Самое масштабное исследование рака и медузы-киборги. Главное на QWERTY №113
[музыка] Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY, а меня зовут Владимир. Мы представляем вам выпуск самых интересных новостей науки прошедшей недели.
В этом ролике: самое массовое исследование генома раковых опухолей, рекорды зонда Паркер, акустическая левитация в промышленности, симбионты пчел против пчелиных паразитов и медузы-биокиборги.
Лучшей новостью прошлого выпуска вы признали новость про то, что британские ученые случайно обнаружили потенциально универсальное средство для лечения рака. Почти 50 процентов голосов отошло этой теме. Суть в том, что существуют не классические Т-лимфоциты, сканирующие, как и обычные Т-лимфоциты, поверхность клеток в поисках аномалий, присущих раковым клеткам.
Но, в отличие от обычных Т-клеток, реагирующих на главный комплекс гистосовместимости, сильно отличающийся у разных людей, неклассические Т-клетки распознают многие виды рака с помощью белка MR1, который не сильно отличается от человека к человеку. Если немного непонятно, то щелк по подсказке.
Результаты экспериментов над мышами с человеческой иммунной системой и пересаженными человеческими опухолями показали, что потенциал у нового метода не меньше, чем у одобренной Сие арт-терапии. Только это индивидуальное удовольствие стоит пару сотен тысяч долларов и работает не со всеми видами рака. А универсальное средство должно быть дешевле.
Но более подробно все-таки хочется сказать про другое. Опубликованы результаты самого массового генетического исследования раковых опухолей, раскрывающего влияние ошибок в ДНК на размножение раковых клеток. 23 связанных статьи, и 6 из них в журнале. Нынче работа принадлежит проекту Панкин Сэр.
За 10 лет 1300 ученых проанализировали более двух с половиной тысяч геномов 38 видов рака — от рака груди и до рака печени. Предыдущие исследования опирались на анализ экзома, раздела ДНК, содержащего, грубо говоря, участок, кодирующий белки. ДНК экзон занимает один-два процента от всей ДНК, но мутации в нем составляют 85 процентов всех мутаций, связанных с болезнями.
Но в некодирующей ДНК, ранее ошибочно называемой мусорной, тоже могут содержаться угрозы. Секвенирование генома становится все дешевле, и неудивительно, что ученые выходят за рамки кодирующей ДНК в поисках ранее неизвестных структурных изменений, влияющих на клеточное развитие и возникновение рака.
Исследователи обнаружили более 80 процессов, влияющих на рост опухолей. Например, в 20 процентах опухоли были клетки, в которых хромосомы дробились и перемешивались — это так называемый хрома trip cis. Хотя в небольшой опухоли может насчитываться до 100000 мутаций, в среднем в каждой опухоли имеется четыре-пять драйверных, то есть приводящих к мутации.
В общем, в 95 процентах образцов опухоли удавалось найти хотя бы одну драйверную мутацию по сравнению с 60 семью процентами при секвенировании экзома. Говоря по-русски, большему количеству больных может быть назначено лекарства, нацеленные на белок, производимый таким драйверным геном. Например, у больных с саркомой и с раком легких до одного и того же вида рака могут вызывать разные наборы мутаций. Но и одна и та же мутация может развивать разные виды рака.
Но еще важнее то, что ученые смогли проследить развитие мутаций в образцах биопсий. Они подтвердили, что первоначальные мутации зарождаются за годы или даже десятилетия до того, как рак в принципе становится диагностируемым. А это значит, что должны появиться методы очень ранней диагностики и, следовательно, лечения.
Также в статьях затронута тема новых признаков мутации, зависящих от внешней среды, например, табачного дыма, того, как часто в геноме опухоли содержится участки ДНК вирусов — спойлер, в 13 процентах случаев — и многое другое. Переоценить значение этих работ, к слову, находящихся в открытом доступе, сложно. Несмотря на ряд ограничений и очевидной сложности с разработкой лекарств, эти работы открывают новые закономерности и новые горизонты.
Совсем коротко о приключениях Паркер и солнечного зонда, ставящего больше рекордов, чем Усэйн Болт. Ну, пока еще нет, но совсем скоро точно будет больше. Паркер в четвертый раз плюнул дракону на хвост, фигурально выражаясь. 29 января он прошел на минимальном расстоянии от солнца — всего 18,6 миллионов километров, а его скорость при этом составила 393 тысячи километров в час. Это рекорд для объекта, созданного человечеством.
Ученые посчитали, что его тепловой щит нагрелся при этом до 612 градусов по Цельсию. Судя по всему, оборудование сохраняло нормальную рабочую температуру в 30 градусов, потому что 1 февраля зонд вышел на связь и отрапортовал о своем полном благополучии.
С 29 февраля, если кто еще не в курсе, этот год високосный, по январю было особенно заметно. Так вот, с 29 февраля зонд начнет передавать научные данные на Землю. Подробнее о последних открытиях Паркера смотрите в нашем новостном ролике.
Щелк! Научные силы Бразилии и США объединились в разработке прикладного устройства, использующего эффект акустической левитации. Это не адаптивный девайс, который удерживает микро частички пенопласта в звуковом поле. Все интереснее!
Во-первых, предназначение прибора — это действительно работа с микрочастицами миллиметровых размеров. Предположим, для точного их позиционирования на микросхемах. Ключевое требование — это бесконтактность. Только так можно убедиться, что манипулятор не сломает деталь или не загрязнит.
И вообще, при работе с очень малыми объектами обычно используются эффекты поверхностных сил, электростатика или сила Ван дер Ваальса. Бывает, что работают просто с магнитами. Но все они контактные. А вот эффект, притягивающий ультразвуковой акустической левитации, лишен этого недостатка. К тому же он работает с твердыми объектами, и с жидкостями, и с биообъектами.
В основе прибора лежит генератор ультразвука, рассчитанный при помощи компьютерной модели. В зависимости от размеров генератора и длины звуковой волны возникающая сила может как притягивать, так и отталкивать. Потому что меняется область применения: давление излучения положительно, давление в центре — объект притягивается, положительно по краям — отталкивается.
При частоте волны в 21 килогерц устройство, которое можно обозвать как станок с ЧПУ, удерживает объекты на расстоянии всего нескольких микрон от генератора силы 0,15 миллютон. Вот примерно так он работает с элементами микросхемы бесконтактно, а значит — чисто. А если сюда добавить еще и бесконтактный паяльник и бесконтактный припой, то один Тесла знает, чего можно добиться!
Пчелы — это неотъемлемая часть нашей жизни, и сложно было бы представить, что произошло бы, если бы они исчезли. Хотя создатели Черного Зеркала попытались за прошлую зиму. Пчеловоды из Штатов потеряли сорок процентов пчелиных семей, в России дела обстоят не намного лучше.
К проблемам с экологией и последствиям развития сельского хозяйства добавляются еще естественные враги пчел — клещи, а именно клещи Варроа. Мало того, что эти паразиты буквально пьют жир пчел, ослабляя их, так они еще и переносят вирус деформированного крыла, который, к слову, деформирует не только крылья, но и лапки и усики. Работая в паре, эти злыдни уничтожают буквально целые ульи.
Справедливости ради, против них уже существуют определенные средства, например, инсектициды. Но самый необычный способ предложили исследователи из Техасского университета. Они стали травить на паразитов бактериями-симбионтами пчел. Взяли этих симбионтов прямо из пчелиной кишечной микрофлоры, а затем модифицировали их так, чтобы они производили значительное количество определенной РНК.
Эта РНК подавляет синтез белков у клещей или у вирусов на принципах РНК interference. Эти отрезки РНК присоединяются к участкам матричной РНК вируса или клеща, несущим информацию о неких критичных для этих паразитов белках. В процессе копирования эти участки просто игнорируются, как будто несколько строк текста замазали корректором ским-штрихов.
Таких бактерий создали два вида — для вирусов и для клещей. В экспериментах модифицированные бактерии скармливали сечелом, им они вреда не наносили, те жили как обычно. А вот клещи на этих пчелах начали помирать на 70 процентов чаще, чем на обычных.
А пчелы с противовирусными бактериями выживали в присутствии вируса на 36 процентов лучше. По идее, пчелы могут распространить этих бактерий на весь улей, потому что они самостоятельно выкармливают своих личинок. А вот бактерии из улья ни ногой, потому что они могут жить только внутри пчел симбиоза с перфектус.
Но, конечно же, перед массовым применением этого метода нужно просчитать экономику. А еще ученые неплохо прокачались в пчелиной генетике. Многие технологические находки эволюции люди приспосабливают для своих нужд, воплощая их в роботах.
Но ученые не всегда досконально понимают все процессы, и поэтому иногда получаются довольно забавные эксперименты. Эксперимент, превративший ушастых медуз, точнее ушастых аврелий, в биокиборгов был предназначен для исследования процесса передвижения в зависимости от частоты сокращения мышц. Ранее было неизвестно, как электростимуляция мышц влияет на частоту сокращений.
Но медузы на деле нечто вроде кардиостимулятора. Напряжение подавали почти четыре вольта, продолжительность импульсов — 10 миллисекунд, а вот их частота варьировалась. Натуральное поведение медузы можно оказывается улучшить, то есть ускорить передвижение, приведя частоту сокращения мышц к оптимальной.
Интересно, что в диапазоне импульсов от 0,25 до 1,2 герц мышцы медузы отвечали сокращением с точно такой же частотой. Вот как ускоряется движение. Бьете врага при стимуляции при более высокой частоте мышцы реагируют хуже и ответная реакция не совпадает с частотой импульса, а после полутора герц медузы вообще никак не реагировали на стимуляцию.
Основной итог: скорость медузы может быть увеличена в три раза за счет всего лишь двукратного увеличения метаболических расходов. Профит! Ученые говорят, что подобные наработки могут быть использованы при проектировании мягких роботов для экономии в их энергоснабжении.
Ах да, медузы вроде бы как не страдали по причине отсутствия центральной нервной системы. Чувствовали ли киборги свое превосходство — пока неясно.
Ну что ж, а на этом сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Оставляйте свое мнение в комментариях, ставьте лайки этому видео и делитесь им со своими друзьями. Проголосовать за самую интересную новость выпусков можно при щелчке по подсказке. Не забудьте подписаться на QWERTY здесь, на Ютубе, в Инстаграме и Телеграме. И до скорых встреч! Пока! [музыка]