https://bitly.su/fGFB0L4
В лаборатории в Китае в крови мыши течет орда миниатюрных, похожих на капли машин. Крошечные машины, или наномашины, - это совершенно новое изобретение. Они могут полностью изменить отношение людей к заболеванию, называемому диабетом.
Диабет нарушает способность организма контролировать уровень сахара в крови. Если уровень сахара в крови станет слишком высоким или слишком низким, человек (или мышь) может заболеть или даже умереть.
Эти наномашины работают над тем, чтобы предотвратить это. Они патрулируют кровь, ищут сахар. Каждая машина представляет собой полый пластиковый шар, диаметр которого всего в сто раз превышает диаметр человеческого волоса. Когда в крови много сахара, наномашина впитывает его и набухает в размерах. При низком уровне сахара в крови из шарика просачивается сахар.
Химик Цзяньчжун Ду из Университета Тунцзи в Шанхае, Китай, изобрел этот наномашину. Он называет это "сахарная губка".
Сахарная губка
Сахарная губка" - это маленькая пластиковая машина, которая впитывает сахар. Слева - изображение наномашины без сахара внутри.
У здоровых людей (или мышей) организм самостоятельно поддерживает стабильный уровень сахара в крови. Этот сахар поступает из еды. После пищеварения сахар проходит через кровоток, обеспечивая организм необходимым топливом.
Клетки организма пиршествуют на сахаре, называемом глюкозой. Им нужны стабильные поставки, чтобы они могли выполнять свою работу. Поскольку люди не едят постоянно, организм должен хранить немного сахара на потом. Важную роль в этом процессе играет печень. Он убирает лишний сахар, постепенно высвобождая его по мере того, как организм нуждается в нем. Печень также может сама производить сахар.
Но печень должна знать, сколько сахара уже в крови. Гормоны помогают с этим. Эти химикаты как ключи, которые открывают некоторые клетки печени. В зависимости от типа ключа печень производит или прячет больше сахара. Инсулин - это гормон, который сигнализирует печени о необходимости хранения сахара.
Маленькие "губки" выскакивают и выдавливают сахар.
У людей с диабетом организм либо не принимает инсулин, либо использует его неправильно. Без инсулина вся система выходит из себя. Уровень глюкозы в крови может быть опасно высоким или низким. Люди с диабетом должны тщательно отслеживать уровень сахара в крови. Некоторые также должны делать себе уколы инсулина. Иногда им приходится делать это несколько раз в день. В других случаях они могут забыть укол или принять слишком много инсулина. Ошибка вроде этой может сделать человека очень больным.
Ду поинтересовался, может ли новый подход улучшить жизнь людей, страдающих диабетом. Может, он мог бы помочь им избежать надоедливых инсулиновых уколов. Он решил разработать нано-машину, которая могла бы поглощать и выделять сахар. "Естественная функция печени вдохновила меня на разработку этой новой техники, - говорит он.
Сахарная губка по существу представляет собой полую пластиковую сферу. Но его поверхность также содержит специальный белок под названием вогнавалин А. Этот белок прилипает к глюкозе, удерживая ее внутри сферы. Ду говорит: "Как губки впитывают воду и набухают, наша сахарная губка впитывает глюкозу и набухает."
Процесс работает и в обратном направлении. Мокрая смоченная губка на сухой поверхности просачивается медленно. Аналогичным образом, когда количество глюкозы в потоке крови низкое, сахарная губка не может удержать весь свой сахар. Он медленно выпустит его.
Команда Ду протестировала сахарную губку в мышах. Команда начиналась с группы из 20 диабетических мышей. Пять мышей получили инъекцию сахарной губки.
Остальные получали инъекции похожими материалами, не впитывающими сахар. Только сахарная губка имела значение. Это привело уровень сахара в крови мышей в норму. Льгота длилась два дня. После этого у мышей-диабетиков вновь появилось слишком много сахара в крови.
Изобретение еще не готово к использованию. "Еще предстоит пройти долгий путь", - говорит Ду. Его команда работает над тем, чтобы продлить срок действия эффекта. "Мы стремимся к тому, чтобы [лечение] продолжалось неделю, месяц и даже дольше, - говорит он. Ежемесячное введение сахарной губки, несомненно, будет более удобным, чем ежедневные инсулиновые инъекции.
Омид Вейсех, который не участвовал в исследовании, считает концепцию сахарной губки творческой и изобретательной. Однако его беспокоит тот факт, что сахарные губки содержат вонгенавалин А. По его словам, этот белок может вызвать аллергическую реакцию.
По словам Ду, чтобы лучше понять, как лечение может повлиять на человека, его команда должна предпринять несколько шагов. Во-первых, они должны протестировать сахарную губку на животных, которые больше похожи на людей, например, на макак. Они также должны убедиться, что белки и пластмассы в сахарной губке не повредят такие органы, как почки и печень.
https://bitly.su/j1INhef5
Щит для новых клеток, вырабатывающих инсулин.
Вейсех пытается применить другой подход, чтобы помочь больным сахарным диабетом избежать инъекций инсулина. Он является биоинженером в Университете Райс в Хьюстоне, штат Техас. Биоинженер - это ученый, который создает инструменты для решения медицинских проблем.
У некоторых людей развивается диабет, потому что их иммунная система атакует и разрушает клетки, из которых делают инсулин. Вейсех и его коллеги нашли способ заменить эти камеры. Они начинаются со стволовых клеток. Это клетки, похожие на семена, которые могут развиваться в клетки любого типа в организме.
Гены дают инструкции, указывающие стволовым клеткам, во что расти. Команда Вейсеха использовала специфические гены, чтобы побудить стволовые клетки человека вырасти в клетки, вырабатывающие инсулин.
Но просто поместить эти новые клетки в тело больного сахарным диабетом не помогло бы. Иммунная система человека атакует и уничтожает их. Клеткам нужен был щит. Исследователи решили использовать гель под названием альгинат, который первоначально был получен из бурых водорослей. В экспериментах с мышами и приматами было протестировано 800 вариантов этого геля. Один из них работал лучше всех других, чтобы защитить клетки от атак иммунной системы.
"Мы называем это защитным пузырем", - говорит Вейсе. В ходе последующего эксперимента его команда имплантировала экранированные клетки в мышей с диабетом. Клетки помогли мышам вырабатывать собственный инсулин. Его команда опубликовала результаты в мартовском номере журнала Nature Medicine за 2016 год.
Миниатюрные защитные пузырьки и крошечные сферы поиска сахара звучат как нечто из научно-фантастической истории. Но оба они настоящие. Благодаря таким новаторам, как Du и Veiseh, область медицины с каждым днем становится все более высокотехнологичной.