Новая культура человеческих нейронов поможет взять болезнь Альцгеймера под контроль
Тестирование различных способов терапии нейродегенеративных заболеваний возможно либо на модельных животных — генетически модифицированных мышах, — либо на культуре человеческих клеток. В первом случае успех эксперимента вовсе не означает, что препарат окажется безопасен и эффективен для человека. Во втором требуется очень много времени для «созревания» нейронов до состояния, аналогичного возрасту клеток в мозге большинства больных с нейродегенеративными состояниями. Именно эту проблему решает новая модельная клеточная культура, созданная в США.
Значительная часть всех нейродегенеративных заболеваний связана с нарушением «нормальной работы» тау-белка (MAPT) — ключевого элемента цитоскелета нейронов. Такие заболевания называются таупатиями. Среди них — болезни Альцгеймера и Пика, прогрессирующий надъядерный парез взора, кортикобазальная дегенерация.
По ряду причин, чаще всего с возрастом, в клетках происходят чрезмерное фосфорилирование тау-белка и его изоформ. В результате MAPT формирует не микротрубочки цитоскелета, а нейрофибриллярные клубки. Эти структуры постепенно нарушают нормальную жизнедеятельность нейронов и наряду с прочими патологическими изменениями, которые зависят от конкретного заболевания, приводят к системной утрате функций нервной системы.
Серьезное препятствие для исследования этих процессов — их медлительность. В модельных организмах и культурах человеческих клеток формирование характерной картины нейродегенеративного заболевания занимает многие месяцы. С мышами такой срок еще можно принять: как-никак, ученые давно привыкли содержать целые выводки подопытных животных в разной степени готовности к экспериментам. Да, это недешево и хлопотно, к тому же результаты не всегда переносятся на людей. Но технология отработана и обладает хорошей результативностью.
А вот клеточную культуру выращивать, контролировать и поддерживать в строго определенных условиях так же долго — целый проект немалой сложности. Особенно когда речь идет о дорогих культурах человеческих стволовых клеток. Зато результаты гораздо ценнее с точки зрения медицины. В общем, идеального решения нет, все они проблемные.
Есть еще одно ограничение: человеческие плюрипотентные стволовые клетки (hiPSC), специализированные в нейроны, производят очень мало 4R-изоформ тау-белка. А для изучения многих тонкостей патологических процессов, связанных с нейродегенеративными заболеваниями они особенно важны. Проще говоря, чтобы найти наиболее действенные методы сдерживания таупатий, нужно культивировать клетки не месяцы, а годы или даже десятилетия — иначе достаточное количество 4R-изоформ в нейронах попросту не накопится. Естественно, такой подход неоправданно сложен и дорог.
На помощь должна прийти новая клеточная культура, несущая мутацию P301S в гене, отвечающем за выработку тау-белка. Это генетически модифицированные плюрипотентные стволовые клетки человека, специализированные в нейроны, которые вырабатывают повышенное количество MAPT. Они способны накопить необходимые объемы разных изоформ этого белка, включая 4R, за считанные недели.
Чтобы дополнительно улучшить результат, американские исследователи, используя CRISPR-интерференцию (селективное «выключение» генов), провели скрининг тысячи генов и оценили их влияние на производство тау-белка. Всего ученым удалось выделить 500 генов, вносящих вклад в этот процесс.
Одно из перспективных открытий, сделанных в описываемой научной публикации, — роль белка UFM1, а точнее — каскада его взаимодействий с другими молекулами в нейронах. Ранее в мозге погибших пациентов с болезнью Альцгеймера обнаруживались нарушения «работы» UFM1, однако подробнее процесс не изучался. Теперь же ученые наглядно увидели: чтобы затормозить распространение тау-белков по клетке, достаточно заблокировать энзим, необходимый для функционирования UFM1-каскада.
Новую клеточную культуру разработали специалисты из Медицинского колледжа Вейля Корнеллского университета (Weill Cornell Medicine) при участии коллег из ведущих научно-исследовательских и медицинских учреждений США и Канады. Научная работа с описанием методики создания новой клеточной культуры человеческих нейронов и результатами экспериментов по тестированию целей для терапии нейродегенеративных заболеваний опубликована в рецензируемом журнале Cell.
Telegram 
Дзен 
VK Группа физиков-теоретиков из Международного центра теоретической физики имени А. А. Абрикосова МФТИ с коллегами разработала теорию оптической памяти на основе особого типа лазеров — поляритонных. Они показали, что такая система способна «запомнить» поляризацию, записанную одним фотоном, и удерживать ее в течение наносекунд.
В Университете МИСИС усовершенствовали технологию нанесения защитных электропроводящих покрытий на медные изделия, широко используемые в качестве элементов скользящих электроконтактов, например, в токосъемниках. Метод увеличивает прочность соединения покрытий с подложкой на 17%.
Ученые нашли признак, который позволяет точно оценить пластичность органических кристаллов, востребованных в устройствах гибкой электроники и робототехнике. Ранее считалось, что хорошо гнутся материалы со слоистой структурой, где молекулы внутри слоя связаны крепко, а между слоями — слабо. Оказалось, что этих требований недостаточно и важно учитывать также энергию, которую нужно затратить на то, чтобы сдвинуть слои друг относительно друга — чем она ниже, тем материал более гибкий. Открытие упростит проектирование и создание органических кристаллов с заданными свойствами.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые нашли убедительное свидетельство того, что Большое Магелланово Облако — одна из ближайших к нам галактик — впервые приближается к Млечному Пути. Это открытие меняет представления о будущем нашей Галактики — от орбит спутников до распределения окружающего газа.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
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
Последние комментарии