В новом выпуске "Дайджеста" новостей аватар-технологий от Общественного движения "Россия 2045" речь пойдет о системе с открытым исходным кодом, предназначенной для управления роем роботов при помощи "световых феромонов"; экспериментах на червях, которые помогут "научить" тело человека восстанавливать утерянные конечности; новом способе криоконсервации органов без образования кристаллов льда; новой технике выращивания клеток печени в лабораторных условиях.
1. "Световые феромоны" для роботов
Исследователи из Университета Линкольна и Ближневосточного технического университета разработали систему с открытым исходным кодом, предназначенную для управления роем роботов при помощи "световых феромонов". С помощью горизонтально расположенного ЖК-дисплея и установленной над ним видеокамеры команда ученых собрала площадку, на которой феромоны моделировались в виде изображения белых полос на экране позади двигающихся микророботов.
Роботы распознавали следы с помощью двух датчиков света, имитирующих антенны муравьев. Для управления механической стаей исследователи использовали компьютерную платформу Colias, которую они разработали совместно с китайскими коллегами из Университета Цинхуа специально для моделирования коллективных взаимодействий.
Система, получившая название COS-phi, позволяет регулировать время "испарения" следов, определяя, как долго дорожки остаются видимыми, а также имитирует разные химические маркеры, изменяя цвета. В результате хаотично двигающиеся роботы постепенно организуются и выстраиваются за лидером.
По словам авторов, подобная технологии управления роем роботов может помочь и в исследованиях реальных феромонов, выступая в качестве симулятора поведения насекомых. При этом COS-phi собирается из серийно выпускаемого оборудования, а программная часть проекта находится в открытом доступе.
2. Как отрастить потерянные конечности
Исследователи из Университета Тафтса нашли необычный пример влияния среды на облик и поведение животных, обнаружив, что процесс формирования головы и нервной системы у плоских червей очень сильно зависит от того, как клетки обмениваются электрическими сигналами во время регенерации головы.
Ученые экспериментировали с плоскими червями вида Girardia dorotocephala, известными своей способностью к регенерации и умением отращивать голову и нервную систему в случае их потери. В процессе экспериментов исследователи заметили, что блокировка определенных пор в стволовых клетках, участвовавших в регенерации, приводила к заметным изменениям в форме головы и даже к изменениям в структуре мозга и всей нервной системы в целом.
Через некоторое время биологи научились манипулировать этим процессом, создав несколько новых "видов" червей, заставив своих подопытных отрастить головы, идентичные по форме и структуре головам других видов червей.
Эти изменения не были постоянными – после прекращения блокировки каналов в клетках / головы червей постепенно возвращались в нормальный вид. Пока биологи не знают, почему это происходит и как это можно остановить. Однако они полагают, что дальнейшие эксперименты в этой области помогут "научить" тело человека восстанавливать утерянные конечности и при этом управлять процессом их регенерации.
3. Криоконсервация человека
Ученые инженерного колледжа при Университете штата Орегон (OSU) нашли новый способ криоконсервации без образования кристаллов льда. Открытие дает большие возможности использования сверхнизких температур для сохранения живых тканей и органов.
В настоящее время технология криоконсервации используется для хранения спермы, крови, эмбрионов, семян растений и другого биологического материала. Однако ее недостатком является кристаллизация внутриклеточной воды, что может привести к разрушению мембранных структур. Что ограничивает потенциал использования технологии.
Проблему пытались решить, используя экспериментах различные криозащитные вещества вроде этиленгликоля. Однако криопротекторы в своем большинстве являются токсичными и при попытке защитить клетки могут повредить их. Ученые Университета Орегон предположили, что если сначала обработать клетки низкоконцентрированным криопротектором, чтобы дать им набухнуть, а затем применить более высокую дозу, то процесс криоконсервации пройдет с гораздо меньшей токсичностью. В результате экспериментов выживаемость клеток увеличилась с 10% до 80%.
4. Печень в лабораторных условиях
Группа ученых из Еврейского университета в Иерусалиме разработала новую технику выращивания клеток печени в лабораторных условиях. Новый подход найдет применение при тестировании новых лекарств, а также окажется полезным при создании искусственной печени для пациентов, ожидающих трансплантации.
Клетки печени, гепатоциты, наиболее часто используются в экспериментах для оценки токсичности лекарственных препаратов, а также изучения взаимодействий между лекарствами. В организме клетки печени растут довольно быстро, однако скорость их пролиферации резко падает при культивировании в лабораторных условиях.
Ученые предложили новый способ культивирования гепатоцитов invitro, помогающий справиться с этой проблемой. Оказалось, что белки Е6 и Е7, экспрессируемые вирусом папилломы человека, способны стимулировать деление клеток печени в лабораторных условиях в ответ на действие онкостатина М, участвующего в процессе регенерации печени.
Ранее было показано, что в таком случае клетки начинают делиться бесконтрольно, превращаясь в опухолевые. Исследователи же смогли добиться контролируемого деления без злокачественной трансформации. Авторы надеются, что теперь создавать и изучать новые препараты станет проще, что поможет разработать новые способы лечения жировой болезни печени, вирусного гепатита и рака печени.