Клетки
Растительные клетки:
- Мы такие маленькие, что люди никогда нас не увидят!
Люди: *изобретают микроскоп*
Растительные клетки:
Трансформация клеток крови
Наш Telegram канал: https://t.me/semssocialgenius
Человеческие иммунные клетки в крови могут быть превращены непосредственно в функциональные нейроны в лаборатории примерно через три недели с добавлением всего четырех белков, считают исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета. Драматическое преобразование не требует, чтобы клетки сначала входили в состояние, называемое плюрипотентностью, а вместо этого осуществлялось через более прямой процесс, называемый трансдифференцировкой. Преобразование происходит с относительно высокой эффективностью - генерирование целых 50 000 нейронов из 1 миллилитров крови - и это может быть достигнуто при использовании свежих или ранее замороженных и сохраненных образцов крови, что значительно расширяет возможности для изучения неврологических расстройств, таких как шизофрения и аутизм ,
«Кровь - один из самых простых биологических образцов для получения», - сказал Мэриус Верниг, доктор медицинских наук, адъюнкт-профессор патологии и член Стэнфордского института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины. «Почти каждый пациент, который ходит в больницу, оставляет образец крови, и часто эти образцы замораживаются и хранятся для дальнейшего изучения. Этот метод является прорывом, который открывает возможность узнать о сложных болезненных процессах, изучая большое количество пациентов ». Документ, описывающий результаты, был опубликован 4 июня в Трудах Национальной академии наук. Верниг - старший автор. Бывшие ученые-докторанты Коджи Танабе, доктор философии и аспирант Чен Энг являются ведущими авторами.
Соблазненные проблемами
Методика трансдифференцировки была впервые разработана в лаборатории Вернига в 2010 году, когда он и его коллеги показали, что они могут превращать мышиные клетки кожи в мышиные нейроны без предварительного побуждения клеток к тому, чтобы стать плюрипотентными - это гибкая для развития этапы, из которой клетки могут стать почти любым типом ткань. Они продолжили показывать, что эта техника также может быть использована на коже человека и клетках печени.
Но каждый подход усугубляется вызовами, особенно для исследователей, желающих изучать генетически сложные психические расстройства, такие как аутизм или шизофрения, для которых требуется сотни сотен индивидуальных, специфичных для пациента образцов, для того, чтобы рассказать об относительном вкладе десятков или больше связанных с болезнью мутаций.
«Генерирование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток у большого числа пациентов является дорогостоящим и трудоемким. Более того, получение клеток кожи связано с инвазивной и болезненной процедурой », - сказал Верниг. «Перспектива генерации iPS-клеток у сотен пациентов является сложной задачей и потребует автоматизации сложного процесса перепрограммирования». Хотя можно напрямую преобразовать клетки кожи в нейроны, биопсированные клетки кожи сначала нужно выращивать в лаборатории в течение определенного периода времени, пока их количество не увеличится - процесс, который может ввести генетические мутации, не обнаруженные у человека, у которого были клетки получен.
Иллюстрация нейронов
Хотя можно напрямую преобразовать клетки кожи в нейроны, биопсированные клетки кожи сначала нужно выращивать в лаборатории в течение определенного периода времени, пока их количество не увеличится - процесс, который может ввести генетические мутации, не обнаруженные у человека, у которого были клетки получен. Изображение NeuroscienceNews.com находится в свободном доступе. Исследователи задавались вопросом, был ли более простой и эффективный способ генерации нейронов, специфичных для пациента.
В новом исследовании Верниг и его коллега сосредоточили внимание на высокоспециализированных иммунных клетках, называемых Т-клетками, которые циркулируют в крови. Т-клетки защищают нас от болезней, признавая и убивая инфицированные или раковые клетки. Напротив, нейроны являются длинными и тощими клетками, способными проводить электрические импульсы вдоль их длины и пропускать их из клетки в клетку. Но, несмотря на обширные формы, местоположения и биологические миссии клеток, исследователи неожиданно легко выполнили свои квесты. «Это шокирует, насколько просто преобразовать Т-клетки в функциональные нейроны всего за несколько дней», - сказал Верниг. «Т-клетки представляют собой очень специализированные иммунные клетки с простой округлой формой, поэтому быстрое преобразование несколько ошеломляет».
Полученные человеческие нейроны не идеальны. Им не хватает способности создавать зрелые синапсы или соединения друг с другом. Но они способны выполнять основные фундаментальные функции нейронов, и Верниг и его коллега надеются, что смогут и дальше оптимизировать технику в будущем. Тем временем они начали собирать образцы крови у детей с аутизмом. «Теперь у нас есть способ непосредственно изучить нейронную функцию, в принципе, сотен людей с шизофренией и аутизмом», - сказал Верниг. «На протяжении десятилетий у нас было очень мало сведений о происхождении этих расстройств или о том, как их лечить. Теперь мы можем начать отвечать на многие вопросы ».
Funding: The research was supported by the National Institutes of Health (grants MH092931 and MH104172), the California Institute for Regenerative Medicine, the New York Stem Cell Foundation, the Howard Hughes Medical Institute, the Siebel Foundation and the Stanford Schizophrenia Genetics Research Fund.
Статья переведена с оригинала.
Источник
https://neurosciencenews.com/blood-neurons-9251/
Спасибо за внимание.
S.E.M.S. - это проект, направленный на объединение знаний различных сфер деятельности человека, их структурирования для понимания целостности картины жизни.
И сейчас мы ищем людей, которые помогли бы нам в популиризации науки.
Вопросы задавайте в комментариях.
Эволюция молекул. Первые паразиты и первая защита от них – клетка.
Хранением наследственной информации в клетке занимается ДНК, а за активную работу в ней отвечают белки. Но, помимо этих двух классов биополимеров, существует еще и посредник — молекула РНК, которую, так уж вышло, принято считать своего рода мальчиком на побегушках (см. нуклеиновые кислоты). В клетке РНК выполняет множество функций, но лишь сравнительно недавно выяснилось, что, помимо хранения и переноса информации, она еще и способна катализировать реакции. Это решало вопрос о том, что же появилось раньше — ДНК или белки. Ни одна из этих молекул не способна воспроизводить информацию без другой, РНК же могла выполнять обе функции. Предположение о существовании рибозимов (каталитических РНК) было выдвинуто еще в 60-х годах, но лишь в конце 80-х его удалось доказать.
А в начале 60-х годов был проведен один из первых эволюционных экспериментов с молекулами, способными реплицироваться вне клетки. Молекулярный биолог Сол Шпигельман использовал РНК бактериофага Qß - вируса, поражающего клетки бактерий (конкретно этот — клетки кишечной палочки). Бактериофаги достаточно просто устроены и способны быстро реплицироваться, а их общая численность примерно равна общей численности бактерий —10^30.
Бактериофаги
Извлеченная РНК бактериофага вместе с РНК-репликазой была помещена в смесь свободных нуклеотидов (составных частей, кирпичиков РНК), где она могла безостановочно копипастить себя. Через некоторое время ее извлекали и помещали в новую смесь. Этот процесс повторялся до тех пор, пока после смены 74 поколений оригинальная РНК не уменьшилась с 4500 пар нуклеотидов до 218 (для сравнения — у кишечной палочки около 5 млн оснований, у человека — около 3 млрд).
Вирусный геном потерял более 80% своей длины и утратил способность к заражению бактерий. В искусственных условиях пробирки нужно было обскакать конкурентов по скорости репликации, а значит, сильнее сократить количество нуклеотидов.
Еще позже, в конце 90-х «монстра Шпигельмана» (так назвали эту необычную молекулу) удалось укоротить еще сильнее — до нескольких десятков нуклеотидов, необходимых только для распознавания фермента, начинающего репликацию.
При этом «монстр» снова может эволюционировать – при добавлении в пробирки бромистого этидия получались более длинные молекулы РНК, устойчивые к нему.
Эксперименты с эволюцией в пробирке продолжились. Оказалось, что если вообще убрать РНК и оставить только ее составные части и репликазу, то при определенных условиях может спонтанно возникать самореплицирующаяся РНК, очень похожая на монстра Шпигельмана. Выходит, даже такие сложные молекулы, как нуклеиновые кислоты, могут возникать без матрицы.
Данный эксперимент к тому же показал одну из проблем, для решения которой содружество биополимеров должно было собраться в клетку. Рано или поздно в результате мутации могла возникнуть эгоистичная молекула-паразит, не приносящая пользы и использующая общие ресурсы лишь для копирования самой себя. Спасти от этого может объединение содружеств биополимеров в изолированные ячейки, подобные клеткам.
Источник: SciTeam
Вещество из необыкновенных морских ежей поможет восстановить израненные сердца
Исследователи из Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН совместно с корейскими коллегами определили свойства эхинохрома, А — вещества из организма морских ежей. Они показали, что помимо антиоксидантной и противовоспалительной активности эхинохром, А воздействует на фермент атипичную протеинкиназу C-йота (PKCι) и за счет этого ускоряет образование клеток сердечной мышцы мыши из стволовых эмбриональных клеток того же вида
Эхинохром, А — это красный пигмент, который встречается в клетках морских ежей вида скафехинус необыкновенный (Scaphechinus mirabilis). Из предыдущих исследований известно, что его лекарственная форма, гистохром, оказывает кардиопротекторное действие при ишемии и последующем восстановлении кровотока (реперфузии). Кроме того, недавно было показано, что это вещество усиливает образование митохондрий в клетках.
Авторы новой статьи продолжили эту линию исследований. Они действовали на культуру эмбриональных клеток мыши (линия EMG7) и определяли, токсичен ли для таких клеток эхинохром, меняет ли он скорость их дифференцировки в клетки других типов и оказывает ли влияние на митохондрии в них. Кроме того, ученые смоделировали in vitro и на компьютере взаимодействие эхинохрома и протеинкиназы C-йота (PKCι) — фермента, задействованного в формировании кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы) из клеток-предшественников.
Исследователи выяснили, что эхинохром в дозах 500 микромоль на литр и менее не оказывает заметного токсического эффекта на эмбриональные клетки мыши. То же вещество в дозировке 50 микромоль на литр существенно увеличивало долю способных к сокращению кардиомиоцитов в культуре стволовых клеток (и сокращались они чаще, чем аналогичные клетки в контрольных культурах). Митохондрии в таких клетках развивались активнее, но их состав не отличался от такового для митохондрий клеток из контрольных культур. Концентрация супероксид-иона и ионов кальция в них тоже не отклонялась от средних значений, то есть такие «митохондрии с ускоренным развитием» не наносили вреда клетке. Что касается протеинкиназы C-йота, то эхинохром легко связывался с ней и снижал ее активность, и это, как показали опыты, было основной причиной ускорения дифференцировки кардиомиоцитов.
Таким образом, у эхинохрома есть потенциал стать кардиопротекторным средством. Вероятно, это вещество и его лекарственная форма гистохром смогут ускорять регенерацию сердечной мышцы после нарушения кровообращения в ней. Но, чтобы это проверить, требуются как минимум эксперименты на лабораторных животных, а не только на культурах клеток.
Внутренняя жизнь клетки
Навеяло постом https://pikabu.ru/story/kak_ustroena_kletka_6180776
Вспомнил мультик, который еще на первом курсе смотрел, юмористически-познавательная картина про жизнь органелл внутри клетки