Научные достижения, которые могут изменить будущее

В год, когда наука стала и нашим спасением от глобальной пандемии, и целью политиков, возможно, стоит оглянуться на всё то хорошее, что она сделала для нас за последние несколько лет.




Делая открытия, которые могут изменить аспекты нашей повседневной жизни или найти лекарства от болезней, преследующих человечество, учёные усердно работали, пытаясь подтолкнуть нас к светлому будущему.

8. мРНК-вакцины


Большинство людей знают, что ДНК - это генетический материал внутри наших клеток, роль мРНК может быть менее понятна. ДНК содержит инструкции, которые направляют наши клетки на производство необходимых нам белков. Ввиду своей важности ни одна копия ДНК, имеющаяся в каждой клетке, не может быть повреждена.Чтобы предотвратить какие-либо повреждения, наши клетки делают множество копий участков ДНК, которые им необходимы для управления производством белка. Эти копии называются копиями мРНК. Если они повреждаются, их просто выбрасывают.Имея это в виду, учёные нашли способ использовать мРНК для создания нового типа вакцины. Вирусы заражают клетки человека, вводя в них свою ДНК и заставляя наш клеточный аппарат производить вирусные белки с использованием этой ДНК.В большинстве вакцин используют целые инактивированные вирусы или части вирусов,которые вводят путём инъекции. Это учит наш организм вырабатывать антитела против вируса.Новая вакцина, проходящая клинические испытания, устраняет необходимость присутствия вирусов в вакцине. Новая вакцина Moderna направлена на борьбу с вирусом, вызывающим COVID-19, путём введения небольшого фрагмента мРНК, который учит наши клетки создавать пепломеры, обнаруживаемые вне вируса. Когда клетки производят этот белок, иммунная система атакует его, производя антитела и предоставляя тот же тип защиты, который мы получили бы от воздействия вируса.Этот метод значительно упростил процесс разработки вакцины, который обычно занимает более 10 лет. От этапа планирования до первого клинического испытания вакцины Moderna прошло чуть более двух месяцев. Если всё пойдёт хорошо, возможно, именно эта вакцина положит конец пандемии коронавируса.

7. Контролируемые разумом протезы


В 2016 году команда из Питтсбургcкого университета, Медицинского центра Университета Питтсбурга (UPMC) и Университета Чикаго сделала одному человеку подарок ценой в жизнь. Парализованный после автомобильной аварии в 2004 году, Натан Коупленд полностью утратил способность управлять своим телом ниже груди. Удивительно, но теперь он может управлять протезом и ощущать прикосновения с помощью своего разума.Этот огромный научный скачок стал возможен благодаря имплантации электродов в области мозга Коупленда, которые контролируют движения и ощущения прикосновения. Когда Коупленд думает о том, чтобы переместить руку, эти электроды интерпретируют активность клеток мозга по перемещению руки робота. Когда что-то касается руки робота, датчики посылают электрические сигналы, которые стимулируют мозг Коупленда почувствовать прикосновение.Национальный институт здоровья выделяет команде в общей сложности 7 миллионов долларов на продолжение исследования.

6. Понимание аутизма


Аутизм долгое время был недооценённым расстройством, так как его причину трудно отследить. Это привело к появлению множества теорий, от научного подхода, предполагающего, что это генетическое заболевание, до групп в Facebook и блоггеров, обвиняющих в этом вакцинацию. Людям с аутизмом обычно не хватает социальных и вербальных коммуникативных навыков, или же они демонстрируют повторяющееся поведение. Симптомы могут широко варьироваться, что делает это расстройством целого спектра.Анализируя ДНК аутичных детей по сравнению с ДНК их родителей, учёные детской больницы в Торонто сделали важное открытие. В организме существуют участки ДНК, называемые тандемными повторами. Они представляют собой многократно повторяющийся образец последовательности ДНК.Учёные из Торонто обнаружили, что у аутичных детей часто в два или три раза больше тандемных повторов, чем у их родителей. Чем больше тандемных повторов, тем сильнее они нарушают функцию гена. У аутичных детей тандемные повторы были обнаружены в генах, связанных с функцией мозга.Выявив это странное явление, учёные теперь могут получить новый способ диагностики аутизма. Кроме того, это даёт более четкое представление о причинах аутизма, а это означает, что на горизонте могут появиться новые методы лечения. Некоторые учёные также считают, что подобный тип расширения тандемных повторов может быть причиной эпилепсии и таких расстройств, как шизофрения.

5. Лечение болезни Альцгеймера


Тау-белок, содержащийся в нейронах головного мозга, помогает удерживать вместе аксоны. Нейроны - нервные клетки, которые посылают сигналы через свои аксоны. Получая эти сигналы, мы испытываем ощущение прикосновения.У людей с болезнью Альцгеймера тау-белки запутываются внутри нервных аксонов. Это мешает передаче сигналов по аксонам и приводит к проблемам функционирования мозга. Кроме того, накопление другого белка под названием бета-амилоид образует скопления между нейронами, что также ограничивает функционирование нейронов.В 2019 году NeuroEM Therapeutics, Inc. протестировала шапку, которая посылает электромагнитные волны через мозг, чтобы разрушить скопления этих белков. Первое клиническое исследование восьми пациентов показало, что у семи восстановилась когнитивная функция. В настоящее время проводятся более обширные исследования для подтверждения этих результатов.Независимые лаборатории провели аналогичные эксперименты на мышах и обнаружили, что когнитивные функции улучшаются от воздействия электромагнитных волн. Хотя это лечение находится только в зачатке, оно может дать луч надежды тем, кто страдает болезнью Альцгеймера. Пока что медикаментозное лечение болезни Альцгеймера даёт минимальные результаты и лишь слегка замедляет её прогрессирование, поэтому поиск новых подходов к этой проблеме всегда интересен.

4. Универсальные вакцины против гриппа


Нам нужно делать прививки от гриппа каждый год, потому что штаммы вирусов гриппа постоянно меняются. Вакцины против гриппа вызывают иммунный ответ против "головки" белка вируса гриппа. (Белок называется HA.)Проблема в том, что головка HA часто меняется, потому что способна быстро мутировать. В результате нам каждый год нужны новые прививки от гриппа, чтобы обеспечить иммунитет против новой головки HA.Скоро эта проблема может быть устранена. Оказывается, стержень белка HA, удерживающий головку, не меняется. Он относительно постоянен среди всех штаммов гриппа.Новая вакцина, созданная учёными из Исследовательского центра вакцин Дейла и Бетти Бамперс, только что прошла клинические испытания и нацелена именно на стержень, а не на головку. Если всё пойдёт по плану, одна вакцина сделает нас невосприимчивыми к большинству штаммов гриппа на гораздо более длительное время. Вероятно, пройдёт некоторое время, прежде чем мы узнаем об эффективности этой вакцины. Но это большой шаг к поиску универсальной одноразовой прививки от гриппа.

3. Открытие медузавируса


Новый вирус, обнаруженный в горячих источниках Японии, получил название "медузавирус". Название происходит от мифического монстра Медузы, которая обращала своих жертв в камень, когда они смотрели ей в глаза. Точно так же медузавирус превращает своих хозяев-амёб в камень, захватывая их клеточные механизмы.К счастью, этот вирус не заразен для людей. Но в нём присутствует довольно интересный набор белков под названием гистоны. Они используются для упаковки ДНК в ядра клеток. Однако у вирусов нет ядер, и медузавирус - не исключение.Учёные считают, что это может дать представление о том, как возникла жизнь эукариотов. Эукариоты - клетки с ядрами, подобные тем, из которых состоят наши тела. Когда вирусы заражают клетки-хозяева, они, как правило, оставляют след на ДНК выжившей клетки-хозяина. Иногда вирус также улавливает последовательности ДНК хозяина. По сути, хозяин и вирус развиваются вместе.Таким образом, понимание того, как медузавирус получил белки гистоны, может дать нам представление о том, как ранние клетки эволюционировали, чтобы стать сложными современными клетками.

2. Микробы, питающиеся металлами


В течение многих лет учёные и инженеры задавались вопросом, по какой причине комки оксида марганца собираются на морском дне и почему это соединение накапливается в водопроводных трубах. Учёный из Калифорнийского технологического института Джаред Ледбитер наконец ответил на некоторые из этих вопросов, когда оставил стеклянную посуду с карбонатом марганца отмокать в раковине, пока он был в командировке.Когда Ледбитер вернулся, карбонат марганца обычно кремового цвета превратился в чёрный оксид марганца. После воспроизведения ситуации в эксперименте со стерилизованными и нестерилизованными банками Ледбитер обнаружил, что только нестерилизованные банки почернели. Значит, реакцию вызвал какой-то микроб.После дальнейшего тестирования Ледбитер и его команда сузили список до двух микробов. Они обнаружили, что клетки этих бактерий могут поедать электроны марганца, чтобы производить собственную энергию. Это создаёт оксид марганца.Это первый случай, когда учёные обнаружили микробы, которые могут использовать марганец в качестве источника энергии. Это открытие может помочь нам понять, как марганец, очень распространённый элемент, поспособствовал эволюции планеты.

1. Лекарство от Эболы


Мы находимся в разгаре новой пандемии коронавируса, но не так давно основные опасения были сосредоточены на Эболе. Это вирусное заболевание начинается с лихорадки и дрожи. Затем оно может прогрессировать до неконтролируемого кровотечения и полиорганной недостаточности.Это заболевание, которое часто приводит к летальному исходу, исследуется годами. В 2019 году клиническое испытание выявило новую лекарственную терапию, которая снизила уровень смертности с 75 процентов без лечения до 29 процентов с новой терапией. Если лечить Эболу на ранней стадии, уровень смертности упадёт до 6 процентов.Новый препарат от Regeneron содержит смесь антител, которые вырабатываются иммунными клетками для удаления инфекций из организма. Эти антитела специально атакуют вирус Эбола.Трудно создать антитела в лаборатории, поскольку они должны работать в организме человека, не подвергаясь атаке со стороны иммунной системы. Кроме того, вирус Эбола может менять форму. Вот почему для лечения необходимо использовать смесь разных антител. Эта новая терапия в настоящее время проходит испытания и вскоре может стать средством спасения жизней.©