Новости мира

«Перезагрузку» ДНК в гоноцитах — первичных половых клетках эмбриона ― впервые пронаблюдали ученые из Кембриджского университета (Великобритания), под руководством профессора Азима Сурани (Azim Surani). Этот процесс нужен для того, чтобы впоследствии развитие нового организма началось «с чистого листа», без привязки к процессам, происходившим в организме родителей.

ДНК человека не является статичной структурой. Наоборот, она постоянно в движении: одни гены активируются, чтобы повлиять на те или иные происходящие в организме процессы, другие, напротив, «выключаются», выполнив свою роль. Это происходит с помощью химического процесса метилирования. Состояние генома со всеми его активными и неактивными генами изучает особая дисциплина — эпигенетика.

Эпигенетическая информация, в отличие от генетической, не передается по наследству. Ведь это бы означало, что ребенок получит генетическую «память» обо всем, что происходило с его родителями за время их жизни. Например, продолжительное голодание ведет к метилированию некоторых генов, что может иметь негативные последствия для здоровья. Ребенок испытавшего голод человека также получил бы эти негативные последствия «в наследство». Подобная вредная информация накапливалась бы из поколения в поколение, становясь все более опасной для здоровья. Чтобы этого не происходило, в половых клетках (яйцеклетках и сперматозоидах) эпигенетическая информация обнуляется.

Ученые из Кембриджского университета смогли разобраться в том, как это происходит. «Перезагрузке» подвергается ДНК гоноцитов — первичных половых клетках эмбриона. Именно из этих клеток впоследствии разовьются либо яйцеклетки, либо сперматозоиды, в зависимости от пола ребенка. Оказалось, что «перезагрузка» ДНК гоноцитов происходит со второй по девятую неделю развития человеческого зародыша.

Также выяснилось, что «перезагрузка» эта является неполной. Примерно 5% ДНК ее избегают. Согласно предварительному анализу, среди них есть гены, ответственные за развитие шизофрении, метаболических расстройств и ожирения. Это открытие существенно проясняет механизм передачи этих болезней по наследству.

Открытие кембриджских ученых также может иметь последствия для изучения так называемой «темной материи» генома — генов, которые мы когда-то в процессе эволюции получили от проникших в наш организм бактерий. К ним относятся, в частности, некоторые гены, отвечающие за развитие у человека плаценты. Их отношение к «перезагрузке» ДНК пока не понятно. Между тем среди этих генов есть и потенциально вредные, и метилирование позволяет организму блокировать их действие.

Статью, опубликованную учеными в журнале Cell, пересказывает пресс-релиз Кембриджского университета.

Если использовать новые технологии, то электромобиль можно полностью зарядить всего за пять минут. В этом уверены участники израильского стартапа StoreDot.

При зарядке аккумулятора ионы лития внедряются в кристаллическую решетку оксида металла, еще больше окисляя его и попутно отдавая электроны токосъемной клемме. При разрядке процесс идет в обратном направлении: оксид металла частично восстанавливается, освобождая ионы лития. Если при этом скорость движения ионов в любую сторону превысит допустимый максимум, они слишком быстро внедрятся в оксид металла, и разрушат его кристаллическую решетку, или слишком быстро покинут ее, также приведя к растрескиванию оксида и выходу из строя использующего его электрода.

StoreDot не раскрывает в деталях особенности своей технологии, но отмечает, что ее разработка использует специфические материалы для так называемого многоцелевого электрода. Под ним понимается катод, в котором сочетаются токопроводящие полимеры и оксид лития.

Проводящий полимер позволяет ускорять движение ионов лития, в то время как оксид металла, связывая их по мере необходимости, используется как замедлитель, не позволяющий этим ионам чересчур быстро поступать в катод. При этом остальные компоненты типичной литиевой батареи, включая сепаратор и пропитывающий его электролит, также подвергнутся модификациям. Первый прототип электроавтомобильного аккумулятора, сообщает nplus1.ru, StoreDot обещает представить уже в 2016 году.

Ученые Массачусетской Общей больницы в Бостоне (США) совершили настоящий прорыв в медицине, − вырастили в лаборатории крысиную лапку.

В мире ежегодно ампутируют десятки тысяч конечностей. Как потом живут эти люди? Некоторые пользуются искусственными протезами, но ученые постоянно работают над другими вариантами, которые помогли бы тем, кто лишился конечностей, получать более естественные ощущения. Уже созданы, например, роботизированные руки, которыми можно управлять с помощью мысли.

Врачи пытаются также пересаживать конечности от доноров, но здесь возникает сразу несколько проблем — во-первых, донорские руки и ноги не всегда бывают доступны, во-вторых, организм может их отторгнуть, так что людям с пересаженными конечностями приходится до конца жизни пить иммунодепрессанты. Именно поэтому в последнее время ведутся исследования, направленные на выращивание новых органов из клеток самого пациента. Например, уже существуют люди, живущие с выращенным из их клеток дыхательным горлом. Но крысиная лапка – гораздо более сложная структура, чем дыхательное горло.

Харальд Отт (Harald Ott), возглавляющий исследование, настроен оптимистически, хотя и понимает, что торопиться нельзя. Пока что им был разработан метод, названный decel/recel — по аналогии с авиационной командой accel/decel (разгон-торможение). В данном случае decel означает первый этап действий — децеллюляризацию — когда донорскую лапку (доноры все-таки нужны) очищают от всех мягких тканей, которые могли бы впоследствии вызвать отторжение в организме реципиента. После этого наступает этап рецеллюляризации, когда на оставшийся каркас наращивают клетки реципиента. Ученым уже удалось таким образом вырастить крысиную лапку. Они даже пропускали через нее электрические заряды и увидели, что лапа сжимается и разжимается. После этого лапки пришивали находившимся под анестезией здоровым крысам, и оказалось, что кровообращение проходит через новый орган. Правда, пишет журнал ScienceDirect, Отт пока что не успел проверить, смогут ли крысы двигать своей новой лапкой и не произойдет ли отторжения.

Передавать информационный сигнал в очень узкую область приема и с большого расстояния, хоть с Марса, позволит сверхточный комплекс датчиков с подсистемой взаимной геометрической привязки, который разрабатывает команда ученых из Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ.

Чем больше спутников человек запускает в космос, тем сложнее отслеживать их траектории и маневры. Строятся целые системы телескопов для наблюдения за этими аппаратами. Но если их пространственное перемещение все же удается контролировать, то ориентацию спутников, то есть их всевозможные развороты, направлять и предсказывать с земли гораздо сложнее. Это надо делать на борту. Раньше это делали с помощью гироскопов, которые со временем, увы, утрачивали точность из-за трения в подшипниках. Сегодня для этих целей используют звездные датчики – фотоаппараты для космических условий, которые ставятся на борт спутника, ежесекундно снимают звездное небо, сравнивают полученные изображения с хранящимся на борту каталогом звезд и таким образом определяют ориентацию спутника в пространстве. Для большей точности на одном аппарате стали устанавливать комплексы таких датчиков, или, как говорят сами их создатели, многоголовые системы. Самые лучшие из таких систем имеют точность в 1–2 угловые секунды. Это примерно в 100 раз меньше того, что способен видеть человеческий глаз. Однако задействовать весь потенциал таких комплексов на практике оказалось сложно. На спутник можно поставить рядом друг с другом несколько звездных датчиков, имеющих секундную точность. Но на них по-разному светит Солнце, поэтому происходит изменение их взаимной ориентации, и на выходе получится совсем другая точность, величина которой в несколько раз ниже. В итоге получается, что люди делают сверхточные приборы, которые становятся все сложнее, объемнее и дороже, но привязать то, что они выдают, к ориентации самого космического аппарата, могут лишь с существенно худшей точностью. Учёные Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ решили дополнить комплекс звездных датчиков подсистемой взаимной геометрической привязки датчиков, включив в него приборы, измеряющие углы между датчиками примерно с той же секундной точностью.

«Мы рассматриваем несколько вариантов, как можно это реализовать, – поясняет руководитель проекта, ведущий научный сотрудник отдела Релятивистской астрофизики института Михаил Прохоров. – Суть их такая: берем хорошо измеренный стержень, термостабилизируем его, чтобы он не подвергался тепловой деформации, и помещаем между двумя контрольными точками звездных датчиков. Один конец датчика жёстко прикрепляем к прибору, а второй оставляем с определенным зазором меньше 1 мм. Это дает нам возможность определять смещение двух точек относительно друг друга вплоть до нескольких нанометров. Ну и, соответственно, потом пересчитать это линейное смещение в угол и получить свою секундную точность. А если мы знаем, как датчики ориентированы, можем сразу сказать, куда они наведены, и куда повернут сам аппарат. Таким образом, мы всегда будем знать, как эта система живет, сколько бы датчиков на ней ни ставилось. Естественно, станут сложнее алгоритмы вычисления, но с этим ничего не поделаешь. Сегодня в любом телефоне стоит процессор сложнее и мощнее всего того, что стоял на МКС в момент ее запуска. Прогресс в этой области идёт очень быстро».

В настоящее время ученые собирают прототип такой системы, состоящий из разработанных ими же звездных датчиков – с оптическими объективами диаметром 100 мм. У них есть несколько вариантов конструкций в зависимости от того, ориентацию спутника какого небесного тела им предназначено отслеживать. На одну систему могут устанавливаться от 2 до 8 датчиков. На каждом из них почти не подвергающийся деформации поясок, сделанный из инвара, к которому привязывается подсистема взаимного измерения углов и по которым определяются все внутренние соотношения в этой конструкции. Расстояние между звездными датчиками будут замерять тоже датчики – оптические или механические. Такие системы будут ставить на борт спутников, и обеспечивать определение его ориентации по звёздам в инерциальной системе координат. Питать систему будет солнечная батарея, стоящая на спутнике. В самом космическом аппарате будет заложена программа, как ему реагировать на информацию об ориентации: в какую точку небесного тела навести камеру, каким боком повернуться в данную секунду.

Прототип прибора, отмечает strf.ru, должен быть сделан за два года, его испытания пройдут в лаборатории, и будут переданы индустриальному партнёру – НПО им. С.А. Лавочкина – для внедрения.

Уникальные противораковые агенты на основе нанотехнологий разрабатывает сетевая лаборатория, созданная в Томском политехническом университете (ТПУ) и Институте физики прочности и материаловедения (ИФПМ). Эти агенты используют отрицательный электрический потенциал раковых клеток, чтобы  лишить их питания. Препараты на основе данного физического принципа не разрабатываются больше нигде в мире.

Kidney cancer cells. Coloured scanning electron micrograph (SEM) of cancer cells (pink) from a kidney tumour. Cancer cells divide rapidly in a chaotic manner and often clump to form tumours, which may invade and destroy surrounding tissues. These cells have extended many thread-like cytoplasmic projections from their surfaces. The most common form of kidney cancer is renal cell carcinoma. Symptoms include bloody urine, back pain and abdominal swelling. Treatment includes surgical removal of the affected tissues, which may be combined with chemotherapy (anti-cancer drugs). Magnification: x1300 at 6x7cm size.

Работа над наноагентами велась в российских лабораториях более пяти лет. Год назад в ТПУ и ИФПМ при участии Сколковского института науки и технологий, Института Джозефа Стефана (Словения) и Техниона (Израиль) была создана сетевая лаборатория, которая привлекла к проекту известных зарубежных ученых.

Новый наноагент использует естественную уязвимость раковых клеток. Дело в том, что клеточная стенка опухолевых клеток имеет повышенный отрицательный электрический потенциал  и «ворует» ионы натрия и калия у здоровых соседних клеток. Таким образом, опухоль получает повышенное питание, а соседние клетки начинают голодать и погибают, освобождая место для опухоли.

Наноагент похож на шар скомканной бумаги, который имеет диаметр 200 нм и толщину слоя менее 1 нм. Он заряжен отрицательно и использует против опухолевых клеток их же оружие: перетягивает питательные вещества и заставляет опухоль голодать. Ослабленные раковые клетки не только хуже размножаются, но и делают опухоль более уязвимой к внешним воздействиям, а значит, для лечения болезни можно применять меньшие дозы химиопрепаратов.

Применяется наноагент просто: если опухоль поверхностная, то накладывается обычная повязка с препаратом, а если внутренняя — наноагент вводится с помощью инъекции.

Эксперименты на мышах показали, пишет CNews.ru, что наноагент позволяет уменьшить размер опухоли в три раза по сравнению с контрольной группой.

Первые морские стрельбы из рельсовой пушки армия США проведет в 2016 году. Об этом объявил концерн BAE Systems.

Испытания пушки, способной в перспективе отправить снаряд на расстояние 400 км, запланированы на борту новейшего скоростного корабля JHSV Millinocket. Но эта важная веха не единственная: разработчики рельсового орудия предлагают оснастить гиперзвуковыми снарядами и обычные пороховые пушки, что резко повысит их возможности в борьбе с самыми разными целями, прежде всего воздушными.

Сегодня корабли вооружены автоматическими пушками калибра 100-145 мм,  которые имеют недостаточную дальность и точность стрельбы в условиях современного боя. Поэтому основной спектр целей перекрывается ракетным оружием, которое стоит  очень дорого и имеет большие габариты.

Для решения этой проблемы ВМС США планируют к 2025 г. поставить на вооружение рельсовую пушку, способную уничтожать любые цели недорогим снарядом на больших дальностях. Электромагнитную рельсовую пушку разрабатывают компании BAE Systems и General Atomics. Уже проводятся испытания рельсовых пушек, первые стрельбы с корабельной палубы состоятся в следующем году.

По задумке военных, такие пушки смогут поражать любые цели. Для уничтожения особо прочных объектов планируется использовать сердечники без взрывчатки, а для баллистических ракет — картечные снаряды. Таким образом, рельсовая пушка — это универсальное оружие, которое в большинстве случаев сможет заменить зенитные и противокорабельные ракеты, а также  выполнить задачу огневой поддержки десанта.

По сообщению управления по разработке морских систем ВМФ NAVSEA, возможности рельсовой пушки планируется частично реализовать и в обычных пороховых орудиях. Речь идет о планах по созданию гиперзвукового снаряда HVP для двух основных  калибров  ВМС США: 155 мм и 127 мм.  Таким образом, для двух типов пороховых орудий и рельсовой пушки будет один универсальный сердечник. Разумеется, отмечает CNews.ru, при выстреле из пороховой пушки скорость HVP будет ниже, нежели при выстреле из рейлгана (3 М вместо 5 М), но все равно вдвое выше, чем при использовании пороха.

Глаз человека различает множество оттенков цветов: среди одного только синего мы можем различить и лазурный, и кобальтовый, и ультрамариновый, и ещё много других вариантов. Однако в памяти у нас всё равно откладывается какой-то «основной» цвет, который заменяет собой все оттенки: и лазурный, и кобальтовый, и ультрамариновый становятся просто синим.

15 Jul 2010 — Colorful Pigment in Bags — Image by © Alberto Biscaro/Masterfile/Corbis

Джонатан Фломбаум из Университета Джонса Хопкинса и его коллеги из ряда других американских научных центров поставили следующий опыт: добровольцев просили посмотреть на цветовой круг со 180 различными оттенками и найти среди них «самый лучший» синий, «самый лучший» зелёный, оранжевый и т. д. Затем им на одну десятую секунды показывали цветной квадрат, который сменялся абсолютно белым квадратом – в это время нужно было оживить в памяти цвет первого квадрата. Наконец, человек должен был найти этот цвет на том же самом цветном круге.

Как пишут психологи в Journal of Experimental Psychology: General, при попытке указать виденный цвет все участники эксперимента ошибались, стремясь показать на тот, который им в первый раз показался «лучшим», то есть наиболее соответствующим жёлтому, синему, зелёному и т. д., а не тот, который был на самом деле. Причём тяга к такому основному цвету усиливалась, если после цветного квадрата нужно было хотя бы на долю секунды вспомнить его цвет. То есть чем активнее работала память, тем хуже человек находил тот оттенок, который он действительно видел.

То же самое, отмечает nkj.ru, может быть не только с цветами, а вообще со всем, что мы видим: мозг старается свести все объекты к каким-то основным «прототипам», которые в нём отложились.

Соль считается не слишком полезным продуктом: злоупотребление ею связано с повышенным кровяным давлением, сердечно-сосудистыми заболеваниями и, по некоторым данным, даже с аутоиммунными расстройствами. Так, в прошлом году в журнале «Nature» вышло сразу три статьи, в которых описывалось влияние соли на иммунитет: оказалось, что ее избыток в пищевом рационе может быть связан с рассеянным склерозом. 

Pseudomonas Bacteria being ingested by a macrophage — Image by © Dr. David Phillips/Visuals Unlimited/Corbis

Однако в новой статье, опубликованной в «Cell Metabolism» большой исследовательской группой из Университета Вандербильта и Университета Эрлангена – Нюрнберга, говорится о том, что соль для иммунной системы как раз полезна. Известно, что, когда мы едим слишком много соли, она запасается в соединительной ткани кожи. Однако Йенс Титце и его коллеги заметили, что у мышей соль накапливается в коже даже в том случае, если животных держать на низкосолевой диете. С другой стороны, кожа – первый рубеж обороны против инфекций, и потому в ней содержится много иммунных клеток. Возникает вопрос, не нужна ли соль для работы кожного иммунитета?

Одними из первых в бой с патогенами вступают так называемые макрофаги, которые в буквальном смысле поедают вторгшихся микробов. Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи выращивали мышиных макрофагов в питательной среде с разными концентрациями хлорида натрия, то бишь, обычной соли. Оказалось, что при концентрации соли, равной той, которая есть в коже у мышей, макрофаги активнее выделяли молекулы, убивающие патогенов. Когда к иммунным клеткам подсаживали бактерии кишечной палочки Escherichia coli или возбудителей лейшманиоза Leishmania major, то спустя сутки «подсоленные» макрофаги оставляли менее половины и E. coli, и L. major – по сравнению с макрофагами, которым соли не давали.

Экспериментами на клеточной культуре дело не ограничилось. Исследователи держали мышей либо на соленом, либо на низкосолевом рационе две недели, после чего заражали лейшманиозом, вводя возбудителя болезни в кожу на подушечках лап. В течение последующих двадцати дней инфекция в обеих группах животных развивалась одинаково, но потом заживление воспалившихся мест и язв у мышей, сидевших на соленой пище, шло быстрее, и концентрация паразита у них оказывалась меньше.

Более того, оказалось, что и у людей концентрация кожной соли возрастает в тех участках кожи, где есть угроза бактериального вторжения. То есть и для нашей иммунной системы соль, по-видимому, имеет серьезное значение. Вероятно, в давние времена, когда еще не было антибиотиков, соляная активация защитных систем организма играла важнейшую роль. Однако негативные эффекты от избытка соли пока никто не отменял, так что налегать на соленое в надежде помочь иммунитету все же не стоит.

Полученные результаты, сообщает «ScienceNOW», скорее, говорят о том, что никогда не нужно называть какое-то натуральное вещество абсолютно вредным или абсолютно полезным – просто потому, что мы еще много не знаем о собственном организме. Да и полезность, и вредность зависят от количества, и в случае с той же солью ее избыток, как было сказано в самом начале, способен привести к иммунным неполадкам. С другой стороны, нам ничто не мешает локально повышать уровень соли там, где это требуется, и вполне возможно, что в будущем появится что-то вроде соляных пластырей или ранозаживляющих гелей с солью, которые будут играть роль простых и дешевых иммуностимуляторов.

Ученые Исследовательского института Скриппса (TSRI), Mayo Clinic и других научных и медицинских учреждений обнаружила новый класс препаратов, которые на животных моделях продемонстрировали замедление процесса старения, улучшили работу сердца и продлили период здоровой жизни. Препараты назвали сенолитиками.

«Мы считаем это исследование большим шагом на пути к разработке методов лечения, помогающих безопасно продлить здоровую жизнь или лечить возрастные заболевания, — заявил один из авторов исследования профессор Пол Роббинс из TSRI. — Когда сенолитики можно будет использовать в повседневной клинической практике,  наступит новая эра в медицине».

Как известно, старение сопровождается накоплением одряхлевших клеток, которые прекратили деление. В молодости наш организм непрерывно обновляется, но к старости в теле все больше клеток, которые не заменяются новыми, в результате чего организм сталкивается с большим количеством возрастных заболеваний.  Для сохранения здоровья на протяжении всей жизни человека необходимо найти способ убивать старые клетки, но при этом не задевая молодые.

Команда ученых заметила, что одряхлевшие клетки ведут себя так же, как и раковые: у них наблюдается повышенная экспрессия механизмов выживания, которые блокируют естественное отмирание клеток. Таким образом, препараты для лечения онкозаболеваний могли бы помочь в борьбе с дряхлыми клетками.

Догадка ученых оказалась правильной: со старением смогли эффективно бороться используемые в медицине антираковые лекарства дазатиниб и природное соединение кверцетин. Испытания на культурах клеток показали, что эти соединения избирательно вызывают смерть дряхлых клеток, но не воздействуют на молодые и здоровые. Дазатиниб уничтожает стареющие клетки-предшественники жировых клеток человека, а кверцетин более эффективен против стареющих эндотелиальных клеток человека и мышиных стволовых клеток костного мозга.

Сочетание двух препаратов дает мощный антивозрастной эффект. Тестирование на животных показало, что даже однократное введение двух препаратов улучшает функции сердечно-сосудистой системы, повышает выносливость, уменьшает симптомы остеопороза и укрепляет кости. У старых мышей положительная реакция со стороны сердца и сосудов наблюдалась через пять дней поле введения препаратов, причем эффект длился по меньшей мере семь месяцев. Периодическое введение препаратов мышам с ускоренным старением продлила их здоровую жизнь, задерживая возрастные заболевания позвоночника и остеопороз.

В статье, опубликованной в издании «Aging Cell», авторы отмечают, что перед испытанием нового класса лекарств на людях требуется учесть множество факторов.  Дазатиниб и кверцетин  — известные препараты, однако при длительном приеме могут возникнуть побочные эффекты, которые необходимо учесть. Тем не менее, исследователи полны оптимизма: препараты нужно будет принимать нечасто, к тому же даже частичное снижение симптомов старения резко повысит качество жизни пожилых людей.

Некоторые эксперты утверждают, что «лекарство от смерти» будет создано уже к концу этого столетия. Скорее всего, это будет сложный комплексный курс лечения, который расширит период здоровой жизни. Он блокирует естественные механизмы, запускающие старение нашего потенциально бессмертного самообновляющегося организма. Обычно ученые осторожно говорят о возможном продлении периода здорового возраста хотя бы в два раза, то есть человек будет оставаться молод и силен около 100 лет, после чего начнется старость. Но, теоретически, при отсутствии побочных эффектов «лекарство от старости» сможет продлевать молодость бесконечно.

Новорожденные птенцы беззащитны перед хищниками, и потому они должны вести себя крайне осторожно и быть по возможности незаметными. Однако у серой аулины из Южной Америки дела обстоят ровно наоборот. Взрослые птицы обладают серым, неприметным оперением, тогда как внешний вид птенцов бросается в глаза – они покрыты ярко-оранжевыми перьями и пухом. Эта странность, противоречащая, казалось бы, здравому смыслу обнаружилась не так давно. Статья ученых Калифорнийского университета в Риверсайде (США) и  колумбийского Университета Валье, в которой был описан феномен, появилась в «The American Naturalist» в 2012 году.

Исследования показали, что птенцы маскируются под того, на кого хищник не покусится – под крупную 12-сантиметровую волосатую гусеницу, обитающую на тех же деревьях, на которых аулины строят гнезда. Эта гусеница размером как раз примерно с птенца, и ее волоски содержат раздражающий токсин, делающий ее крайне неаппетитной. Что интересно, птенцы не только внешне похожи на личинки насекомого, вплоть до того, что на кончиках перьев у них располагаются длинные белые пуховые нити, очень похожие не волоски гусениц, но и искусно имитируют их движения.

Такой вид мимикрии чаще всего встречается у насекомых. Однако у птиц ничего похожего до сих пор не наблюдалось.