Жизнь человеческого глаза после смерти и клей для бьющегося сердца: ТOP новостей науки

Исследователи смогли восстановить работу нейронов донорского глаза

Ученые Глазного центра Морана и института Scripps Research возродили светочувствительные нейроны донорского глаза и восстановили связи между ними.

Они использовали сетчатку донорского глаза в качестве экспериментальной модели центральной нервной системы, изучая, как умирают нейроны и каким способом возможно их оживить.

Изначально удалось определить, что фоторецепторы глаза утрачивают способность «общаться» с другими клетками сетчатки из-за кислородного голодания. Было создано специальное приспособление для транспортировки, которое восстанавливает снабжение кислородом и питательными веществами донорский орган.

Так, команда ученых смогла восстановить электрический сигнал, наблюдаемый в живом глазе. Прошлые исследования восстанавливали очень ограниченную электрическую активность в глазах доноров, но этого никогда не удавалось достигнуть в макуле и никогда в такой степени, пояснил научный сотрудник Глазного центра Морана и исследователь Франс Винберг (Frans Vinberg)

Удалось «разбудить» фоторецепторы в макуле глаза, которая отвечает за центральное зрение и способность видеть мелкие детали и цвета, объясняет главный исследователь Фатима Аббас (Fatima Abbas). «В глазах, полученных через пять часов после смерти донора органов, эти клетки реагировали на яркий свет, цветные огни и даже очень тусклые вспышки света».

Открытие поможет в изучении заболеваний, вызывающих слепоту, например возрастной дегенерации желтого пятна. Важна также возможность тестирования новых методов лечения на функционирующих клетках человеческого глаза, что ускорит разработку лекарств. Научное сообщество теперь сможет изучать человеческое зрение способами, которые просто невозможны для лабораторных животных, объясняет Винберг.

Технология позволила «разглядеть» структуру РНК

Институт Wyss и Гарвардская медицинская школа создали технологию, позволяющую визуализировать РНК с высоким разрешением, близким к атомному.

Матричная РНК содержит информацию о первичной структуре белков. Около 3% генома существует в виде мРНК. Но функции более 80% молекул РНК остаются неизвестными. Для их понимания нужно знать трехмерную структуру, или как молекула «складывается» в пространстве.

При изучении РНК возникают сложности из-за небольшого размера, структурной «гибкости» и склонности молекул к «движению». Методы, применяемые для изучения ДНК, — рентгеновские лучи (рентгеновская кристаллография) и радиоволны (ядерный магнитный резонанс) здесь не применимы.

Разработанная технология смогла преодолеть эти «недостатки».

Встречающуюся в природе молекулу РНК «размножают» и собирают в кольцо. Замкнутая структура состоит из нескольких повторов изучаемой РНК, комплементарные нуклеиновые кислоты которых на концах «связываются» за счет водородных связей. Это позволяет собрать изучаемую РНК в упорядоченный кольцевой комплекс, как оригами.

Это решает сразу несколько «проблем», объясняют исследователи. В таких комплексах высокоорганизованная структура значительно снижает свободу «движений», гибкость РНК, а также повышает молекулярную массу. Это делает возможным проводить структурный анализ молекулы с помощью криоэлектронной микроскопии, когда образец исследуют под электронным микроскопом, мгновенно охлаждая его перед исследованием, что позволяет избежать фазу кристаллизации воды.

Криоэлектронная микроскопия позволяет видеть детали биологических молекул с высоким разрешением, объясняет исследователь Маофу Ляо (Maofu Liao). 

Гидрогелевый клей для бьющегося сердца

Исследователи из института Wyss разработали новый прочный гидрогелевый биосовместимый клей. Он может прилипать даже к «подвижным» тканям в присутствии крови.

Клей представляет собой гибрид двух полимеров: альгината, или экстракта морских водорослей, и полиакриламида, который используют в мягких контактных линзах. Два полимера создают молекулярную сеть, прочность и устойчивость которой сопоставима с хрящом в человеческом организме.

Гидрогелевый клей связывается с тканями сильнее, чем любой доступный ныне биоклей. Он способен растягиваться в 20 раз от исходного размера и прикрепляться к движущимся, влажным поверхностям, например бьющемуся сердцу.

Новый клей можно использовать, как пластырь, вырезая «заплатку» нужного размера, наносить на кости, хрящи, сухожилия или плевру. Либо использовать в виде раствора при глубоких травмах. По сообщению ученых, гидрогель со временем можно модифицировать, «научив» его разлагаться после заживления. Биоклей сжимается при температуре тела, динамически закрывая рану и обладает антибактериальными свойствами, препятствующими росту бактерий.

Первые испытания показали, что гидрогелевый клей стабилен и сохранял сцепление с тканями в течение двух недель у крыс, закрывал отверстие в сердце свиньи, не вызывая повреждения тканей и образования спаек.

Определены клетки, которые «отвечают» за потерю слуха

Ученые из Каролинского института определили тип клеток и область, связанные с потерей слуха. «Виноваты» клетки stria vascularis, или сосудистой полоски улитки внутреннего уха. Ранее высказывались предположения, но доказательства отсутствовали.

Исследователи собрали данные об экспрессии генов различных типов клеток во внутреннем ухе и мозгу. Выявление «поражаемых» клеток указывают направление дальнейших разработок, считает исследователь Кристофер Р. Седеррот (Christopher Cederroth). Теперь предстоит решить, какие инновационные терапевтические подходы могут быть использованы для лечения потери слуха.

Гели для облегчения приема таблеток

В Массачусетском технологическом институте создали гели для облегчения приема таблеток при трудностях с глотанием. Разработанная технология позволяет доставлять гидрофобные препараты, к которым не применимы известные стратегии растворимых в воде лекарств. Для этого использовали гели на масляной основе, или олеогели, которые применяют в пищевой промышленности.

Ученые использовали растительные масла с нейтральным вкусом — хлопковое, кунжутное или льняное, смешивая их с пчелиным воском или воском из рисовых отрубей. Таким образом получили различные текстуры с консистенцией густого напитка и йогурта.

В тестах на животных олеогели успешно доставляли необходимое количество нерастворимых в воде азитромицина и празиквантела и водорастворимого моксифлоксацина. Разработанные составы стабильны в течение нескольких недель при высоких температурах до 40 град. Цельсия.

Исследователи получили разрешение FDA на первую фазу клинических испытаний азитромицина в форме олеогеля.

Как тау-белки образуют клубки при болезни Альцгеймера

Среди признаков болезни Альцгеймера образование клубков из тау-белков, что нарушает способность нейронов нормально функционировать.

Химики Массачусетского технологического института определили, как тау-белки образуют клубки.

При болезни Альцгеймера тау-белок подвергается гиперфосфорилированию, после чего теряет способность стабилизировать микротрубочки нейрона (его функция в нормальных условиях). Образуются аномальные версии тау-белка 3R и 4R. Но точно не было известно, как аномальные белки объединяются на молекулярном уровне в нейрофибриллярные клубки.

Клубки «привлекают», рекрутируют любой аномальный тау-белок (3R или 4R), который находится поблизости почти случайным образом. По мнению исследователей, эта особенность может способствовать распространению заболевания.

Аномальные версии тау-белков 3R и 4R выявляются и при других болезнях. Хроническая травматическая энцефалопатия при повторных травмах головы связана с аномальным накоплением двух тау-белков подобно болезни Альцгеймера. Но при других нейродегенеративных заболеваниях обнаруживаются либо 3R, либо 4R тип.