Новый способ победить диабет и окисление теломер. Главное на QWERTY №85
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY, а меня зовут Владимир. Мы представляем вам выпуск самых интересных новостей науки прошедшей неделе.
В этом ролике: выход мантии на поверхность Луны, взаимосвязь между кислородом и старением клеток, эволюция постельных клопов и, потенциально, решение проблемы диабета. Все подробности и ссылки будут в описании к этому ролику.
Самой интересной новостью прошлого ролика вы выбрали новость про терапию генно-модифицированными бактериофагами, направленную на лечение антибиотико-устойчивой микобактерии на фоне муковисцидоза — 77 процентов голосов. Как обычно, медицина вызывает наибольший интерес у людей, которые смотрят наши ролики, и в то же время она вызывает наибольшее количество опасений.
"Ты вирусы и вирусы против всех болезней", — которые в поп-культуре так часто превращают людей в зомби, были упомянуты в комментариях с завидной частотой. Да, бактериофаги — это вирусы, но это специфичные вирусы. Уж если они нацелены на определённую бактерию, то и атаковать они будут только её. И, кстати, проблема всеядных бактериофагов нет, а поливалентных широкого профиля, которые изволят откушать на разных видах бактерий, очень немного. Откушать, конечно же, фигурально.
Факт: атакует клетку с единственной целью — размножиться. И это лишь побочное следствие, что в результате этого размножения клетка прекращает работать на себя и начинает работать на вирус, превращаясь в подконтрольную ему фабрику, а потом чаще всего растворяется в небытие. И уж явно учёные не захотят, да и вряд ли смогут изменить геном вируса так, чтобы он расширил свои свойства ещё и на человеческие клетки.
Но что они точно захотят сделать, так это сконструировать фагов для таких бактерий, против которых сейчас не действуют антибиотики, или ещё не подобраны естественные бактериофаги. Причём даже не для видов бактерий, а для их штаммов. Как было с британской девочкой: тысячи проб различных фагов, тысячи тестов на микобактериях в чашках Петри. Бактериофаг, который напрямую убивал микобактерий, как мы помним, был только один, и этого было мало для терапии.
А вот другой факт просто размножался в бактерии, но не убивал её. Некоторые бактериофаги так делают: просто заставляют клетку строгать свои копии. У неё не наступает стадии лизиса, то есть растворение клетки. И вот именно этот ген, отвечающий за безобидное размножение, у него и удалили для создания смертоносности, и затем дали пациентке. Но это никак не может повлиять на другие стороны поведения фага, и поэтому и только поэтому эта новость так важна.
Это было первое в мире лечение генно-модифицированным бактериофагом.
А стоит только начать ядро мантии. Кора — это такая примерная структура планеты земного типа, и к ним можно отнести и Марс, и Меркурий, и Землю, ваш Кэп. И давайте отнесём сюда и Луну. Учёные как-то предположили, что кора может покрывать Луну не полностью, и на дне самых глубоких кратеров могут проступать верхние слои мантии. Тем более что при исследовании обратной стороны Луны был обнаружен один из самых крупных и самых старых кратеров в солнечной системе: бассейн Южный Полюс Редкена. Он углубляется почти на 9 километров.
Поверхность Луны, а его диаметр — две с половиной тысячи километров. И выглядит он так, как будто от Луны откусили кусок, как от яблока. Очевидно, что при его образовании из недр Луны в клуб до 200 километров мог произойти выброс значительного количества вещества, и она могла оказаться на поверхности. Большое количество магния и железа в его составе могло бы свидетельствовать о мантии. Нам происхождение этого вещества — это была всего лишь теория. А потом пришли китайцы и всё выяснили.
В 2019 году ровер Юйту 2, нефритовый заяц, 23 Лунев, шестом районе, вместе с модулем Чай и 4 смог проанализировать образцы прямо на месте. Он провёл спектральный анализ лунных пород в инфракрасном диапазоне, и по его результатам эти образцы отличаются от базальтовых пород на поверхности Луны и с высокой долей вероятности принадлежали когда-то мантии. Работа лунохода продолжается. И, кроме того, китайцы планируют ещё несколько миссий, чтобы доставить образцы грунта на Землю, причём не с поверхности, как это делали "Аполлон", а с двухметровой скважины.
Кстати, ещё одно исследование показывает, что Луна до сих пор сейсмически активна, что подтверждает повторный анализ данных сейсмографов, установленных в 60-х — 70-х годах в ходе миссии "Аполлон".
Мы стареем по разным причинам, и одна из них — это укорачивание теломер на концах хромосом. Мы об этом рассказывали вам неоднократно. И словами "предел Хэйфлика" вас не удивишь. Но и причина укорачивания теломер в общем-то тоже не одна. Основная — это невозможность полной репликации ДНК в хромосоме при делении клетки. Копировать ДНК приходится чуточку отступать от края хромосом, укорачивая каждый раз теломеры.
Слишком короткие теломеры не дают клетке делиться, а без обновления организм начинает стареть. Как минимум одна другая причина укорачивания теломер — это, образно говоря, медленное горение, то есть окисление при воздействии активного кислорода, окислительный стресс. Этот процесс, который затрагивает всю клетку целиком, поэтому выделить отдельно его эффект влияния именно на теломеры достаточно сложно.
Но разве кто-то сказал "невозможно"? Учёные, чтобы разобраться в этом процессе, стали натравливать на кончике ДНК свободные радикалы. Для начала к одному из белковых комплексов, защищающих теломеры, то защитникам ДНК тоже нужна защита, присоединили фото-чувствительный пигмент. Если посветить на него светом определенного спектра, пигмент выделяет молекулу синглетного кислорода, и он действует не на всю клетку, а локально именно на теломеры.
Химические свойства синглетного кислорода несколько отличаются от основного, но не настолько, чтобы помешать проведению эксперимента на культуре раковых клеток. Дело: теломеры получили встряску под воздействием кислорода. Его атомы внедрялись в ДНК конкретного нуклеотида основы и повреждали её. Если воздействие было непродолжительным, то срабатывали восстановительные механизмы и ферменты, залечивающие повреждения.
Но справиться с продолжительным воздействием защита уже не могла, поэтому повреждённые участки просто удалялись, а вместе с тем укорачивались и теломеры. Так укорачивали, что хромосомы в конце концов сливались в единый конгломерат, и ни о каком делении клетки речи уже быть не могло. И заметьте, мы говорим о раковых клетках, которые не имеют предела репликации. В принципе, за счёт выработки фермента теломеразы, который удлиняет теломеры на концах хромосом.
Так что это открытие можно применить двояко: и против рака, и против старения.
Постельные клопы — неглупые ребята. Зачем ютиться в пещерах и паразитировать на летучих мышах, когда есть сочные сладкие люди, спящие на мягких кроватях в тепле и уюте? Раньше учёные так и считали, и появление кровососущих клопов связывали с летучими мышами, ставшими их первыми хозяевами. Люди же подхватили этих паразитов от летучих мышей во время их совместного проживания на одной жилплощади в пещерах.
Исследование эволюции клопов ярко подтверждает тот факт, что наука не для слабаков. Учёные 15 лет собирали различных постельных клопов в разных странах мира, чтобы пролить свет на их происхождение. Они расшифровали их гены, составили филогенетическое древо и посмотрели, когда разделились разные виды. Эта задача вполне решаема, потому что скорость накопления в ДНК мутации, приводящих к появлению новых видов, плюс-минус известна.
Оказалось, что постельные клопы отделились от своих сородичей около сотни миллионов лет назад — это меловой период, когда по Земле бродили динозавры, и ни о летучих мышах, ни тем более о людях слыхом не слыхивали. Кроме того, кровососущие клопы ещё несколько раз видели своё эволюционное древо, чтобы где-то лет через тридцать-пятьдесят миллионов вновь все вместе сойтись на летучих мышах.
О том, чем кровь они предпочитали до этого, авторы исследования пока не знают, но вряд ли это динозавры, ведь клопы селятся там, где есть дом — гнездо. А так что предлагайте свои варианты. Кроме того, два вида, которые паразитируют только на человеке: обычный и тропический, возникли ещё до нашего с вами появления — 47 миллионов лет назад. Хотя ранее считалось, что эти клопы разделились именно на человеке.
Как видите, постельный клоп в ходе своей эволюции прошёл извилистый и тернистый путь к успеху, чтобы сейчас жить в достатке и комфорте бок о бок с человеком.
Учёные хотят это мы помешать. К последним новостям этого выпуска нужно подойти осторожно. Во-первых, статья опубликована в оксфордском журнале "Молекулярная генетика человека", они в чем-то более именитом. А во-вторых, она звучит, ну, уж слишком хорошо. Учёные заявили, что нашли способ обернуть диабет вспять.
Сахарный диабет разных типов тесно связан с работой бета-клеток поджелудочной железы. В одном случае они прекращают вырабатывать гормон инсулин, жизненно необходимый для регуляции уровня глюкозы в крови, а в другом — как говорят учёные, некоторые бета-клетки превращаются в дельта-клетки. Это клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают другой гормон — соматостатин. Он, между прочим, блокирует выработку инсулина, двойной удар по эндокринной системе.
Раньше медики считали, что бета-клетки плавно и постепенно разрушаются и утрачивают свои функции как при диабете 1, так и 2 типа под воздействием определённых неблагоприятных условий. Становится понятно, почему учёные так считали: если ты видишь, что бета-клеток не стало, ты, памятуя бритву Оккама, считаешь, что они просто погибли.
А вот когда анализ тканей поджелудочной железы диабетиков (посмертно, разумеется) показывает, что дельта-клеток у них больше, чем должно быть, поневоле задумаешься. В попытках выяснить, что вызывает механизм трансформации, учёные изучали сигнальную систему, с помощью которой клетки общаются друг с другом. Упрощенно, в этой сигнальной системе на уровне обработки РНК возникают ошибки в целых 25 процентах случаев. Нарушенная коммуникация, вероятно, и вызывает изменение типа клетки.
Но раз бета-клетки на самом деле не погибают, а превращаются в дельта-клетки, то должен быть способ превратить их обратно. И учёные попробовали это сделать. Вещество, которым они обрабатывали, той т-клетки, вы видите на экране. Обработка веществом восстановила правильную экспрессию генов в клетках и вернула правильную секрецию гормонов. Дельта-клетки дифференцировались обратно в бета-клетки, а это и нужно.
Важно учесть то, что эксперименты проводились на человеческих клетках, а не на клетках грызунов, как обычно. Что это — вариант спасения жизни, или опять ложный след? Чтобы выяснить это, останавливаются учёным нельзя.
Ну что ж, а на этом сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Проголосовать за самую интересную новость этого выпуска можно в подсказках к этому видео, они находятся наверху. Оставляйте своё мнение в комментариях, ставьте лайк этому видео и делитесь им со своими друзьями. Не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме, и щелкните, пожалуйста, колокольчик.
И до скорых встреч! Пока!
[Музыка]