Человеко-мышиная химера, тайны гробницы Тутанхамона, борьба с раком

Человеческие клетки в мозге мыши — медицинский прорыв или этическая проблема?

На этой неделе вышла статья о самой масштабной к сегодняшнему дню интеграции клеток человеческого мозга в организм животного. Это сделала группа американских ученых, которые исследуют нейродегенеративные заболевания в лаборатории на основе выращенных тканей человеческого мозга.

Животные, созданные таким образом, представляют собой уникальный материал для тестирования препаратов и для изучения болезней, связанных с аномальным развитием мозга — таких, как церебральный паралич. Однако ряд исследователей поднимают этический вопрос создания таких химер (по сути, гибридов человека и мыши). Впрочем, все необходимые комиссии описанный эксперимент одобрили.

Органоиды человеческого мозга, которые имплантировались мышатам, представляют собой скопления нейронов, выращенных из стволовых клеток человека в чашках Петри. Пересадка проводилась через несколько дней после рождения мышат, когда основные нейронные связи в мозге уже были сформированы. И это гарантировало, что человеческие клетки не смогут взять на себя сложные мыслительные процессы. Поведенческие тесты показали, что они не улучшили интеллекта грызунов.

То есть цель создания человеко-мышиной химеры была не в том, чтобы создать супермышь, а в том, чтобы поместить ткани человеческого мозга в реалистичную среду живого организма. Ведь нейробиологи десятилетиями страдали от невозможности изучать живую ткань человеческого мозга. Выращенные в чашках Петри органоиды не имеют тела, не могут принимать или отдавать сигналы, в них нет кровеносных сосудов.

Проблему еще в 2022 году придумали решать, трансплантируя органоиды мозга новорожденным крысам. Нейроны созревали и формировали сенсорные пути. А через пару лет этих крыс использовали, чтобы оценить препараты против одного из тяжелых генетических заболеваний. Но тогда ученым приходилось втискивать человеческий трансплантат рядом с собственной мозговой тканью грызуна, которая быстро росла и занимала большую часть доступного пространства.

В новом эксперименте мышей заранее генетически модифицировали: клетки-предшественники, из которых должна была сформироваться кора головного мозга, не выживали. А значит, часть мозговой полости оставалась пустая. В отсутствие конкуренции за пространство человеческие клетки всего за три месяца разрослись, ткань увеличилась в объеме в пять раз и отправила отростки глубоко в спинной мозг грызунов. Из органоидов развились полноценные нейроны, в том числе и специализированные нейроны как раз того типа, которые наиболее восприимчивы к нейродегенеративным заболеваниям. Например, к деменции.

Несколько экспериментов показали, что трансплантат может имитировать человеческое заболевание: для этого, к примеру, мышей подвергли гипоксии — и у них нарушилась координация движений. Совсем как у людей с церебральным параличом, полученным вследствие недоношенности. А раз трансплантат может имитировать заболевание — значит, на нем и методы лечения тестировать получится. Нейробиологи всего мира наблюдают за этими экспериментами и взвешивают этические возможности. Ведь одно дело — мыши. А что будет, если дело дойдет до приматов?

Т-клетки, созданные из пуповинной крови, научили распознавать рак двумя способами

Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали Т-клетки, которые могут распознавать и атаковать солидные опухоли. Новый метод рассчитан на создание готового клеточного препарата, который потенциально можно производить заранее и хранить до момента использования.

Одна из главных сложностей современной клеточной иммунотерапии заключается в том, что препарат приходится получать индивидуально для каждого пациента. Использование зрелых Т-лимфоцитов здоровых доноров тоже ограничено: их может атаковать иммунная система реципиента, либо они могут напасть на здоровые системы органов. Американские ученые решили проблему, поработав над иммунными клетками на более ранней стадии их развития. Они генетически модифицировали стволовые клетки пуповинной крови еще до превращения тех в зрелые Т-лимфоциты. В клетки встроили ген рецептора, способного распознавать белок NY-ESO-1. Эта молекула встречается в клетках многих видов рака — к примеру, меланомы, рака яичников и простаты.

Но что, если опухоль «спрячется» от натасканных на нее Т-клеток, сбросив тот самый маркерный белок? Чтобы это предотвратить, исследователи предусмотрели запасной механизм обнаружения опухоли. В модифицированных Т-клетках сохранили свойства естественных киллеров — реакцию на сигналы стресса, характерные для раковых клеток. Такая комбинация должна помочь бороться с опухолью, даже если она перестанет держать на поверхности белок, на который ориентирован основной рецептор.

Эффект новой терапии проверили на мышах. После одной инъекции введенные иммунные клетки начали хорошо размножаться — их количество быстро выросло в сто раз. Они долго сдерживали рост опухолей, а подопытные животные прожили дольше. При этом исследователи не зафиксировали опасных побочных эффектов.

Еще одно преимущество технологии связано с масштабированием производства. По оценке авторов, небольшого количества стволовых клеток пуповинной крови достаточно, чтобы примерно за шесть недель получить триллионы иммунных клеток. Этого, как считают ученые, хватит для изготовления тысяч доз препарата ориентировочной стоимостью около $5000 каждая. Сейчас технологию готовят к клиническим испытаниям на людях.

Новые тайны гробницы Тутанхамона

Гробница Тутанхамона в египетской Долине царей никак не перестанет бередить душу археологов. Многие из них считают, что за ее стенами находятся скрытые камеры, в которых, предположительно похоронена Нефертити. До сих пор это остается лишь недоказанными предположениями. И вот вышло очередное исследование, в котором исследователи заявляют, что обнаружили новые аргументы в пользу этой сомнительной, но такой заманчивой теории.

Группа ученых из Университета Айн-Шамс в Каире провела геофизические исследования, в том числе и впервые использовала гравитационные методы для определения плотности грунта вокруг места раскопок, а еще применила георадар изнутри гробницы. Новоявленные Индианы Джонсы утверждают, что их данные, в совокупности с исследованиями структуры гробницы, грунта вокруг нее и настенной росписи, убедительно свидетельствуют о наличии скрытого комплекса коридоров и комнат, которые были созданы еще до погребения Тутанхамона. Исследователи уверены, что георадар показывает двухметровый коридор, ведущий от погребальной камеры, который плотно завален обломками. А микрогравитационные исследования показывают наличие структур, которые можно убедительно квалифицировать как камеры, наполненные неким содержимым.

Это исследование стало очередным в ряду попыток представить, что скрывается за стенами гробницы Тутанхамона. Напомним, ее нашли в 1922 году, построена она в XIV веке до нашей эры. Многие археологи считают, что для царского захоронения она слишком скромна по размерам, а на ее северной стене есть подозрительные линии и трещины. Еще в 2015 году известный британский египтолог Николас Ривз предположил, что это фальшь-стена, за которой может скрываться захоронение знаменитой Нефертити, предшественницы Тутанхамона (многие египтологи считают, что она какое-то время правила Египтом как фараон). Ривз считает, что изначально эта гробница была большой, но не рассчитанной на Тутанхамона. По его версии, после неожиданной смерти молодого фараона готовой гробницы для него не оказалось, и решено было просто расширить вход уже использовавшейся, устроить в нем захоронение, а более глубокие секции заблокировать.

Решение о том, стоит ли искать эти камеры в нескольких метрах от существующей гробницы, находится в руках Высшего совета Египта по древностям. Если оно будет положительным. тщательное бурение и развертывание миниатюрных тракторов, оснащенных камерами, может начаться уже в ноябре. Об этом писал на этой неделе журнал Nature со ссылкой на исследователей, которые выдвинули новые доказательства.

Антисмысловая олигонуклеотидная терапия впервые помогла при БАС

Ученые впервые создали антисмысловой препарат специально для одного пациента с редкой формой бокового амиотрофического склероза (БАС). После года лечения его состояние улучшилось: он продолжает работать врачом, а показатели, связанные с повреждением нервных клеток, вернулись к нормальному диапазону.

БАС — тяжелое заболевание нервной системы, при котором постепенно погибают двигательные нейроны — нервные клетки, управляющие мышцами. Самый известный пациент с этой болезнью — Стивен Хокинг. В случае, описанном в данной статье, причиной болезни стала редкая мутация в гене CHCHD10. Из-за нее в клетках накапливается патологический белок, который убивает двигательные нейроны. В итоге человек умирает из-за дыхательной недостаточности: даже на вдох у него не хватает сил.

Исследователи решили воздействовать непосредственно на этот генетический механизм. Для пациента создали препарат на основе антисмыслового олигонуклеотида (АСО) — короткой искусственной молекулы, похожей на фрагмент генетического материала.

Чтобы понять принцип ее работы, достаточно представить ген как инструкцию по производству белка. Сначала с этой инструкции делается копия — матричная РНК, или мРНК. Затем клетка использует ее как своеобразную записку для производства белка. АСО находит нужную мРНК и связывается с ней. В результате клетка разрушает эту молекулу и производит меньше патологического белка.

Ученые протестировали 320 вариантов АСО и выбрали наиболее подходящий по специфичности и безопасности. Затем пациент получил шесть инъекций препарата непосредственно в спинномозговую жидкость в течение года: сначала три дозы по 50 мг, затем три по 75 мг.

Лечение переносилось хорошо. Через 12 месяцев концентрация белка, который высвобождается при повреждении нервных клеток и используется как показатель активности БАС, — снизилась примерно на 50% и вошла в нормальный диапазон.Изменились и клинические показатели. Тесты, оценивающие двигательную функцию, дыхание и неврологическое состояние, показали стабильность или умеренное улучшение. Когнитивные функции и дыхание тоже остаются стабильными. Мужчина продолжил работать врачом.

Особенно примечательно, что от постановки генетического диагноза до создания препарата прошло около трех лет. Для сравнения, разработка антисмысловых препаратов против более распространенных мутаций, вызывающих БАС, ранее занимала не менее десяти лет.

Исследователи подчеркивают, что пока речь идет только об одном пациенте, поэтому делать выводы об эффективности метода для других людей преждевременно. Однако этот случай показывает принципиальную возможность быстро превратить информацию о конкретной мутации в индивидуальную терапию. Авторы считают, что аналогичный подход потенциально можно применять и при других редких генетических заболеваниях.

Жаль, Стивен Хокинг не дожил.

Имплант научился одновременно «читать» речь и жесты у парализованных людей

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско создали нейроинтерфейс, который позволяет человеку с тяжелым параличом одновременно передавать слова и жесты. Система считывает электрическую активность мозга, с помощью искусственного интеллекта определяет, что именно человек пытается сказать и какой жест хочет сделать, а затем выводит речь на экран и заставляет двигаться персонального цифрового аватара.

Для общения мы используем не только слова. Мы киваем, машем рукой, пожимаем плечами, показываем большой палец. Для людей с тяжелым параличом такая естественная коммуникация может оказаться недоступной. Предыдущие нейроинтерфейсы уже позволяли переводить сигналы мозга в речь или отдельные движения, но обычно занимались чем-то одним. И вот теперь ученые попытались объединить эти возможности.

Участникам эксперимента установили на поверхность мозга специальную пластину с 253 электродами. Электроды регистрируют активность участков коры, которые участвуют в управлении речью и движениями тела. Полученные сигналы передаются компьютерной системе, которая обучается связывать определенные рисунки мозговой активности с конкретными словами и жестами.

В исследовании участвовали три человека с тяжелыми двигательными нарушениями. Один из участников потерял способность нормально говорить и двигаться после инсульта ствола мозга, другой страдал боковым амиотрофическим склерозом (БАС), постепенно лишившим его способности говорить и двигаться. В экспериментах два участника одновременно пытались произносить заданные фразы и выполнять жесты — например, кивать, махать рукой или показывать большой палец. При этом человеку не обязательно было физически совершать движение. В некоторых случаях достаточно было попытаться его представить или выполнить.

Система переводила распознанную речь в текст, а распознанные жесты заставляли двигаться цифрового аватара. Таким образом, участник мог, например, «сказать» что-то и одновременно кивнуть — и на экране появлялись слова, а аватар повторял движение.

В разговорном эксперименте один участник достиг средней точности 75% для речи и 85% для жестов. У другого медианная точность распознавания и речи, и жестов составила 100%. При этом система редко принимала отсутствие действия за попытку что-то сказать или сделать.

Однако до практического применения технологии еще далеко. Сейчас система работает с ограниченным набором заранее заданных фраз и жестов, а для ее использования требуется хирургически установленный имплант. Кроме того, исследование было небольшим — полноценная проверка технологии потребует испытаний с большим числом участников и гораздо более широким словарем.

Тем не менее эксперимент показывает важный принцип: одного импланта может быть достаточно, чтобы одновременно считывать разные намерения человека и превращать их в более естественную форму общения — не только в напечатанные слова, но и в интонационно неокрашенный пока цифровой «язык тела».