В новом выпуске "Дайджеста" новостей аватар-технологий от Общественного движения "Россия 2045" речь пойдет о новой разработке ученых, позволяющей помечать отдельные нейроны и создавать 3D-модели фрагментов мозга животного, об уникальной методике безоперационного восстановления подвижности нижних конечностей парализованных пациентов. Кроме того, можно будет увидеть, как ученым удалось изменить гены в Т-клетках и модифицировать рибосому для того, чтобы в будущем дать медицине инструменты для борьбы с раком, ВИЧ и другими опасными заболеваниями. И наконец, публику удивят робот-гимнаст и новый протез руки для восьмилетней девочки.
1. 3D-модель фрагментов мозга
Американские ученые разработали технологию для автоматической маркировки отдельных нейронов, с помощью которой в будущем можно создать подробную карту мозга. Исследователи из Гарвардского университета разрезали мозг взрослой мыши на сверхтонкие срезы толщиной 29 нанометров в специальном конвейерном аппарате, и с помощью мощного сканирующего электронного микроскопа оцифровали с мельчайшими подробностями. Снимки собрали вместе на компьютере и обработали программой под названием VAST, которая маркирует каждую клетку определенным цветом и отслеживает ее расположение.
Для создания видео 3D-модели фрагмента мозга грызуна специалистам понадобилось более двух лет. При этом изображение 1 кубического миллиметр мозга занимает около двух миллионов гигабайт данных. Примерно такой объем данных передается через интернет ежегодно. Проект осуществляется при поддержке Национальных институтов здравоохранения США, Агентства DARPA, Intel и Google и направлен на создание базы данных, которая в дальнейшем позволит создать подробную карту мозга человека.
2. Уникальный протез для Изабеллы
Восьмилетняя девочка Изабелла получила 3D-напечатанный бионический протез руки благодаря проекту, название которого можно перевести как Включение в будущее (Enablingthefuture.org) Этот проект объединяет людей, которые могут спроектировать протез, и людей, которые могут его напечатать на 3D-принтере.
Родители Изабеллы узнали о проекте через Facebook. И предложили ей попробовать новый протез. Девочка согласилась. Сейчас Изабелла экспериментирует с протезом, учась им пользоваться. Яркие цвета новой руки пришлись девочке по душе, она не стесняется протеза, наоборот старается всем показать, как он работает.
Интересно, что протез для Изабеллы спроектировал Стивен Дэвис, который ранее сам получил свою руку благодаря этому проекту. Ему 40 лет, он родился без левой руки, и долгое время ему приходилось довольствоваться примитивным протезом, похожим на крюк. После получения своей первой бионической руки с помощью краудсорсингового проекта Стивен за несколько месяцев собрал деньги на покупку 3D-принтера и сам стал волонтером.
3. Безоперационное восстановление подвижности
Международной команде исследователей удалось разработать уникальную методику безоперационного восстановления подвижности нижних конечностей парализованных пациентов. Специалисты из Калифорнийского Университета в Лос-Анджелесе совместно с российскими учеными из Лаборатории физиологии движения Института физиологии им. И.П. Павлова РАН провели эксперимент с участием пяти парализованных ниже пояса пациентов в возрасте от 19 до 56 лет.
Лечение состояло из комплекса физических упражнений для тренировки мышц в течение 18 недель, приема антидепрессанта буспирон в течение 4 недель. Важной частью лечения было относительно безболезненное стимулирование области поясницы пациента электрическим током. В результате такой терапии все пять пациентов смогли двигать ногами. Конечно, о ходьбе или беге речи пока не идет. Но результаты эксперимента свидетельствуют о том, что врачам необходимо продолжить поиски новых методов лечения пациентов с тяжелыми травмами спинного мозга.
4. Атака на больные клетки
Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско впервые смогли изменить гены в Т-клетках, с помощью системы для редактирования ДНК под названием CRISPR.
Т-клетки способны атаковать и уничтожать клетки, провоцирующие болезни. Ученым удалось отключить в них производство двух белков. Отключение одного из них должно сделать Т-клетки более устойчивыми к атакам вируса. Блокировка второго белка должна заставить Т-клетки атаковать раковые клетки.
Пока исследователи смогли отключить эти белки примерно в трети клеток. Но и это серьезный прорыв в сравнении с предыдущими экспериментами. Ученые рассчитывают, что изменив Т-клетки нужным образом, можно научить их бороться с инфекцией, которая обычно обходит иммунную систему, например ВИЧ или рак.
5. Модификация рибосомы
Молекулярные биологи впервые в истории человечества модифицировали рибосому – ключевую часть клетки, отвечающую за производство белков, необходимых для поддержания жизнедеятельности клетки. Рибосома состоит из двух субчастиц, которые могут разъединяться и вновь объединяться. Одна из них расшифровывает содержащуюся в мРНК генетическую информацию, другая – обеспечивает формирование связей между растущей аминокислотной цепочкой будущего белка и каждой последующей аминокислотой. После завершения синтеза белка обе частицы расходятся.
Группа исследователей под руководством Александра Манькина (Иллинойский университет в Чикаго) и Майкла Джуветта (Северо-Западный университет) сумели изменить структуру рибосомы, связав ее субчастицы вместе. Такое изменение рибосомы позволяет создать условия для синтеза белков, которые обычная рибосома делать не умеет. Или же включать неприродные аминокислоты в белок с тем, чтобы сделать его лучше, устойчивее, более терапевтически полезным.
6. Робот-гимнаст
И в заключение посмотрите на робота, который с виртуозной грацией управляется с гимнастической ленточкой. Приемам художественной гимнастики промышленного робота обучила команда японских разработчиков. Конечно, до соревновательной карьеры роботу далеко. Но кто знает, что нас ждет на первых Олимпийских играх для роботов, которые должны состояться в 2020 году в Токио.
