В год, когда наука стала и нашим спасением от глобальной пандемии, и целью политических ученых мужей, возможно, это хорошее время, чтобы оглянуться на все то хорошее, что наука сделала для нас за последние несколько лет.
Если делать открытие, которые могут изменить немного аспекты нашей повседневной жизни или найти лекарство от болезней, которые преследовали человечество, ученые усердно работал, пытаясь подтолкнуть нас к светлому будущему.
8мРНК вакцины
Хотя большинство людей знают, что ДНК - это генетический материал внутри наших клеток, роль мРНК может быть менее понятна. ДНК содержит инструкции, которые направляют наши клетки на производство необходимых нам белков. Поскольку ДНК так важна, одна копия ДНК, которая есть в каждой клетке, не может быть повреждена.
Чтобы предотвратить какие-либо повреждения, наши клетки создают множество копий участков ДНК, которые им необходимы для управления производством белка. Эти копии называются копиями мРНК. Если они повреждаются, их просто выбрасывают.
Имея это в виду, ученые нашли способ использовать мРНК для создания нового типа вакцины. Вирусы заражают клетки человека, вводя свою ДНК в клетки и заставляя наш клеточный аппарат производить вирусные белки с использованием этой ДНК.
5 вещей, которые делают богатые люди, чего не делают вы
В большинстве вакцин берут целые инактивированные вирусы или части вирусов и вводят их путем инъекции. Это учит наш организм, как вырабатывать антитела против вируса.
Новая вакцина, проходящая клинические испытания, устраняет необходимость в вирусах в вакцине. Вместо этого новая вакцина Moderna направлена на борьбу с вирусом, вызывающим COVID-19, путем инъекции небольшого фрагмента мРНК, который учит наши клетки, как создавать шипованный белок, обнаруживаемый вне вируса. Когда наши клетки производят этот белок, наша иммунная система атакует его, вырабатывая антитела, предоставляя нам тот же тип защиты, который мы получили бы от воздействия вируса.
Этот метод значительно упростил процесс разработки вакцины, который обычно занимает более 10 лет. От стадии планирования до первого клинического испытания вакцины Moderna прошло чуть больше двух месяцев. Если все пойдет хорошо, возможно, именно вакцина положит конец пандемии коронавируса.
7Управляемые разумом протезы
В 2016 году команда из Университета Питтсбурга, Медицинского центра Университета Питтсбурга (UPMC) и Чикагского университета подарила одному человеку подарок на всю жизнь. Парализованный после автомобильной аварии в 2004 году Натан Коупленд полностью утратил способность пользоваться своим телом, начиная с груди и ниже. Удивительно, но теперь он может чувствовать протез и управлять им только своим разумом.
Этот огромный научный скачок стал возможным благодаря имплантации электродов в области мозга Коупленда, которые контролируют движения и ощущения прикосновения. Когда Коупленд думает о перемещении руки, эти электроды интерпретируют активность клеток его мозга по перемещению руки робота. Когда что-то касается руки робота, датчики посылают электрические сигналы, которые стимулируют мозг Коупленда чувствовать прикосновение.
Национальный институт здоровья выделяет в общей сложности 7 миллионов долларов Питту, UPMC и Чикаго на продолжение исследования.
6Понимание аутизма
Аутизм долгое время был недооцененным расстройством, так как его причину трудно отследить. Это привело к наплыву теорий, начиная от научного подхода, предполагающего, что это генетическое заболевание, до групп в Facebook и блоггеров, обвиняющих в этом прививки. Людям с аутизмом обычно не хватает социальных и вербальных коммуникативных навыков или они демонстрируют повторяющееся поведение. Степень симптомов может варьироваться в широких пределах, что делает это расстройством спектра.
Анализируя ДНК аутичных детей и ДНК их родителей, ученые Детской больницы в Торонто сделали важное открытие. В теле есть участки ДНК, называемые тандемными повторами. Они представляют собой повторяющуюся многократно последовательность ДНК.
Эти ученые из Торонто обнаружили, что у аутичных детей часто в два или три раза больше тандемных повторов, чем у их родителей. Чем больше эти тандемные повторы, тем сильнее они нарушают функцию гена. У аутичных детей тандемные повторы были обнаружены в генах, связанных с функцией мозга.
Выявив это странное явление, ученые теперь могут получить новый способ диагностики аутизма. Кроме того, это дает более четкое представление о причинах аутизма, 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.
5Лечение болезни Альцгеймера
В головном мозге белок тау, обнаруженный в нейронах, помогает удерживать их аксоны вместе. Нейроны - это нервные клетки, и они посылают сигналы через свои аксоны. Посылая эти сигналы, мы испытываем ощущение прикосновения.
У людей с болезнью Альцгеймера тау-белки запутываются внутри нервных аксонов. Это предотвращает передачу 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. протестировала носимый колпачок, который посылает электромагнитные волны через мозг, чтобы разрушить накопление этих белков. Первое клиническое исследование восьми пациентов показало, что у семи восстановились некоторые когнитивные функции. В настоящее время проводятся более обширные исследования, чтобы попытаться подтвердить эти результаты.
Независимые лаборатории провели аналогичные эксперименты на мышах и обнаружили, что когнитивные функции улучшаются от воздействия электромагнитных волн. Хотя это лечение еще только начинается, оно может дать луч надежды для тех, кто страдает болезнью Альцгеймера. Пока что медикаментозное лечение болезни Альцгеймера мало что дает, но лишь слегка замедляет ее прогрессирование, поэтому поиск новых подходов к этой проблеме всегда увлекателен.
4Универсальные вакцины против гриппа
Нам нужно делать прививки от гриппа каждый год, потому что штаммы вирусов гриппа меняются ежегодно. Вакцины против гриппа вызывают иммунный ответ против белка вируса гриппа. (Белок называется HA).
Проблема в том, что головка HA часто меняется, потому что она может быстро мутировать. В результате нам каждый год нужны новые прививки от гриппа, чтобы обеспечить иммунитет против новой головки HA.
Эта проблема может скоро быть устранена. Оказывается, стержень белка HA, который держит голову, не меняется. Он относительно постоянен среди штаммов гриппа.
Новая вакцина, созданная учеными из Исследовательского центра вакцин NIAID, только что прошла клинические испытания, и она нацелена на этот стержень, а не на головку. 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 об эффективности этой вакцины. Но это большой шаг к поиску универсальной одноразовой прививки от гриппа.
3Открытие Медузавируса
Новый вирус, выделенный из горячих источников в Японии, получил название «Медузавирус». Это имя происходит от мифического монстра Медузы, который обращал своих жертв в камень, когда они смотрели ей в глаза. Подобным же образом Medusavirus превращает своих хозяев-амеб в камень, захватывая их клеточные механизмы.
К счастью, этот вирус не может заразить людей. Но в нем есть довольно интересный набор белков, называемых гистонами. Они используются для упаковки ДНК в ядра клеток. Однако у вирусов нет ядер, и Medusavirus не исключение.
Ученые считают, что это может дать представление о том, как возникла жизнь эукариот. Эукариоты - это клетки с ядрами, подобные тем, из которых состоят наши тела. Когда вирусы заражают клетки-хозяева, они, как правило, оставляют след на ДНК выжившей клетки-хозяина. Иногда вирус также улавливает последовательности ДНК от хозяина. По сути, хозяин и вирус развиваются вместе.
Таким образом, выяснение того, как Медузавирус получил эти гистоновые белки, может дать нам представление о том, как ранние клетки эволюционировали, чтобы стать сложными современными клетками сегодня.
2Микробы, питающиеся металлами
В течение многих лет ученые и инженеры задавались вопросом, почему комки оксида марганца собираются на морском дне и почему это соединение, кажется, накапливается в водопроводных трубах. Ученый из Калифорнийского технологического института Джаред Ледбитер наконец ответил на некоторые из этих вопросов, когда оставил стеклянную посуду с карбонатом марганца, чтобы отмокнуть в своей раковине, пока он был в командировке.
Когда он вернулся, карбонат марганца обычно 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. Значит, реакцию вызвал какой-то микроб.
После дальнейшего тестирования Ледбитер и его команда сузили список до двух микробов. Они обнаружили, что клетки этих бактерий могут поедать электроны марганца для производства собственной энергии. Это оставляет оксид марганца.
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.
1Лекарство от Эболы
Хотя мы находимся в разгаре новой пандемии коронавируса, не так давно опасения пандемии были сосредоточены на Эболе. Это вирусное заболевание начинается с лихорадки и тряски. Затем он может прогрессировать до неконтролируемого кровотечения и органной недостаточности.
Это заболевание, которое часто приводит к летальному исходу, исследуется годами. В 2019 году в ходе клинических испытаний была выявлена новая лекарственная терапия, которая снизила уровень смертности с 75 процентов без лечения до 29 процентов с новой терапией. Если вылечить Эболу очень рано, уровень смертности снизится до 6 процентов.
Этот новый препарат от Regeneron содержит смесь антител, которые вырабатываются нашими иммунными клетками для удаления инфекций из нашего организма. Эти антитела специально атакуют вирус Эбола.
Создать антитела в лаборатории сложно, поскольку они должны работать в организме человека, не подвергаясь атаке иммунной системы. Кроме того, вирус Эбола может менять форму. Вот почему для лечения необходимо использовать смесь разных антител. Эта новая терапия в настоящее время проходит испытания и вскоре может стать средством спасения жизни.