Разработка соединений, помогающих подавлять размножение раковых клеток, создание нейропротезов, способных активировать двигательные возможности у парализованных, производство белковых лекарств с

1) Созданы нейронные имплантаты для биоэлектронных протезов

Ученые из СПбГУ, университета «Сириус», Института физиологии им. И.П. Павлова РАН и других вузов России разработала нейронные имплантаты, которые не содержат металлов, растяжимы и биосовместимы.

Сегодня нейропротезы получают все большее распространение в клинической практике. Важной задачей ученых является разработка электродов для протезов с оптимальными механическими, электрическими и биологическими свойствами. Перспективными в этом смысле считаются углеродные наноматериалы: углеродные нанотрубки (УНТ), нановолокна (УНВ) и графен.

Недавно российским ученым удалось разработать особую схему производства мягких нейронных имплантатов с электродами на основе углеродных нанотрубок. Эта простая и экономичная технология, которая позволяет получать материал с высоким уровнем гибкости, биосовместимости и функциональности.

Нейропротез успешно прошел проверку на эффективность и безопасность. Так, было выявлено, что электрическая стимуляция спинного мозга с его использованием эффективно активировала двигательные способности у парализованных лабораторных животных. Благодаря мягкости и высокой эластичности новый имплантат удалось разместить в непосредственной близости от спинномозговых нейронов под твердой мозговой оболочкой, что открывает новые возможности более селективной нейромодуляции и регистрации спинальных потенциалов.

2) Новые соединения способны подавлять размножение раковых клеток

Ученые НИИ биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича и РУДН совместно с коллегами из Университета Танта (Египет) создали линейку соединений, способных подавлять размножение раковых клеток, блокируя выработку отвечающего за деление клеток фермента — теломеразы.

В норме конечные участки ДНК (теломеры) укорачиваются при каждом делении клетки по мере ее приближения к запрограммированной гибели, а остановка этого механизма делает клетку практически «бессмертной». Именно так происходит в стволовых и раковых клетках: укорочению теломер и гибели клеток мешает фермент теломераза.

Ученые выяснили, что в 85-95% злокачественных опухолей отмечается повышенная активность теломеразы. Ее подавление способно оказать противораковый эффект. Науке уже известны соединения, способные это делать. Так, ранее было найдено вещество-ингибитор теломеразы BIBR1532, но его молекулы плохо проникают в клетки, поэтому применять его для лечения сложно.

Авторам новой работы удалось решить эту проблему, синтезировав 30 молекул, способных подавлять активность теломеразы. В результате из всех полученных соединений было отобрано три вещества, которые показали самую высокую активность по отношению к теломеразе и смогли легко преодолеть клеточную мембрану.

Одно из соединений продемонстрировало максимальную активность и было дополнительно проверено на предмет токсичного влияния на здоровые клетки. Отсутствие токсичности делает его потенциальным кандидатом для разработки противоракового препарата. Сейчас полученные соединения проходят стадию научных исследований.

3) Создана модель прогнозирования рисков внезапной остановки сердца

Группа ученых из России и Европы разработала модель прогнозирования рисков внезапной остановки сердца после проведения алкогольной септальной аблации (АСА) при гипертрофической обструктивной кардиомиопатии (ГКМП).

Гипертрофическая обструктивная кардиомиопатия — генетическое заболевание, при котором возникает избыточная толщина стенок сердца, что приводит к появлению разницы давления между левым желудочком и аортой. Из-за этого возникает постоянная перегрузка сердца, повышается риск тромбообразования, ишемического инсульта и внезапной остановки сердца.

Обструкция выходного тракта левого желудочка эффективно устраняется методом алкогольной септальной аблации, не требующей разреза грудной клетки. С помощью проколов лучевой или бедренной артерии в сосуды сердца вводят немного алкоголя, что приводит к локальному некрозу миокарда, уменьшению базальной перегородки и расширению левого желудочка.

ГКМП является причиной 30% случаев внезапной остановки сердца, однако до сих пор исследования закономерностей внезапной остановки сердца после АСА не проводились, не существовало и современной системы оценки рисков для послеоперационных больных.

Ученые создали модель прогнозирования рисков внезапной остановки сердца после операции по устранению гипертрофированного фрагмента перегородки левого желудочка, которая препятствует нормальному перетоку крови в аорту. Они проанализировали истории болезни более 1830 пациентов, в течение 4-5 лет наблюдавшихся в клиниках Европы и России. Исследование, охватывающее 1996-2021 гг., стало наиболее обширным и глубоким на сегодня.

Многофакторный анализ показал, что предрасполагающими факторами внезапной остановки сердца после АСА являются дооперационная избыточная толщина межжелудочковой перегородки и разница в уровне кровяного давления между левым желудочком и аортой при последнем клиническом осмотре.

В соответствии со шкалой угрожающих симптомов, составленных учеными, наиболее опасна комбинация, когда толщина перегородки — 20 и более мм, а разница в уровне кровяного давления в левом желудочке и в аорте — 30 и более мм рт. ст. Для таких пациентов риск внезапной остановки сердца после алкогольной септальной аблации составляет 2% в год. Они нуждаются в максимальном снижении давления в левом желудочке с помощью повторной аблации, а при сохранении рисков — в установке кардиодефибриллятора или медикаментозной терапии.

Авторы отмечают, что новая методика отличается прогнозной точностью и может применяться как простой и доступный клинический инструмент прогнозирования риска внезапной остановки сердца у пациентов с гипертрофической обструктивной кардиомиопатией после АСА.

4) Искусственный интеллект поможет в разработке лекарств

Ученые из Технологического университета Чалмерса (Швеция) с помощью искусственного интеллекта разработали синтетическую ДНК, которая контролирует производство белка клетками, и может помочь в создании лекарств.

Экспрессия генов — фундаментальный процесс для функционирования клеток всех живых организмов. Ее механизм таков: генетический код в ДНК транскрибируется в молекулу матричной РНК (мРНК), которая сообщает клеточной «фабрике», сколько и какого белка производить.

Этим процессом в некоторой степени можно управлять: задавать точные инструкции для ДНК, чтобы производилось нужное количество конкретного белка. Например, так работает мРНК-вакцина против COVID-19 — она «приказывает» клеткам организма вырабатывать тот же белок, что и на поверхности коронавируса. Благодаря этому иммунная система может научиться вырабатывать антитела к нему.

Поняв код, лежащий в основе производства определенных белков, можно также научить иммунную систему организма побеждать рак и другие сложные заболевания. Однако сегодня производство таких белковых лекарств — сложный процесс, требующий больших временных и материальных затрат.

Авторы новой работы предложили упростить и ускорить его с помощью искусственного интеллекта. Они обучили алгоритм на множестве примеров молекулы ДНК с разными структурами и регулирующим кодом, и ИИ смог спроектировать синтетическую ДНК, которую можно легко изменить по запросу, тем самым повлияв на экспрессию генов. Новый метод был разработан на дрожжах Saccharomyces cerevisiae, клетки которых напоминают клетки млекопитающих. В будущем ученые планируют проверить его на человеческих клетках.

Источник: vk.com

Комментарии: