Ученые восстановили работу сердца и мозга свиньи после смерти
Исследователи из Йельского университета прокачали через тело мертвой свиньи синтетическую жидкость — своего рода коктейль из препаратов, который используется в медицине для поддержания работы тканей после остановки сердца. Это было сделано через час после смерти животного — таким образом ученым удалось восстановить клеточные функции и работу сердца, печени и почек.
Для восстановления клеточных функций ученые использовали систему OrganEx. Она состоит из перфузионного аппарата и жидкости с полезными соединениями. Похожие устройства используют хирурги во время операций на сердце для поддержания кровообращения.
Достижение ученых может стать хорошим подспорьем при трансплантации органов и тканей и лечении инсультов и инфарктов, поскольку с его помощью можно вмешаться в процесс гибели клеток, замедлить его и даже восстановить некоторые утраченные функции.
«Существует множество потенциальных применений этой захватывающей новой технологии, — говорит директор Йельского междисциплинарного центра биоэтики Стивен Лэтэм. — Однако нам необходимо тщательно наблюдать за будущими исследованиями».
Искусственный интеллект научился предсказывать структуру белка
Белки — это кирпичики, из которого строится тело. Они выполняют большую часть работы в клетках, тканях и органах. Но долгое время ученые не могли понять, как из цепочек аминокислот получаются трехмерные формы белков. Кажется, теперь к ответу подобрался искусственный интеллект.
В 2020 году компания DeepMind Technologies представила алгоритм AlphaFold, который был способен моделировать форму белка. А уже через год компания открыла к нему доступ для ученых и выпустила модели для 350 тыс. белков, то есть для всех белков человека, о которых пока известно.
В 2022 году DeepMind пошла дальше и выпустила трехмерные формы более 200 млн белков — почти всех известных на данный момент науке. Конечно, это не реальные структуры, а сделанные на массивах данных модели: их точность для разных белков может различаться.
Однако важность достижения это не снижает, а спектр возможных применений колоссален — от борьбы с резистентностью к антибиотикам и разработки новых вакцин до решения фундаментальных проблем биологии. «С этим новым добавлением структур, освещающих почти всю белковую вселенную, мы можем ожидать, что каждый день будет решаться больше биологических загадок», — говорит основатель и директор Научно-исследовательского трансляционного института Скриппса Эрик Тополь.
Депрессия матерей влияет на социализацию ребенка
Депрессия может привести к изменениям в мозге. Причина — кортизол, так называемый гормон стресса, который препятствует образованию новых клеток мозга. Как следствие уменьшается объем серого вещества. Чем сильнее депрессия, тем выше потери. Человек чувствует себя вялым, появляются проблемы с памятью и мышлением.
При этом предрасположенность к депрессии — наследуемая, а недавнее исследование ученых из университета Питтсбурга показало, что наличие депрессии у матери влияет на эмоциональную социализацию ребенка.
В исследовании участвовали 49 детей от шести до восьми лет, не имеющие психических расстройств. У половины детей матери страдали клинической депрессией. Чтобы выявить связанную с вознаграждением активность мозга, ученые проводили детьми функциональную магнитно-резонансную томографию, пока те играли в компьютерную игру.
Оказалось, что дети, матери которых страдали депрессией, имели сниженную активность в части мозга, связанной с вознаграждением. Но только в том случае, если матери сами сообщали исследователям, что не испытывали восторженных реакций, когда их дети радовались. Последствием, предположили ученые, может быть нарушение эмоциональной социализации у их детей: им сложнее усваивать нормы и модели, связанные с переживанием эмоций.
«В нашем исследовании собственная история депрессии у матерей сама по себе не была связана с измененной реакцией мозга на вознаграждение у детей младшего школьного возраста, — сказала ведущий автор исследования Джудит Морган. — Она оказала влияние на реакции мозга детей только в сочетании с родительским поведением — таким, как способность признавать, имитировать или развивать положительные эмоции своего ребенка».
У искусственно выращенного эмбриона мыши забилось сердце
Казалось бы, звучит как экспозиция в научно-фантастическом романе, но это реальное достижение ученых — команды исследователей из Кембриджского университета и Калифорнийского технологического института под руководством доктора Магдалены Зерницкой-Гетц.
Материалом для эмбриона мыши послужили стволовые клетки, а не гаметы, как это обычно бывает при естественном зачатии. Исследователи смогли дорастить эмбрион вне матки до восьмого дня: так, у него появился план тела, симметрия и бьющееся сердце.
Несмотря на небольшой срок развития эмбриона, это уже важное достижение, которое открывает перед учеными новые возможности. В будущем это открытие может быть подспорьем для создания органов в регенеративной медицине или для изучения эмбрионального развития.
«[Эмбриональные период] человеческой жизни настолько загадочен, что иметь возможность увидеть, как это происходит в чашке, получить доступ к этим отдельным стволовым клеткам, понять, почему так много беременностей терпит неудачу и как мы могли бы предотвратить это — удивительно», — отметила доктор Зерницкая-Гетц.
Завершилась расшифровка генома человека
В 2003 году завершился международный проект «Геном человека», задачей которого было создание полной карты полной последовательности ДНК человека. В его рамках ученые расшифровали 92% последовательности человеческой ДНК. Оставшиеся 8% отличались запутанностью, поэтому их расшифровать при помощи доступных на тот момент технологий секвенирования было невозможно. Однако за прошедшие два десятилетия инструментарий ученых пополнился — и исследователи завершили начатое.
В конце марта 2022 года консорциум Telomere to Telomere (T2T) опубликовал полную последовательность генома человека. Ученые расшифровали дополнительно 200 млн пар оснований генетического кода, которые могут влиять на функционирование клеток.
«Эта фундаментальная информация укрепит многочисленные текущие усилия по пониманию всех функциональных нюансов человеческого генома, что, в свою очередь, расширит возможности генетических исследований болезней человека», — говорит директор Национального исследовательского института генома человека в США Эрик Грин.
Тараканы-киборги для спасения людей
Так мог бы начаться второсортный фильм ужасов, но нет — снова новости науки. Для своего исследования ученые из японского института RIKEN выбрали мадагаскарских тараканов — они большие, не летают и могут поворачиваться в случае падения. Инженеры прикрепили им на спину своеобразные рюкзаки с датчиками и сверхтонкими солнечными панелями для питания.
Жуком можно управлять с помощью Bluetooth: электрические импульсы, посылаемые датчиками, стимулируют таракана бежать в нужную сторону. Исследователи считают, что тараканов-киборгов можно использовать при землетрясениях или обрушениях зданий, чтобы найти людей под завалами.
Чтобы не сковывать насекомое во время движений, ученые использовали для экзоскелета тонкие и гибкие органические материалы. В предварительных исследованиях брюшко меняло форму, части экзоскелета перекрывались, а при более толстых элементах экзоскелета таракан передвигался вдвое медленнее.
«Учитывая возможную деформацию грудной клетки и брюшка во время движений насекомого, гибридная электронная система из жестких и гибких элементов на грудной клетке и из сверхмягких устройств на брюшке кажется самой эффективной конструкцией для тараканов-киборгов, — считает руководитель проекта Кенджиро Фукуда. — Более того, поскольку деформация брюшной полости не уникальна для тараканов, наша стратегия может быть адаптирована к другим насекомым, таким как жуки, или, возможно, даже к летающим насекомым, таким как цикады».
Зафиксирована электроэнцефалография последнего воспоминания
После падения 87-летнего мужчину доставили в отделение неотложной помощи. КТ показало субдуральную гематому — был поврежден мозг. После консультации с неврологом пациенту дали противоэпилептические препараты и перевели на непрерывную электроэнцефалографию. Однако вскоре состояние мужчины начало ухудшаться — спасти пациента не удалось.
Аппарат зафиксировал последние минуты жизни мужчины — вернее, активность его мозга. «Мы измерили активность мозга в течение 900 секунд в момент смерти и сосредоточились на изучении того, что происходило в течение 30 секунд до и после того, как сердце перестало биться», — сказал доктор Аджмал Земмар. После остановки сердца мозговая активность упала, однако прибор зафиксировал всплеск гамма-ритма, характерного при сне или медитации — или при поиске воспоминаний. Ученые предположили, что это могло означать, что пациент перед смертью видел какие-то визуальные образы. Возможно, удалось зафиксировать именно те предсмертные переживания, о которых широко известно по словам переживших клиническую смерть и другие близкие к смерти состояния.
Открытие ученых может говорить о том, что мозг может какое-то время продолжать вести скоординированную активность и после остановки сердца. Это может поставить перед медиками новые вопросы — например, о сроке донорства органов.