Российский учёный положительно оценил перспективы лечения индуцированными плюрипотентными клетками

Название доклада — «Прыжок вверх по лестнице, ведущий вниз» — отражает суть плюрипотентных клеток, которые находятся «внизу», у истоков развития биологических организмов. «В начале пути… клетки имеют громадный потенциал разнообразия, а в конце пути потенциал мал, — пояснил г-н Киселёв. — Как камень с вершины горы может скатиться в любую сторону, но, скатившись, он уже не может переместиться в другое место».

Естественные плюрипотентные клетки (эмбриональные стволовые) специалистам прекрасно известны, но использовать их невозможно по этическим соображениям. В последние годы, однако, активно развиваются технологии получения так называемых индуцированных плюрипотентных клеток (ИПК) из зрелых клеток организма. «Всего четыре гена могут заставить взрослую клетку перейти в эмбриональное состояние, — заметил докладчик. — Можно превращать клетки, например, пупочной вены человека, которых остаётся много после родов, и этически они свободны».

На основе ИПК биологи, как предполагается, в лабораторных условиях будут создавать те типы клеток, которые необходимы для терапии.

Приведённый исследователем пример взят из его собственного опыта: в мартовском номере журнала Cell Cycle российские учёные опубликовали отчёт о первом удачном опыте получения ИПК из эндотелия (клеток, выстилающих внутреннюю поверхность сосудов) пупочной вены. Клетки эндотелия легкодоступны, не успевают накопить повреждений ДНК, удобны в обращении и могут храниться длительное время. В экспериментах авторы использовали упомянутые выше гены Oct3/4, Sox2, Klf4 и c-Myc. ИПК были успешно протестированы на способность к дифференцировке в различные клетки нервной и хрящевой тканей, а также в клетки кишечного эпителия.

Эндотелий

Из доклада биолога следует, что технология применения и получения плюрипотентных клеток организма ясна и в значительной мере отработана. Сейчас учёным необходимо сконцентрироваться на поиске возможных несоответствий между стволовыми клетками и ИПК.

«Это открытие имеет очень короткую историю, но уже потрясает мир, — заявил Сергей Киселёв. — Оно претендовало на Нобелевскую премию и неизбежно будет выдвинуто на неё в дальнейшем».

источник

Расшифрован скрытый код в человеческой ДНК

У сложных организмов последовательности элементов ДНК – нуклеотидов, содержащие информацию для синтеза тех или иных белков (эксоны), чередуются с «пустыми» участками (интронами). В процессе синтеза белка пустые участки удаляются, а информативные «склеиваются», однако это удаление и склейка может происходить разными способами. Разным получается и результат синтеза – белок.

Этот процесс – альтернативный сплайсинг – дает различным клеткам возможность по-разному «прочитать» один и тот же ген, что позволяет существенно увеличить информационную емкость генома.

Изучение механизма сплайсинга и, в частности, прогнозирование его результатов в разных тканях организма оказалось достаточно трудной задачей. Исследование под руководством профессоров Брендана Фрея и Бенджамина Бленкоу из университета Торонто, по словам его авторов, представляет собой описание «кода сплайсинга», «словаря» комбинаций из сотен характеристик РНК и результатов сплайсинга для большого количества эксонов.

«Человеческая ДНК содержит 22 тысячи генов. Может показаться, что это много, но только если не учесть, что у тополя их 45 тысяч. Мы хотели понять, как информация, нужная для того, чтобы создать нечто такое сложное, как человеческий мозг, может быть закодирована в относительно небольшом количестве генов. Мы открыли скрытый код внутри ДНК, который клетки живых организмов используют, чтобы получить из 20 тысяч генов сотни тысяч генетических сообщений, переставляя их части», – сказал Фрей, которого цитирует пресс-служба университета.

Исследователи собрали информацию о включении или удалении более трех тысяч эксонов м-РНК в четырех типах ткани у мышей, а также данные о других характеристиках этих РНК. Затем с помощью компьютерной модели они определили, какие комбинации характеристик лучше всего объясняют специфические для конкретного типа ткани результаты альтернативного сплайсинга.

По мнению разработчиков модели, с учетом сложности задачи им удалось получить достаточно точные результаты. В частности, система успешно предсказывала изменения в комбинациях эксонов для конкретных пар тканей. Кроме того, полученный код предполагает, что включение эксонов, которые приводят к образованию процессированных или «обрезанных» белков, часто служит механизмом регуляции активности генов в процессе перехода от тканей эмбриона к взрослым тканям.

«Работу... лучше рассматривать как открытие первого фрагмента гораздо более крупного «Розеттского камня», необходимого для расшифровки альтернативных сообщений нашего генома. Ожидаемая волна обширных массивов данных, созданных с применением высокопроизводительных технологий, должна вскоре предоставить возможности уточнения кода», – заключают в своем комментарии к статье коллеги авторов Рамон Техедор и Хуан Валькарсел из университета Помпеу Фабра (Испания).

Пресс-бюро «2000»

Генетический диагностический датчик позволит узнать о болезни гораздо раньше, чем появятся первые симптомы

Исследователи из университета Дюка разработали этот новый датчик по заказу DARPA. Датчик обнаруживает изменения на генном уровне, которые происходят в человеческом организме, подверженном вирусной инфекции. Ученые, во главе с доктором Джеффри Гинзбургом, директором Института генетики университета Дюка, идентифицировали 30 признаков генетических изменений, вызванных воздействием различных типов вирусов. В некоторых случаях прошли часы или дни с момента обнаружения признаков до момента появления синдромов заболевания.

Ученые провели четыре серии испытаний нового датчика, в которых приняло участие около 80 человек. Здоровые люди были специально инфицированы тремя различными видами вирусной инфекции. Затем у каждого из них были взяты образцы крови, слюны и другие анализы, которые подверглись проверке на генетические изменения, характеризующие заболевание. Результаты анализов показали беспрецедентную точность такого метода диагностики, равную около 96%.

Агентство DARPA выделило на эти исследования финансирование в размере 19.5 миллионов долларов, видя в этом большой потенциал технологии, которая сможет помочь провести раннюю диагностику заболеваний личного состава воинских частей, побывавших в потенциально опасных с биологической точки зрения районах. Система ранней диагностики поможет произвести изоляцию зараженных военнослужащих прежде, чем они станут угрозой для других, еще здоровых людей.

Эти исследования могут послужить здравоохранению и не только в военной области. Ученые уже обнаружили, что генетические подписи вирусных инфекций кардинально отличаются от подписей бактериологических инфекций. Точная информация о болезни пациента может предотвратить ошибки, в результате которых врачи прописывают пациентам антибиотики, которые в данном случае совершенно бесполезны. Агентства по здравоохранению и предотвращению эпидемий смогут использовать технологию для выявления и локализации вспышек различных заболеваний, останавливая, таким образом, распространение глобальных эпидемий.

источник

Пирамидальный нейрон в неокортексе (фото mikeeconomo).

Обнаружен новый вид стволовых клеток

Хотя новые СК, скорее всего, есть, к примеру, также и у кошек с собаками, у людей их наверняка больше, и в нашем организме они, вероятно, активнее, считает автор исследования Арнольд Кригштейн, невролог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США).

Г-н Кригштейн подчёркивает, что мозг крыс и мышей не имеет новооткрытого вида СК, поэтому результаты исследований на грызунах следует экстраполировать на людей с осторожностью. Аутизм, шизофрения, неспособность к обучению, болезнь Альцгеймера — всё это влияет на кору головного мозга и всё это изучается на мышах.

Напомним, что стволовые клетки — это особый вид клеток, который способен обновляться неопределённое количество времени, а затем превращаться в клетки других типов. Некоторые СК ограничены в своих возможностях. Например, нервные СК могут стать нейронами и больше ничем.

У эмбрионов предшественниками нейронов коры головного мозга становятся клетки радиальной глии. Но эти клетки, прежде чем обосноваться в неокортексе, появляются в субвентрикулярной зоне мозга. Она имеется и у человека, и у грызунов, но, в отличие от последних, у людей и других приматов внешняя часть субвентрикулярной зоны расширена, и учёные давно подозревали, что в этой области существуют особые СК.

Во многом новые клетки напоминают клетки радиальной глии, но делятся по-иному. В частности, они совершают движения, которые наука ещё не наблюдала. «Мы не совсем понимаем смысл этих движений», — признаётся учёный.

Человеческие эмбриональные стволовые клетки после митоза
Дальнейшие исследования будут посвящены взаимодействию новых, эволюционно более молодых клеток с более примитивными клетками радиальной глии. Вполне вероятно, что мозаика в коре головного мозга и делает нас людьми.

http://science.compulenta.ru/535012/

Операция по пересадке печени: донорская артерия
(фото Wally McNamee / Corbis).

Человеческую печень будут выращивать в лаборатории

Полученная новая печень была успешно трансплантирована реципиенту. Эксперименты проводились пока только на крысах.

Исследователи верят, что это достижение произведёт настоящую революцию в лечении болезней печени и решит проблему нехватки органов для пересадки. Новую методику также можно будет использовать для «переработки» тысяч донорских органов, которые в настоящее время считаются слишком старыми или повреждёнными, а потому непригодными для трансплантации. При помощи собственных клеток реципиентов врачи смогут «омолаживать» печень, тем самым устраняя необходимость приёма мощных лекарств для предотвращения отторжения пересаженного органа.

В настоящий момент технология требует использования донорского органа. Но со временем выращивать человеческую печень можно будет из свиной или на основе искусственного каркаса. Кстати, похожая методика применялась два года назад в Испании для выращивания трахеи, которую пересадили пациенту. Печень — более сложный орган, поэтому времени на разработку методики потребовалось больше.

Ежегодно в одной только Великобритании проводится более 600 операций по пересадке печени. По статистике, более 20% пациентов умирают, так и не дождавшись подходящего донорского органа.

источник

Стресс убивает память на клеточном уровне

Мозг -- одна из самых загадочных структур не только живого организма, но и, пожалуй, всей Вселенной. Ученые небезосновательно стараются разгадать секреты управляющего центра и понять, почему мозг стареет, а человек при этом глупеет. Нобелевский лауреат, открывший структуру ДНК, Джеймс Уотсон говорит, что, если бы была возможность начать вторую жизнь, он бы обязательно посвятил ее изучению мозга. Доктор Уотсон тоже хочет знать, как продлить молодость мозга и сохранить светлый разум в преклонном возрасте.

Infox.ru уже писал об исследовании американских ученых, которые нашли взаимосвязь между количеством дендритных шипиков и возрастными изменениями памяти. По их данным, с годами количество шипиков на нейронах уменьшается, и мозг млекопитающих утрачивает былую способность запоминать. В исследовании биологов из Калифорнийского университета и Университета Рокфеллера описана еще одна причина повышенной смертности шипиков.

Центр запоминания
Гиппокамп -- участок мозга, который участвует в формировании многих типов памяти и переформатирует краткосрочную память в долгосрочную. Иными словами, он получает информацию, кодирует ее, упаковывает в архивы и достает необходимые файлы по требованию. На клеточном уровне запоминание, архивация и переформатирование осуществляются с помощью связей между разрастающимися нейронными шипиками, которые образуют дополнительные синапсы. Под микроскопом помнящая нервная клетка значительно отличается от своих отдыхающих соседок. У запоминающей труженицы размеры и масса отростков сильно увеличиваются.

Стресс отупляет
Неоднократно ученые сообщали, что стресс изменяет структуру и функции запоминающего центра. Достоверно доказано, что хронический стресс приводит к ослаблению памяти и внимания, вызывает аномальные изменения в строении нервных клеток и синапсов. Кратковременный острый стресс тоже корректирует форму нервных клеток, уменьшая разветвленность и плотность древовидных (дендритных) отростков в функциональных участках гиппокампа. Причем нейроны, измененные под действием хронического и краткосрочного стресса, могут несколько отличаться по внешнему виду. Исследователи отмечают, что наблюдаемые различия не изменяют суть проблемы.
Главное -- стресс влияет на функциональные зоны гиппокампа. Эффект же может отличаться в зависимости от силы стресса, продолжительности воздействия, гормонального фона и возраста организма, который находится под воздействием стресса. Тем не менее исследований, направленных на изучение механизмов, при помощи которых стресс ослабляет память, до настоящего момента не проводилось, говорят авторы работы.
Мыши в мегаполисе

Исследователи из США под руководством Кристофера Рекса (Christopher S. Rex) провели эксперимент на трансгенных мышах, нейроны которых производили желтый флуоресцентный белок. С помощью такой метки ученые сделали нервные клетки более видимыми и заметными. Далее по уже разработанным и испробованным методикам ученые вгоняли мышей в краткосрочное стрессовое состояние.

Чтобы оценить всю остроту эксперимента, нужно представить себя лабораторной мышкой -- ради науки им пришлось пережить нешуточный страх. Каждая мышь сидела в отдельной колбочке объемом 50 мл. Емкости с мышками стояли не на столе, а на вибрирующей площадке. Более того, эксперимент проходил в ярко освещенной лаборатории и сопровождался музыкой и шумом. Очевидно, что мыши чувствовали себя некомфортно. Впрочем, если на минуточку представить тысячи москвичей, которые заталкиваются в вагоны метро и электричек (особенно в эти дни на Курском вокзале), то, пожалуй, мышиный стресс можно сравнить с ежедневной рутиной жителя мегаполиса.

Стресс подрезает веточки нейронов
После описанного выше пятичасового стресса ученые проверили способность мышей усваивать новые знания, а заодно присмотрелись к морфологическим изменениям в нейронах гиппокампа. Оказалось, что у мышей значительно уменьшились количество и плотность расположения дендритных шипиков в уже известном биологам участке CA3. Дело в том, что предыдущие исследования указывали на деградацию нейронов в этой области при хроническом стрессе. Теперь ученые выяснили, что нейроны изменяются и при коротком остром стрессе.

Согласно результатам исследования, утрата шипиков сопровождается ослаблением нейронных связей. Это и понятно, ведь каждый дендритный шипик образует синапс с другими отростками. С помощью таких узелочков нейроны образуют единую сеть. Но если узелок разрезать, то в сети образуется дыра. Чем больше таких дыр (и меньше нейронных связей), тем хуже клетки мозга обмениваются информацией. Соответственно, новая информация не только не сохраняется, но даже не усваивается. Именно к таким выводам пришли ученые, когда соотнесли количество потерянных шипиков с интеллектуальными изменениями.

«Индивидуальный уровень утерянных шипиков коррелирует с когнитивными нарушениями испытуемой особи», -- пишут авторы работы Correlated memory defects and hippocampal dendritic spine loss after acute stress involve corticotropin-releasing hormone signaling, опубликованной в журнале PNAS.

Естествоиспытатели обратили внимание на то, что в ответной реакции на стресс принимает участие тоже известный нейропептид -- кортикотропинвысвобождающий гормон (CRH). С его появлением и включением соответствующего рецептора ученые связывают обрезание шипиков. Исследователи отмечают, что пока неясно, как белок CRH истребляет отростки нейронов. В больших концентрациях нейропептид способен самостоятельно убивать дендритные шипики, воздействуя на рецептор CRFR1. Однако в живом организме нейроубийца, скорее всего, взаимодействует с другими соединениями. Ученые предполагают, что CRH лишь одна из молекул, которые угнетают память и способность обучаться.

Нейрофизиологи попробовали блокировать систему CRH-CRFR1. Оказалось, что мышей с отключенной системой «белок-рецептор» шум мегаполиса не гнетет. После пятичасовой лабораторной пытки зверьки не страдали явными когнитивными расстройствами, да и с нейронами все было в норме. Исследователи утверждают, что полученные результаты можно применить и в медицинской практике.

Пока биологи не нашли остальных участников отупляющего процесса, они советуют избегать стрессов и беречь нервы. Известно, что легкий стресс (например, ушат холодной воды) активирует организм и заставляет человека взбодриться. Но ситуации, в которые горожане попадают каждый день, могут значительно отуплять мозг и снижать интеллект.

http://infox.ru/science/animal/2010/07/06/dyendritnyyye_shipik.phtml

Генетическая память мешает создать идеальную клетку

По этическим соображениям использовать эмбриональные стволовые клетки в медицине невозможно. Поэтому ученым приходится выкручиваться и искать способы получения универсального и безопасного материала, из которого можно «построить запасные части для организма».

Клетки бывают разные…
В результате слияния сперматозоида и яйцеклетки образуется уникальная клетка — зигота. В развитии организма из единственной клеточки принимает участие сразу 5000 генов. Правда, с каждым делением «праматерь» всех клеток теряет свою уникальность, а точнее, универсальность. В сформированном организме остается лишь небольшое количество экземпляров, несколько похожих на свою родоначальницу – эмбриональную тотипотентную стволовую клетку.

Если бы у ученых были такие клетки, они бы смогли реализовать самые фантастические научные идеи. Но проблема состоит в том, что тотипотентные (эмбриональные) стволовые клетки – немногочисленные недифференцированные клетки, которые присутствуют лишь на ранних стадиях эмбриогенеза. С развитием эмбриона такие клетки постепенно утрачивают способность превращаться во все ткани организма. В зависимости от их универсальности клетки относят к плюрипотентным, мультипотентным и унипотентным.

Все три типа стволовых клеток, образованных одной тотипотентной, в разных количествах сохраняются во взрослом организме. Для регенеративной медицины наибольший интерес представляют плюрипотентные стволовые клетки. Ведь они могут превратиться в самое большое число тканей.

Молекулярная картина органогенеза
Эмбриональные стволовые клетки самые желанные по простой причине – из них можно вырастить любую «запасную часть» для поврежденного человеческого организма. У взрослого человека таких клеток уже нет, а плюрипотентных очень мало. Правда, ученые уже умеют перепрограммировать соматические, после чего те начинают работать как стволовые. Такие клетки называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК).

Стоит помнить, что стволовые клетки – это лишь строительный материал. Ученым предстоит еще немало потрудиться, чтобы заставить его работать на человека. Понять секреты формирования органов можно, если лучше изучить этот процесс в естественных условиях, то есть на примере эмбриона. Китайские ученые под руководством Фан Хая описали «карту активности» всех генов человеческого эмбриона, которые обеспечивают зарождение и формирование органов в ходе эмбриогенеза. Они выделили две основные группы генов, которые работают одновременно, но с различной интенсивностью и в противоположных направлениях. По словам исследователей, одна группа генов начинает угнетать тотипотентные свойства эмбриональных клеток. В это же время в работу включаются гены, которые заставляют клетки дифференцироваться.

Основываясь на результатах настоящего и предшествующих исследований, биологи предложили схему молекулярных изменений, которые лежат в основе органогенеза. Ученые уверены, что эти знания необходимы для перепрограммирования клеток и выращивания нужного органа. Молекулярные и генетические секреты образования органов исследователи опубликовали в статье 19 июля.

Клетка помнит
В это же время независимо друга от друга в журналах Nature и Nature Biotechnology две группы исследователей заявили, что перепрограммированные клетки «помнят» об истоках своего происхождения. Обнаруженная «клеточная память» одновременно может быть и преимуществом, и препятствием в использовании стволовых клеток для медицинских и научных целей.

В первом эксперименте исследователи из США использовали одинаковые плюрипотентные стволовые клетки, полученные из различных источников. Ученые «подсадили» перепрограммированные клетки в эмбрион мыши, который на тот момент состоял всего лишь из нескольких сотен клеток (стадия бластоциста). Далее ученые следили уже за эмбрионом химерного гызуна in vitro и пытались разобраться с тем, какую генетическую информацию реализуют перепрограммированные клетки. Оказалось, что одинаковые стволовые клетки имеют некоторые отличия – каждая из них реализовывала несколько иную генетическую информацию, в которой были заметны «отголоски прошлого». Но ученым удалось обхитрить генетическую память. Для этого они провели 16 циклов культивирования, после чего различия между ИПСК исчезли.

В статье в Nature другая группа ученых сравнивает стволовые клетки, полученные двумя способами – перепрограммированием ДНК и с помощью пересадки клеточного ядра. Исследователи отмечают, что методика, используемая для клонирования животных (пересадка ядра), более надежна. Полученные таким способом стволовые клетки имеют большие сходства с эмбриональными стволовыми клетками, чем ИПСК.

«Ученым необходимо обратить большее внимание на механизм перепрограммирования клеток посредством привнесенного в клетку ядра, так как этот метод выглядит более эффективным», — говорит Джордж Далли из Института стволовых клеток в Гарварде.

http://infox.ru/science/lab/2010/07/19/Stvolovyyye_klyetki_.phtml

Группа крови и характер

Люди, имеющие первую группу крови, отличаются любознательностью и стремлением к совершенству.

Наличие второй группы говорит о веселом, но эксцентричном и эгоистичном характере.

Люди, имеющие третью группу крови, любопытны, щедры, но упрямы.

У людей с четвертой группой есть художественный вкус, но они загадочны и непредсказуемы.
Все эти факты звучат как предсказания гороскопа, но, тем не менее, многие люди используют их в повседневной жизни: при приеме на работу, выбирая мужа или при заключении важных контрактов.

Как показали исследования, характер мужчины определяется тем, какая у него группа крови.
Именно от этого зависит его поведение и отношение к женщинам. Обладатели I группы напоминают напористого быка, который идет к цели, не раздумывая, через все преграды. Он преследует даму, пока она не ответит согласием. Но если она сразу готова завязать с ним отношения, то мужчина теряет к ней интерес.

Те, у кого II группа крови, неисправимые романтики, застенчивы и скромны. Они нравятся в основном женщинам в возрасте.

Для тех мужчин, у кого III группа, секс – всего лишь развлечение, их характер легкий, и они очень любят жизнь. Как выяснили исследователи, у 40 процентов миллионеров в Америке именно эта группа крови.

Если же у вашего избранника IV группа, то его буйный нрав доставит много хлопот. В него влюбиться можно очень легко, но когда он сам полюбит, то со всей страстью окунается в это чувство, но мучает, прежде всего, самого себя.

Некоторые ученые считают, что группа крови не имеет ничего общего с характером человека, а разделение людей по такому принципу напоминает идеи расизма или нацизма. Вы можете воспользоваться этой теорией, если хотите развить нераскрытые в себе таланты и черты, предлагают ученые, но пока эта теория не нашла научного подтверждения и не была опровергнута.

http://tainamira.ru/articles-52-1248.html

Генные мутации защищают организм в молодости и подвергают риску в старости

Атул Бутте, помошник профессора педиатрии и биоинформатики в Стенфорде, говорит, что вначале выводы исследования показались биологам нелогичными и удивительными, так как в генах людей в процессе эволюции был, к примеру, выработан механизм, блокирующий производство инсулина, без которого диабет первого типа становится смертельным заболеванием.

Однако позже ученые установили, что практически все генные мутации, открывающие путь к сложным заболеваниям, блокируют базовые, например, делают людей невосприимчивыми к атакам тех или иных вирусов или бактерий. "Сейчас нам еще не до конца понятен механизм такой эволюции, но очевидно, что на протяжении долгого периода времени проблема защиты от простых заболеваний была для поколений людей более актуальной, нежели защита от комплексных, таких как диабет", - говорит Бутте.

Исследователи предполагают, что частично такой эволюционный фокус можно объяснить необходимостью защиты от вирусов и бактерий в молодом возрасте, а в идеале сразу после рождения, когда на новорожденный организм обрушивается внешняя среда. То есть, генная система, защищая организм в младенчестве от ряда болезней, в более зрелом возрасте обращает преимущества в недостатки и открывает путь к артритам, диабету, ожирению, сердечным приступам, гипертонии и т д.

В качестве примера стенфордские медики приводят диабет первого и второго типов. Известно, что во многом эти заболевания имеют генные корни, но по иронии судьбы большая часть "диабетических генов" как раз связана с защитой в раннем возрасте от некоторых других заболеваний. То же самое можно сказать и об ишемической болезни сердца, отмечают ученые.

http://podrobnosti.ua/health/2010/08/19/709095.html