Нашли ключ к клеточному старению?
Ученые из Массачусетского технологического института нашли ген, который отвечает за сброс клеточных часов, отмеряющих старение, сообщает «Science». Детали работы этого гена еще неясны, но он, возможно, откроет новый путь к омоложению организмов, в том числе и человека, а также к созданию плюрипотентных стволовых клеток, то есть клеток, способных формировать любые ткани.
Дрожжевые клетки в возрасте не похожи на молодые. Проявляется это в накоплении лишних фрагментов ДНК и неправильных клеточных белков, а также в появлении аномальных структур в ядрышке. Также эти клетки подвержены репликативному старению, то есть они способны делиться определенное число раз. Однако при размножении спорами (у дрожжей за это отвечает последовательность мейоза и гаметогенеза) происходит омоложение дочерних клеток, их часы словно сбрасываются на ноль.
Биологи поясняют: споры, порожденные старыми клетками, имеют такой же репликативный потенциал, как и споры, созданные молодыми клетками дрожжей. И связанные с возрастом повреждения тоже не обнаруживаются в зрелых гаметах. Тут прослеживается аналогия с человеком: у детей 80-летнего мужчины продолжительность жизни будет такая же, как у детей 20-летнего юноши. Сброс внутриклеточного счетчика происходит в процессе формирования половых клеток, дающих начало новому организму.
Ученые установили, что сброс счетчика у почкующихся дрожжей происходит во время гаметогенеза. При этом, как удалось узнать, активируется ген NDT80. Чтобы убедиться в предполагаемой роли этого гена, исследователи активировали его в старой и уже не размножающейся клетке. Включение NDT80 принесло двойной эффект: клетка прожила вдвое дольше обычной и у нее оказались исправлены возрастные дефекты в ядрышке. Это указывает на то, что в аномалиях ядрышка кроется один из ключей к клеточному старению.
К сожалению, пока не понятно, как работает механизм обнуления клеточных часов. Известно только, что белок, кодируемый геном NDT80, активирует другие гены в клетке. Биологи из Массачусетского технологического института в настоящее время ищут эти гены-мишени для NDT80, которые, вероятно, и отвечают непосредственно за клеточное омоложение. Они намерены проверить эффект активации NDT80 и его аналогов на более сложных организмах — червях и мышах. У человека тоже есть похожий ген, но как подействует на клетки его принудительное включение — пока говорить рано.
------------------------------------
Попугаю в логике не откажешь
В эксперименте, проведенном биологами из Австрии и Германии, птица продемонстрировала, что может находить пищу, используя логику, а именно — вывод методом исключения.
По информации журнала «New Scientist», в опыте принимали участие семь африканских серых попугаев. Сначала исследователи убедились, что у этих особей нет предпочтения в пище и они одинаково любят и семена, и орехи. Затем эти лакомства были использованы в опыте.
Экспериментатор на глазах у попугая скрывал семена и орех под двумя непрозрачными чашками. Затем перед птицей ставили ширму, перекрывавшую чашки. Далее человек доставал скрытое угощение из-под одной из них и демонстрировал попугаю. После экран убирали, и пернатый подопытный мог выбрать одну из чашек. Он должен был выполнить простую, на взгляд человека, цепочку рассуждений. Скажем, если человек достал орех, то, значит, остались еще семена и искать пищу нужно под той чашкой, куда клали именно их.
Шесть попугаев выбирали чашки более-менее случайно, но одна самка по кличке Awisa правильно определила оставшееся угощение в 23 попытках из 30. А это означает, что она могла логически вывести расположение скрытой еды, отбрасывая одну из возможностей. Ранее в опыте с такими условиями успеха добивались только человекообразные обезьяны, замечают биологи.
При этом анализ опыта исключил возможность того, что птица выбирала правильные чашки на основе ассоциативного обучения или используя обонятельные сигналы, сообщают авторы исследования.
------------------------------------
Барахлит гиппокамп? Заменим чипом
Схему, заменяющую гиппокамп — область головного мозга, отвечающую за переход кратковременной памяти в долговременную, создали и протестировали на грызунах ученые из университетов Южной Калифорнии США и Уэйк Форест. Испытания, описанные в «Journal of Neural Engineering», продемонстрировали, что животных можно по желанию заставить запоминать те или иные действия, а также что чип улучшает способности мозга.
В первой части эксперимента исследователи показали, что крыс можно научить нажимать левый либо правый рычаг для получения вознаграждения. Ученые вживили в мозг животных электроды, которые записывали взаимодействие участков гиппокампа, условно называемых CA3 и CA1.
Животное запоминает, какое действие приносит ожидаемый результат, благодаря взаимодействию этих отделов. В процессе обучения мозг трансформирует кратковременные воспоминания в долговременную память. Однако стоит медикаментозными способами отключить гиппокамп, как эта связь пропадает.
У натренированных крыс остается только кратковременная память. Дальнейшие опыты показали, что новую информацию они запомнить не в состоянии. «Они по-прежнему знали, что надо нажимать на рычаги, но о том, какой из них уже был нажат, они помнили лишь 5—10 секунд», — рассказывает профессор Теодор Бергер.
Затем по модели, записанной электродами, ученые создали электронный протез гиппокампа, копирующий взаимодействие CA3 и CA1. Вторая часть эксперимента показала, что когда грызунам внедрили устройство, в их мозге снова начала формироваться долговременная память. Дополнительные исследования принесли еще более поразительный результат: способности крыс с нормально работающим гиппокампом возрастали, когда в их мозг встраивали чип.
Бергер полагает, что в будущем такая техника позволит заменить постаревший или поврежденный гиппокамп человека.
------------------------------------
Диабет лечится светом
Генетики заполучили контроль над уровнем сахара в крови мышей. Но интересно не это, а то, что управление осуществлялось при помощи обычного света. Фантастический, казалось бы, сюжет стал реальностью благодаря белку из человеческой сетчатки.
Мартин Фуссенеггер и его коллеги из швейцарского Федерального технологического института внедрили грызунам ген, который реагирует на работу меланопсина, светочувствительного пигмента из сетчатки человека. Этот белок под воздействием света открывает для ионов кальция «ворота» в клетку. Те в свою очередь запускают работу второго компонента, фермента, воздействующего на белок, который можно «заякорить» на включение любого желаемого гена-цели.
Работоспособность технологии продемонстрировали на больных диабетом мышах. Сначала ученые внедрили подправленные Т-лимфоциты человека под кожу и подсветили контейнер грызунов обычным голубым светом. Затем пористую матрицу с генетически модифицированными клетками поместили глубже в тело и подвели к ней оптоволокно, транслирующее свет.
В обоих случаях удалось взять под контроль уровень сахара в крови. Кроме того, исследование показало, что, варьируя интенсивность и время воздействия света, можно изменять количество и время выработки нужного вещества (в данном случае инсулина).
Такой подход удобен тем, что позволяет провести лечение не только дозированно, но и локально (в отличие от большинства медикаментозных методов). В дальнейшем швейцарцы надеются теми же путями научиться контролировать выработку других белков, гормона роста человека, например. Сейчас гормон «растят» в биореакторах, а потом вводят в тело пациента.
В перспективе новая технология, возможно, будет использоваться для производства других белков, необходимых фармацевтической промышленности. Устройства и методы уже отработаны, но у них есть определенное ограничение: многие белки токсичны для клеток-хозяев, из-за этого клетки плохо растут или вовсе гибнут. Свет позволит контролировать процесс: можно будет сначала вырастить клетки, а потом запустить в них производство нужного белка, а также при необходимости его выключить.
------------------------------------
Выходит, что магнитное зрение у нас есть
Гипотетическую возможность человека видеть магнитное поле Земли экспериментально обосновали ученые из США. Однако разбираться в работе этого пока еще недостаточно хорошо изученного «шестого чувства» предстоит довольно долго.
Герой статьи, вышедшей в журнале «Nature Communications», — белок криптохром. Ранее ученые доказали, что эта молекула помогает птицам ориентироваться в пространстве, словно по компасу. Правда, каким образом, пока не известно, есть лишь предположения.
Определенная версия этого же белка присутствует и в глазах человека. Так как провести эксперименты с людьми невозможно, биологи из медицинской школы Университета Массачусетса решили пойти иным путем — они при помощи генетики заменили белок в глазах мушек Drosophila melanogaster на человеческий.
Недавний опыт показал, что, не имея своего криптохрома, дрозофилы теряют способность двигаться, ориентируясь на магнитное поле, искусственно созданное в лабиринте.
На этот раз мушек снабдили «человеческой» версией криптохрома, и чувство магнитного поля к ним вернулось. Затем такой же эксперимент исследователи провели с бабочками монархами. Результат был тот же. Глава исследования доктор Стивен Репперт отмечает, что проверить наличие магнитной восприимчивости у человека сложно, так как мы якобы действуем, не замечая ее.
«Я буду очень удивлен, если получу результаты, которые явно будут указывать на то, что у человека нет такого чувства. Ведь у очень многих животных оно есть. Думаю, надо лишь выяснить, каким образом мы его используем», — приводит слова ученого BBC News.
