Ученые научились управлять раковыми клетками мозга

Ученые научились «выгонять» раковые клетки из мозга человека

Так художник представил себе мозг человека с глиобластомой и «рельсами» для раковых клеток

Созданы нановолокна, которые позволяют «выгонять» раковые клетки глиобластомы из мозга, а также мешают им распространяться дальше.

Специалисты из США создали нановолокна, с помощью которых можно «выгонять» раковые клетки глиобластомы из мозга и мешать их дальнейшему распространению. 

Обратите внимание

Мы создали нановолокна, имитирующие структуру нервных окончаний и кровеносных сосудов, которые раковые клетки мозга используют для миграций. Клетки глиобластомы обычно прикрепляются к этим естественным «рельсам» и едут по их поверхности. Предоставляя им другой «маршрут», мы научились манипулировать их движением. 

– Рави Белламконда из Технологического института Джорджии в Атланте (США)  

Данное открытие было сделано совершенно случайно. Изначально Белламконда и его коллеги планировали создать инструменты, которые бы восстанавливали связи между нейронами спинного мозга после травм позвоночника.

В ходе этого исследования ученые заметили, что сигнальные пути, которые они пытались стимулировать для срастания цепочек нейронов, используются раковыми клетками опасных форм глиобластомы для распространения по мозгу.

Тогда специалисты подумали, что созданные ими «направляющие нановолокна» могут помочь сдерживать и уничтожать глиобластомы. 

Глиобластома – это наиболее частая и наиболее агрессивная форма опухоли мозга, которая составляет до 52 % первичных опухолей мозга и до 20 % всех внутричерепных опухолей. Несмотря на то, что глиобластома является наиболее частой первичной опухолью мозга, на 100000 жителей Европы и Северной Америки регистрируется всего 2-3 случая заболевания.

  Ученые решили, что «удобные» рельсы будут стимулировать раковые клетки двигаться по ним, игнорируя другие пути «миграции». Так, по мнению специалистов, можно будет собирать и уничтожать их внутри специального геля в контролируемой обстановке.

В рамках исследования был проведен эксперимент на нескольких крысах с целью проверки данной методики лечения рака.

В результате рост глиобластомы у подопытных крыс был или приостановлен, или же глиобластомы существенно уменьшились через 18 дней после операции. 

Важно

Эти волокна являются своеобразным «спусковым клапаном» для рака, что может помочь нам спасать людей с неоперируемыми опухолями, которые смогут прожить десятки лет благодаря тому, что их опухоль перестанет расти. Вполне возможно, что в этом случае рак станет медицинской проблемой такого же калибра, как диабет или высокое давление. 

– Рави Белламконда

Источник: https://planetologia.ru/novosti-nauki/3598-uchenye-nauchilis-lvygonjatr-rakovye-kletki-iz-mozga-cheloveka.html

Ученые научились «выгонять» раковые клетки из мозга человека

Специалисты из США создали нановолокна, с помощью которых можно «выгонять» раковые клетки глиобластомы из мозга и мешать их дальнейшему распространению.

Мы создали нановолокна, имитирующие структуру нервных окончаний и кровеносных сосудов, которые раковые клетки мозга используют для миграций. Клетки глиобластомы обычно прикрепляются к этим естественным «рельсам» и едут по их поверхности. Предоставляя им другой «маршрут», мы научились манипулировать их движением.

– Рави Белламконда из Технологического института Джорджии в Атланте (США)

Данное открытие было сделано совершенно случайно. Изначально Белламконда и его коллеги планировали создать инструменты, которые бы восстанавливали связи между нейронами спинного мозга после травм позвоночника.

В ходе этого исследования ученые заметили, что сигнальные пути, которые они пытались стимулировать для срастания цепочек нейронов, используются раковыми клетками опасных форм глиобластомы для распространения по мозгу.

Тогда специалисты подумали, что созданные ими «направляющие нановолокна» могут помочь сдерживать и уничтожать глиобластомы.

Ученые научились «выгонять» раковые клетки из мозга человека

©YouTube/ Georgia Tech

Глиобластома – это наиболее частая и наиболее агрессивная форма опухоли мозга, которая составляет до 52 % первичных опухолей мозга и до 20 % всех внутричерепных опухолей. Несмотря на то, что глиобластома является наиболее частой первичной опухолью мозга, на 100000 жителей Европы и Северной Америки регистрируется всего 2-3 случая заболевания.

Ученые решили, что «удобные» рельсы будут стимулировать раковые клетки двигаться по ним, игнорируя другие пути «миграции». Так, по мнению специалистов, можно будет собирать и уничтожать их внутри специального геля в контролируемой обстановке.

В рамках исследования был проведен эксперимент на нескольких крысах с целью проверки данной методики лечения рака.

В результате рост глиобластомы у подопытных крыс был или приостановлен, или же глиобластомы  существенно уменьшились через 18 дней после операции.

Эти волокна являются своеобразным «спусковым клапаном» для рака, что может помочь нам спасать людей с неоперируемыми опухолями, которые смогут прожить десятки лет благодаря тому, что их опухоль перестанет расти. Вполне возможно, что в этом случае рак станет медицинской проблемой такого же калибра, как диабет или высокое давление. 

– Рави Белламконда

Источник: https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-nauchilis-vygonyat-rak

Американские ученые научились тупо «выключать» раковые клетки

В Соединенных Штатах случился настоящий медико-научный прорыв. Ученые нашли способ перепрограммировать раковые клетки таким образом, чтобы опухоль сама, «по собственному желанию», уменьшалась, а не росла в размерах.

Уже были проведены успешные эксперименты, доказавшие результативность новой методики в случае с раком молочной железы, легких и мочевого пузыря.

Ученые из клиники Майо (штат Флорида, США) говорят, что теперь у них есть то, что можно сравнить с «тормозами» мчащегося автомобиля. Развитие рака можно резко замедлить. А со временем и вовсе заставить его уменьшаться.

Совет

Пока техника была опробована только на клетках человека в лаборатории, но исследователи надеются, что в один прекрасный день ее начнут массово использовать в обычных больницах. Люди, страдающие от рака, смогут бороться с ним без химиотерапии и хирургического вмешательства. И все это — уже через несколько лет.

«Мы уже в состоянии не только тормозить процесс образования раковых опухолей, но и восстанавливать клетки, делать их снова «нормальными», — говорит профессор Панос Анастасиадис, глава департамента биологии рака клиники Майо.

«Первые данные, которые мы получили, очень перспективны. Кажется, мы нашли неожиданный способ вмешиваться в код, «программное обеспечение» клеток. Рак можно просто «выключить».

Клетки постоянно меняют сами себя, обновляются. Но в той области, где начал образовываться рак, они не прекращают размножаться методом деления. Т.е. одна пораженная клетка может привести со временем (если ее не уничтожит иммунная система) к большим, несовместимым с жизнью, опухолям.

«Клей», который заставляет клетки держаться вместе, регулируется биологическим «микропроцессором» под названием микро-РНК.

Когда все работает нормально, микро-РНК поручает клеткам прекратить процесс деления, когда их уже и так достаточно. Команда подается путем синтеза белка PLEKHA7, который и разрушает клеточные связи.

Но когда речь идет о раковых клетках, то этот белок просто не срабатывает. Рак на него не реагирует.

Теперь ученые нашли способ извлекать нужный белок из здоровых клеток и «пересаживать» его на рак. Т.е. доставлять его туда не естественным путем, а с помощью микро-инъекций.

И, самое главное, они обнаружили, что это действительно работает: PLEKHA7 «запрещает» раковым клеткам размножаться.

«У нас получилось проделать это с агрессивными клетками рака молочной железы и мочевого пузыря», — радостно потирает руки профессор Анастасиадис.

«Плохим» клеткам не хватает PLEKHA7. Мы восстанавливаем его концентрацию, как и уровень микро-РНК. Это заставляет клетки из злокачественных образований превращаться в доброкачественные, т.е. рак остается раком, но теперь он становится безвредным, а процесс его роста — контролируемым», — поясняет он.

Эксперты в области изучения рака из Великобритании уже заявили, что это американское исследование решило загадку, над которой биологи ломали голову десятилетиями.

«Это неожиданное открытие. Оно действительно позволяет врачам как минимум преобразовывать злокачественные опухоли в доброкачественные», — говорит Крис Бакал, биолог и Института по исследованию рака в Лондоне.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Cell Biology.

Источник

Источник: https://fithacker.ru/articles/amerikanskie-uchenyie-nauchilis-tupo-vyiklyuchat-rakovyie-kletki/

Последние открытия в нейробиологии: как управлять мозгом, регулировать зрительную память и по-новому использовать ресурсы человека

Китайцы выделяют огромные ресурсы на науку. Последней из значительных инвестиций стало вложение в создание научно-исследовательского центра по изучению мозга HUST-Suzhou Institute for Brainsmatics — 450 миллионов юаней (67 миллионов долларов).

Этот центр в первую очередь будет заниматься составлением полного атласа головного мозга, дающего максимально широкое представление о работе нашего сознания.

Для этого мозг режется на супертонкие пласты, которые просматриваются через мощнейший электронный микроскоп, с тем чтобы «считать» связи нейронов между собой, после чего все собранные нейронные корреляторы будут внесены в некое подобие атласа. Начнут с мышей, а следующий этап — мозг человека.

На самом деле это не первая подобная попытка в науке. Уже сейчас существует похожий «атлас», который был составлен сотрудниками Алленовского института исследований мозга.

Их работы лежат в открытом доступе в интернете.

Однако китайцы собираются уделить особое внимание не ткани мозга как таковой, а нейронным коррелятам (небольшим группкам нейронов), которые отвечают за сознание и направленность внимания.

Как максимально использовать ресурсы мозга

Нейроисследователи из Высшей школы экономики и университетской клиники Шарите в Берлине выяснили, что может влиять на скорость реакции спортсменов на старте: почему одни срываются с места сразу, как слышат «Марш!», а другие задерживаются на доли секунды, теряя драгоценное время. Оказывается, все зависит от того, на какую фазу колебаний мозга пришелся стимул (например, слово «марш»).

Эти колебания влияют не только на скорость реакции, но и на работоспособность человека в целом. Например, от них зависит даже запоминание информации: одну фразу вы выучиваете с лету, а из другой никак не можете вызубрить самое простое.

Так вот: ученым удалось разработать новый метод, предсказывающий, в какие именно моменты мозг обрабатывает информацию быстрее, а в какие — медленнее.

Делается это с помощью обычного электроэнцефалографа (ЭЭГ), замеряющего частоту колебаний нейронов. В скором будущем можно ожидать появления гаджета, который позволит переводить наш мозг в новый регистр работы, более продуктивный для тех или иных целей.

Как управлять мозгом?

Исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Баффало научились управлять живыми существами. В прямом смысле. Совсем недавно они продемонстрировали, как заставляли мышей бежать, крутиться на месте, повергали их в ступор, так что ни одна лапка не могла пошевелиться.

Но в этом опыте обычные животные не участвовали, так как пока для такого рода управления сознанием подходят лишь генетически модифицированные особи.

Сначала подопытным грызунам встроили ген белка, который реагирует на температуру, из-за чего нейроны начинают действовать так или иначе под воздействием тепла.

Обратите внимание

Затем в определенную часть мозга этих мышей ввели магнитные наночастицы из феррита кобальта и феррита марганца, которые работают как «нагреватель» и меняют температуру нейронов. Далее дело за малым — поместить мышей в пространство с переменным магнитным полем.

Это поле, направленное извне, повышает или понижает активность разных участков мозга, и сознание становится управляемым.

Кстати, магнитно-температурная стимуляция с целью воздействия на мозг применяется давно.

В этом году даже был проведен первый опыт над людьми: сознанием, конечно, не управляли, но смогли улучшить память подопытным.

Как заставить вас вспомнить то, чего вы никогда не видели

Исследователи из Токийского университета провели интересный эксперимент над обезьянами. Сначала макак в течение трех месяцев учили распознавать знакомые и незнакомые изображения. Потом им показывали разные картинки, одновременно стимулируя определенную группу нейронов с помощью света или электричества, — и в результате обезьяний мозг стал все путать.

Читайте также:  Мадонна открывает школу фламенко

В зависимости от того, какой подавался сигнал (световой или электрический), итог эксперимента был диаметрально противоположным:

  • стимуляция периренальной коры импульсом света превращала незнакомые предметы в знакомые;
  • электрические сигналы, направленные в заднюю часть коры, делали все объекты незнакомыми (хотя при стимуляции передней коры эффект был тот же, что и при световом воздействии).

Это значит, что периренальная кора играет ключевую роль в различении того, что нам доводилось видеть, и незнакомых объектов. Если опыты будут идти успешно, в дальнейшем стимуляция коры может помочь в лечении расстройств, связанных с памятью.

Как мозг человека распознает знакомые и незнакомые лица

Исследователи из Гарварда узнали, что у нас в голове при рождении нет никакой зоны, отвечающей за распознавание знакомых и незнакомых, — она развивается по ходу жизни. Оказывается, чтобы мозг научился узнавать какой-то образ, его нужно «установить» в голову, а потом сделать так, чтобы зрительный анализатор свыкся с конкретным объектом.

К этому выводу ученых привел эксперимент на обезьянах. Часть новорожденных макак забрали от родителей и поместили в бокс, а других оставили в обществе обезьян. Первых кормили и поили исключительно в масках, никогда не показывая свои лица, вторым давали еду без масок.

Когда и тем и другим исполнилось по 200 дней, им показали групповой портрет людей и обезьян. В итоге та группа макак, которая выросла в обществе себе подобных, различала на фото и родителей, и незнакомых, а приматы, жившие в одиночестве, почти не обращали внимания на лица с фотографии, они смотрели на руки.

Что интересно, обе группы макак прошли сканирование в магнитно-резонансном томографе незадолго до того, как им показали фото.

И знаете, что обнаружилось? Что у одиноких обезьян в зрительной коре полностью отсутствовали участки, отвечающие за идентификацию лиц, зато были чрезмерно развиты зоны, ответственные за распознавание рук.

Это, вероятно, объясняется тем, что еду и ласку обезьяны получали «от рук», не видя лиц ученых.

Новые данные могут помочь при работе с психоневрологическими расстройствами вроде прозопагнозии, когда больной не узнает даже свое лицо. Исследователи допускают, что если научиться выборочно развивать зрительные зоны, то можно будет избегать подобных проблем.

Источник: https://knife.media/scientific-news-3/

Научимся ли мы омолаживать старческий мозг?

Ниже я сделал подборку на тему перспектив использования нейрогенеза для омоложения клеток головного мозга взрослого человека. То что известно на сей день — не запрещает такие подходы.

Главная же проблема: как заставить новые клетки дифференцироваться в нужных отделах мозга, устанавливать связи с другими нейронами и брать на себя конкретные функции. Это пока совсем неясно как.Выжимки из недавней статьи (Front. Neurosci.

, 06 May 2014)

Endogenous stem cells for enhancing cognition in the diseased brain

Angelique Bordey, перевод Евгении Рябцевой

До того, как можно будет говорить о функциональном восстановлении мозга, необходимо достичь нескольких промежуточных целей, примерный (но не окончательный) список которых приведен ниже.

  • Понимание механизмов, ведущих к физиологическому старению и гибели НСК (нервные стволовые клетки) по мере старения организма. В различных регуляторных этапах самообновления и гибели НСК вовлечено несколько механизмов. Мы обратим внимание на некоторые из них, ведущие к возрастной гибели НСК. Выявление этих механизмов предоставит возможность увеличивать количество НСК и направлять их дифференцировку.
  • Идентификация молекул, ответственных за определение направления дифференцировки НСК и их дочерних клеток в клетки глии или различные типы нейронов, в том числе промежуточные нейроны и нейроны с длинными отростками.
  • Идентификация ингибиторных молекул, предотвращающих регенерацию ткани мозга. В коре мозга грызунов были зафиксированы определенные признаки восстановления, однако они имеют незавершенный характер, вероятно обусловленный неблагоприятной средой.
  • И, наконец, несмотря на наличие возможности проводить генетические манипуляции над НСК грызунов, их нельзя применять к человеку. Для этого необходимо усовершенствование систем доставки.

…………………………………………………………………………………………………………….

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Несмотря на перечисленные выше сложности и большую продолжительность периода, необходимого для разработки эффективных методов восстановления мозга и улучшения познавательных способностей, мы не можем отказаться от проведения исследований в четырех очерченных выше направлениях. В течение прошедшего десятилетия наблюдался экспоненциальный рост количества исследований, посвященных изучению «взрослого нейрогенеза».

В целом наблюдаемое в настоящее время активное изучение биологии стволовых клеток и разработка систем доставки терапевтических препаратов в ткань мозга должны пролить свет на процессы развития мозга и эндогенные реакции на повреждения, а также дать начало новым подходам к регенерации мозга и восстановлению познавательных функций, ухудшившихся из-за травм мозга и нейродегенеративных заболеваний. Обязательным условием также является проверка применимости результатов, полученных в экспериментах на животных моделях, в клинических условиях.

Мозг, восстанови себя

Помоги мозгу

Еще одно заболевание, провоцирующее нейрогенез, — болезнь Альцгеймера. Как показали недавние исследования, в органах мыши. которой были введены гены человека, пораженные болезнью Альцгеймера. обнаружены различные отклонения нейрогенеза от нормы.

В результате такого вмешательства у животного в избытке вырабатывается мутантная форма предшественника человеческого амилоидного пептида, и уровень нейронов в гиппокампе падает. А гиппокамп мышей с мутантным геном человека. кодирующим белок пресенилин. обладал малым количеством делящихся клеток и. соответственно. меньшим числом выживших нейронов.

Важно

Введение FGF непосредственно в мозг животных ослабляло тенденцию; следовательно. факторы роста могут стать хорошим средством лечения этого разрушительного заболевания.

Следующий этап исследований — факторы роста, управляющие различными стадиями нейрогенеза (т.е. рождением новых клеток, миграцией и созреванием молодых клеток), а также факторы, тормозящие каждый этап.

Для лечения таких заболеваний, как депрессия, при которой снижается количество делящихся клеток, необходимо найти фармакологические вещества или другие методы воздействия. усиливающие пролиферацию клеток. При эпилепсии, видимо. новые клетки рождаются. но затем мигрируют в ложном направлении, и нужно понять.

как направить «заблудшие» нейроны по правильному пути. При злокачественной глиоме мозга глиальные клетки пролиферируют и образуют смертельно опасные разрастающиеся опухоли. Хотя причины возникновения глиомы еще не ясны. некоторые полагают.

что она возникает в результате неконтролируемого разрастания стволовых клеток мозга. Лечить глиому можно с помощью природных соединений. регулирующих деление таких стволовых клеток.

Для лечения инсульта важно выяснить. какие факторы роста обеспечивают выживание нейронов и стимулируют превращение незрелых клеток в здоровые нейроны. При таких заболеваниях. как болезнь Гентингтона.

амиотрофический боковой склероз (АЛС) и болезнь Паркинсона (когда гибнут совершенно конкретные типы клеток, что ведет к развитию специфических когнитивных или моторных симптомов). данный процесс происходит наиболее часто, поскольку клетки.

с которыми связаны эти болезни, располагаются в ограниченных областях.

Возникает вопрос: как управлять процессом нейрогенеза при том или ином типе воздействия, чтобы контролировать количество нейронов, поскольку их избыток также представляет опасность? Например, при некоторых формах эпилепсии нейрональные стволовые клетки продолжают делиться даже после того, как новые нейроны уже утрачивают способность устанавливать полезные связи. Нейробиологи предполагают, что «неправильные» клетки остаются недозрелыми и оказываются в ненужном месте. формируя т.н. фикальные корковые дисплазии (ФКД), генерирующие эпилептиформные разряды и вызывая эпилептические припадки. Не исключено, что введение факторов роста при инсульте. болезни Паркинсона и других заболеваниях может заставить нейрональные стволовые клетки делиться чересчур быстро и привести к сходным симптомам. Поэтому исследователи должны сначала изучить применение факторов роста для индукции рождения, миграции и созревания нейронов.

Совет

При лечении травм спинного мозга, АЛС или рассеянного склероза необходимо заставить стволовые клетки производить олигодендроциты, одну из разновидностей глиальных клеток. Они необходимы для коммуникации нейронов друг с другом. поскольку изолируют длинные аксоны, проходящие от одного нейрона к другому.

предотвращая рассеяние проходящего по аксону электрического сигнала. Известно, что стволовые клетки в спинном мозге обладают способностью время от времени производить олигодендроциты.

Исследователи применили факторы роста для стимулирования данного процесса у животных с травмой спинного мозга и получили положительные результаты.

Зарядка для мозга

Одна из важных особенностей нейрогенеза в гиппокампе состоит в том, что персональный опыт индивидуума может влиять на скорость деления клеток, количество выживших молодых нейронов и их способность встраиваться в нервную сеть. Например. когда взрослых мышей переселяют из обычных и тесных клеток в более удобные и просторные.

у них происходит значительное усиление нейрогенеза. Исследователи обнаружили, что тренировки мышей в колесе для бега достаточно для того, чтобы удвоить количество делящихся клеток в гиппокампе, что ведет к резкому увеличению числа новых нейронов. Интересно, что регулярная физическая нагрузка может снять депрессию у людей. Возможно.

это происходит благодаря активации нейрогенеза.

Если ученые научатся управлять нейрогенезом, то наши представления о заболеваниях и травмах мозга кардинально изменятся. Для лечения можно будет использовать вещества, избирательно стимулирующие определенные этапы нейрогенеза.

Фармакологическое воздействие будет сочетаться с физиотерапией, усиливающей нейрогенез и стимулирующей определенные области мозга к встраиванию в них новых клеток.

Учет взаимосвязей между нейрогенезом и умственной и физической нагрузками позволит снизить риск возникновения неврологических заболеваний и усилить природные репаративные процессы в мозге.

Обратите внимание

Путем стимуляции роста нейронов в мозге здоровые люди получат возможность улучшить состояние своего организма.

Однако вряд ли им понравятся инъекции факторов роста, с трудом проникающих сквозь гематоэнцефалический барьер после введения в кровоток. Поэтому специалисты ищут препараты. которые можно было бы выпускать в виде таблеток.

Подобное лекарство позволит стимулировать работу генов, кодирующих факторы роста, непосредственно в мозге человека.

Улучшить деятельность мозга возможно также путем генной терапии и трансплантации клеток: искусственно выращенные клетки, производящие конкретные факторы роста. можно имплантировать в определенные области мозга человека. Также предлагается вводить в организм человека гены, кодирующие производство различных факторов роста, и вирусы. способные доставить эти гены до нужных клеток мозга.

Пока не ясно. какой из методов окажется наиболее перспективным. Исследования, проведенные на животных, показывают. что применение факторов роста может нарушить нормальное функционирование мозга.

Процессы роста могут вызвать образование опухолей, а трансплантированные клетки — выйти из под контроля и спровоцировать развитие рака. Такой риск может быть оправдан только при тяжелых формах болезни Гентингтона.

Альцгеймера или Паркинсона.

Оптимальный способ стимулирования деятельности мозга — интенсивная интеллектуальная деятельность в сочетании со здоровым образом жизни: физическая нагрузка. хорошее питание и полноценный отдых.

Важно

Экспериментально подтверждается и то. что на связи в мозге влияет окружающая среда. Возможно.

когда-нибудь в жилых домах и офисах люди будут создавать и поддерживать специально обогащенную среду для улучшения функционирования мозга.

Если науке удастся понять механизмы самовосстановления нервной системы, то в скором будущем исследователи овладеют методами. позволяющими использовать собственные ресурсы мозга для его восстановления и совершенствования.

Фред Гейдж

(В мире пауки, № 12, 2003)

Мозг сам управляет производством новых нейронов

Стволовые клетки во взрослом мозге находятся в подчинении у специальных нейронов, которые могут ускорять или замедлять появление новых нервных клеток.

О том, что в мозге у взрослых млекопитающих могут появляться новые нейроны, стало известно относительно давно, хотя ещё какое-то время ушло на то, чтобы научное сообщество этот факт признало.

Читайте также:  Дрожжевые булочки - лучшие рецепты. как правильно и вкусно приготовить булочки из дрожжевого теста в домашних условиях

Взрослый нейрогенез идёт в гиппокампе, одном из главнейших центров памяти, и в субвентрикулярной зоне, располагающейся вплотную к желудочкам мозга.

Год назад исследователям из Каролинского института  в Швеции удалось доказать, что взрослый нейрогенез идёт не только у грызунов, но и у человека.

Понятно, что новые нейроны должны получаться из специальных стволовых клеток. Но следом возникает совсем не простой вопрос: как эти клетки понимают, что мозгу нужна партия новых нейронов? Стволовые клетки должны работать тогда, когда нужно, и столько, сколько нужно, а для управления ими должен существовать какой-то специальный «департамент». Но где он может быть и как он может выглядеть?

Отчасти на этот вопрос удалось ответить исследователям из Университета Дьюка, которые обнаружили в мозге у грызунов особую популяцию нейронов, контролирующих стволовые клетки субвентрикулярной зоны мозга.

Совет

По словам Шэй Го (Chay Kuo), он и его коллеги пока не знают, как в точности устроена нервная цепочка с нейронами, опекающими стволовые клетки.

Однако не приходится сомневаться в том, что именно эти нейроны своими сигналами управляют активностью нейрогенеза.

Эксперименты продолжались пять лет, и в результате исследователи нашли группу клеток, которые усиленно синтезировали фермент ацетилхолинтрансферазу, необходимую для производства нейромедиатора ацетилхолина.

Ацетилхолин участвует в передаче нервно-мышечных сигналов, также он нужен парасимпатической системе и центрам памяти – и, вероятно, нейрогенез тоже без него не обходится.

То, что ацетилхолиновые «фабрики» участвуют в управлении стволовыми клетками, исследователи установили, регулируя работу этих нейронов: если их активность стимулировали или подавляли, стволовые клетки производили больше или меньше предшественников нейронов. Результаты экспериментов опубликованы в Nature Neuroscience.

У грызунов новые нервные клетки отправляются в обонятельную луковицу. Обоняние в жизни зверей играет огромную роль, так что им крайне важно, чтобы нервные цепочки, связанные с передачей и обработкой запаховых сигналов, не испытывали недостатка в нейронах.

Человек не так сильно зависит от обоняния, и в его мозге новые клетки могут отправляться в другие зоны.

Ранее в этом году группа исследователей из того же Каролинского университета  опубликовала статью, в которой описывалась миграция у человека новых нейронов в полосатое тело, сложную подкорковую структуру, от которой зависят и пищевое поведение, и сложные двигательные реакции, и, возможно, какие-то элементы сознания.

Обратите внимание

Теперь перед исследователями стоит задача узнать, как обстоит дело с регуляцией стволовых клеток в мозге человека.

Некоторые данные говорят о том, что стволовые клетки слушаются дофаминовых и серотониновых сигналов, так что, возможно, ацетилхолин – не единственный нейромедиатор, который тут задействован, и в управлении нейрогенезом могут участвовать и другие нейроны.

Повышенный интерес к этому вопросу понятен: если мы будем знать, как регулировать активность стволовых клеток мозга, мы сможем с их помощью восполнять нейронные потери, случившиеся из-за травмы, инсульта, синдрома Альцгеймера или ещё какой-нибудь болезни.

Источник: https://ru-transhuman.livejournal.com/528599.html

Медицина и биология: итоги 2013 года

Уходящий год принес немало научных открытий. В биологии и медицине, по версии журнала «Science», главным научным достижением стала иммунотерапия рака.

И хотя исследования еще не закончены, научное и медицинское сообщество, а главным образом, пациенты, больные раком, полны ожиданий: оказывается, есть способ «натравить» собственную иммунную  систему человека на борьбу с опухолью.

Прозрачный мозг мыши, полученный по технологии CLARITY (Nature.com).

Схема технологии редактирования генома CRISPR (Wikepedia.org).

Надежды врачей связаны с терапевтическими вакцинами, которые вводят уже заболевшим людям. Задача, которую должен выполнить такой препарат, — научить иммунную систему распознавать раковые клетки.

Препарат ипилимумаб еще в 2011 году получил одобрение FDA (Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США).  Но вплоть до последнего времени врачи сомневались в его эффективности в борьбе с меланомой — одним из самых агрессивных видов рака.

Исследования начались еще в 80-х годах прошлого века в Онкологическом центре Андерсона Техасского университета (США). Ученые выяснили, что рецептор CTLA-4, расположенный на поверхности Т-киллеров — клеток, которые уничтожают поврежденные клетки собственного организма, выступает в роли тормоза.

Блокировка CTLA-4 снимает лимфоциты с тормозов и они начинают бороться с раковыми клетками.

Другой тормоз лимфоцитов — PD-1 был обнаружен японскими исследователями. Его инактивация также благотворно сказалась на борьбе организма с опухолью.

Этой осенью компания-производитель препарата ипилимумаб сообщила, что из 1800 пациентов с меланомой, получавших лечение, 22% были живы через три года после начала терапии.

А в сочетании с анти-PD-1 препарат приводит к «глубокой и быстрой регрессии опухоли» у почти трети пациентов с меланомой.

Важно

Итоговая ценность этого «прорыва года» пока неизвестна. Но многие онкологи, несмотря на то, что пока что эффективность показана для небольшого числа пациентов, убеждены, что это начало принципиально нового подхода к лечению рака. Одна из задач, которая теперь стоит перед учеными, — выяснить, почему одни пациенты оказались восприимчивы к лечению, а другие нет.

Еще одно достижение, которое отметили в журнале, — технология редактирования генома CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, в переводе с английского короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами). При помощи белка Cas9  ученые научились очень точно редактировать генетическую информацию.

Этот метод  редактирования генома с помощью фермента, узнающего необходимую последовательность цепи ДНК «по наводке» комплементарного  ей РНК-гида, обещает революционные перемены в исследованиях и лечении целого ряда заболеваний — рака, серповидноклеточной анемии, синдрома Дауна. Только в этом году было опубликовано более 50 научных статей, где использовалась данная технология на клетках мышей, бактерий, рыб, дрожжей, человека.

В центре внимания научной общественности снова оказались и стволовые клетки.

Используя технологию терапевтического клонирования, с помощью которой 17 лет назад была получена знаменитая овечка Долли, удалось получить различные ткани человеческого тела — сердца, почки и даже головного мозга.

И хотя полученные таким образом органы размером не больше яблочного семечка и живут совсем недолго, это определенно огромное достижение для регенеративной медицины.

Возможность сделать прозрачными ткани мозга, также отмеченная в числе главных достижений,  воспринимается как нечто совсем уж из области фантастики. Но цель ученых не получить человека-невидимку, а облегчить изучение нейронных связей.

Метод CLARITY (в переводе с английского – ясность, прозрачность), разработанный в Стэнфордском университете, основан на  удалении из тканей липидов, рассеивающих свет. Обработанные раствором фруктозы ткани мозга при использовании двухфотонного лазерного микроскопа становятся почти полностью прозрачными.

Применив CLARITY к  мозгу мыши, ученые смогли увидеть нейроны, помеченные флуоресцентными красителями в различных областях мозга, даже в таких глубоких структурах, как таламус.

Совет

Еще одно важное исследование касается микробиологии. В среднем, в теле здорового человека содержится около двух килограммов микроорганизмов. В норме они помогают нам защищаться от различных болезней, переваривать пищу.

Изучение воздействия микробиома на наш организм может помочь в борьбе с самыми разными недугами — от рака до наркозависимости.

Ученые полагают, что влияя не только на организм хозяина, но и на его симбионтов,  можно достичь неплохих результатов в области персонализированной медицины.  

Кроме того, в «Science» составили хит-парад событий и живых организмов, поразивших общественность в уходящем году.

«Беспозвоночным года» стала Issus coleoptratus  — насекомое, в конечностях которого была обнаружена зубчатая передача.

Звание «позвоночного года» получил голый землекоп за способность противостоять раку и долгожительство: это некрупное животное доживает до 30 лет.

«Окаменелостью года» стал череп предка человека, обнаруженный в Грузии, который может изменить наше представление об эволюции человека

В номинации «Геном года» отмечена работа по расшифровке самого древнего на сегодняшний день генома лошади, возраст которой насчитывает 700 000 лет.

Источник: https://www.nkj.ru/news/23574/

Контроль над мозгом

Ученые научились управлять деятельностью клеток мозга с помощью света

 Всего одна вспышка света – и мышь бежит в нужном вам направлении. Гипноз? Нет, оптогенетика: новый инструмент нейрофизиологов. Оптогенетика позволяет управлять деятельностью клеток мозга с помощью света. В будущем она может помочь врачам диагностировать и лечить эпилепсию, депрессию, болезнь Паркинсона и многие другие недуги.

Мозг, как известно, контролирует деятельность своих клеток, и нейрофизиологи давно бьются над тем, чтобы самим управлять этими клетками. Оптогенетика позволяет «включать» и «отключать» нейроны в любое время. Ученые из медицинского центра Уэйк-Форест Бэптист применили оптогенетику для прояснения нейро-химических аспектов пагубных зависимостей человека.

Руководитель исследования, адъюнкт-профессор нейробиологии и анатомии Евгений Будыгин с помощью света обнаружил и взял под контроль отдельные популяции так называемых дофаминовых клеток. Дофамин ― это нейромедиатор, управляющий в мозге центрами удовольствия и подкрепления.

Новая техника позволила понять некоторые механизмы работы дофамина, благодаря которым можно будет ослабить алкогольную зависимость.

Активируя те или иные нервные клетки, ученые могут узнать, какие формы поведения они регулируют. В случае алкоголизма это позволяет установить причинно-следственную связь между нейрохимическими изменениями в мозгу и зависимым поведением.

«Это исследование сразу стало сенсацией. Вы можете выбрать клетки любого типа и заставить их реагировать на луч света», – рассказывает Элизабет Хиллмэн (Elizabeth Hillman), инженер по биомедицинскому оборудованию. По словам соавтора исследования Джеффри Вайнера (Jeffrey L. Weiner), хотя они испытывали оптогенетические методы на крысах-«алкоголиках», результаты работы могут помочь и людям.

Но тут возникает немало «но».

Во-первых, чтобы управлять нейронами с помощью света, в каждую клетку мозга нужно добавить генетический материал. Над мышами такие операции проводить несложно, а над людьми – невозможно.

Во-вторых, крайне лучам света крайне тяжело проникать в мозг. «Попробуйте посветить фонариком сквозь ладонь», – замечает Хиллмэн.

Обратите внимание

В-третьих, ученые опасаются, что свет «бьет» сразу по очень многим клеткам (отсюда нередко случаются нежелательные последствия).

Но ученые не теряют надежды останавливать недуги с помощью света. Если эта техника окажется успешной, оптогенетика могла бы применяться против болезни Паркинсона, депрессии, аддикций (т.е. зависимостей, пагубный привычек) и шизофрении.

Но на этом эксперименты с воздействием света на мозговые клетки не закончились. Группе исследователей под руководством Эхуда Исакова (Ehud Isacoff) удалось встроить в нейроны аквариумной рыбки – полосатого данио – ген, кодирующий белок, который активируется светом.

Воздействие света определенной длины волны на таких модифицированных рыбок меняет состояние ионных каналов в мембранах нейронов и стимулирует выработку нервных импульсов. А воздействие лучом света с большей длиной волны восстанавливает исходное состояние нейронов.

Читайте также:  Врачи рекомендуют не брать больничный

Генетически модифицированные личинки рыбок после 15-минутного воздействия света с длиной волны 365 нм теряли способность ощущать внешние воздействия и даже не дергались в ответ на прикосновение кончиком пипетки.

Зато после 30-секундного облучения синим (500 нм) светом утраченные рефлексы восстанавливались.

По результатам дополнительных проверок, никакие другие функции у рыбок не пострадали: они так же свободно плавали, охотились и проявляли все зрительно-двигательные рефлексы, как и обычные данио.

В итоге ученые впервые получили возможность избирательно управлять нейронами определенного типа, входящими в состав нервных путей головного мозга. Эта возможность стимулировать определенные нейроны живых организмов важна для исследователей, занятых изучением специфических типов нервных клеток, участвующих в обеспечении различных функций мозга и формировании поведенческих реакций.

Источник: https://scientificrussia.ru/articles/kontrol-nad-mozgom

Медики научились тормозить развитие рака мозга

Блокирование действия белка NKCC1 помогает затормозить развитие глиобластомы – злокачественной опухоли головного мозга. В будущем это может помочь существенно продлевать жизнь больным с таким диагнозом.

Американские ученые из университета Джонса Хопкинса обнаружили эффективный способ, позволяющий замедлить развитие глиобластомы, сообщает Foxnews.

Глиобластома – одна из наиболее распространенных и самая опасная для жизни злокачественная опухоль головного мозга. Смертельную опасность в первую очередь представляет скорость, с которой раковые клетки поражают здоровые ткани. Этот фактор является одной из главных причин, по которой врачи до сих пор не успевают спасти сотни тысяч пациентов.

«Злокачественные клетки распространяются так быстро, будто ничто не может им помешать. Мы задались вопросом: что побуждает их к этому? Должно быть что-то, что помогает им действовать настолько оперативно», — сказал ведущий автор исследования, профессор нейрохирургии и онкологии в медицинской школе университета Джонса Хопкинса Альфредо Квинонес-Инойоза.

Важно

Как удалось выяснить ученым, в корне проблемы лежит особый белок под названием NKCC1, который используется клетками для транспортировки. Он помогает транспортировать натрий и калий к клеткам опухоли, помогая им увеличивать их объем.

«Чтобы понять, как передвигаются клетки, достаточно вспомнить манеру движения червя – он вытягивает спину, а затем сжимается. Здесь действует похожий принцип», — отметил Альфредо Квинонес-Инойоза.

Исследователи утверждают, что раковые клетки с большим количеством NKCC1 перемещаются быстрее и дальше из-за хорошей способности управлять своими формами. В то же время если этого белка в клетке мало, она гораздо менее подвижна.

Выяснить это помог препарат буметанид, который используется в качестве мочегонного средства. С его помощью ученые блокировали действие NKCC1 в клетках мышей, а также в человеческих раковых клетках в лабораторных условиях.

«Если в ходе дальнейшей работы мы сможем больше узнать об этом белке и найти самые эффективные лекарства, которые работают подобно буметаниду, мы сможем продлить жизнь пациентов с глиобластомой и дать им надежду», — сказал Альфредо Квинонес-Инойоза.

По данным Американской ассоциации опухолей головного мозга, на глиобластому приходится 17% раковых поражений мозга. После постановки диагноза больные живут в среднем чуть больше года, лучевая терапия не улучшает ситуацию, а хирургическое вмешательство почти невозможно.

Источник: https://www.infox.ru/news/233/lifestyle/health/91311-mediki-naucilis-tormozit-razvitie-raka-mozga

В мозге найдены управляющие старением клетки

Нервные стволовые клетки взрослых CIRM / Flickr

Американские ученые обнаружили в мозге мышей клетки, которые регулируют скорость старения организма. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Как было неоднократно показано, нервная система принимает активное участие в регуляции процесса старения, причем важнейшую роль в этом играет гипоталамус — отдел мозга, который связывает нервную и эндокринную регуляцию биологических процессов, регулирует обмен веществ и имеет ряд других важных функций. Тем не менее, конкретные клеточные механизмы регуляции старения изучены не были.

Сотрудники Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна предположили, что в этом процессе могут быть задействованы нервные стволовые клетки (НСК), которые отвечают за рост ткани мозга (нейрогенез) у взрослых. Поводом для такого предположения стало то, что снижение нейрогенеза в некоторых областях мозга зачастую коррелирует с началом различных возрастных изменений.

По характерным маркерам — фактору транскрипции Sox2 и ядерному белку Bmi1 — исследователи выявили НСК в медиобазальной области гипоталамуса молодых мышей. Наблюдение показало, что количество этих клеток начинает снижаться у животных среднего возраста (11—16 месяцев) и уменьшается практически до нуля в старости (22 и более месяца).

Когда исследователи с помощью специально подготовленного вируса избирательно уничтожили 70 процентов гипоталамических НСК у мышей среднего возраста, животные начали быстро стареть (это проявлялось физиологическими, гистологическими и когнитивными нарушениями) и умерли существенно раньше положенного срока.

На следующем этапе экспериментов ученые ввели в медобазальную область гипоталамуса мышей среднего возраста НСК новорожденных животных, модифицированные так, чтобы предохранить их от гибели в результате воспаления при пересадке.

Через шесть недель у мышей повысилась мышечная выносливость, улучшились координация движений и когнитивные функции. Эти эффекты стали еще более выраженными спустя четыре месяца после вмешательства.

Контрольные инъекции других клеток — астроцитов или мезенхимальных стволовых клеток — подобным действием не обладали.

Чтобы выяснить, как именно гипоталамические НСК регулируют процессы старения, исследователи проанализировали производимые ими биологически активные молекулы.

Совет

Оказалось, что эти клетки выделяют в цереброспинальную жидкость экзосомы («пузырьки», заключенные в липидную мембрану) с более чем 20 разновидностями микроРНК.

Этот тип РНК не принимает непосредственного участия в синтезе белка, а служит регулятором экспрессии генов.

Ученые выделили экзосомы с микроРНК и вводили их в спинномозговую жидкость обычных мышей среднего возраста и их ровесников с частично уничтоженными гипоталамическими НСК. В обоих случаях признаки старения развивались значительно медленнее, чем при инъекциях плацебо, что свидетельствует о роли обнаруженных микроРНК в регуляции возрастных изменений.

В дальнейших исследованиях авторы работы планируют уточнить структуру и конкретные функции микроРНК гипоталамических НСК, а также проанализировать другие молекулярные продукты этих клеток, которые также могут участвовать в регуляции старения.

Вопросами контроля возрастных изменений и замедления старения занимаются многие научные коллективы.

В экспериментах на животных удалось достичь значительных успехов в этой области путем ограничения потребляемых калорий, ингибирования клеточного сигнального пути mTOR рапамицином, назначения никотинамидрибозида, фармакологической «очистки» организма от старых клеток, пересадки половых желез молодых особей и временного «включения» генов, преобразующих зрелые клетки в стволовые. Определенные перспективы имеют также эксперименты со стволовыми клетками и манипуляции с теломерами.

Олег Лищук

Источник: https://nplus1.ru/news/2017/07/28/htnsk

Российские ученые научились восстанавливать нервные клетки с помощью стволовых

6 сентября 2014, 14:45

МОСКВА, 6 сентября. Российские ученые занимаются исследованием возможности восстанавливать нервные клетки с помощью стволовых.

Стволовые клетки служат прародителями для всех остальных. Нервные «вылупляются» одними из первых. Пройдя несколько этапов формирования, во время которых они испытывают влияние множества факторов, большинство из них «цементируется» — берет на себя раз и навсегда определенные роли.

В этой ситуации мозг не имеет никакой возможности поддержки регенерации — всякое повреждение клетки приводит к тому, что моментально возникает воспалительная реакция. 

Обратите внимание

Однако еще в 1960-х годах ученые обнаружили: в нашем организме и во взрослом состоянии присутствуют стволовые клетки, а значит, там постоянно происходит регенерация.

«Теперь совершенно очевидно, что все клетки нервной системы происходят из малодифференцированных — так называемого нейроэпителия.

То есть существует такая своеобразная клетка-мать, во время своего развития дает множество дифференцировок, продуцируя «детенышей» разных типов, а затем переходит в другую форму и становится стволовой клеткой взрослого мозга.

Теперь у нее есть свои новые функции, но при этом она помнит, что когда-то была нейроэпителием, и способна продуцировать нейроны в специфических нишах, где они концентрируются», — рассказывает заведующая лабораторией экспериментальной нейробиологии Института биологии развития им. Н.К. Кольцова, доктор биологических наук МарияАлександрова.

Хорошо исследованы стволовые клетки, расположенные в гиппокампе и при желудочковой зоне головного мозга. Сейчас всех волнует, как управлять их дифференциацией. Есть огромный набор сигналов, но ученые не знают, какие из них (скорее всего не индивидуально, а в комплексе) ответственны за эти процессы.

Более того, уже достаточно очевидно: стволовые клетки не обеспечивают регенерацию за пределами своих зон компетенции.

Есть работы, показывающие, что в случае достаточно сильного повреждения они, конечно, способны отклониться от обычного пути миграции и прийти в место, где требуется помощь, но дальнейшая их судьба там неизвестна.

Однако исследователи не оставляют попыток. «Мы предлагаем использовать стволовые клетки, которые можно содержать в культуре, как способ стимулирования регенерации, доставляя их в любую область центральной нервной системы путем инъекции», — говорит Мария Александрова.

В Институте биологии развития им. Н.К. Кольцова нейральные стволовые клетки трансплантировали в мозг крысам. От гиппокампа они мигрировали в ту область, где находился поврежденный нейрон, и интегрировались с уже имеющимися клетками.

Важно

Когнитивная функция мозга не сказать, чтобы восстанавливалась до нормы, но становилась гораздо лучше по сравнению с результатами других методов лечения. Количественный анализ свидетельствовал о том, что после трансплантации насчитывалось гораздо больше нормальных нейронов, чем при повреждении.

В спином мозге они также продемонстрировали не очень высокое, но ощутимое влияние на восстановление. Затем эти же клетки ученые подсадили в травмированную сетчатку глаза, и было показано, что они хорошо нормализуют нейронные ответы.

Но если нейральные стволовые клетки оказались столь эффективными, то возникает вопрос, откуда их брать для того, чтобы этот способ терапии был внедрен в медицину? В гиппокампе и в супермолекулярной зоне они присутствую в недостаточном количестве, но, оказывается, подобные структуры обнаружены в сетчатке глаза — это клетки пигментного эпителия, которые в процессе культивирования могут быть «опущены» до состояния близкого к плюрипотентному. Молекулярные исследования показали, что клетки из сетчатки выходят вдедифференцировку гораздо быстрее, чем их собратья из неокортекса, и являются гораздо пластичнее своих соседей из переднего мозга. 
Однако на пути широкого применения нейральных стволовых клеток стоит другая проблема: непредсказуемость их развития в поврежденном органе. Неизвестно, как они захотят действовать и чем стать.

«Ситуация складывается таким образом: да, мы можем полностью охарактеризовать эти клетки в момент культивирования, но как только мы их трансплантируем в патологическоемикроокружение, оно начинает влиять на последующую дифференцировку.

Например, у человека 20 лет незаметно для него и окружающих развивалась болезнь Паркинсона, и вот она наконец обнаружена и, казалась бы, можно делать операцию.

Но ведь мозг все это время не стоял на месте — процессы дегенерации в нем всегда чем-то компенсируются, и что делается в той области, куда предполагается пересадить клетки, мы не знаем.

 Нейротрансплантация обязательно нужна, но заранее прогнозировать положительный эффект пока нельзя, ведь сочетание микроокружения патологического мозга и привнесенных стволовых клеток непредсказуемо», — резюмируют ученые, сообщает «Наука в Сибири».

Источник: http://www.rosbalt.ru/style/2014/09/06/1312346.html

Ссылка на основную публикацию