В ИТМО разработали платформу для изучения коммуникации между клетками
Ученые ИТМО разработали платформу, которая поможет исследовать межклеточную коммуникацию. В отличие от существующих систем предлагаемая платформа позволяет точно определять, где находится клетка, и при этом не вмешивается в ее жизнедеятельность. Это дает шанс следить за клетками в их естественной среде обитания. Разработка поможет восстанавливать клеточную коммуникацию после травм и создавать материалы для таргетной доставки лекарств.
Результаты исследования опубликованы в журнале Materials & Design. Бесперебойную работу органов и организма в целом во многом обеспечивает межклеточная коммуникация. Клетки распределяют питательные вещества, участвуют в их синтезе и транспорте, помогают удалять токсины и защищают от инфекций. При нарушении межклеточной коммуникации восстановление мышц и костей затрудняется. Также могут развиться различные заболевания, например болезнь Альцгеймера. Чтобы иметь возможность исправить это, нужно досконально понимать механизм взаимодействия клеток между собой.
Один из механизмов передачи сигнала от клетки к клетке — ионные токи. Это движение ионов натрия, калия и кальция сквозь мембрану клетки во внеклеточное пространство и обратно внутрь клетки. Каждый тип ионов отвечает за конкретную функцию: катионы натрия проводят нервный импульс, катионы калия регулируют мембранный потенциал клетки, а катионы кальция помогают сокращать мышцы. Допустим, человек ощущает боль или стресс — в ответ в его организме выделяется вещество, которое инициирует реакцию в клетке. Например, норэпинефрин (молекула адреналина) активирует в клетке IP3 ионные каналы, и клетка высвобождает ионы кальция, при этом сокращаясь и передавая сигнал своим «соседям». Дальше как в эффекте домино: постепенно клетки сокращаются, а затем — и мышцы.
Для изучения ионных токов используют несколько типов систем. Один из них построен на прокалывании клетки микроэлектродом, но такое влияние может спровоцировать выброс специфических белков, которые будут мешать измерениям. Для других типов выращивают клеточную ткань, где искусственно делают разрыв — но и здесь есть вероятность повреждения клетки. Ученые научно-образовательного центра инфохимии ИТМО создали биосовместимую систему для обнаружения ионных токов во внеклеточном пространстве. Она позволяет следить за клетками в естественной среде обитания, не вмешиваясь в их жизнедеятельность.
«В основе нашей системы — гидроксиапатит (минерал, формирующий костную ткань). Решение представляет собой несколько колец Лизеганга — концентрических кругов, образованных при осаждении раствора. Преимущественно на этих кольцах мы вырастили клетки. Один из вариантов передачи сигнала между ними происходит через ионные каналы. Мы добавили активатор работы кальциевых каналов (норэпинефрин), чтобы с его помощью оценить особенности распределения сигнала по кольцам и между ними. Второй компонент системы — гибкие ион-селективные электроды. Их мы использовали для изменения возникающих ионных токов. Волнообразное перераспределение сигнала после активации ионных каналов доказывает передачу сигнала между клетками», — отметила Полина Зырянова, первый автор исследования и инженер научно-образовательного центра инфохимии ИТМО.
Как отметили авторы проекта, связь между кольцами напоминает сообщение между городами. Клетки обособленно располагаются на кольцах, но при этом «чувствуют» друг друга на расстоянии, то есть могут передавать сигналы и расти навстречу, хотя у них нет органов чувств или разума. Также при разработке платформы для клеточной коммуникации они обнаружили, что наиболее интенсивный рост клеток возникал на третьем кольце гидроксиапатита — там же был максимальный пьезоэлектрический эффект. Он играет важную роль в регенерации костной ткани — трансформирует механическое давление в электрические импульсы, которые привлекают стволовые клетки. Они развиваются в остеобласты и формируют новую костную ткань или делают существующую более плотной.
Например, если человек занимается боевыми искусствами, кости его ног со временем становятся более прочными, чем у неспортсмена. Такое отличие возникает как раз из-за постоянного механического давления и возникающего пьезоэффекта. Изучение влияния пьезоэффекта на межклеточное взаимодействие поможет создать функциональные материалы для системы таргетной доставки лекарств.
«Мы предложили модельную биомиметическую систему, похожую по своим свойствам на настоящую кость с пьезоэффектом. Дополнительно в нее можно внедрить вещества, которые помогут клеткам быстрее расти или высвобождать лекарства. Эти результаты могут быть полезны в разработке способствующих ускоренной клеточной регенерации имплантатов. Мы планируем продолжить исследования по восстановлению нарушенной клеточной коммуникации, наша цель — создать материал, который клетки будут принимать за “своих”», — рассказала Светлана Уласевич, один из авторов исследования и доцент научно-образовательного центра инфохимии ИТМО. Исследование поддержано Российским научным фондом.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые проанализировали результаты миллионов столкновений на Большом адронном коллайдере за восемь лет и нашли статистические намеки на рождение пар бозонов Хиггса. Фиксация феномена докажет способность частиц взаимодействовать друг с другом и поможет оценить стабильность Вселенной.
Инженеры компании HONOR выпустили смартфон с кремний-углеродной батареей на 7000 миллиампер-часов, сохранив толщину устройства в пределах 7,8 миллиметра. Разработка доказала, что переход на кремниевые аноды окончательно решил проблему громоздких аккумуляторов высокой емкости.
Растительные продукты из бобовых позволяют получать белок и другие питательные вещества без сложной переработки сырья, но их распространению мешают в том числе привычки потребителей и требования к текстуре. Исследователи из Щвейцарии нашли способ изменить структуру цельных бобовых так, чтобы она стала более мясистой, плотной и устойчивой к пережевыванию.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно