Методы исследования в биологии

Стартап Orchid выбирает эмбрионов с лучшими генами для ЭКО

Стартап 29-летней выпускницы Стэнфорда Нур Сиддики проводит полное секвенирование генома эмбрионов-кандидатов на процедуру ЭКО, а затем вычисляет вероятность для будущего ребенка заболеть одним из более, чем 1200 заболеваний, в которых ту или иную степень влияния оказывают гены, включая аномалии развития нервной системы, предрасположенность к раку, диабету, шизофрении и др. И выбирает лучших.

Такие процедуры уже какое-то время существуют в репродуктивных клиниках, но они секвенируют всего 0,25% всего генома, тогда как Orchid читает почти 99%. Цена вопроса - 2500 долларов за один эмбрион.

ЭКО происходит так. Пациентка проходит двухнедельный курс гормональной терапии, затем из нее извлекают яйцеклетки. Их оплодотворяют, затем эмбрионы проводят в инкубаторе несколько дней, в этот период и проводят генетические тесты, после чего они помещаются в матку пациентки.

У Orchid всего 16 сотрудников, но они уже представлены в 40 репродуктивных клиниках по всей стране и имеют тысячи клиентов, включая, по слухам, несколько известных имен из тех-индустрии.

Во время интервью Wired журналист задал Сиддики вопрос:

Представьте, что если бы подобная технология существовала раньше, и ваши бабушка и дедушка воспользовались ей, т. к. не хотели, чтобы их ребенок страдал от заболевания глаз, ваша мама бы не родилась и вы, соответственно, тоже. Думаете, это справедливо?

Ну и дальше следует диалог типа:

- Я не удаляю свою мамку.

- Но типа как бы задним числом существует мир где ты ее типа стерла.

- У меня была бы мамка, но она бы не страдала.

- Ты бы не увидела, как она страдает, потому что не существовала бы.

- Это была бы другая я.

- Но ведь именно страдания твоей мамки побудили тебя попытаться улучшить мир.

И т. д.

Это не единственный раз когда вокруг стартапа велись этические дискуссии, его уже сравнивали с Гаттакой и Дивным новым миром.

Адаптация приматов-инвалидов в дикой природе

Канадские исследователи изучили поведение приматов в естественной среде обитания и пришли к выводу, что те из них, кто имеет врожденные аномалии или покалечен в процессе жизни, вполне неплохо адаптируются к своим недостаткам. Они не только выживают, но и размножаются. Более того, им активно помогают сородичи.

Японская макака с врождёнными дефектами

Врожденные пороки развития, болезни и травмы, полученные во взрослом возрасте, бывают не только у людей, но и у животных. Это вовсе не означает, что такая особь в дикой природе непременно погибнет — она может жить и адаптироваться к своим недостаткам.

Ученые из Университета Конкордия (Канада) решили больше узнать о том, как такие животные выживают в дикой природе. Исследование, опубликованное в American Journal of Primatology, посвящено приматам. Специалисты проанализировали 2807 исследований, проведенных с 1931 по 2023 год. В работах изучались в общей сложности 125 видов, чаще всего это были шимпанзе. К другим видам относились японские макаки, макаки-резусы, макаки-крабоеды и оливковые бабуины. Из всего объема изученных работ ученые выделили 114 статей о физических недостатках приматов.

Выяснилось, что врожденные пороки развития больше характерны для макак, а вот травмы и болезни в процессе жизни чаще получали шимпанзе. По крайней мере, именно такие случаи были объектом проанализированных учеными работ.

Несмотря на физические недостатки, приматы смогли приспособиться — они адаптировали свое типичное для вида поведение, чтобы выжить и даже размножаться. Так, некоторые шимпанзе успешно передвигались на трех или даже двух конечностях (за неимением остальных) вместо обычных четырех. Приматы с физическими особенностями активно внедряли в свою жизнь новые способы функционирования. Если у них не было передних конечностей, они использовали предплечья, чтобы наклонить ветку с фруктами и поесть.

Интересно, что к нуждам детеныша-инвалида адаптировались и их родители. Они обеспечивали дополнительный уход, что не наблюдалось в случае здорового потомства. Более того, сородичи помогали своим родственникам с ограниченными возможностями. Например, самец японской макаки «усыновил» молодую обезьяну-сироту с физическими недостатками.

(1) Взрослый самец без кистей и с пороками развития ног;
(2) Тот же самец прыгает на двух ногах;
(3) Взрослый самец с пороками развития кистей ест картошку;
(4) Группа обезьян с ограниченными возможностями и без них занимается социальным уходом;
(5) Молодая самка с обширными пороками развития всех четырех конечностей, передвигается используя локти;
(6) Взрослая самка-инвалид ухаживает за сородичем без инвалидности, используя жесты ухода, характерные для инвалидов;
(7,8) Взрослый самец без инвалидности держит и ухаживает за младенцем-инвалидом, в то время как мать сидит рядом;
(9) Взрослая самка с сильно уродливыми руками сжимает зерно в жесте кормления, характерном для инвалидов

«Приматы находят способы изменить свое поведение — например, уникальный стиль передвижения, ношение своих детенышей, методы поиска пищи, а также индивидуальный стиль социального ухода, чтобы компенсировать свои физические недостатки», — рассказала одна из авторов работы Сара Тернер.

Еще ученые узнали, что примерно 60 процентов случаев инвалидности приматов были связаны с деятельностью человека. Обезьяны попадали в силки, предназначенные для других животных, получали увечья в результате столкновений с автомобилями, переносили инфекции, передающиеся от людей, или болели из-за воздействия загрязняющих веществ. Этот вывод оказался весьма неожиданным для исследователей, поэтому они рекомендовали уделить более пристальное внимание охране дикой природы.

Статья спизжена отсюда

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0277967

Раковые клетки пойманы на воровстве митохондрий «щупальцами»

nature.com

Ученые из Женской больницы Бригама и Массачусетского технологического института обнаружили необычный способ, которым рак защищается от иммунной системы. Опухоль направляет в сторону иммунных клеток маленькие «щупальца» и высасывает митохондрии. Благодаря этому раковая клетка получает энергию и истощает лимфоцит.

«Рак убивает, когда иммунная система подавлена, а опухолевые клетки способны метастазировать. Похоже, нанотрубочки помогают и в том и в другом, — говорит автор исследования Шиладитья Сенгупта, директор Центра инженерной терапии Бригама. — Это совершенно новый механизм, с помощью которого раковые клетки обходят иммунную систему. Теперь у нас есть потенциальная мишень для поисков лекарства».

Ученые культивировали раковые клетки молочной железы и иммунные Т-клетки совместно. С помощью полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа они заметили, что клетки физически связаны крошечными «щупальцами» шириной 100–1000 нанометров. Для сравнения, толщина человеческого волоса — от 80 000 до 100 000 нанометров. В некоторых случаях нанотрубочки сплетались и формировали толстые жгуты.

Команда пометила митохондрии флуоресцентным красителем и наблюдала, как ярко-зеленые органеллы вытягиваются из Т-лимфоцитов, проходят через нанотрубки и попадают в раковые клетки.

i) Предполагаемая модель воровства митохондрий. h) Передвижение митохондрий (желтые стрелочки) по нанотрубочкам от иммунной клетки к раковой

«Это было очень интересно, у раковых клеток никогда не наблюдали подобного поведения», — говорит автор работы Хэ Линь Чжан, главный исследователь Центра инженерной терапии.

Затем ученые попытались выяснить, что произойдет, если помешать раковым клеткам захватывать митохондрии. Они ввели ингибитор образования нанотрубочек в подопытных мышей, и рост опухолей у них снизился.

Мозг

Сенолитики вернут зрение диабетикам

Два года назад Unity Biotechnology потерпела неудачу с испытаниями препарата UBX0101 на пациентах с артритом. Теперь, кажется, у них все получается. Их новый сенолитик UBX1325 показал положительные промежуточные результаты во второй фазе клинических испытаний на пациентах с диабетическим макулярным отеком (отек сетчатки при диабете, приводящий к потере зрения).

Сенолитики - класс препаратов, убивающий сенесцентные клетки. Эти клетки еще называют клетками-зомби. По разным причинам эти клетки однажды перестали выполнять свою нормальную функцию и перестали делиться, но не умерли. И мало того, еще и стали выделять вещества, плохо влияющие на окружающие клетки и способствующие превращению в зомби и их тоже. Они постоянно появляются во всех тканях организма, с возрастом их становится все больше, и это все отрицательнее влияет на организм. Накопление сенесцентных клеток - один из основных механизмов старения, ну а сенолитики, соответственно, - препараты первой волны борьбы со старением. 

UBX1325, препарат на основе малых молекул, создан для устранения сенесцентных клеток, накапливающихся в пораженных сосудах глаз, оставляя нетронутыми здоровые сосуды. Его испытали на 64 пациентах с отеком сетчатки, которым перестали помогать блокаторы фактора роста эндотелия сосудов, обычно использующиеся в таких случаях.

После однократного введения UBX1325 были произведены измерения зрения через 12 и 18 недель. Через 12 недель улучшения составили в среднем 4,7 буквы по таблице ETDRS, через 18 недель - 6,1 буквы. 

Испытания еще не закончены, поэтому можно ожидать дальнейшего улучшения. Если мне не изменяет память, то в первой фазе испытаний в прошлом году улучшения достигли полных двух строчек и даже больше, но было всего около десяти подопытных. Кроме того, тот же самый препарат сейчас испытывают на пациентах с возрастной макулодистрофией.

На фоне новостей акции Юнити скакнули вверх.

Многие сенолитики уже присутствуют в продаже (некоторые из них создавались, например, для борьбы с раком), и энтузиасты во всю экспериментируют на себе. А в некоторых странах медицинские центры предоставляют подобные услуги - в основном тем, кто туда едет за медицинским туризмом, - наравне с инъекциями стволовых клеток. 

Соус

Живые мышиные эмбрионы - из клеток кожи.

Израильские ученые вырастили в инкубаторе эмбрионы мышей с мозгом и бьющимся сердцем без использования яйцеклеток и сперматозоидов.

Исследователи использовали стволовые клетки кожи мышей. Это первый раз, когда развитый эмбрион любого вида был создан с использованием только стволовых клеток. Прошлые попытки доходили только то стадии бластоцисты, сейчас же эмбрионы выросли до более, чем миллиона клеток, за восемь дней.

Ключом к достижению стали специальные инкубаторы, в которых каждый эмбрион содержится в сосуде с жидкостью, которые вращаются так, чтобы эмбрион не касался стенок. Инкубатор создает все необходимые условия, включая концентрацию кислорода, давление и температуру. Жидкость, разработанная в лаборатории, снабжает эмбрионы питательными веществами и гормонами.

Джейкоб Ханна, автор исследования, считает, что однажды технология может быть использована для выращивания человеческих эмбрионоподобных структур, чтобы получать клетки для проведения футуристических медицинских процедур. Вы отдаете клетки кожи или крови, из них выращиваются искусственные эмбрионы, которые производят клетки для выращивания органов, которые потом трансплантируют вам.

https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0092-8674%2822%2900981-3

Александр Марков: генетика поведения. Что важнее: гены или воспитание?

Исследователи из Израиля и США создали "мини-человека-на-чипе" для ускорения испытаний лекарств.

Соус

Ученые создали девять различных человеческих мини-органов-на-чипе, на которых можно будет испытывать лекарства. Они смогли даже больше: объединить девять органов - включая мозг, сердце и печень - в мини-человека-на-чипе.

Две   новых статьи от исследователей из Тель Авива и Гарварда были опубликованы в Nature Biomedical Engineering.

Органы-на-чипе были впервые разработаны в 2010 году в Гарварде. Ученые взяли клетки из разных органов - сердца, мозга, почек и легких - и используя биоинженерию поместили их в пластиковые контейнеры, так называемые "чипы".

В новых исследованиях ученые соединили различные мини-органы вместе и показали, что они реагируют на препараты так же, как  органы живых людей реагировали бы на них в ходе клинических испытаний.

Разрабатывая лекарства, исследователи сначала испытывают их на мышах и только потом, в случае успеха, уже на людях. Но в 60-90 процентах случаев препараты, которые оказались эффективными с мышами, с людьми не работают. Это делает процесс разработки лекарств очень длительным и дорогостоящим. Было бы очень хорошо, если бы можно было пропустить стадию с мышами. И это было невозможно до сего момента.

Команда из 57 ученых в течение 7 лет разрабатывала то, что они называют "a functioning comprehensive multi Organ-on-a-Chip (Organ Chip) platform". Они заставили клетки почек в пластиковом контейнере работать как фильтр (как почки работают в человеческом теле), а клетки сердца - сокращаться. И все то же самое для других органов и тканей: печени, мозга, ГЭБ, легких, костого мозга, кожи и кишечника.

Кроме того, они создали так называемого "дознавателя", роботизированное устройство для переноса жидкости, связывающее между собой различные органы-на-чипе, заменяющее кровоток.

Затем ученые протестировали на органах-на-чипе два препарата: от воспаления кишечника и от рака. Исследование показало, что система из органов-на-чипе реагировала на препараты точно так же, как человеческие органы во время клинический испытаний.