Ученые выяснили, как клетки запоминают свою идентичность во время деления. Эта память очень важна для целостности генома. Теперь исследователи намерены использовать новый механизм для замедления старения, а также для профилактики и борьбы с болезнями старости, включая рак. По мере деления дочерние клетки теряют часть информации от своей материнской клетки. Постепенно функция клеток может нарушаться, а целостность генома снижаться. Последствия таких событий ведут к неконтролируемым процессам, например, к чрезмерному делению клеток и образованию опухоли. В новой работе ученые из Копенгагенского университета стремились выяснить, как клетки копируют свою информацию. Эксперименты показали, что запоминание собственной идентичности — эпигенетическая память — реализуется с помощью гистонов H2A-H2B и H3-H4, которые работают локально в момент репликации ДНК и помогают вовремя получить правильную информацию.  

«Было важно понять, что у нас есть несколько слоев сигналов памяти, которые вместе позволяют клеткам сохранять свою функцию при делении. Эта сложная сеть в каждой клетке тела противодействует раку и старению», — прокомментировал автор работы Валентина Флури. В дальнейших исследованиях ученые намерены протестировать новый механизм для замедления старения различных типов клеток. Кроме того, результаты открывают новые возможности в регенеративной медицине — если ученым удастся заставить клетки забыть свою идентичность, их можно будет перепрограммировать в другие типы. 

Ученые обнаружили ранее неизвестный тип клеток, которые умеют ограничивать чрезмерные иммунные реакции в тканях, приводящие к их повреждению. Открытие предоставляет возможности для безопасного лечения аутоиммунных заболеваний, а также перспективно для профилактики осложнений при иммунотерапии рака. Для аутоиммунных заболеваний характерно поражение здоровых тканей иммунными клетками вследствие ошибочных сигналов. Австралийские ученые из Университета Монаша обнаружили, что в организме человека уже есть блокатор аутоиммунной реакции — тканерезидентные клетки памяти естественных киллеров (NKRM). NKRM-клетки ограничивают иммунную реакцию в тканях, предотвращая аутоиммунитет, объясняют ученые. Они имеют решающее значение для блокировки этого механизма.   

«Открытие устанавливает, что функция некоторых клеток памяти заключается в защите от чрезмерного воспаления, а не в защите от рецидивирующей инфекции», — заявила соавтор работы Иона Шустер. Известно, что существуют долгоживущие тканерезидентные Т-клетки памяти, которые защищают от повторного заражения. Выводы улучшают фундаментальное понимание ученых о регулировании иммунной системы для предотвращения заболеваний. В дальнейших исследованиях они планируют найти способы для управления NKRM-клетками для лечения аутоиммунных заболеваний. Кроме того, изучаются возможности для профилактики осложнений при иммунотерапии рака — этот метод лечения может сопровождаться развитием или обострением аутоиммунных реакций.          Открытие может радикально изменить лечение заболеваний почек и других болезней, дающих осложнения на этот орган. На примере диабета, который по мере прогрессирования способен привести к дисфункции почек, ученые продемонстрировали успешную блокировку развития осложнений, а также впечатляющую регенерацию ткани.

Ученые из Сингапура и Германии изначально работали с интерлейкином-11 — белком, который вызывает образование рубцов в ответ на повреждение ткани. Команда изучала последствия сахарного диабета, который по мере прогрессирования дает осложнения на почки, приводя к почечной недостаточности. Наблюдения показали, что по мере повреждения ткани клетки почечных канальцев выделяют интерлейкин-11, который запускает воспаление и рубцевание ткани. 

«ИЛ-22 вреден для функции почек и вызывает развитие хронической болезни почек», — заявил соавтор исследования Стюарт Кук. Дальнейшие эксперименты были направлены на блокировку ИЛ-22. Антитела-ингибиторы успешно справлялись с почечной недостаточностью у мышей — они восстанавливали функцию органа, устраняли воспаление и рубцевание и обращали вспять повреждения. Даже при длительном применении терапия была безопасна. Теперь ученым нужно подтвердить потенциал терапии для человека. По их мнению, новое лечение способно радикально изменить лечение заболеваний почек и сопутствующих хронических болезней.  

Ученые продемонстрировали 100% защиту от ВИЧ без побочных эффектов от нового лечения. Результаты представили на моделях макак, чья иммунная система очень схожа с человеческой. Планируется, что в перспективе человек сможет делать 1–2 укола в год, чтобы успешно контролировать болезнь. Сегодня ВИЧ-положительному человеку необходимо каждый день принимать антиретровирусную терапию, чтобы сдерживать в организме вирус. Прием лекарств требует большой внимательности и ответственности, поскольку пропуск терапии может вновь реактивировать ВИЧ. Чтобы улучшить качество жизни пациентов, ученые из США работали над инъекционной формой лечения ВИЧ, которая могла бы обеспечить долгосрочную защиту.  

Ученые использовали препарат каботегравир и соединили его с биоразлагаемым полимером и растворителями, которые вместе могли сформировать имплант. Сначала жидкий препарат вводится подкожно, а затем образуется твердый имплант с лекарством, которое начинает высвобождаться постепенно. Медленная доставка препарата в кровь обеспечивает долгосрочную 100% защиту, а также высокую безопасность, объясняют ученые. На моделях макак показано, что одна инъекция сохраняла полную защиту от вируса в течение 5,6 месяцев. Животные подвергались воздействию вируса еженедельно, но не заразились. Дальнейшие исследования должны подтвердить эффективность технологии для человека. В перспективе планируется, что люди с ВИЧ смогут отказаться от необходимости принимать таблетки ежедневно и вместо этого выполнять 1–2 укола в год для контроля болезни.

Еще более долгосрочное лечение ВИЧ недавно представили ученые из США и Израиля. Они объединили технологию генного редактирования CRISPR с вирусными носителями и добились того, чтобы лейкоциты самостоятельно и непрерывно вырабатывали антитела к ВИЧ. Это открывает перспективы для однократного лечения ВИЧ.

Исследователи повысили чувствительность иммунохроматографического анализа сразу на три порядка. Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе оптимизировали один из классических лабораторных тестов — иммунохроматографический анализ (ИХА или LFA). Добавление сверхъярких флуоресцентных нанометок — плазмонных флюорофоров — повысило чувствительность системы. Это поможет быстро определить, есть ли у пациента бактериальная инфекция, а значит ему нужны антибиотики, или у него вирусная инфекция, при которой антибиотики не будут эффективны. ИХА основан на принципе тонкослойной хроматографии и включающий реакцию между антигеном и соответствующем ему антителом в биологических материалах. Как правило, при проведении таких тестов тест-полоску помещают в образец биологической жидкости. Плазмонные флюорофоры состоят из металлических наночастиц, которые служат антеннами для притягивания света и усиления флуоресцентного излучения. Это аналогично усилению звука на обычных тест-полосках, говорят авторы работы.  

Американские ученые разработали антивирусный вдыхаемый порошок. Попав в дыхательные пути, он обволакивает их слоем защитного геля. Испытания на животных показали, что он не мешает дышать, при этом препятствуя заражению клеток. Вакцины неплохо защищают от тяжелой болезни при заражении SARS-CoV-2. Однако по мере появления новых штаммов вируса эффективность таких препаратов падает. В тот период, пока прививка обновленной вакциной еще недоступна, можно использовать временную защиту в виде вдыхаемого порошка. Попадая в дыхательные пути, он превращается в гель, который не позволяет вирусу инфицировать клетки.  С такой идеей выступили ученые из Университета Северной Каролины.  

Группа профессора Кэ Чэна (Ke Cheng) назвала свою концепцию «вдыхание сферических частиц гидрогеля для усиленной защиты легких» (Spherical Hydrogel Inhalation for Enhanced Lung Defence — SHEILD, англ. «щит). Для получения такого вещества они использовали исключительно биосовместимые материалы: полиакриловую кислоту, эфир N-гидроксисукцинимида и желатин. Высушенные, они образуют порошок, однако после вдыхания и контакта с влагой быстро поглощают ее, превращаясь в мягкий гель. Он выстилает поверхность воздухоносных путей и препятствует контакту вируса с их клетками.

Для репликации вирус гриппа использует систему захвата особых индикаторов, которые защищают инфицированную клетку от атаки иммунной системой. В новой работе ученые нашли способ заблокировать этот механизм, чтобы остановить размножение вируса. Вирусы используют клетку хозяина для репликации. Для этого они вносят в нее свою генетическую информацию в виде нуклеиновых кислот, а чтобы отразить атаку иммунной системы вирус создает или крадет своеобразную систему маркировки — метилированный нуклеозид, который крепится к концу цепи РНК и сигнализирует иммунной системе об отсутствии опасности. Например, SARS-CoV-2 умеет самостоятельно создавать такие метки, а вирус гриппа крадет их у здоровых клеток.

В новом исследовании ученые обнаружили, что ограничить репликацию вируса гриппа можно путем подавления метилтрансферазы MTr1. Оказалось, что если функция этого фермента нарушена, но у вируса гриппа не хватает меток для кражи и дальнейшего переноса на собственную вирусную РНК. Затем ученые протестировали тысячи кандидатов на роль ингибитора MTr1. Наилучшим вариантом оказалось производное бактериального продукта — соединение TFMT. В экспериментах с культурами клеток легких человека и моделями мышей было показано, что препарат успешно подавлял репликацию вируса.  «Мы надеемся, что результаты приведут к новым методам лечения гриппа», — заявил соавтор работы Хироки Като из Боннского университета

Все наши кости состоят из фосфатов, поэтому их смело можно назвать одними из важнейших молекул человека. К сожалению, любая живая ткань может видоизменяться и разрушаться, образуя злокачественные новообразования, и кости не исключение. Рак костей (остеосаркома) – один из самых агрессивных видов онкологических заболеваний, так как быстро развивается и дает метастазы. Лечение рака кости подразумевает обязательное удаление пораженного участка кости. После этого при возможности устанавливают имплантат из различных материалов, в том числе фосфатной керамики. Однако схожий с костью состав не исключает возможности отторжения протеза организмом, что приносит пациенту дополнительные проблемы и расходы.

Сейчас многие исследователи из разных областей науки разрабатывают новые, более совершенные материалы для восстановления костной ткани. Лучшая основа – керамика на основе разных форм фосфатов кальция. Они схожи с натуральной костной тканью организма и нетоксичны. Содержащиеся в теле человека фосфаты принадлежат в основном двум структурным типам: гидроксиапатит и витлокит. «Мы стали изучать материалы на основе витлокита, потому что он лучше растворим по сравнению с гидроксиапатитом, и именно это свойство позволяет добиться формирования новой костной ткани в приемлемое время, – поясняет один из авторов работы, доцент кафедры химической технологии и новых материалов химического факультета МГУ к.х.н. Дина Дейнеко. – При этом мы хотели не только свести к минимуму отторжение материалов организмом, но и наделить имплантаты другими способностями: стимулировать деление клеток, улучшать дальнейшее заживление пораженного участка, оказывать антибактериальное действие».  

Чтобы достичь этих целей, научная группа создавала материал, содержащий ионы стронция в разных количествах. В результате серии экспериментов ученые смогли не только получить усовершенствованный материал для имплантатов, но и отработать новый подход к исследованию биологических свойств этого класса соединений. «Отличие нашей группы от огромного количества других ученых, которые занимаются этой темой – подход к исследованию биологических свойств. Мы уделяем очень большое внимание структуре и ее влиянию на свойства конечного материала. Это не просто перебор концентраций и ионов, как часто делают сейчас в литературе, а интерпретация свойств образца с точки зрения кристаллохимии, – рассказывает Дина Дейнеко. – Среди нас есть биологи, которые предлагают идею для синтеза, и мы получаем соединения, исследуем их с помощью различных методов анализа, определяем влияние модификации структуры на проявляемые свойства. На сегодня все гипотезы о биологических свойствах мы подтвердили опытами in vivo на образцах клеток остеобластов и остеосаркомы». Исследователи планируют продолжить эксперименты с другими ионами и сочетать их друг с другом, чтобы добиться комбинированного действия имплантата. Одна из главных целей – достичь выраженного антибактериального эффекта, чтобы уменьшить риск возникновения имплант-ассоциированной инфекции.  

Новый препарат очень эффективен против золотистого стафилококка, кишечной палочки и кандиды, показали первые эксперименты. Благодаря особенностям мелкомолекулярного дизайна его разработали достаточно быстро из другого природного антибиотика. Присцилицидин получили из природного антибиотика индолицидина, обнаруженного в иммунной системе коров. Созданный учеными из Мельнбурнского королевского технологического университета препарат имеет простую структуру, что позволяет быстро и экономично производить его в лаборатории. Особенность присцилицидина в том, что он основан на пептиде природного антибиотика. Это снижает вероятность возникновения устойчивости к противомикробным препаратам по сравнению с существующими антибиотиками, объясняют ученые. Изначально они протестировали всего 20 коротких пептидов прежде, чем нашли наилучшего кандидата.   

«Присцилицидин сочетает преимущества мелкомолекулярного дизайна, поэтому его можно быстро и недорого синтезировать в лабораториями с преимущества природных антибиотиков», — заявила соавтор работы Селин Валери. Первые эксперименты показали, что препарат очень эффективен против резистентных штаммов золотистого стафилококка, кишечной палочки и кандиды. Его эффективность была сопоставим с индолицидином. Присцилицидин действует путем разрушения мембраны патогена. Известно, что атака на внешний слой затрудняет развитие резистентности. Ученые уже выяснили, что молекулы присцилицидина естественным образом самособираются в форму гидрогеля, поэтому эти свойства делают препарат идеальным кандидатом для антибактериальных гелей и кремов. Между тем сейчас рассматриваются все формы доставки препарата, включая таблетки. 

Американские инженеры разработали несколько моделей беспроводного биогибридного робота eBiobot, который двигается при помощи актуаторов на основе трансгенных мышц. Мышцы сокращаются при воздействии на них света определенной длины волны. Биобот разгоняется до 0,83 миллиметра в секунду, а его двуногая версия может изменять направление своего движения. Миниатюризация роботов подталкивает инженеров к поиску новых типов актуаторов, так как привычные виды — например электродвигатели — сложно или даже невозможно установить на маленькие аппараты. Одним из кандидатов на эту роль могли бы стать биогибридные роботы, в которых для актуации применяются искусственно выращенные мышцы. Работа над ними ведется уже какое-то время. 

Например, исследователи из Токийского университета еще пять лет назад создали актуатор на основе миобластов мышечной ткани крыс, который способен поднимать небольшие грузы. Он состоит из рамы с закрепленной на ней парой мышц-антагонистов, активация которых происходит с помощью электрических импульсов, передаваемых через электроды. Несмотря на простоту таких систем, у активации электричеством есть недостатки. Например, слабая избирательность — электрический ток может активировать не только целевые клетки, но и те, что находятся рядом с ними, нарушая их нормальную работу. Поэтому чтобы таким биоботам нашлось применение, например, в медицине, хорошо бы найти какой-то другой способ активировать их мышцы.

Техника выборочной активации клеток в живых системах есть и давно применяется биологами — это оптогенетика. Для этого в геном целевых клеток внедряют ген ChR2 (канальный родопсин-2), который кодирует белок, чувствительный к синему свету с длиной волны около 480 нанометров. Полученные фоточувствительные ткани затем можно активировать, просто посветив на них.  По этому пути пошли исследователи из группы под руководством Рашида Башира (Rashid Bashir) из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне. Основываясь на своих более ранних разработках, они создали биогибридного робота eBiobot с актуаторами из светочувствительной мышечной ткани. 

Бактерии рода Pseudomonas производят сильный противомикробный натуральный продукт, как обнаружили исследователи из Института исследований натуральных продуктов и биологии инфекций Лейбница (Leibniz-HKI) в Йене, Германия. Ученые доказали, что вещество эффективно как против грибковых заболеваний растений, так и против патогенных для человека грибов. Недавно обнаруженная группа натуральных продуктов кеанумицинов в бактериях эффективно действует против вредителя растений Botrytis cinerea, который вызывает серую гниль и ежегодно приводит к огромным потерям урожая. Но активный ингредиент также ингибирует опасные для человека грибки, такие как Candida albicans. Согласно предыдущим исследованиям, он безвреден для клеток растений и человека.  Таким образом, кеанумицины могут быть экологически чистой альтернативой химическим пестицидам, но они также могут предложить альтернативу в борьбе с резистентными грибками.

«У нас кризис противоинфекционных средств, — объясняет Себастьян Гетце, первый автор исследования и постдоктор в Leibniz-HKI. — Многие патогенные для человека грибы в настоящее время устойчивы к противогрибковым препаратам — отчасти потому, что они используются в больших количествах в сельскохозяйственных полях». Дело в том, что теперь исследователи нашли новое действующее вещество в бактериях рода Pseudomonas неслучайно. «Мы уже некоторое время работаем с псевдомонадами и знаем, что многие из этих видов бактерий очень токсичны для амеб, питающихся бактериями», — говорит руководитель исследования Пьер Столфорт. Он является главой отдела палеобиотехнологии в Leibniz-HKI и профессором биоорганической химии и палеобиотехнологии в Университете Фридриха Шиллера в Йене.

Похоже, что несколько токсинов ответственны за смертельный эффект бактерий, из которых до сих пор был известен только один. В геноме бактерий исследователи обнаружили гены биосинтеза недавно открытых натуральных продуктов — кеанумицинов А, В и С. Эта группа натуральных продуктов принадлежит к нерибосомным липопептидам с мылоподобными свойствами. Вместе с коллегами с биопилотного завода Leibniz-HKI исследователям удалось выделить один из кеанумицинов и провести дальнейшие испытания. «Липопептиды убивают настолько эффективно, что мы назвали их в честь Киану Ривза, потому что он тоже чрезвычайно смертоносен в своих ролях», — подмигивая, объясняет Гетце.

Исследователи подозревали, что кеанумицины также могут убивать грибки, поскольку по некоторым характеристикам они напоминают амеб. Это предположение было подтверждено совместно с Исследовательским центром садовых культур Эрфуртского университета прикладных наук. Там было показано, что кеанумицин эффективен против серой гнили на листьях гортензии. В этом случае культуральной жидкости, которая больше не содержала бактериальных клеток, было достаточно, чтобы значительно подавить рост грибка.

Врачи успешно вылечили пациента от редкой инфекции головного мозга с помощью препарата, который обычно используют для лечения инфекции мочевыводящих путей. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на отчет в журнале Science. Оказалось, что лекарство от инфекций мочевыводящих путей, которому уже несколько десятков лет, помогает при лечении амебных инфекциях. Они убивают подавляющее большинство людей, которые заразились «поедающими мозг» бактериями.

Перспективность препарата описали в отчете о клиническом случае, Мужчина 54 лет, в мозг которого проникла амеба Balamuthia mandrillaris, поступил в больницу Северной Калифорнии с необъяснимым припадком. Магнитно-резонансная томография (МРТ) выявила проблемы в левой части его мозга. После перевода в Медицинский центр Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) у пациента врачи взяли образцы пораженной ткани и спинномозговой жидкости. Анализы показали, что у мужчина заражен B. mandrillaris. Этот одноклеточный организм живет в пыли, почве и воде и попадает в организм через кожные раны и порезы, а также через легкие при вдыхании. Сначала болезнь кажется легкой, но осложнение наступает в течение нескольких недель или месяцев. Затем амеба проникает в кровоток и попадает в мозг, вызывая очень редкую инфекцию — гранулематозный амебный энцефалит, которая убивает около 90% зараженных.

После консультации с Центрами по контролю заболеваний пациенту назначили агрессивный режим противопаразитарных, антибактериальных и противогрибковых препаратов. Лечение вызвало серьезные побочные эффекты, в том числе почечную недостаточность, а амебы не исчезли. В поисках другого решения доктор Наташа Споттисвуд, врач-инфекционист из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и первый автор клинического случая, нашла отчет за 2018 год, опубликованный в журнале mBio. Тогда ученые доказали, что антибиотик нитроксолин может убить B. mandrillaris в лабораторных условиях. Препарат одобрен в Европе, но не в США, поэтому медицинская бригада запросила разрешение на его использование в Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Затем они начали терапию нитроксолином и он помог. Пациенту стало легче в течение недели. 

Вскоре больного выписали из больницы, и он продолжал принимать дома нитроксолин вместе с другими лекарствами. Скоро его врачи отменят препараты. Тем временем врачи Калифорнийского университета в Сан-Франциско наблюдают за вторым пациентом, инфицированным B. mandrillaris, который начал получать нитроксолин. Лечение показало аналогичные улучшения. Нитроксолин — лекарственное средство, обладающее противомикробным действием, из группы оксихинолинов. Применяется в лечении и профилактике инфекции мочевыводящих путей в странах Европы более 50 лет. Инфекции мочевыводящих путей (ИМП) — неспецифические инфекционные процессы, поражающие все отделы мочевыводящей системы. По локализации их принято разделять на инфекции нижних отделов (уретрит, цистит) и инфекции верхних отделов (пиелонефрит). 

Вместо симптоматического лечения признаков старения, которые временно удается скорректировать с помощью переливания крови, ученые нашли мишень для омоложения всей системы кроветворения в пожилом организме. Эффективным инструментом для воздействия на новую цель оказался уже одобренный для человека препарат для лечения артрита. Из предыдущих исследований известно, что переливание молодой крови улучшает когнитивные функции, увеличивает продолжительность жизни и замедляет процесс старения. Между тем эти положительные изменения сохраняются лишь временно, поэтому переливание крови относится только к симптоматическим решениям.

Ученые из США стремились найти системный подход, чтобы омолодить всю систему производства крови в организме. Клетки крови производятся из стволовых клеток, расположенных в костном мозге. Изучая изменения в костном мозге у мышей, ученые выяснили, что по мере старения там развивается воспаление, которое повреждает клетки-предшественники. Дальнейшие наблюдения показали, что решающую роль в процессе повреждения стволовых клеток играет цитокин IL-1B. Для блокировки IL-1B применили препарат анакинру, одобренный для лечения ревматоидного артрита у людей. У мышей такое лечение возвращало стволовые клетки крови в более молодое и здоровое состояние, что в результате улучшало их функцию и регенерацию клеток крови.  

Примечательно, что эффект оказался еще выше, если препарат вводили на протяжении всей жизни грызунов, а не только в пожилом возрасте. «Вероятно, лечение противовоспалительными препаратами, блокирующими IL-1B, поможет поддерживать более здоровое кроветворение у пожилых людей», — прокомментировал соавтор работы Эммануэль Пассеге.  Сейчас ученые продолжают подготовительные доклинические исследования, однако тестирование препарата от артрита на людях может быть реализовано уже в ближайшей перспективе. Выращенные в лаборатории 3D-трансплантаты кожи можно использовать как «биологическую одежду». Обычно биоинженерная кожа помогает пострадавшим от ожогов. Однако ее производят только в виде плоских листов. Теперь ученые разработали метод выращивания биоинженерного материала в трехмерной форме. Ее можно надевать на тело, как предмет одежды.   

Плоские листы биоинженерной кожи подходят для пересадки на относительно ровные части тела, но не подходят для, например, рук. В таких случаях обычно приходится сшивать несколько листов вместе, чтобы разместить все закоулки, — это очень трудоемкий процесс. Ученые из Колумбийского университета разработали более удобную альтернативу. Для начала они использовали 3D-сканирование той части тела, для которой требуется трансплантат. Затем на 3D-принтере они создали полую проницаемую модель детали в натуральную величину. Затем биологи засеяли ее клетками фибробластов кожи (образуют соединительную ткань), коллаген (придает структуру) и клетки кератиноцитов (составляют внешний слой кожи). Внутренняя часть модели наполнили питательной средой. Как только клетки превратились в настоящую кожу, ее удалили с модели и «надели» на поврежденную часть тела. Весь процесс занял около трех недель. Столько требуется и для выращивания обычных плоских листов кожи. 

В лаборатории ученые проверили 3D-трансплантаты, сделанные из клеток кожи человека, на задних лапах мышей. Сама операция заняла около 10 минут, а трансплантаты полностью интегрировались в окружающую кожу животного через четыре недели. Оказалось, что цельные трансплантаты механически прочнее, чем если бы их сделали из нескольких сшитых вместе листов.

Исследователи разработали биоматериал, который можно вводить внутривенно, чтобы уменьшить воспаление и восстановить работу тканей и клеток после сердечного приступа. Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали материал для лечения последствий сердечного приступа. Инъекция гидрогеля может заменить пересадку тканей взамен рубцовых, сформировавшихся после сердечного приступа и ускорит восстановление сердца. После сердечного приступа поврежденная мышечная сердечная ткань замещается рубцовой тканью, которая не может сокращаться, снижает мышечную функцию и ведет к застойной сердечной недостаточности. Ранее биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали гидрогель из естественного каркаса ткани сердечной мышцы. При введении в поврежденную ткань сердечной мышцы через катетер такой материал образует каркас в поврежденных участках сердца, стимулируя рост и восстановление новых клеток. 

Теперь биологи доработали гидрогель, чтобы избежать опасного воздействия на сердце сразу после приступа. Новую версию геля можно вводить через внутривенную инъекцию. Это позволяет избежать опасного воздействия непосредственно на ослабленное после приступа сердце. Для создания нового геля ученые пропустили исходный вариант через центрифугу, что позволило отсеять более крупные частицы и оставить только частицы наноразмера. Готовый материал подвергали диализу и стерильной фильтрации, а затем сублимационной сушке. Тестирование на грызунах показало, что биоматериал связывается с эндотелиальными клетками внутри сосудов, закрывая щели, ускоряя заживление и, в результате, уменьшая воспаление. Исследователи на модели сердечного приступа у свиньи дало аналогичные результаты. Исследователи запросили разрешение на проведение клинических испытаний на людях, по оценке они начнутся в течение одного или двух лет. Кроме того, авторы гидрогеля планируют проверить его эффективность для лечения черепно-мозговой травм и легочной артериальной гипертензии. 

Ученые из Калифорниийского университета в Сан-Диего во главе с Шеном Сю (Sheng Xu) создали гибкий УЗИ-датчик для длительного мониторинга функции сердца. . X-образный датчик размером 1,27 × 1,27 сантиметра можно приклеить к коже — благодаря жидким электродам на силиконовой подложке он растягивается вместе с кожей. Присоединив к нему источник питания и устройство для анализа сигнала, можно длительное время регистрировать ультразвуковое изображение сердца. Помимо датчика ученые создали нейросеть для автоматизированной обработки результатов УЗИ-мониторинга. Устройство позволит проводить длительные исследования сократительной способности сердца в эксперименте и в клинической практике. 

Ультразвуковая диагностика используется для оценки функции многих внутренних органов. Но врачи пока не используют ультразвук в рамках длительного мониторинга их функции. Причина тому в сложности УЗИ-датчика, состоящего из десятков или сотен пьезоэлементов. Обычно это жесткое и весьма громоздкое устройство, а портативный сенсор должен умещаться в наклейку толщиной до нескольких миллиметров и плотно прилегать к коже — иначе ультразвук легко рассеется в прослойке воздуха между датчиком и тканями организма, что ухудшит визуализацию. При исследовании сердца есть еще одна дополнительная сложность: при дыхании легкие, сердце и ребра двигаются друг относительно друга, что ухудшает визуализацию. Тем не менее, попытки создать датчик, пригодный для длительного УЗИ-мониторирования, продолжаются, и разные команды исследователей используют разные подходы. Либо можно вживить датчик под кожу, прямо на поверхность сердца, но такой метод вряд ли подойдет в рутинной клинической практике. Можно создавать системы для неинвазивного УЗИ с жестким датчиком, но они хорошо себя показывают только при визуализации органов с относительно простым расположением.

Электронный чип и ИИ выявляют симптомы различных неврологических заболеваний и препятствуют их проявлению.  Швейцарские инженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны разработали систему нейромодуляции с замкнутым контуром на кристалле — NeuralTree. Устройство диагностирует ранние симптомы неврологических заболеваний или приближения приступов и препятствует их развитию.  Устройство использует 256-канальную сенсорную матрицу с высоким разрешением и энергоэффективный процессор машинного обучения. Для обучения системы использовали биомаркеры, собранные при наблюдении за реальными пациентами с эпилепсией и болезнью Паркинсона и реконструкции этих заболеваний на животных модельных организмах. Аналогичным образом можно обучить чип узнавать другие заболевания.    

NeuralTree извлекает из мозговых волн модели электрических сигналов (биомаркеры), которые связаны с определенными неврологическими расстройствами. ИИ системы классифицирует сигналы и указывает, предвещают ли они, например, надвигающийся эпилептический припадок или тремор при болезни Паркинсона. При обнаружении у конкретного пациента симптомов, активируется нейростимулятор, расположенный на чипе, который посылает электрический импульс, чтобы заблокировать этот симптом. Авторы исследования отмечают, что уникальность нейроинтерфейса в энергоэффективном многоканальном чипе. В предыдущих аналогичных устройствах было всего 32 сенсорных канала, что значительно ограничивало его производительность. Инженеры продолжат работу, чтобы добиться самоактуализации устройства: способности адаптироваться вслед за изменениями в нейронной сети головного мозга пациента.

У читателя сказывается мозаичная картины мировой медицинской науки и техники, но это и правильно, так как он может делать выводы сам.