8 научных достижений, которые могут изменить будущее
8. мРНК Вакцины
Хотя большинство людей знают, что ДНК является генетическим материалом внутри наших клеток, роль мРНК может быть менее понятна. ДНК содержит инструкции, которые направляют наши клетки для производства белков, которые нам нужны. Поскольку ДНК так важна, одна копия ДНК, которую мы имеем в каждой клетке, не может быть повреждена.
Чтобы предотвратить какое-либо повреждение, наши клетки делают много копий участков ДНК, которые им необходимы для создания белка. Эти копии называются копиями мРНК. Если они повреждены, их просто отбрасывают.
Имея это в виду, ученые нашли способ использовать мРНК для создания нового типа вакцины. Вирусы заражают клетки человека, вводя их ДНК в клетки и заставляя наш клеточный механизм производить вирусные белки, используя эту ДНК.
Большинство вакцин включают взятие целых инактивированных вирусов или кусочков вирусов и их инъекцию. Это учит наш организм, как вырабатывать антитела против вируса.
Новая вакцина в клинических испытаниях исключает необходимость наличия вирусов в вакцине. Вместо этого новая вакцина Moderna направлена на борьбу с вирусом, вызывающим COVID-19, путем введения нам небольшого фрагмента мРНК, который учит наши клетки, как вырабатывать остроконечный белок, обнаруженный на внешней стороне вируса. Когда наши клетки вырабатывают этот белок, наша иммунная система атакует его, вырабатывая антитела, обеспечивая нам тот же тип защиты, который мы получаем от воздействия вируса.
Этот метод значительно упростил процесс разработки вакцины, который обычно занимает более 10 лет. Прошло чуть более двух месяцев, чтобы перейти от фазы планирования к первому клиническому испытанию вакцины Модерны. Если все идет хорошо, это может быть вакцина, которая прекращает пандемию коронавируса.
7. Контролируемые разумом протезы
В 2016 году команда из Университета Питтсбурга, Медицинского центра Университета Питтсбурга (UPMC) и Университета Чикаго подарила одному человеку пожизненный подарок. Парализованный после автомобильной аварии в 2004 году, Натан Коупленд потерял полное использование своего тела от груди вниз. Удивительно, но теперь он способен чувствовать и контролировать протез конечности только своим разумом.
Этот огромный научный скачок стал возможен благодаря имплантации электродов в области мозга Копеланда, которые контролируют движения и ощущения прикосновения. Когда Коупленд думает о перемещении руки, эти электроды интерпретируют активность его клеток мозга, чтобы двигать руку робота. Когда что-то касается руки робота, датчики посылают электрические сигналы, которые стимулируют мозг Коупленда чувствовать прикосновение.
Национальный институт здравоохранения выделяет 7 миллионов долларов США Питту, UPMC и Чикаго для продолжения исследований.
6. Понимание аутизма
Аутизм долгое время был неправильно понятым расстройством, поскольку его причину было трудно отследить. Это привело к притоку теорий - от научного подхода к предположению, что это генетическое заболевание, до групп в Facebook и блогеров, обвиняющих его в прививках. Люди с аутизмом, как правило, испытывают недостаток социальных и вербальных коммуникативных навыков или демонстрируют повторяющееся поведение. Степень симптомов может широко варьироваться, что делает его расстройством спектра.
Анализируя ДНК детей с аутизмом и ДНК их родителей, ученые из больницы для больных детей в Торонто сделали важное открытие. В организме есть участки ДНК, называемые тандемными повторами. Они представляют собой последовательность последовательности ДНК, которая повторяется несколько раз.
Эти ученые из Торонто обнаружили, что дети-аутисты часто имеют двойное или тройное число тандемных повторов, которое имеют их родители. Чем больше эти тандемные повторы, тем больше они нарушают функцию гена. У аутичных детей тандемные повторы были обнаружены в генах, связанных с функцией мозга.
Выявив это странное явление, ученые теперь могут найти новый способ диагностики аутизма. Кроме того, это обеспечивает более четкое понимание того, что вызывает аутизм, а это означает, что на горизонте могут появиться новые методы лечения. Некоторые ученые также считают, что подобный тип расширения тандемных повторов может быть причиной эпилепсии и таких расстройств, как шизофрения.
5. Лечение болезни Альцгеймера
В мозге тау-белок, содержащийся в нейронах, помогает удерживать их аксоны вместе. Нейроны - это нервные клетки, и они посылают сигналы через свои аксоны. Посылая эти сигналы, мы испытываем ощущения как прикосновение.
У людей с болезнью Альцгеймера тау-белки запутываются в нервных аксонах. Это предотвращает распространение сигналов по аксонам и приводит к проблемам с функционированием мозга. Кроме того, накопление другого белка, называемого бета-амилоидом, образует скопления между нейронами, что также ограничивает функционирование нейронов.
В 2019 году NeuroEM Therapeutics, Inc. проверила носимый колпачок, который посылает электромагнитные волны через мозг, чтобы разрушить накопление этих белков. Первое клиническое исследование восьми пациентов показало, что у семи наблюдалось возвращение некоторой когнитивной функции. Проводятся более обширные исследования, чтобы попытаться подтвердить эти результаты.
Независимые лаборатории провели аналогичные эксперименты на мышах и обнаружили, что когнитивная функция была улучшена от воздействия электромагнитных волн. Хотя это лечение еще рано, оно может дать луч надежды тем, кто страдает болезнью Альцгеймера. До настоящего времени медикаментозное лечение болезни Альцгеймера практически не замедляло ее прогрессирование, поэтому поиск новых подходов к этой проблеме всегда волнует.
4. Универсальные вакцины против гриппа
Нам нужно делать прививки от гриппа каждый год, потому что штаммы вируса гриппа меняются ежегодно. Вакцины против гриппа вызывают иммунный ответ на белок, вызывающий вирус гриппа. (Белок называется HA).
Проблема в том, что головка HA часто меняется, потому что она может быстро мутировать. В результате нам нужны новые прививки от гриппа каждый год, чтобы обеспечить иммунитет против новой головы HA.
Эта проблема может быть скоро устранена. Оказывается, ствол белка HA, который удерживает голову, не меняется. Это относительно постоянный среди штаммов гриппа.
Новая вакцина, созданная учеными из Исследовательского центра вакцин NIAID, только что прошла клинические испытания, и она нацелена на этот ствол, а не на голову. Если это удастся, одна вакцина сделает нас невосприимчивыми к большинству штаммов гриппа на гораздо более длительное время. Вероятно, пройдет некоторое время, прежде чем мы узнаем эффективность этой вакцины. Но это большой шаг к поиску универсального одноразового прививки от гриппа.
3. Медусавирусное Открытие
Новый вирус, выделенный из горячего источника в Японии, получил название «Медусавирус». Это имя происходит от мифического монстра Медузы, который превращал своих жертв в камень, когда они смотрели ей в глаза. Подобным образом, Medusavirus превращает своих хозяев амебы в камень, угоняя их клеточные механизмы.
К счастью, этот вирус не может заразить людей. Но у него есть довольно интересный набор белков, называемых гистонами. Они используются для упаковки ДНК в ядрах клеток. Однако вирусы не имеют ядер, и Медусавирус не является исключением.
Ученые считают, что это может дать представление о том, как возникла эукариотическая жизнь. Эукариоты - это клетки с ядрами, которые составляют наши тела. Когда вирусы заражают клетки-хозяева, они имеют тенденцию оставлять след на ДНК выжившей клетки-хозяина. Вирус иногда также получает последовательности ДНК от хозяина. В основном, хозяин и вирус развиваются вместе.
Таким образом, выяснение того, как Медусавирус получил эти гистоновые белки, может дать нам представление о том, как развивались ранние клетки, чтобы стать современными сложными клетками.
2. Металлоедающие микробы
В течение многих лет ученые и инженеры задавались вопросом, почему куски оксида марганца накапливаются на морском дне и почему это соединение, по-видимому, накапливается в водопроводных трубах. Ученый из Калифорнийского технологического института Джаред Ледбитер, наконец, ответил на некоторые из этих вопросов, когда оставил стеклянную посуду, содержащую карбонат марганца, впитаться в раковине, пока он был в командировке.
Когда он вернулся, марганцевый карбонат кремового цвета превратился в черный оксид марганца. После воспроизведения ситуации в эксперименте со стерилизованными и нестерилизованными банками Ледбитер обнаружил, что только нестерилизованные банки стали черными. Это означает, что какой-то микроб вызвал реакцию.
После дальнейших испытаний Лидбитер и его команда сузили список до двух микробов. Они обнаружили, что клетки этих бактерий могут потреблять электроны в марганце, чтобы производить свою собственную энергию. Это оставляет оксид марганца позади.
Впервые ученые обнаружили микробы, которые могут использовать марганец в качестве источника энергии. Это открытие может помочь нам понять, как марганец, очень распространенный элемент, помог сформировать эволюцию планеты.
1. Лекарство от Эболы
Хотя мы находимся в разгар новой пандемии коронавируса, не так давно пандемические страхи были сосредоточены на Эболе. Эта вирусная болезнь начинается с лихорадки и тряски. Затем он может прогрессировать до неконтролируемого кровотечения и отказа органов.
Это часто смертельное заболевание исследуется годами. В 2019 году клиническое исследование выявило новую лекарственную терапию, которая снизила уровень смертности с 75 процентов без лечения до 29 процентов с новой терапией. Если лечить Эболу очень рано, уровень смертности снизился до 6 процентов.
Этот новый препарат от Regeneron содержит смесь антител, которые вырабатываются нашими иммунными клетками, чтобы очистить организм от инфекций. Эти антитела специально атакуют вирус Эбола.
В лаборатории трудно производить антитела, так как они должны работать в организме человека, не подвергаясь нападкам со стороны иммунной системы. Кроме того, вирус Эбола может менять форму. Вот почему смесь различных антител должна использоваться в лечении. Эта новая терапия в настоящее время проходит испытания и может вскоре стать спасательным средством.