые за время изучения пазырыкской культуры Горного Алтая, которое насчитывало уже более ста лет, было обнаружено не тронутое грабителями, «замерзшее» погребение знатной пазырыкской женщины, датированное IV в. до н. э. Вместе с нею было похоронено шесть коней, а на перекрытии ее деревянной погребальной камеры были похоронены мужчина и подросток. Внутри замерзшего лиственничного склепа сохранилось все, что было уложено в погребение, – войлочные кошмы, деревянная и роговая посуда с остатками пищи. В плотно запечатанной лиственничной колоде сохранилась мумия женщины в полном облачении – шерстяной юбке и шелковой блузе, длинных войлочных сапогах-чулках и высоком головном уборе-парике. Руки женщины покрывала татуировка. Все ее украшения были вырезаны из кедра и покрыты золотой фольгой. Впервые мумифицированное тело представительницы пазырыкской культуры было найдено непотревоженным. И, конечно, с первых же дней она стала объектом пристального внимания и изучения.

Показать полностью 5
166
Терапия рака с помощью «клеточного ядерного взрыва»
23 Комментария в Наука | Science  
Терапия рака с помощью «клеточного ядерного взрыва» рак, опухоли мозга, бор-нейтронозахватная терапия, ускоритель-тандем, источник эпитепловых нейтронов

Несмотря на достигнутый за последние годы успех в лечении онкозаболеваний, они остаются одной из самых распространенных причин смертности. Одной из надежд ближайшего будущего является тот факт, что многие практически неизлечимые на сегодня опухоли, такие как глиобластома, можно лечить, облучая нейтронами опухолевые клетки, насыщенные изотопом бора-10. Идея такого способа лечения рака родилась много десятилетий назад, но, несмотря на кажущуюся простоту, в реализации оказалась сложной. До сих пор эта методика остается, по сути, экспериментальной.


Благодаря работам физиков из новосибирского Института ядерной физики СО РАН был создан компактный ускорительный источник нейтронов нового типа, у России есть все шансы стать мировым лидером в этой перспективной области терапии агрессивных раковых опухолей

Суть бор-нейтронозахватной терапии состоит в том, что раковые клетки сначала насыщают стабильным изотопом бора-10, а затем облучают потоком эпитепловых нейтронов. Ядро бора-10 способно эффективно захватывать такой нейтрон, в результате чего происходит ядерная реакция, около 80 % энергии которой выделяется внутри раковой клетки, что приводит к ее необратимому разрушению. В качестве препаратов бора обычно используется боркаптат и борфенилаланин, и активно ведется поиск новых боросодержащих препаратов: ученые добиваются большей селективности доставки бора в опухоль и меньшей токсичности этих соединений.


Поток нейтронов должен обладать определенными свойствами, и получить такие нейтроны нелегко. В мире до сих пор нет ни одного специализированного комплекса для лечения рака с помощью бор-нейтронозахватной терапии, хотя на различных исследовательских и учебных ядерных реакторах пролечено в общей сложности около двух тысяч человек.


Новосибирским ученым удалось создать новый тип ускорителя, с помощью которого можно получать нейтроны с необходимыми энергетическими характеристиками. Эта история началась почти двадцать лет назад, более-менее зримые очертания ускоритель обрел в 2007 г., на следующий год был получен первый нейтронный пучок, и затем установку «доводили до ума».


Доклинические испытания показывают хорошие результаты. В серии экспериментов по облучению клеточных культур при достаточно большой дозе облучения выживаемость здоровых клеток падала всего на 5%, а раковых, в которых накапливался бор, – на 98%. В экспериментах на мышах, которым в мозг была привита смертельная «человеческая» опухоль – глиобластома, в одном из испытаний выздоровели трое из пяти животных – это несмотря на то, что мышь слишком мала для того, чтобы под губительное облучение не попадали здоровые ткани, а борфенилаланин, к сожалению, накапливается не только в опухоли.


Ученые считают, что еще улучшить качество нейтронного пучка на сегодняшнем уровне развития укорительной техники вряд ли возможно. «Хватит улучшать – пора внедрять!» – говорят разработчики. Так что теперь впереди испытания на людях, хотя для этого требуется модернизация установки. Из первых задач – обеспечить нужную глубину проникновения пучка нейтронов. Под строительство уже не экспериментальной, которая практически готова, а терапевтической установки бор-нейтронозахватной терапии, ученые подали заявку на грант в рамках прорывного научного проекта на базе программы САЕ НГУ. При этом фактически работа по реализации этого проекта уже идет.


Подробнее об этом читайте в свежем номере «НАУКИ из первых рук», в статье «Бор-нейтронoзахватная терапия рака: на финишной прямой» С.О. Таскаева

Показать полностью
116
Профессор Александр Долгов – о черных дырах и белых пятнах во Вселенной
4 Комментария в Наука | Science  
Профессор Александр Долгов – о черных дырах и белых пятнах во Вселенной гравитационные волны, Черная дыра, эксперимент LIGO, темная материя, суперсимметрия, Вселенная

Image Credit: T. Pyle/Caltech/MIT/LIGO Lab

Невозможно объять необъятное, а Вселенную – тем более. Но если для Вас главный герой фильма «Интерстеллар» – не Мэтью МакКонахи, а американский физик и астроном Кип Торн, выступивший в роли научного консультанта во время съемок фильма, и Вас волнуют сообщения о новых открытиях астрономов и астрофизиков, то вряд ли Вы пропустили новость о том, что в феврале 2016 г. ученые «поймали» гравитационные волны и тем самым открыли новую эру в науке, изучающей Вселенную

Интервью с профессором, доктором физико-математических наук Александром Долговым, которое вышло в новом номере журнала «НАУКА из первых рук» можно назвать кратким курсом астрофизики для любознательных. Профессор Долгов рассказал об открытии гравитационных волн, возникших после слияния черных дыр, благодаря которым теперь ученые могут буквально «слушать» Вселенную; о поисках до сих пор неуловимых частиц темной материи, детекторы которых сегодня создаются во всем мире, в том числе в Новосибирске; о таинственных магнитных монополях – потенциальных источниках неистощимой энергии, а также возможных «земных» приложениях многих других «небесных» открытий. О самых «горячих» точках современной космологии простым языком читайте в материале «… При большой температуре для Вселенной сшита шуба по ее кривой фигуре».



Пожалуйста, войдите в аккаунт или зарегистрируйтесь