В новом выпуске "Дайджеста" новостей аватар-технологий от Общественного движения "Россия 2045" речь пойдет о первом в мире человеке, получившем генетическую терапию старения; Центре исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний, который создается в Московском физико-техническом институте; об искусственной коже, способной вернуть обладателям протезов естественное чувство осязания. Кроме того, в этом выпуске: разработан алгоритм, который обеспечивает падение робота с наименьшими повреждениями; создан робот с квадратными колесами, который может перемещаться по потолку и стенам.
1. Генетическая терапия старения
Элизабет Периш, руководитель стартапа BioViva, стала первым в мире человеком, получившим генетическую терапию старения. Процедура заключалась во внутривенном введении генетических конструкций. Причем проводилась она за пределами США, поскольку генетическая терапия старения не разрешена американским Управлением по контролю за продуктами и лекарствами.
В пресс-релизе компании BioViva говорится о двух видах "терапии": об активации теломеразы с помощью вирусных векторов и введении конструкций, стимулирующих синтез фоллистатина. Первый вид вмешательства до сих пор применялся только на мышах. В исследовании 2012 года было показано, что введение генов теломеразы в векторе на основе аденовируса способно продлить среднее время жизни животных на 13-24 процента, в зависимости от возраста грызунов.
Теломераза – это фермент, достраивающий ДНК на концах хромосом (теломерах). Старение сопровождается деградацией теломер, которую теломераза способна обратить вспять. Но поскольку причинно-следственная связь между деградацией теломер и старением остается сложным вопросом, а активация теломеразы может вызывать рак, теломеразная терапия до сих пор была только объектом исследования, но никогда не применялась на человеке или приматах.
Что касается введения генетических конструкций с фоллистатином, то его уже успешно испытывали на пациентах с мускульной дистрофией. Фоллистатин стимулирует мышечный рост, поскольку является антагонистом миостатина – белка, подавляющего этот процесс. Терапия с помощью теломеразы может быть очень перспективна, но пока об этом рано говорить. К слову, Элизабет Периш всего 44 года, так что результатов действия терапии можно ждать долго.
2. Искусственная кожа
Американские ученые приблизились к созданию искусственной кожи, способной вернуть обладателям протезов естественное чувство осязания. Они создали электронные датчики, которые посылают в мозг мышей практически такие же сигналы, как и механорецепторы в коже человека. В упрощенном виде технологию можно описать так: кожа состоит из двух слоев прорезиненного пластика с нанесенной на них гибкой электрической цепью. Между этими слоями находятся карбоновые нанотрубки, которые проводят электричество при сжатии. Чем сильнее давление, тем больше тока проходит через них – таким образом, кожа может различать давление.
В экспериментах на мышах использовался метод оптогенетики: вместо встраивания в кору головного мозга мышей металлических электродов генетики перестроили соматосенсорную кору мышей так, чтобы та реагировала на синий свет. В ходе эксперимента ткани мозга принимали сигналы от датчиков и естественно реагировали на них.
Однако до практического применения новой технологии еще далеко: ткани человеческого мозга пока невозможно генетически модифицировать для приема световых сигналов. Так что ученым придется искать другие способы безопасной и долгосрочной передачи электрических сигналов от протезов к мозгу.
3. Алгоритм спасения роботов
Исследователи из технологического института Джорджии разработали алгоритм, который обеспечивает падение робота с наименьшими повреждениями. Это довольно важная работа, поскольку стоимость роботов составляет десятки, а то и стони тысяч долларов. К тому же, роботы гуманоидного типа разрабатываются для работы рядом с человеком, в том числе для помощи пожилым людям. Так что актуален также вопрос безопасности окружающих робота людей.
Алгоритм, разработанный учеными, предусматривает оптимальную стратегию в ответ на большое количество разнообразных падений, в том числе падение от слабого тычка или от сильного удара, когда роботу приходится совершать серию кувырков. В любом случае, робот минимизирует урон. Алгоритм прошел проверку в реальном эксперименте с роботом-гуманоидом BioloidGP.
Научная работа сделана на базе предыдущего исследования профессора Карен Лиу (Karen Liu), в котором изучалась физика трансформации тела кошки при падении. Из той работы было известно, что ключевым фактором является угол приземления. Роботы оснащены бортовыми компьютерами, но они изначально не приспособлены для решения задачи безопасного приземления, поэтому при падении не знают, что делать. Благодаря новому алгоритму в компьютере появится программа для вычисления необходимой последовательности действий, в зависимости от скорости и направления падения. Вычислительных мощностей достаточно, чтобы осуществлять вычисления на лету.
4. Тканевая инженерия
Ученые из Института хирургических исследований Армии США в Сан-Антонио (США) заявили о намерении использовать технологию тканевой инженерии для выращивания человеческой кожи. Для изготовления кожи с помощью тканевой инженерии используются клетки эпидермиса пациента, которые выращивают в питательном растворе и затем отделяют на центрифуге. Смешав их с культивирующим раствором, клетки помещают на подложку из волокон коллагена и фибробластов, клеток секретирующих предшественников белков коллагена и эластина.
Такой метод позволяет выращивать двухслойные лоскуты кожи, состоящие из эпидермиса и дермы, которые можно использовать для лечения пациентов с сильными ожогами или повреждениями мягких тканей. Во время операции у пациента удаляются ткани, пострадавшие от ожога, которые заменяют на лоскуты кожи, выращенной из клеток пациента. Это позволит избежать типичных осложнений вроде инфицирования раны или отторжения имплантированной кожи.
Процесс выращивания лоскута кожи размером с ладонь из клеток пациента занимает от 18 до 25 дней, поэтому технология тканевой инженерии не может быть использована для оперативного лечения пациентов с обширными ожогами. Технология тканевой инженерии будет испытана на 12 пациентах с ожогами более 50% поверхности тела. Сроки завершения исследований и начала применения выращенной кожи в лечении ожогов пока неизвестны.
5. Борьбы с возрастными заболеваниями
Важная российская новость. В Московском физико-техническом институте создается Центр исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний для решения прикладной жизненной задачи – повышения качества жизни в пожилом возрасте и борьбы с возрастными заболеваниями.
В управление и наблюдательный совет Центра войдут представители международного сообщества ученых, занимающиеся исследованием механизмов старения, в том числе основатель оптогенетики Эрнст Бамберг, биофизики Рэй Стивенс, Георг Бюлдт, Валентин Горделий, Вадим Черезов и другие.
Исследования Центра будут сфокусированы на изучении наиболее значимых и трудных фундаментальных проблем молекулярной и клеточной биологии, решение которых внесет вклад в понимание природы старения и связанных с ним заболеваний, таких как нейродегенеративные заболевания (в первую очередь, болезни Альцгеймера и Паркинсона), сердечно-сосудистые заболевания, а также рак.
6. Робот с квадратными колесами
Создан маленький робот с квадратными колесами, который может перемещаться по потолку и стенам. В опубликованном ролике робот демонстрирует способность шагать при помощи квадратных колес по потолку, а также умение переходить со стены на потолок и с потолка на стену, не останавливаясь. В конструкции устройства использованы серийные электродвигатель и аккумулятор. Колеса и другие механические элементы конструкции напечатаны на 3D-принтере.
Перемещаться вверх ногами и не падать робот может благодаря материалу его гибких "ступней", которые закреплены на квадратном колесе. В качестве материала с повышенной адгезией использованы полоски из поливинилсилоксана, на квадратном сантиметре поверхности которого уместились около 29 тысяч микроскопических грибообразных зацепов. Это первый робот с автономным питанием, способный перемещаться при помощи микроструктурной адгезии вверх ногами по потолку и переходить на стены.
