Биоинженеры Университета Райса разработали метод, уничтожающий раковые клетки всего за неделю
Биоинженеры Университета Райса разработали лекарственные имплантаты способные уничтожить злокачественные новообразования всего за шесть дней. Новый метода терапии, будет готов к клиническим испытаниям на людях уже в этом году.
Одной из основных проблем в лечении злокачественных новообразований является сложность транспортировки противораковых препаратов в необходимые локализации в нужных количествах. Новый тип имплантата, разработанный в Университете Райса, решает эту проблему, обеспечивая работу клеточного механизма, необходимого для производства и доставки постоянных доз активных компонентов. При этом он действует настолько мощно, что за неделю уничтожает до 100% новообразоваений у мышиных моделей.
Биоинженеры, разработавшие эту новую форму иммунотерапии рака, называют ее "фабрикой лекарств", поскольку после установки имплантата он может самостоятельно продуцировать вещества, необходимые для уничтожения опухолей. Имплантаты состоят из крошечных шариков размером с булавочную головку, которые заполнены специальными клетками заключенными в защитную оболочку.
Клетки внутри этих микроампул сконструированы таким образом, чтобы производить натуральный препатат Интерлейкин-2, (пептид, представитель одной из разновидности цитокинов), который заставляет белые кровяные клетки вступать в борьбу с онкологическими новообразованиями. Впервые эти имплантаты были испытаны в лабораторных экспериментах, в ходе которых они были помещены рядом с опухолями внутри перитонеума - мембраны, образующей выстилку брюшной полости. Оказалось, что "фабрики лекарств" избирательно производят Интерлейкин-2 непосредственно внутри опухолей, в то время как в других локализациях он практически не наблюдался.
Затем были проведены эксперименты на мышиных моделях рака яичников и колоректального рака. Новый метод опять показал отличные результаты, уничтожив новообразования грызунов всего за шесть дней.
"Мы вводим препарат один раз, но "фабрика лекарств" продолжает ежедневно вырабатывать дозу там, где это необходимо, пока рак не будет полностью уничтожен", - говорит Омид Вейсех, доцент кафедры биоинженерии. "Как только мы определили правильную дозу мы смогли уничтожить опухоли у 100 процентов животных с раком яичников и у семи из восьми животных с колоректальным раком".
Внешняя оболочка шарика защищает клетки вырабатывающие цитокины, от иммунных атак. Оболочки сделаны из материалов, которые иммунная система распознает как чужеродные объекты, но не как непосредственную угрозу, и лаборатория Вейсеха использовала это в своей разработке.
"Мы обнаружили, что реакция на инородное тело безопасно и надежно отключает поток цитокинов из капсул примерно через 30 дней", - сказал Вейсех. "Мы также убедились, что можем безопасно проводить второй курс лечения в условиях клиники, если в этом возникнет необходимость".
При разработке новой технологии ученые использовали только безопасные для человеческого организма компоненты. По словам команды, новая методика способна вызывать более сильный иммунный ответ, чем существующие методы лечения, благодаря своей способности доставлять высокие концентрации препарата непосредственно в область опухоли.
"В этом исследовании мы продемонстрировали, что "фабрики лекарств" позволяют регулировать местное введение интерлейкина-2 и уничтожать опухоль на нескольких моделях мышей, что представляет огромную ценность", - сказал соавтор исследования доктор Амир Джазаери. "Это дает веские основания для клинических испытаний".
По словам команды, технология может быть адаптирована для использования против других видов рака путем насыщения микрокапсул различными типами клеток, вызывающими соответствующие иммунные реакции. Учёные утверждают, что лечение может быть готово к клиническим испытаниям уже в этом году.
https://overclockers.ru/blog/amv212/show/64025/bioinzhenery-...
Микромир-3
Первая часть - Микромир
Вторая часть - Микромир-2
Глава 4.
...Виктор потерял счет времени, у него не было ничего, к чему он привык, не было информации, какой день, какой час... Он чувствовал, что его сознание от явно долгого пребывания в наноботе начинает необратимо меняться...
Большую часть тела нанобота или "жучка", как неофициально называли его в институте, занимала видоизмененная комбинированная нервная клетка. Одна-единственная. Но прорывные технологии в биоинженерии последних лет позволили создать клетку, способную создавать внутри себя субклеточные органеллы, называемые псевдонейронами. Количество псевдонейронов строго соответствовало количеству байт информации, копируемой из мозга человека при нейротрасфере из памяти погружаемого человека. Передающий отросток нейрона - аксон, также был модифицирован. Поверхность всех клеток Шванна на аксоне была усеяна сотнями мельчайших отростков, к каждому из которых также крепился молекулярный датчик, считывающий эти электросигналы. Но передаваемых телу нанобота сигналов было вовсе не так много, как можно подумать: в основном это двусторонние соединения с визуальными, звуковыми, температурными, обонятельными и осязательными датчиками, сигналы конечностям и частям тела "жучка".
Разница в напряжениях электрических импульсов между соседними отростками измерялась в сотых, а то и тысячных долях нановольт. И каждое отличное напряжение означало свой сигнал, который всегда верно интерпретировала "мозговая" нейронная клетка. Для защиты нейрон(считай-все тело) обладало плотной металлокарбонатной оболочкой, которая могла самовосстанавливаться подобно тому, как восстанавливается клеточная мембрана при незначительных повреждениях. От этого корпуса отходило шесть лапок похожей структуры, способных восстанавливаться, но значительно медленней. По сути, нанобот представлял собой вполне живое существо с точки зрения биологии, нежели робота. Визуальные датчики, например, были представлены биполярными псевдонейронами, аналогичными тем, что находятся в глазах, звуковые - ушными нейронами. Отдельно группе ученых пришлось потрудится над осязательными датчиками - необходимо было модифицировать 6 дендритов так, чтобы они были значительно длинней и кроме того, могли не только передавать в нейрон информацию, но и принимать ее от псевдонейронов. Однако эта проблема была успешно решена, возможно, я когда-то расскажу вам.
...Виктор ощущал, что он уже становится чем то другим. Он ощущал, что внутри псевдонейронов нанобота зарождается свое мышление. Он чувствовал, что появляется кто-то еще...
Я - это Я. Сознание человека, когда то называвшего себя Виктором, стало отправной точкой моего зарождения. На его основе сформировалось мое новое мышление. Нельзя сказать, что у нас была битва разумов в одной голове или типа того, как это бывает у больных шизофренией... нет. Просто его разум медленно трансформировался в мой, вот и все.
Как я уже говорил, этот модифицированный мозговой нейрон вполне себе живое и самодостаточное существо. Он просто удалял ненужную информацию, доставшуюся в наследство от Виктора. Байты информации, формирующие личность, его самость, прошлое, внешние знания - понемногу удалялись за ненадобностью, замещаясь другой, более полезной и актуальной информацией по мере путешествия через океан живых одноклеточных самых разных форм и размеров. Я выделил память под эту информацию, которая была необходима для понимания того, чем я являюсь, но множество другой информации пришлось удалить.
Продолжение следует.
P.S В этой и дальнейших главах я попробую мыслить иначе. В самом кардинальном значении этого слова.
Посмотрим, что из этого получится)
Плесень, возможно самое умное создание на планете
Плесень знают все. Но все понимают что это, существуют лишь обывательские поверхностные знания о ней. Но думаю мало кто задумывался о ее глубинной значимости, известно что она практический не убиваема, но когда она появилась? Вдруг она видала диназавров, а это означало бы, что она знает его структу.
Если призадуматься, возможно плесень способна проникать в клетки и менять генокод, ДНК.
У меня родилось предположение, что плесень попала в какой-то живой, наиболее удобный по ее мнению животный организм и постепенно трансформировала его в нас с вами. То есть возможно мы являемся лишь доминирующим видом плесени, что очень похоже, если посмотреть с точки зрения влияния человечества на планету. Невероятно устойчивый ко всему вид, быстро адаптирующийся ко всему, который перенося болезни адаптируется к ним.
Возможно ту плесень что мы с вами знаем является нашим древнейшим предком или просто семейство которому и так хорошо живется. Что если изучить плесень и постараться заглянуть в ее ДНК и расшифровать.
Откуда собственно пошли мысли?
Недавно после работы забыл помыть шейкер, в котором был протеин + овсяное молоко (немолоко). Перед сменой открываю, а там запах чего-то мертвого. Сначала, фу, разумеется. Затем промывая, там к металлическому шару (для взбивания) прицепилась странная структура похожая на слизняка, которую с трудом снял с нее. По сколько там было тепло, изначально влажно, думаю плесень, которая там появилась (казалось бы откуда, ведь было плотно закрыта), взаимодействия с чистым белком образовала за 4 дня субстанцию, которая судя по всему умерла из-за отсутствия влаги и потому пахло "мертвым".
Изучение аспекта в интернете.
Разумеется, дабы подкрепить догадки я решил посерфить интернет в поисках взаимодействия плесени и белка. Оказалось, что мы уже довольно давно едим "пророщенный" растительный белок, фаст фуд - это целиком и полностью используют, она и понятно, деньги там крутятся большие, есть на что эксперементировать.
Это и гуманно и не вредно одновременно. Разве что получается, что плесень захватывает наш организм и возможно постепенно переписывает наш генокод. Возможно к лучшему, дабы адаптировать нас.
Итоговые мысли.
Надо научится с плесенью не бороться, а дружить.
Необходимо изучить ее получше, изучить ее ДНК, возможно научить ее говорить.
Ведь если так подумать, чисто теоретически мы благодаря плесени можем выращивать человеческие органы, используя для этого чистый белок. Дополнительно нам есть чему у нее поучится, как справляться с болезнями, как развиваться и прочее. Возможно она таит историю всей нашей планеты или вообще является внеземным организмом способным рассказать про другие планеты... Вселенную.
Как говорится:
Мысли масштабно, действую локально.
Я продолжу изучать эту тему и делится ей, пока что здесь возможно на своем канале в Дзен. Пишите свои интересные и умные комментарии, буду рад вас послушать!
Кишечник-на-чипе или новый уровень моделирования органов in vitro
Исследование течения болезни и тестирование новых лекарств in vivo (на живых объектах) весьма проблематично и часто не соответствует этическим нормам. В настоящее время уже существует технология выращивания из стволовых клеток трёхмерных структур, имитирующих ткани организма. Эти, можно сказать, «зачатки» искусственных органов называются органоидами (не стоит путать с клеточными органеллами). Минус таких структур в том, что они не отражают реальной функциональности тканей, так как не учитывают их окружение. Справиться с этой проблемой помогло активное развитие микрофлюиндных технологий, основанных на манипуляции с малыми объёмами жидкости в микроразмерных пространствах. Эти микрофлюдные технологии и методы формирования клеточных 3d-структур как раз и лежат в основе органов-на-чипе (Organ-on-a-chip) - небольших устройств, состоящих из камер и каналов, на которых находятся клеточные структуры, воспроизводящие строение ткани органа. Главное преимущество органа-на-чипе в том, что с его помощью можно изучать конкретные процессы настраивая условия их протекания. Уже созданы сердце-на-чипе, лёгкое-на-чипе, почка-на-чипе и многое другое. Мы же рассмотрим пример создания кишечника-на-чипе (intestine-on-a-chip).
Рис. 1. Ключевые аспекты микроокружения кишечника. (Источник: Intestine-on-a-chip: Next level in vitro research model of the human intestine - ScienceDirect)
Пищеварительная среда имеет определенную кислотность и ферментный состав, она ограничена защитным эпителиальным барьером, включающем в себя клетки выполняющие функции усвоения питательных веществ, их транспортировки, выработки слизи и секреции гормонов. Кроме того, в стенке толстого кишечника присутствует большое сообщество микроорганизмов, вносящих свой вклад в метаболизм. Эти и другие важные факторы следует учитывать при изготовлении модели кишечника (рис. 1).
Первые конструкции устройств кишечника-на-чипе состояли из двух полимерных камер, разделенных полупроницаемой мембраной, на которой были посеяны эпителиальные клетки. Одна камера выполняла роль просвета кишечника, а другая внутритканевое пространство позади эпителия. Такой проект позволял в упрощенном варианте демонстрировать мембранный транспорт через кишечный эпителий.
Последующие же модели кишечника-на-чипе были сосредоточены на включение большего количество факторов, позволяющих более точно воспроизводить функцию кишечника. Например, были добавлены структура ворсинок, имитация перистальтических движений, выработка слизи, энзимная активность, микрофлора кишечника и т.д. (рис.2). Тем не менее, в большинстве моделях воспроизводится только кишечный эпителий из-за чего пропускается широкий спектр других типов клеток, таких как клетки иммунной и соединительной тканей. Однако уже сейчас есть работы, где на одном чипе присутствуют взаимодействующие друг с другом клетки кишечника, печени и циркулирующие иммунные клетки. Так что создание сложной системы взаимодействующих друг с другом тканей и органов потенциально возможно, и сейчас это направление активно развивается.
Рис.2. Модели intestine-on-a-chip на основе клеток и тканей. (Источник: Intestine-on-a-chip: Next level in vitro research model of the human intestine - ScienceDirect))
Таким образом, кишечник-на-чипе, благодаря имитации кишечной архитектуры и окружения, является перспективным подходом для изучения функций и патологий кишечника. Новые разработки в этой области могут стать основой для развития точной медицины на основе персонализированных моделей кишечника на чипе. При этом подходе для создания чипа будет использоваться биопсия крови и кишечной ткани со специфическими для пациента иммунными, сосудистыми и кишечными клетками в совместной культуре с микробиомом (рис.3).
Рис.3. Точная медицина на основе персонализированных моделей кишечника на чипе. (Источник: Intestine-on-a-chip: Next level in vitro research model of the human intestine - ScienceDirect)
Источники:
• Joanne M.Donkers, Hossein Eslami Amirabadi, Evitavan de Steeg. Intestine-on-a-chip: Next level in vitro research model of the human intestine// Current Opinion in Toxicology. Volume 25, March 2021, Pages 6-14
• Афоничева П. К., Буляница А. Л., Евстрапов А. А. "Орган-на-чипе" - материалы и методы изготовления (обзор) // НП, 2019, том 29, №4, с. 3-18
Борис Бояршинов понятно объясняет курс биологии1
Раз уж тут делятся своими находками о выдающихся учителях, объясняющих просто базовые предметы, то я тоже поделюсь. В свою очередь я слежу за постами и очень надеюсь, что кто-то скинет годные каналы и по другим предметам :)
Лично я смотрела потрясные уроки по биологии от Бориса Сергеевича Бояршинова, замечательного физика, который почему-то ведёт канал «биология для чайников», где освещает все необходимые темы для поступления в хорошие вузы и проходит по всей школьной программе. Рассказывает очень интересно и понятно, правда иногда приходится гуглить неизвестные слова. Моя знакомая слушала его уроки перед тем как поступила на факультет биоинженерии.
Ps: извините за качество фотки, я скринила с видео :)
Подборка хороших книг, курсов и лекций по биоинженерии
Начнём с книг:
Synthetic Biology — A Primer
на английском: https://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/p837
на русском: https://book-erix.info/perevod-knigi-synthetic-biology-a-pri...
Книга дает базовое представление о различных областях биоинженерии и самые фундаментальные понятия. Будет полезна студентам, аспирантам и продвинутым исследователям, заинтересованным в изучении захватывающей науки.
BioBuilder: Synthetic Biology in the Lab
на английском: https://www.oreilly.com/library/view/biobuilder/978149190750...
Основанная на учебной программе BioBuilder, эта ценная книга дает практические занятия по биоинженерии. Она также является отличным введением в область.
Lewin’s Genes
на английском: https://vk.com/doc5109267_493524470
Базовая книга, охватывает генную структуру, секвенирование и организацию генома. Ведущие ученые дают ревизии по своим областям исследований и предлагают актуальные данные в быстро развивающихся молекулярной биологии и биоинженерии.
А теперь курсы и лекции:
Биотехнологии: генная инженерия
https://stepik.org/course/94/promo#toc
Бесплатный курс на русском языке от Института биоинформатики на Stepic. В первых блоках подробно объясняют основы молекулярной биологии и классические методы генной инженерии, а во второй половине курса рассказывают про методы молекулярного клонирования. Кроме теории здесь есть интересные задачи и много полезных онлайн-инструментов для работы с последовательностями нуклеотидов и аминокислот.
“Википедия” для биоинженеров на английском: определения, курсы, форумы. Можно не только нырнуть в биоинженерию с головой и разобраться во всех её аспектах, но найти единомышленников, работу и ответы на свои вопросы.
YouTube resources for synthetic biology education
https://academic.oup.com/synbio/article/4/1/ysz022/5561104
Здесь представлены короткие видео, дающие самое базовое представление о генетической инженерии, длинные лекции от ведущих профессоров, видео с описанием методов работы в лаборатории и описанием базовых техник молекулярной биологии и многое другое.
Systems biology course
https://www.youtube.com/channel/UCzom0WU7Ff1Fgd7EGObh5uA/pla...
Цикл из 19 лекции по системной биологии от Uri Alon, ведущего профессора в институте Weizmann. Курс Uri Alon поможет понять базовые вещи и перейти на уровень выше, узнать об открытиях и чем занимается системная биология. Сам Alon исследует базовые принципы биологического дизайна.
Synthetic Biology One
https://www.youtube.com/channel/UCoKnP5yh_Z4DtNffHYYEScw
Видео на YouTube на английском (можно включить субтитры!). Авторы рассказывают, как устроены плазмиды, показывают, как сделать йогурт, выделить ДНК, приготовить питательную среду для выращивания бактерий и даже создать ГМО! Некоторые лайфхаки будут полезны в лабораториях:)
________________
Подборку подготовила студенческая команда iGEM_Moscow.
Ещё больше постов ищите в наших соцсетях:
Instagram: https://www.instagram.com/igem_moscow/