Сайт вчителя біології

Науковці розробляють універсальну вакцину від безлічі хвороб

Паук — Tue, 16 Jul 2013 06:20:15 GMT

В оболонках мікроорганізмів, що викликають розвиток різних важких захворювань, вченими було виявлено речовину, яка може стати справжньою мішенню для універсальної вакцини, яка зможе забезпечити захист всьому організму від багатьох захворювань, повідомляється у статті, опублікованій у свіжому випуску журналу Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Це чудова можливість застосовувати одну діючу речовину для боротьби з такою кількістю різних мікроорганізмів, у тому числі і тих, що провокують гонорею, малярію і туберкульоз. Але чи зможе отримана вакцина знищувати всі ці патогенні мікроорганізми, ми дізнаємося лише після того, як протестуємо самі антитіла, а потім і вакцину на людях», - сказав Джеральд Бенкет, керівник дослідження.

Більшість бактерій захищені від зовнішнього середовища спеціальними слизовими оболонками - капсулами. Імунітет зараженого організму розпізнає бактерії за складом їх капсул. По цій причині вакцини проти пневмококів, гемофільної палички виготовляють з їх капсул. Тим не менш, це не зовсім універсальне рішення.

Фахівцям з Жіночої лікарні Брігама з їх колегами з різних країн вдалося виявити, що компонент бактеріальної капсули полісахарид PNAG, який вже відомий вченим, зустрічається у значно більшої кількості мікроорганізмів, ніж раніше було прийнято вважати.

Борються з бактеріями природні антитіла, що містять у своїй оболонці PNAG, присутні в організмі як людини, так і інших ссавців. Однак для ефективного захисту всього організму їх недостатньо. Саме тому вчені створили антитіла, що володіють чутливістю до PNAG, які успішно вбивають мікроорганізми. При введенні компонента мишам антитіла успішно захищали тварин від бактерій наступних видів: лістерій, менінгококів, стрептококів, а також грибка, що викликає молочницю, і паразита, що служить причиною розвитку малярії у мишей, що вважається моделлю церебральної малярії у людей. Метод терапії, що передбачає використання цих антитіл вже успішно був протестований на добровольцях. Початок випробувань планується на 2014 рік.

Трансплантація стовбурових клітин може очистити організм від ВІЛ

Паук — Tue, 16 Jul 2013 06:18:40 GMT

На Міжнародній конференції зі СНІДу у Куала-Лумпурі зробили сенсаційне оголошення: трансплантація стовбурових клітин може очистити організм від вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ). Правда поки дане лікування занадто ризиковане для більшості ВІЛ-інфікованих людей.

Оголошення зробив дослідник Даніель Куріцкез із Бостона. Він заявив, що, ймовірно, двоє інфікованих ВІЛ вилікувалися після того, як їм пересадили стовбурові клітини для лікування лімфоми - раку крові.

Один з чоловіків близько трьох років тому отримав стовбурові клітинні трансплантати, які повинні були замінити клітини кісткового мозку, що виробляють кров. Другий пацієнт отримав аналогічну терапію 5 років тому. Методика лікування обох пацієнтів була схожа з такою у жителя Берліна Тімоті Рей Брауна, єдиного дорослого пацієнта, який вилікувався від ВІЛ 6 років тому. Він вважається одним з двох доведених випадків абсолютно успішної антивірусної терапії, інший пацієнт - дитина зі США, якій проводили антиретровірусну терапію відразу після народження.

Бостонські пацієнти - дорослі люди, як і Тімоті Рей Браун. У липні минулого року вони ще приймали антивірусні препарати, але вірус імунодефіциту у їх крові не фіксувався. На даний час вони припинили антиретровірусну терапію без будь-яких негативних наслідків. Один пацієнт перестав приймати ліки 15 тижнів тому, а інший - 7. Поки у обох пацієнтів у крові немає жодних слідів ДНК чи РНК ВІЛ. Якщо вони залишаться здоровими, вони будуть третім і четвертим пацієнтами, які повністю вилікувалися від ВІЛ, але щоб підтвердити факт виздоровлення знадобиться ще 2 роки спостережень.

Тим не менш, дослідники і лікарі вже бачать величезні перспективи. Незважаючи на те, що методика лікування бостонців і Брауна схожі, є одна важлива відмінність. Тімоті Рей Брауну пересадили стовбурові клітини від донора, який мав унікальну схильність до опору ВІЛ. Ця особливість заснована на видозміненій версії ключового протеїну, CCR5, який необхідний ВІЛ для того, щоб вірус зміг інфікувати клітини організму людини. Ця рідкісна особливість і поки доволі непередбачувана технологія генної терапії не можуть стати основою для масової терапії, тому вчені шукали іншу методику.

Можливо, довгоочікувані ліки від ВІЛ знайдено. Бостонські пацієнти отримали стовбурові клітини без захисної мутації і, ймовірно, вилікувалися. Пересаджені донорські клітини викликали особливу імунну відповідь, яка вбила клітини кісткового мозку реципієнта, заодно знищивши і «резервуари», де вірус переховувався від антивірусних препаратів. При цьому антиретровірусна терапія виявилась ефективною і «добила» залишки вірусу, що циркулювали в організмі пацієнтів.

Нажаль, нова методика у найближчі роки навряд чи буде використовуватися широко, оскільки трансплантація стовбурових клітин кісткового мозку є досить небезпечною процедурою, яка може викликати різноманітні ускладнення, зокрема онкозахворювання. Тим не менш, отримана надважлива інформація про те як знищити вірус імунодефіциту всередині організму людини.

Причиною виникнення блискавок виявились космічні промені

Паук — Tue, 14 May 2013 10:24:22 GMT

Російські фізики Алекс Гуревич та Анатолій Караштін виявили свідчення того, що блискавки виникають під впливом космічних променів, як вони повідомляють у своїй статті, опублікованій у журналі Physical Review Letters. Вперше дана теорія була запропонована Гуревичем ще 1992 року і відтоді залишалася предметом дебатів.

На даний момент не існує однозначного наукового консенсусу у тому, що саме викликає утворення блискавок. Одна з найпоширеніших думок, полягає у тому, що вони виникають внаслідок тертя між кристалами льоду. Але оскільки поведінка блискавок непередбачувана, а спостереження за ними вести дуже непросто, ніхто не зміг довести правомірність цієї теорії. Відповідно до іншої теорії, запропонованої Гуревичем 20 років тому, блискавки формуються у ході зіткнень космічних променів з краплями води, присутніми у грозових хмарах. Тепер він, разом із колегою, виявив докази своєї теорії.

Гуревич припускає, що космічні промені призводять до іонізації повітря у грозових хмарах, утворюючи безліч вільних електронів.

Вчені виміряли і проаналізували радіохвилі у штормових хмарах, під час розрядів блискавок.

Гуревич і Караштін встановили обладнання для моніторингу штормових хмар над Росією і Казахстаном, записуючи рівень радіохвиль протягом 3800 розрядів блискавок. Виявилося, що сотні і навіть тисячі коротких радіохвильових імпульсів виникали безпосередньо у момент утворення блискавки. І що ще більш важливо, рівень імпульсів відповідав тим моделям, які Гуревич розробив у минулому.

Озонова діра над Антарктидою нарешті почала зменшуватись

Паук — Wed, 01 May 2013 19:00:07 GMT

Нарешті надійшли хороші новини щодо екології нашої планети: діра в озоновому шарі над Антарктидою почала зменшуватися.

За інформацією, отриманою Європейським космічним агентством за допомогою метеорологічного супутника MetOp, озонова діра стала рекордно малою. Вона стала найменшою за весь період спостережень, починаючи з минулого десятиліття.

Ця діра з'явилася над Антарктидою ще на початку 1980-х внаслідок викидів хлорфторвуглеводнів та інших хімікатів. Зазвичай діра збільшується з вересня по листопад, у результаті сильних вітрів, які несуть холодне повітря з цього континенту. Саме при холодній погоді, ці хімікати завдають найбільшої шкоди.

У 2012 "в атмосфері над Антарктидою було трохи тепліше, тому рівень концентрації озону не зазнав такого руйнівного падіння, як це було у 2011 році, коли погода була холоднішою", - розповідає Джим Батлер з Національного управління океанічних і атмосферних досліджень.

У 1987 році, близько 200 країн підписали Монтреальскій договір по речовинах, що руйнують озоновий шар. За інформацією ООН, до 2006 року, країни, що ратифікували цей договір, "знизили споживання шкідливих для озону субстанцій на 95 відсотків". Колишній генеральний секретар ООН, Кофі Аннан, у 2003 році назвав Монтреальский протокол "можливо найуспішнішою міжнародною угодою в історії".

Науковці рекомендують збільшити норму споживання вітаміну С більш ніж удвічі

Паук — Wed, 01 May 2013 18:52:09 GMT

Рекомендована норма споживання (РНС) вітаміну С у більшості людей не досягає і половини потрібної дози, заявляють вчені з Інституту Лайнуса Полінга при Університеті Орегону (США). Вони вважають, що одержали переконливі свідчення того, що РНС повинна бути збільшена до 200 мг у добу для дорослої людини.

На даний час американські лікарі рекомендують чоловікам споживати 90 мг аскорбінової кислоти у день, а жінкам - 75 мг.

Недавній аналіз результатів 29 досліджень показав, що щоденний прийом 500 мг вітаміну С у виді харчових добавок значно знижує кров'яний тиск - як систолічний, так і діастолічний. Високий тиск, основний фактор ризику серцевих захворювань і інсульту, прямо відповідальний за 400 тис. смертей у рік тільки у Сполучених Штатах.

Дослідження 20 тис. чоловіків і жінок, проведене у Європі, показало, що смертність від серцево-судинних хвороб на 60% нижче серед тих 20% піддослідних, у кого в плазмі крові зареєстрована найвища концентрація аскорбінової кислоти, у порівнянні з 20% власників мінімального вмісту вітаміну С.

Кристал вітаміну С, фотографія у поляризованому світлі (фото Pasieka / Science Photo Library).

Ще одна робота виявила, що у чоловіків з низьким рівнем аскорбінової кислоти у крові в порівнянні із власниками максимального показника на 62% підвищений ризик смерті від раку через 12-16 років.

Вчені стверджують, що всі ці відкриття можуть бути підтверджені лабораторними дослідами на тваринах. Такі експерименти більш точні, ніж дослідження за участю людей, оскільки їх здійснюють у контрольованих умовах з використанням тваринних моделей з ідентичною генетичною будовою. Фахівці впевнені, що рекомендована норма споживання вітаміну С повинна бути збільшена, і що співвідношення між вигодою та ризиком дуже високе. Приймання 200 мг вітаміну на добу не становить для людини ніякої небезпеки, але значно зменшує ймовірність розвитку хронічних захворювань і розладів, що приводять до них, таких як високий кров'яний тиск, хронічне запалення, погана імунна реакція та атеросклероз.

Аскорбінова кислота міститься у цитрусових, зелені, овочах (перець, броколі, кочанна капуста, помідори, картопля). При зберіганні продуктів (включаючи тривале заморожування, сушіння, соління, маринування), готуванні їжі, подрібнюванні овочів і фруктів у салатах, готуванні пюре відбувається часткове руйнування вітаміну С. При температурній обробці знищується до 30-50% аскорбінової кислоти. Добову дозу у 200 мг вітаміну С можна одержати, якщо з'їдати в день по 5-9 порцій фруктів і сирих або приготованих на пару овочів, запиваючи їх склянкою апельсинового соку.

Гени равликів теоретично можуть продовжити тривалість життя людини до 500 років

Паук — Wed, 01 May 2013 18:38:23 GMT

Равлики мають вражаючу здатність сповільнювати на період сплячки процес свого старіння. Дослідники з Австралії хочуть знайти гени, які контролюють цей процес, сподіваючись, що у майбутньому це дозволить продовжувати життя людям.

Як стверджує молекулярний біолог з Університету Саншайн Кост Скотт Каммінс, деякі равлики можуть збільшувати завдяки сплячці тривалість життя з 3 до 23 років. Якщо перенести це на вік людини, то тривалість її життя могла б зрости з 70 років до 500.

На даний момент доктор Каммінс займається тим, що намагається визначити ті самі гени і нейрогормони, що викликають у равликів сплячку, ще відому як сонливий стан влітку у спекотні періоди (коли температури досягають свого максимуму, равлики просто на кілька місяців занурюються у напівсон).

Експерти пояснили, що гени людини схожі з генами равликів майже на 50%. Тому фахівці припускають, що у людському організмі також можуть бути присутніми "гени сплячки". Дане відкриття, на думку вчених, може у теорії подарувати метод, що уповільнюватиме процеси старіння у людини.

Неймовірні захисні властивості організму равликів не перестають дивувати дослідників. Так, наприклад у більш ранньому дослідженні було виявлено, що 15% равликів з’їдених птахами виживають після процесу травлення, після того як були знайденими живими у посліді птахів. Це підтвердження наводить вчених на думку про те, що птахи, можливо, є ключовим фактором поширення популяцій равликів.

Нейробіологи навчились "опрозорювати" головний мозок

Паук — Tue, 30 Apr 2013 17:04:58 GMT

Давня мрія нейробіологів - побачити разом усі міжнейронні зв'язки у мозку і не заплутатись у них - здається, починає збуватися. Як повідомляють у журналі Nature дослідники зі Стенфордського університету (США), їм вдалося зробити мозок оптично прозорим, але при цьому так, що нейрони у ньому залишаються видимими.

Існуючі нейроанатомічні технології дозволяють розглянути клітинну структуру мозку, але лише на дуже тонких зрізах тканини. Щоб зрозуміти, як влаштована яка-небудь функціональна зона мозку цілком, потрібно поєднати величезну кількість таких «стоп-кадрів» - і зробити це без помилок. Вирішити таку головоломку надзвичайно важко, практично неможливо.

Нейронна структура гіпокампу миші, побаченого цілком за допомогою технології CLARITY.

Вчені зі Стенфорду придумали як побачити мозок зсередини не вдаючись до «шинкування» його на тисячі шматочків. Головною перешкодою для променів світла є ліпіди, з яких складається, наприклад, мієлінова обмотка нейронних аксонів. Ліпіди можна видалити детергентом - скажімо, лаурилсульфатом натрію (найпопулярніший реагент, який можна знайти абсолютно у будь-якій лабораторії). І такі спроби неодноразово робилися, однак разом із ліпідами детергент вимивав і значну кількість білків. Тобто перед дослідниками стояло завдання захистити від детергенту все, крім ліпідів.

Зробити це вдалося за допомогою акриламіду, ще однієї надпопулярної речовини, здатної полімеризуватись з утворенням гелю. Лабораторія Карла Дайсерота розробила наступну технологію: мозок просочувався акриламідом, який зв'язував білки, нуклеїнові кислоти та інші макромолекули, за винятком ліпідів. Потім акриламід полімеризовувався, і у результаті макромолекули виявлялися закріпленими у полімерної сітці. При вимиванні з цієї сітки ліпідів втрачалося всього 8% білків (порівняйте з 41% при використанні інших методів).

Застосувавши цю технологію, названу CLARITY, до цілого мозку миші, вдалося побачити нейронну структуру від зовнішніх шарів кори до таких глибин, як таламус (нейрони при цьому несли флюоресцентні мітки, без яких їх ніхто у прозорому мозку не побачив би). Вдалося простежити і шлях нервового волокна у півміліметровому зрізі людського мозку.

Мозок миші до (ліворуч) і після застосування технології «опрозорювання» (тут і вище ілюстрації авторів роботи).

Отже, сенс методу у тому, щоб створити штучний скелет, який закріпив би потрібні молекули (білки і т. п.) і дозволив би очистити структуру від непотрібних ліпідів, що роблять тканину непроникною для світла. Ефект без перебільшення фантастичний. Перспективи ж цього методу очевидні, у самому прямому сенсі цього слова. Так можна, наприклад, вивчати розподіл білків по нейронах і динаміку їх переміщення при різних функціональних станах нейронів і мозку у цілому. Крім того, це дозволить порівняти нейронні зв'язки у здоровому мозку і, скажімо, при важкій психоневрологічної патології.

Однак у методу, як можна зрозуміти, є одне серйозне обмеження: ним можна користуватися лише на мертвому мозку, тобто, щоб порівняти мозок здорової людини і мозок хворого шизофренією або аутизмом, потрібно дочекатися смерті того й іншого. Крім того, поки що не цілком зрозуміло, чи впливає цей метод на структуру нервової тканини: чи не вийде так, що ми будемо спостерігати не природні зміни у мозку, а лише методичні артефакти? Найближчим часом дослідники збираються остаточно розібратись із цим питанням.

Наночастинки з токсином бджолиної отрути успішно знищують ВІЛ

Паук — Mon, 29 Apr 2013 07:44:40 GMT

Наночастинки, що несуть один із токсинів, який входить до складу бджолиної отрути, знищують Вірус імунодефіциту людини, не завдаючи шкоди оточуючим клітинам, як з'ясували вчені з медичної школи Університету Вашингтона у Сент-Луїсі. Це відкриття є важливим кроком на шляху до розробки вагінального гелю, що запобігає поширенню ВІЛ, віруса, що викликає СНІД.

"Ми сподіваємося на те, що у тих регіонах, де ВІЛ поширюється зі швидкістю епідемії, люди зможуть використовувати цей гель для запобігання зараженню", - сказав доктор Джошуа Худ. Дане дослідження опубліковано у журналі Antiviral Therapy.

Бджолина отрута містить токсин під назвою мелітин, який проробляє отвори у захисному шарі, що оточує ВІЛ та інші віруси. Великі дози незв'язаного мелітина можуть завдати серйозної шкоди. На додаток до антивірусної терапії, автор статті, Самуель Віклайн, продемонстрував, що наночастинки з мелітином ефективно вбивають ракові клітини.

У ході даного дослідження вчені з'ясували, що заряджені мелітином наночастинки не шкодять нормальним клітинам. Це обумовлено захисними бамперами, які були додані на поверхню наночастинок. У разі зіткнення з нормальною клітиною, яка набагато більша за розміром, ці наночастки просто відскакують від них. За своїми розмірами ВІЛ менший, тому він легко проходить між бамперами і контактує з поверхнею наночастинки, де його чекає токсин.

"Ми атакуємо спадкову фізичну властивість ВІЛ", - говорить Худ. "Теоретично, не існує способу адаптації вірусу до такої атаки".