Биотехнологии

Ученые Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС запатентовали инновационный «тканевый пистолет», предназначенный для остановки кровотечений и ускоренной регенерации тканей при ранениях легкой и средней степени тяжести. Он разработан для работы в полевых условиях и в зоне ЧС. В сотрудничестве с медиками уже создано три версии устройства, модифицированные под различные задачи, им дали названия «Подорожник», «Фибробластер» и «Лекарь». Пистолет может быть адаптирован под конкретные требования заказчика, что делает его универсальным инструментом для различных клинических сценариев: например, если в клинике хирургам нужна инфузия и промывка, то в мобильном госпитале требуется биопечать и быстрое закрытие раны.

Изменить цвет глаз, «вывести из строя» раковые клетки, восстановить силу мышц — в перспективе у технологий на основе редактирования генома нет границ по применимости. Возможно, сейчас это звучит неправдоподобно, но вспомните, на каком уровне находилась медицина в прошлом веке. «Ещё 100 лет назад диагноз "диабет первого типа" был смертельным и больные жили считанные годы. А теперь мы считаем, что диабет — не смертельное заболевание», — подтверждает заведующий лабораторией молекулярной генетики и генной терапии отдела геномной медицины ФГБНУ НИИ АГиР имени Д. О. Отта Антон Киселев. Действительно, во времена протезов, управляемых силой мысли, роботов размером с клетку крови и операций, проводимых бесконтактным способом, поверить в силу генетики проще.

Сегодня мы затронем спорную тему: насколько эффективно редактирование ДНК, какие опасности есть у вмешательства в природу человека, и как быть с этикой.

CRISPR – это революционная технология генной инженерии, которая позволяет точно редактировать ДНК. Применение его в генотерапии может изменить жизнь миллионов людей с генетическими заболеваниями и миллиардов – с приобретенными. В этой статье я рассмотрю историю применения CRISPR в генотерапии, последние научные достижения и исследования, а также регуляторные и правовые аспекты, связанные с применением этой технологии.

А также выясним, от чего клиники генотерапии еще не начали открываться повсюду как стоматологии и какой потенциал есть у индустрии генотерапии в России.

В 2004 у меня родилась дочь с хрупкими костями. В 2 месяца медсестра сломала ей голень, когда измеряла рост. Всего у нее было 17 переломов. Когда я узнала диагноз своего ребенка, конечно, впала в депрессию. Я выходила на улицу и одного ребенка везла на инвалидной коляске, другого на коляске детской, тогда мне хотелось свести счеты с жизнью.

Психологи называют это “утрата здорового ребенка”, и рекомендуют сообщать этот диагноз в их присутствии. А на практике в роддоме мне предложили от больного ребенка отказаться.

В 2008 году я открыла фонд, чтобы помогать родителям в таких же ситуациях поставить своих детей на ноги.

Глава 1: Средняя продолжительность жизни.

Вы наверняка слышали тезис, что средняя продолжительность жизни увеличивается с каждым годом? Не дайте ввести себя в заблуждение этим утверждением! Средняя продолжительность жизни действительно увеличивается, но что это значит на самом деле?

В 20 веке мы почти удвоили среднюю продолжительность жизни с сорока до семидесяти лет, так что в 21 веке по идее способны увеличить её по крайне мере вдвое - до ста пятидесяти лет. Так считают многие обыватели и псевдоучёные, но правдиво ли данное утверждение?

Хотя средняя продолжительность жизни за последнее столетие удвоилась, из этого никак не следует, что в грядущем столетии мы также сумеем увеличить её вдвое, доведя до 150 лет. В 1900 году средняя продолжительность жизни землян не превышала сорока лет, потому что люди гибли от недоедания, инфекционных болезней и насилия. Но те кого не затронули голод, мор и война, доживали до восьмидесяти и даже до девяноста лет, что соответствует естественной продолжительности жизни Homo Sapiens. Вопреки расхожим представлениям, семидесятилетний старец не считался в минувшие века редким чудом природы. Галилео Галилей умер в семьдесят семь, Исаак Ньютон- в восемьдесят четыре, а Микеланджело дожил аж до восьмидесяти восьми. И это без всяких антибиотиков, вакцинаций и трансплантаций.

По правде говоря, современная медицина пока что не продлила отмеренную нам природой жизнь ни на один год. Чего она действительно достигла - это избавила нас от детской смертности. Даже если мы победим рак, диабет и другие смертельные недуги, то добьёмся лишь того, что все будут жить в среднем до девяноста, но никак не до 150.

Что такое старение? Мы можем определить его как процесс накопления молекулярных и клеточных повреждений, являющихся следствием нормального метаболизма. В то время как исследователи всё ещё плохо понимают, как метаболические процессы вызывают накопление повреждений, и как накопленные повреждения вызывают патологии, сами повреждения – структурные различия между старой и молодой тканью – классифицированы и изучены очень хорошо. Исправляя повреждения и восстанавливая прежнее – неповреждённое – юное состояние организма, мы реально омолодим его! Звучит очень многообещающе, и так оно и есть. И для некоторых видов повреждений (например, для сенесцентных клеток) показано, что оно работает!

Сегодня в нашей виртуальной студии где-то между холодным дождливым Санкт-Петербургом и тёплым солнечным Хьюстоном, мы встречаем Стефани Планк! Для тех из вас, кто не знаком с ней, ниже краткая информация.

Стефани Планк получила степень доктора философии в 2009 году в Медицинской школе Техасского университета в Хьюстоне за достижения в применении электрофильных аналогов белков для расшифровки полезных и вредных функциональных эффектов катател. Затем она расширила свое внимание к вакцинации и терапевтической идентификации катател с использованием запатентованных электрофильных аналогов мишеней. Её работы были опубликованы в 49 рецензируемых научных статьях, она выступала на многочисленных национальных и международных конференциях. В 2018 году она перешла на полную ставку в качестве соучредителя Covalent Bioscience, чтобы сосредоточиться на быстром воплощении их технологий электрофильных вакцин/катател в клиническую реальность.

Нейроморфная инженерия является инновационной областью исследований, объединяющей принципы когнитивных наук и передовые технологии. Вашему вниманию представлен обзор Brainoware, связующего звена мозговых органоидов и искусственного интеллекта. Мы вспоминаем о недостатках кремниевых чипов и даём краткий экскурс о суперкомпьютере, пытавшемся воспроизвести функционал человеческого мозга. Помимо этого подробно рассказываем об устройстве Brainoware, приводим результаты тестов, мнения учёных и исследователей, а также пытаемся посмотреть за горизонты вычислительных технологий.

Приглашаем к прочтению!

В ноябре 2023 года китайские учёные заявили о новом изобретении: исследователи Южного научно-технического университета показали структуру, имитирующую подушечки человеческих пальцев. Миниатюрное устройство с датчиками безошибочно определяет текстуру предметов и в перспективе помогут людям с ограниченными возможностями чувствовать поверхность через металлические протезы. Звучит как сценарий фантастического фильма, но это уже реальность: современные технологии поднимают протезирование на принципиально иной уровень.

Спойлер: нескоро

Жить долго и счастливо — понятное желание. Ответ на вопрос, что такое счастье и где его искать, каждому человеку приходится искать самостоятельно. А вот о секретах долголетия нам могут рассказать ученые. Например, продлить себе жизнь мы вполне можем до 120–150 лет, но идее о бессмертии, скорее всего, суждено остаться в категории фантастики.

Рассказываем, от чего зависит продолжительность жизни, как современная наука и биохакеры пытаются ее увеличить и что можно сделать, чтобы увеличить шансы дожить до 100 лет, уже сейчас.

В конце сентября я публиковал в этом блоге статью «Неизбежность, незаменимость и туманные перспективы пилотируемой космонавтики». Эта статья продолжала темы, также затронутые в переводе моего коллеги @SLY_G «Как учёные снижают пагубное влияние космических полётов на организм человека» и вызывала крайне интересную дискуссию из 96 комментариев с участием 34 человек, из которых я бы особенно отметил вклад @alexEtse @Valerij56 @johnfound и @Javian. Поэтому я решил подробнее рассмотреть тему генной модификации человека, которая могла бы приспособить его к длительным космическим полётам. Следовательно, появился бы способ закладывать профессию и судьбу человека уже в период эмбриогенеза. Судя по всему, за пределами магнитосферы наиболее смертоносным препятствием, осложняющим длительные космические экспедиции, является жёсткое космическое излучение. Чтобы купировать его влияние, можно было бы попробовать внедрять человеку некоторые гены тихоходок, в частности, кодирующие специфический тихоходский белок Dsup (damage suppressor, «подавитель ущерба»). Об удивительных продолжениях и перспективах таких исследований — под катом.

Помните, как одна организация в 2021 году объявила, что собирается возродить шерстистого мамонта после его вымирания? Сейчас её руководители составляют список видов, которые они надеются возродить, и некоторые из них ещё даже не полностью вымерли.

Colossal Biosciences, техасская компания, использующая генетику для возрождения шерстистого мамонта, во вторник объявила о намерении вернуть маврикийского дронта (додо). Компания сотрудничает с Маврикийским фондом дикой природы, чтобы вернуть нелетающих птиц в дикую природу.

В настоящее время компания ожидает, что первые детёныши шерстистого мамонта появятся на свет в 2028 году, а птица дронт будет возвращена в свою исконную среду обитания ещё раньше.

Большой волосатый слон и нелетающая птица, чьё имя стало синонимом глупости, возможно, звучат не так захватывающе, как гигантские хищные ящерицы, выращенные из ДНК, извлечённой из комара в янтаре (что, как заверил генеральный директор и соучредитель Colossal Бен Ламм, при сегодняшних технологиях было бы невозможно). Но учёные, работающие на компанию, не ставят своей целью захватывающие подвиги.

На Земле обнаружено первое и пока единственное многоклеточное бессмертное существо. Это медуза Turritopsis dohrnii (туритопсис нутрикула). Она живет пока ее кто‑нибудь не съест или не разрушит. Медуза в благоприятных для жизни условиях обладает фантастическими способностями — может превращаться из взрослой особи в юную и проделывать такой фокус неограниченное количество раз.

Американский физик, лауреат Нобелевской премии Р. Фейнман заметил: «Если бы человек вздумал соорудить вечный двигатель, он столкнулся бы с запретом в виде физического закона. В отличие от этой ситуации в биологии нет закона, который утверждал бы обязательную конечность жизни каждого индивида».

У медузы Turritopsis dohrnii действительно есть механизм вечной жизни, который называется трансдифференциация клеток. Она может размножаться и при этом не умирать.

Её уникальность в том, что после продолжения рода она не стареет, а молодеет и запускает новый цикл жизни. Клетки медузы могут сразу превращаться из одного типа в клетки другого типа, минуя стадию типа стволовых клеток («болванки»). Это и есть трансдифференциация.

Надо сказать, есть ещё одно живое существо, которому приписывают бессмертие. Это пресноводный полип Hydra vulgaris — гидра обыкновенная. Это открытие доказывает, что вечная жизнь существует. А природа ничего никому не должна.

В пятистах километрах над Землёй небольшой космический аппарат терпеливо ждёт разрешения вернуться домой. Автономная капсула, созданная компанией Varda Space Industries из Торранса (Калифорния), должна была приземлиться в пустыне штата Юта в начале сентября.

Она должна была стать первой коммерческой космической компанией, вернувшей на Землю лекарство, произведённое в космосе, в данном случае несколько граммов противовирусного препарата ритонавира для лечения ВИЧ и гепатита С. Вместо этого спутник размером с большой мусорный бак, получивший кодовое название Winnebago 1, продолжает двигаться по орбите планеты со скоростью около 30 000 км/ч.

Учёные достаточно часто применяют инженерные решения, подсказанные природой, в науке и технике. Используются и вещества/соединения, создаваемые живыми организмами. Ну а сейчас команда учёных решила использовать биологический компонент в микроэлектронике. Речь идёт об использовании шёлка при создании транзисторов. Подробности об этой разработке — под катом.

Да, возможно. И я придумал, как — с помощью грибов (не тех, о которых вы подумали).

Эта идея перевернёт мир. Представляю вам Project Mold.

Данной публикацией мы начинаем серию материалов, посвященных технологиям продления жизни. В этой статье речь пойдет о регенеративной медицине. Это относительно новое направление в сфере здравоохранения. Она позволяет восстанавливать и заменять поврежденные участники живых тканей. В первую очередь она направлена на лечение различных заболеваний, последствий ожогов и травм. Однако в перспективе многие направления этой науки могут привести к существенному продлению жизни обычных людей и борьбе со старостью. 

Возможно, в будущем мы сможем даже полностью заменять изношенные органы на новые. Посмотрим, на каком этапе сейчас находится 3D-печать органов и насколько реально применять её в жизни. 

Если понаблюдать за медузами в море или аквариуме, создаётся впечатление, что эти животные плавают бесцельно. У медуз нет головного или спинного мозга. Но внезапно выяснилось, что медузы способны на поведение, которое не ожидаешь увидеть от существ с отсутствующей центральной нервной системой. Подробности — под катом. 

Исследователи давно признали терапевтический потенциал использования магнитоэлектриков — материалов, способных превращать магнитные поля в электрические — для малоинвазивной стимуляции нервной ткани и лечения неврологических заболеваний и повреждений нервов. Проблема, однако, заключается в том, что нейроны с трудом реагируют на форму и частоту электрического сигнала, получаемого в результате такого преобразования.

Нейроинженер Джейкоб Робинсон и его команда разработали первый магнитоэлектрический материал, который не только решает эту проблему, но и осуществляет преобразование магнитного поля в электрическое в 120 раз быстрее, чем аналогичные материалы. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Materials, учёные продемонстрировали, что материал может быть использован для точной дистанционной стимуляции нейронов и для устранения разрыва седалищного нерва у крыс.