Генная терапия алкоголизма. Луна-25. Пересадка свиной почки. Музыка из мозга. Новости QWERTY №269
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир, нас в комментариях просили рассказать о Луне 25 и упрекали неделю назад, что этого не сделали, хотя на тот момент запуск миссии только-только состоялся.
Ну что ж, нам не сложно. Луна 25 — это беспилотная космическая станция, отправленная к Луне России впервые за более чем 45 лет. Ее посадочный модуль займется изучением экзосферы у поверхности спутника и лунного реголита, а также попробует вбуриться в поверхность в поисках воды. Орбитальный аппарат будет проводить исследования газа пылевой экзосферы на высоте в различных условиях, ну и, например, около лунной космической плазмы, а заодно выбирать место для будущих модулей.
11 августа, после 14 переносов даты старта, первоначально запланированные на 2010 год, с космодрома Восточный стартовал Союз 2.1Б с разгонным блоком Фрегат и автоматической станцией Луна 25 на борту. Запуск прошел успешно. Все корректировки траектории выполнены по плану, и 16 августа станция вышла на орбиту Луны. Промежуточно за время полета станция передала несколько фотографий из космоса и изображение поверхности Луны в южной Полярной области.
19-20 августа, по идее, станция должна была перейти на окололунную предпосадочную орбиту. Однако произошла нештатная ситуация во время работы двигательной установки, что помешало переходу. Однако это уже дальше, чем получилось у Марс 96 и у Фобос-Грунта. Иных подробностей на момент записи этого ролика сейчас воскресенье, у нас нет.
Как говорится, чем богаты. Миссия действительно важная и выстраданная. Луна вряд ли раскрыла нам все свои тайны, как некоторые заявляли после завершения программ Аполлон, и многие ее ресурсы еще только предстоит выявить. Ну а вам предстоит выявить суть самых интересных мест науки за предыдущую неделю, и как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
[музыка]
А сейчас я включу вам музыкальный отрывок, его записали прямо из человеческого мозга по проводам в момент, пока испытуемый слушал настоящую музыкальную композицию. Сможете ли вы ее узнать?
[музыка]
Ну, разумеется, не узнать эту композицию просто невозможно. Ранее уже были успешные эксперименты по считыванию речи из мозга, а теперь же ученые решили разобраться с тем, как мозг воспринимает музыку. В экспериментах участвовали 29 человек больных эпилепсией, потому что в тяжелых случаях таким больным вживляют электроды в мозг для предотвращения припадков. Чем собственные пользуются экспериментаторы, отдельные зоны, отвечающие за восприятие музыки, нет.
Разные составляющие: тембр, мелодия, ритм обрабатываются разными зонами. Ушедший вами отрывок был реконструирован из сигналов в 347 электродов всех пациентов. Всего им было вживлено почти 3000 электронов, но только 347 отвечали за восприятие музыки. Они цветные на изображении, эти электроды в основном были расположены в трех зонах: верхних височных извилинах, сенсомоторной коре, немного в нижних лобных извилинах. Остальные были разбросаны в других лобных и височных областях.
Если вы все еще мучаетесь, потому что не разобрали, что это была за мелодия, то я вам сейчас ее включу. И это не оригинальная композиция, она была преобразована в спектрограмму и обратно.
[музыка]
Ну вот, теперь все маски сорваны. Что же нам удалось узнать при помощи Pink Floyd? Итак, если звучит соло на электрогитаре или на синтезаторе, то сначала включаются задние части верхних височных извилин, а затем к нему же подключаются все остальные участки мозга. Если имеется вокал, то больше задействованы средние и передние области верхних височных извилин и сенсомоторная кора. За ритм в основном отвечают средние части верхних височных извилин.
Важно, что нельзя считывать данные только с левого или только с правого полушария, или, например, оставить только среднюю часть верхней височной извилины, тогда результат будет плохо различим. Хотя в целом, конечно, вклад правого полушария больше. То есть восприятие музыки очень комплексно распределено в нашем мозге; какого-то отдельного конкретного участка просто нет. Да, ученые пытались считывать музыку по 60, даже по 20 электродам, и вроде бы как получалось, но получалась какая-то.
Так что в целом весь этот эксперимент очень высокотехнологичен. Ксено-трансплантология развивается хоть и не семимильными, но вполне себе убедительными шагами. Ее суть в пересадке человеку донорских органов животных, чтобы не развивался иммунный ответ в человеческом теле. То есть реакция на чужеродный орган. Животные-доноры проходят процедуру генетической модификации. Так у свиней нокаутируют, выключают гены, отвечающие за выработку специфических белков, которые мы, как млекопитающие, утратили давным-давно и поэтому остро на них реагируем.
О пользе пересадки органов животных вместо донорских от уже умерших людей мы говорили неоднократно, как о возникающих при этом этических проблемах. Кстати, расследование причин смерти человека, которому пересадили свиное сердце и который после этого прожил два месяца, показало, что в целом-то этой смерти можно было бы избежать, если бы не вопрос с протоколами подавления иммунитета. Но чаще, конечно же, экспериментальные операции проводят на пациентах со смертью мозга, а не на обычных людях. Их тело живет, поэтому может принимать участие в испытаниях.
А вот мозг не реагирует. При этом, конечно же, важно, чтобы сам человек при жизни или уже потом его родственники дали согласие на подобное вмешательство. Последняя новость из мира ксено-трансплантации заявляет, что пересаженные такому пациенту 14 июля свиная почка начала работать сразу и функционирует в его теле вот уже больше месяца, а осложнений не наблюдается. Собственные почки у пациента предварительно удалили.
У свиньи был модифицирован всего один ген, чего было достаточно для успеха. Хотя ранее практиковалось до 10 изменений, но ему супрессия, впрочем, проводилась в обязательном порядке. Важно, что пациенту вместе с почкой пересадили также и вилочковую железу свиньи — тимус. Этот орган отвечает за созревание клеток иммунной системы, поэтому на длинной дистанции, когда уже заканчивается действие терапии подавления собственного иммунитета пациента, именно железа подхватывает флаг и не дает организму отторгнуть подсаженные ранее органы.
Интересно, что тимус посадили рядом с почкой в брюшную полость, а не в грудь, туда, где находится наш собственный тимус. Так что интересно, как будут развиваться процессы далее у пациента с одной почкой и с двумя тимусами. Но звучит многообещающе.
Часто алкоголь, а точнее алкоголизм, становится существенным наказанием для человека, его окружения. Высокая смертность — 3 миллиона человек в год и множество преступлений и разрушенных семей. И самое страшное, что лекарства от этой напасти нет. Те методики, которые существуют, не дают гарантии, можно сорваться. И через год воздержания, по сути, у алкоголя такой же механизм действия, как у наркотиков. Алкоголь — это психоактивное вещество, вызывающее аддикцию. Механизм такой: употребление алкоголя вызывает выбросы дофамина — гормона счастья и эйфории. Регулярное употребление ломает энергетическую систему, ведь дофамина не так искусственно много, поэтому организм перестает вырабатывать дофамин самостоятельно. При отсутствии алкоголя человек скатывается в мрак, ему нужна новая, все больше доза, чтобы восполнить уровень гормонов.
Казалось бы, чего проще — просто восстановить работу всей этой системы. Но до сих пор все еще никак — иначе у нас бы давно не было ни наркоманов, ни алкоголиков. Однако есть и белок GDNF, который важен в целом для нервной системы и для роста нейронов в частности. Им даже предлагают лечить Паркинсона. Так вот, этот ген и белок предлагают использовать для восстановления дофаминергической системы. Нужно было ввести его в клетки области мозга, работающие с системой вознаграждения — конкретно вентральную область покрышки. Тогда, попав в клетки, ген начнет стимулировать активность угнетенных алкоголем нейронов, восстанавливая работу дофаминовой системы.
Эксперименты проводили на макаках, и чтобы сделать тесты более быстрыми, вирусные векторы с геном GDNF наносили прямо на мозг животных через отверстие, сделанные в черепе. Да, так тоже бывает. В экспериментах макак, перед этим, разумеется, сделали крепкими алкоголиками. Они приучились пить в пересчете на человеческие порции примерно 9 стандартных доз в день — эквивалент человеческой полбутылки водки. После обработки экспериментальным генетическим препаратом в вентральной области покрышки стремительно наблюдалась повышенная активность нейронов и фиксировалась большая концентрация дофамина. Это в итоге привело к снижению потребления алкоголя более чем на 90 процентов, с сохранением эффекта в течение минимум года. Потом животных просто усыпили.
Отсюда два вывода. Во-первых, кажется, можно пытаться чинить дофаминовую систему в целом и алкоголизм в частности. Во-вторых, совершенно не обязательно сверлить дырки в черепе — есть более щадящие методы доставки генетических материалов. Хотя сама по себе генная терапия чаще всего применяется при тяжелых случаях. Хотя здесь, конечно, есть вариант, случаи бывают разные.
Рак — важно не только лечить, но и диагностировать на ранних стадиях, что сложно. Тесты на онкомаркеры не очень надежные, да и применимы не ко всем видам рака. Поэтому ученые продолжают экспериментировать с новыми способами ранней диагностики — например, с бактериями. Они могут работать точнее и на более ранних стадиях. Распознавание белков в этом случае, с онкомаркерами, означает непосредственно ДНК раковых клеток. Известно, что бактерии могут впитывать в себя чужое ДНК из окружающей среды. Многие бактерии делятся так — друг с другом участками ДНК, обеспечивающими, например, защиту от антибиотиков. Эта ДНК непосредственно встраивается в геном реципиента. Причем это может быть не только бактериальная ДНК, но и ДНК совершенно других организмов, например, человека. Не факт, что поглощенные кусочки генома будут полезны бактериям, но поглотить она их все-таки сможет. Весь вопрос в том, как сделать так, чтобы бактерия поглощала не всю подряд ДНК, а лишь дефектную, то есть раковую.
Ответ кроется в опросе: нужно настроить бактерии как раз на распознавание определенных генов мутантных, с которых и начинается превращение обычных клеток в раковые. Это сделали ученые, генетически модифицировав один из видов о цене табактеров. Их нацелили на мутантный ген KRAS — один из самых известных онкогенов, с него начинается третий по смертности колоректальный рак. Если этот ген присутствует в мутантном виде в окружении, то бактерия встраивает себе в геном участок ДНК вместе с этим мутантным геном. Обычный ген KRAS и другая ДНК ее совершенно не интересуют.
Получается, что вот эта бактерия, которую запустили в кишечник, почувствовала присутствие мутантного гена. Вот, кстати, как выглядит взаимодействие бактерий и комков из клеток колоректального рака. Но затем она приняла из нехороших клеток геном, строила свою ДНК. Дальше просто нужно в отходах жизнедеятельности найти эту бактерию и понять, есть ли у нее нужный поглощенный ген. Для этого в бактерию встраивают гену устойчивости к одному единственному антибиотика — канамицину, но он активируется только тогда, когда был поглощен ген KRAS. Тогда нужно просто залить все отходы жизнедеятельности канамицином. Если все умрут, то раковых клеток в кишечнике нет. А если колония бактерий начнет поднимать голову, то она столкнулась с колоректальным раком.
В экспериментах на мышах бактериальный датчик показал тот момент, когда у них в кишечнике начал развиваться рак. Так что это довольно-таки быстро и удобно. Единственное, что не из всех органов можно легко получать отходы жизнедеятельности. Да и не во все органы можно помещать бактерии. Но в целом этот способ довольно-таки многообещающий.
Лучшей новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что ученые обнаружили у африканцев и выходцев из Африки ген мутации, которого защищают их носителя от ВИЧ. Это важное открытие, поскольку ранее известная мутация в гении CCR5 распространялась только среди европеоидной расы. К сожалению, сама суть защитного механизма еще не раскрыта, есть только связь между разными вариациями гена и уровнем защиты от ВИЧ, проявляющегося в предотвращении его репликации в клетках. Также защита работает только против ВИЧ-1, то есть самого распространенного и вирулентного типа.
Ну что ж, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Мне, как обычно, будет очень приятно, если вы поделитесь этим роликом со своими друзьями и поставите ему лайк. А также подпишитесь на QWERTY и щелкайте колокольчик. Проголосовать за самую интересную новость выпуска можно, как обычно, в нашем Telegram-канале. Ссылочка будет на экране и в описании. До скорых встреч, пока!
[музыка]
[музыка]