Организму человека свойственно отвергать чужие клетки. Именно поэтому врачам пока не удалось найти способ эффективно пересаживать пациентам органы животных, а не людей-доноров. Эксперименты, во время которых живым людям трансплантировали генетически модифицированные почки или сердце свиньи, пока заканчивались смертью пациента, хотя новый орган благополучно начинал работать в организме. Первым успешным случаем подобной пересадки могла стать трансплантация свиной почки 62-летнему американцу в марте 2024 года, однако спустя два месяца после операции смерть все же наступила.

Специалисты из нескольких университетов и больниц Китая использовали способность человеческого организма отторгать чужеродные тела, чтобы бороться с онкологическими заболеваниями. Итоги доклинических и клинических исследований их метода появились в научном журнале Cell.

Что, если бы вы могли уменьшиться до размеров молекулы и своими глазами увидеть, как устроена клетка? Не просто взглянуть на статичную картинку в учебнике, а по-настоящему исследовать ее изнутри, словно пробираясь по коридорам и залам неизведанного здания? Звучит как фантастика? Что ж, команда ученых из Иллинойсского университета сделала эту фантастику… виртуальной реальностью.

Для многих людей это покажется неожиданной новостью, но некоторые мужчины и женщины уверены, что человеческий организм обновляется каждые 7 лет. По их мнению, за этот период каждая старая клетка организма полностью исчезают, а на их месте появляются новые — мы, по сути, становимся другими людьми. Возникает вопрос: есть ли этому какое-либо научное объяснение, или это всего лишь миф, который звучит слишком привлекательно? Самое время в этом разобраться!

Человеческий организм состоит из примерно 30 триллионов клеток, каждая из которых выполняет свою уникальную функцию.

Электронный микроскоп способен увеличивать объекты в миллионы раз, что делает его намного мощнее обычных оптических приборов. С его помощью можно увидеть структуру клеток, мельчайшие элементы вирусов, бактерий и даже молекулы. Он использует электроны вместо света, что обеспечивает невероятную четкость и возможность рассматривать объекты в нанометрах.

Магматические породы в глубоких недрах Земли тоже обитаемы, и там живут поистине Древние! Ученые Токийского университета нашли живых микробов в керне возрастом два миллиарда лет, извлеченном из магматического комплекса Бушвельд в Южной Африке. Микробы, которые провели в изоляции невероятные два миллиарда лет, колонизировали жилы в магме, заполненные глинистыми минералами.

Сегодня, благодаря возможности пересадки органов, хирурги спасают жизни тысяч людей по всему миру. Например, современные технологии позволяют пересаживать легкие, печень, почки, поджелудочную железу, кишечник и даже сердце. Почки могут браться у доноров, потому что человек может полноценно жить даже с одним из них. А вот донорами сердца становятся только умершие пациенты, которые обладают здоровой сердечно-сосудистой системой, а также имеют тот же рост, вес и возраст, что и реципиент.

Вдобавок ко всему этому, очень важно, чтобы донор имел совместимую группу крови, иначе пациент не выживет после операции. Первая пересадка сердца была произведена в 1967 году, и многие обладатели чужого органа со временем замечали, что их характер и вкусы становятся такими же, как у донора. Это явление все еще представляет для ученых большую загадку.

Ученые считают, что сердце и другие органы человека могут хранить информацию о его личности

Сперматозоиды человека с помощью своих похожих на хлысты хвостиков проникают сквозь вязкие жидкости, казалось бы, вопреки третьему закону движения Ньютона — так утверждается в новом исследовании, описывающем движение этих половых клеток, а ещё и одноклеточных водорослей.

Скачать

Ученые сосчитали все клетки в теле человека и нашли удивительную математическую закономерность.

Наше тело состоит из поразительного многообразия клеток, которые выполняют самые разные функции — от крошечных эритроцитов до составляющих основу мышечной ткани миоцитов, которые в миллион раз больше. Оказывается, все клетки организма подчинены определенной математической закономерности.

Если вам кажется, что наш мир слишком однообразен, рекомендуем обратить внимание на удивительный и невидимый мир клеток. Этот невероятный микрокосмос полностью влияет на нашу жизнь. Все сошлось именно так, чтобы мы существовали здесь и сейчас. А зарываясь все глубже в эту тему, возникает лишь больше вопросов.

Клетки обеспечивают нам жизнь, работают именно так и выполняют именно те функции, которые способны удерживать нашу жизнь на плаву. А вот то, как именно это работает, эти маленькие ребята не спешат раскрывать. И даже в их смерти есть определенная тайна.

В наших телах миллионы клеток ежедневно встречают свой конец. Вопреки распространенному мнению, клетки не просто взрываются, когда умирают. Вместо этого определенный белок действует как триггер для разрыва клеточной оболочки. И вот, кажется, ученым удалось разгадать то, как и почему это происходит.

Внутри каждой клетки находится ядро, которое содержит генетическую информацию в виде ДНК.

Многие исследования показали, что холод способен продлить жизнь. Речь идет, конечно, не об экстремальном холоде, который способен вызвать переохлаждение организма и тем более обморожение. Чтобы добиться эффекта, достаточно понизить температуру тела всего на 0,5-1 градус. Ученые проводили исследования на холоднокровных червях, насекомых, рыбах и даже теплокровных мышах.

Продление жизни оказалось весьма существенным. К примеру, когда температура тела тела мышей падала всего на 0,5 градуса ниже нормы, самцы жили дольше в среднем на 12%, а самки на 20%. Самое удивительное в этом то, что холод одинаково влияет как на холоднокровных животных, так и теплокровных, несмотря на то, что обмен веществ у них работает по разному. В недавнем исследовании ученые смогли найти этому причину.

Ученые выяснили почему и как холод продлевает жизнь

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н.Петрова. Источник изображения: Наталия Михальченко

Чтобы «разбудить» иммунитет против рака, петербургские ученые разработали метод изготовления индивидуальной вакцины: собственные клетки крови пациента «знакомят» с опухолевыми антигенами и возвращают в организм, запуская процесс самоликвидации опухоли. О ходе разработке метода и возникающих барьерах для его продвижения пишет журнал об инновациях в России «Стимул».

В синтетической биологии, которая занимается наделением живых организмов искусственными свойствами, есть направление, которое посвящено созданию вычислительных автоматов на базе живых клеток. В основе этой концепции лежит способность управлять экспрессией определенных генов извне при соблюдении ряда условий. В модельной ситуации обычно используют гены-репортеры — к примеру, светящиеся белки, однако в идеальном случае так можно управлять широким спектром генов, а значит, и свойств клеток.

Не все знают, что мутации в ДНК происходят не только под воздействием каких-либо мутагенов или болезней, но и сами по себе в течение всей жизни. Конечно, существуют механизмы, которые противостоят этому процессу и исправляют все ошибки, допущенные в процессе копирования. Тем не менее, мутации в клетках со временем все равно накапливаются, что приводит к различным болезням. Наиболее известная и опасная мутация — злокачественная опухоль.

Однако считается, что старение организма — это вообще следствие накопления дефектов в ДНК, которые не были исправлены системой защиты от мутаций. Логично предположить, что у животных, которые живут дольше, мутации в организме накапливаются медленнее. Это предположение возникло еще в середине прошлого века, но долгое время его невозможно было проверить. И только сейчас, с развитием технологий, ученые смогли проверить эту теорию. Как выяснилось, разные виды животных, с разной продолжительностью жизни и разным размером тела под конец своего жизненного пути действительно имеют примерно одинаковое количество генетических изменений.

Ученые выяснили, что мутации ДНК, накапливающиеся в течение жизни, играют роль в процессе старения организма

Как бы этого не хотели некоторые люди, стать бессмертным невозможно — обеспечить вечную жизнь не может даже наука. Однако, ученые постоянно пытаются управлять процессом старения путем создания технологий для омоложения человеческого организма. Все живые создания устроены таким образом, что их клетки со временем стареют и перестают выполнять свои функции. Например, клетки соединительной ткани, фибробласты, необходимы для производства коллагена — белка, который отвечает за внешний вид кожи человека.

С возрастом коллаген вырабатывается хуже, из-за чего кожа становится некрасивой и даже неглубокие раны начинают заживать неделями, а то и месяцами. Раздел науки, в рамках которого ученые пытаются вернуть людям молодость, называется регенеративной биологией. И недавно в этой области был совершен заметный прорыв — ученые смогли омолодить клетки на целых 30 (!) лет. Давайте рассмотрим подробности.

Ученые могут омолаживать клетки, что может увеличить среднюю продолжительность жизни людей

Ткани человеческого организма состоят из клеток, которые постоянно обмениваются между собой информацией и полезными веществами, а некоторые из них даже могут двигаться. Например, способностью к передвижению обладают раковые клетки — именно из-за этого умения в организмах происходит распространение онкологических заболеваний. Долгие годы ученые не могли объяснить, каким образом клетки умудряются передвигаться, но относительно недавно стало известно, что для этого у них есть специальные «щупальца», именуемые как филоподии.

При помощи мощного оптического пинцета, микроскопа и других научных приборов, исследователям удалось узнать об этих отростках больше важной информации, которой они щедро поделились. Есть надежда, что в будущем ученые смогут уменьшить активность филоподий, что позволит быстрее излечивать людей от раковых болезней. Тема интересная и важная, поэтому давайте рассмотрим ее более подробно.

Недавно ученые совершили важное открытие в области медицины

Она была получена с использованием наборов данных рентгеновского излучения, ядерного магнитного резонанса и криоэлектронной микроскопии.

Морских губок сложно назвать живыми существами, так как на живых они похожи не больше, чем те губки, которые лежат возле вашей раковины. У них отсутствуют мышцы, поэтому они не могут двигаться. В результате им приходится всю жизнь лежать на дне океана. Кроме того, у них нет других органов, таких как кишечник или жабры. Разумеется, отсутствуют и нервные клетки. Поэтому питаются губки теми питательными веществами, которые оказываются у них на пути.

Однако у них имеются клетки, причем как недавно выяснилось, некоторые из них даже похожи на нервные. Эти клетки, как и те, с которыми они взаимодействуют, содержит такие же гены, как и нервные клетки у живых существ. Причем два типа клеток способны взаимодействовать и тем самым координировать систему питания. Таким образом они являются примитивным аналогом мозга развитых существ.

Ученые обнаружили у губок подобие нервных клеток

Кратко и по простому это звучит так: Даже если человека минуют болезни и несчастные случаи, его клетки со временем перестанут делиться, будут разрушаться и в конце концов умрут. Это явление известно как предел Хейфлика. Исследования показывают, что в настоящее время максимальная продолжительность жизни составляет около 125 лет.

В январе 2020 года исследователи из Университета Тафтса и Университета Вермонта разработали метод создания крошечных биологических машин из яиц африканской когтистой лягушки Xenopus laevis. Прозванные ксеноботами в честь своих животных предков эти «живые» машины могли передвигаться самостоятельно, толкать предметы и даже объединяться в рои.

Примечательно, что для их создания ученые использовали эволюционный алгоритм, работающий на суперкомпьютере. С его помощью команда смогла протестировать тысячи потенциальных конструкций, состоящих из различных конфигураций клеток, так что никакой вам генной инженерии. Но самое потрясающее, пожалуй, заключается в том, что год спустя та же команда выпустила новую версию ксеноботов, которые не только стали быстрее, сильнее и способнее, чем когда-либо, но даже собирают собственные тела из отдельных клеток.

Из клеток лягушачьей кожи был создан микроскопический живой робот, способный исцелять и питать себя.

Интернет слухами полнится. Так, если верить просочившимся в сеть исследованиям испанских ученых, в китайской лаборатории был создан первый в мире гибрид обезьяны и человека. Ведущий автор научной работы Хуан Карлос Исписуа ранее работал над эмбрионами свиньи и человека. Предполагаемая цель исследования – использование животных для создания органов для трансплантации человеку. В ходе работы ученые вводили человеческие стволовые клетки в эмбрион обезьяны, позволяя клеткам создавать любой вид ткани внутри эмбриона. Но по этическим соображениям власти Испании остановили эксперимент до начала беременности животных.

По этой причине испанские ученые были вынуждены провести эксперимент в Китае, поскольку страна имеет большую инфраструктуру в трансгенной научной области — иными словами, законы Поднебесной не запрещают проведение подобных экспериментов.

Кадр из фильма «Планета обезьян»

Руководил исследовательским проектом биолог Хуан Карлос Исписуа, который также управляет лабораторией в Калифорнийском институте Солка. Заявленная цель работы заключается в том, чтобы выяснить, как использовать животных для создания органов для трансплантации человеку.

Рак и старение: две стороны одной медали

Взаимоотношения между раком и старостью сложно назвать однозначными. Старение считают основным фактором риска для развития опухолей и одновременно с тем главной стратегией защиты от них. Но это противоречие исчезает, если представить себе, что старость и рак, как доктор Джекил и мистер Хайд, не полные противоположности, а одно и то же.

Как стареет иммунитет человека

Когда речь заходит о старости, мы нередко представляем себе организм как набор изношенных частей, которые не в состоянии выполнять свои прямые функции. Для иммунной системы это верно лишь отчасти. Пожилые люди действительно чаще болеют, например респираторными инфекциями, и переносят это тяжелее молодых, но вовсе не потому, что их иммунные клетки и органы не работают. Напротив, они трудятся день и ночь, просто заняты куда более важным делом — борьбой с собственным телом.

В 1922 году американка Эмма Рид из штата Вашингтон запатентовала устройство, названное как «портативная детская клетка». Ввиду отсутствия места для прогулок, с целью доступа к свежему воздуху, детей в буквальном смысле оправляли за окно.

Чем усеян путь одноклеточных к тому, чтобы стать многоклеточными

Многоклеточность — универсальное свойство, независимо возникавшее в истории жизни на этой планете множество раз. Как же именно она появилась и можно ли это событие воспроизвести? Насколько мы близки к тому, чтобы дать окончательный и исчерпывающий ответ на один из главных вопросов эволюционной биологии?

Знаете, что это такое? Это же и есть магия жизни на Земле.

Это непрямое деление эпителиальных клеток

Оказывается, митохондрии все-таки могут наследоваться от отца. А чего еще мы не знаем о митохондриях?

До сих пор считалось, что митохондрии (вместе со своими ДНК и генетическими болезнями) передаются только по материнской линии. Но только что выяснилось, что митохондриальные мутации дети могут наследовать и от отца. «Чердак» рассказывает о том, как это обнаружили, и заодно вспоминает, чего еще мы не знаем о митохондриях.

Ученые обнаружили у человеческого мозга, выращенного «в пробирке», такую же активность, что и у мозга недоношенного младенца

Подсвеченные флуоресценцией кортикальные нейроны

Группа ученых из Университета Калифорнии вырастила в чашке Петри кусок коры головного мозга человека и впервые зафиксировала в нем электрическую активность, похожую на активность мозга младенцев, родившихся недоношенными. Корреспондент выяснил, в чем особенность этого открытия.

В наши дни трансплантация органов превратилась из чуда медицины в доступный и распространенный шаг в лечении пациента. Однако риск отторжения органов, к сожалению, никуда не делся — организм пациента все еще может отторгать пересаженный имплант, несмотря на все усилия врачей.

В медицинском журнале Advanced Materials группа израильских ученых опубликовала статью, которая, похоже, может решить эту проблему. Исследователи из Тель-Авивского университета изобрели новую технологию, которая позволяет создавать полностью персонализированные импланты при помощи собственных клеток и биоматериалов пациента.

Современная наука достаточно далеко продвинулась в вопросе создания различных искусственных органов и это уже далеко не новость. А как вам искусственные клетки, которые могут выполнять многие функции их живых аналогов, но при этом не являющимися биологическими механизмами в привычном понимании? Конечно, при изучении под микроскопом любой биолог тут же выявит искусственную клетку, но это все-равно настоящий прорыв в медицине, ведь создать искусственный структурный элемент организма с таким уровнем организации до этого не удавалось никому.

Два мультфильма о перипетиях клеточной жизни

Внутренняя жизнь клетки насыщена событиями не меньше, чем человеческая, и мы сняли несколько роликов о том, как клетки выбирают свой жизненный путь и справляются со стрессом.

Те, кто мало знаком с биологией, генетикой интересуются, как клетки организма «понимают», что одни должны стать волосами, другие костями, третьи мозгами и т. п.? Органы образуются последовательно, некоторые продолжают формироваться на протяжении всей жизни, как-то должна подаваться команда «начать формирование» и «завершить формирование». И если эти команды будут формироваться не из единого центра — возникнет хаос.

А где тогда этот центр?

Кратко и по простому это звучит так: Даже если человека минуют болезни и несчастные случаи, его клетки со временем перестанут делиться, будут разрушаться и в конце концов умрут. Это явление известно как предел Хейфлика. Исследования показывают, что в настоящее время максимальная продолжительность жизни составляет около 125 лет.

Н-да, с этим животным явно что-то не так:

Погода, очевидно, холодная, и всё же этот крохотный комочек меха мечется по льду, что-то выискивает, вынюхивает, бросается туда и сюда, без перерывов, без отдыха – постоянно охотится, охотится, охотится. Землеройки обычно так себя и ведут. На видео – короткохвостая землеройка.

В жизни клеток есть нечто жуткое. Подобно молодым героям популярных подростковых романов, клетки рождаются в строгих «обществах» органа, предназначенных для выполнения определенных ролей, предопределенных экспрессией их ДНК. Как и тела, в которых они обитают, клетки имеют ограниченную продолжительность жизни и, старея, начинают пропускать токсичные молекулы в свое окружение.

Робототехники и инженеры из Центра изучения заболеваний и биофизики Сеульского университета Соган и Гарвардского университета в США создали уникального робота из 200 тысяч генетически спроектированных клеток крысиных сердец

По словам соавтора проекта Кита Паркера, сокращающиеся клетки помогают роботу передвигаться. Они буквально следуют за светом, благодаря чему скат-бот может плавать со скоростью 2,5 мм в секунду в специальной жидкости.

Источник: Элементы
Оригинал: "Популярная Механика" #4, 2014

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс (HEnrietta LAcks), которая вскоре после этого умерла. Но культура клеток убившей ее опухоли оказалась незаменимым инструментом для ученых.

В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одна из самых известных — HeLa. Эти клетки, имитирующие организм человека in vitro («в пробирке»), «вечны» — они могут бесконечно делиться, результаты исследований с их использованием достоверно воспроизводятся в разных лабораториях. На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных веществ, от простых неорганических до белков и нуклеиновых кислот; они неприхотливы в культивировании и хорошо переносят заморозку и консервацию.

У ученых имеется несколько правдоподобных теорий касательно появления жизни на Земле. И одна из этих теорий говорит о том, что метеориты, постоянно "бомбардирующие" поверхность нашей планеты, занесли из космоса простые органические соединения, называемые аминокислотами. В течение очень долгого времени эти соединения объединялись друг с другом и, в конце концов, на свете появились первые клетки, способные к самостоятельному воспроизведению.

Источник: Naked Science

В первую очередь ими рассматривается спутник Сатурна – Титан с его метановыми морями.

Ответ на вопрос, может ли на других планетах и их спутниках существовать жизнь, напрямую связан с другим фундаментальным вопросом: а может ли эта жизнь быть другой, не похожей на земную? Конечно, в большинстве случаев в поисках внеземной жизни астробиологи, прежде всего, нацелены на планеты, где условия проживания могут быть похожи на земные, и что еще более важно – где есть жидкая вода.

Источник: ПостНаука
Автор: Армен Мулкиджанян, доктор биологических наук

Интервью с биологом Арменом Мулкиджаняном о проблеме возникновения живого из неживого, реконструкции предков LUCA и первых РНК-организмах. Материал подготовлен на основе радиопередачи «ПостНаука» на радио Говорит Москва. Ведущий — главный редактор проекта «ПостНаука» Ивар Максутов.

Источник: ПостНаука
Автор: Юрий Панчин, доктор биологических наук

Наша жизнь устроена довольно просто. Не так давно выяснилось, что у нас всего около 20 000 генов. Мы знаем почти все фундаментальные физиологические процессы, идущие в наших клетках, и вряд ли откроем что-нибудь совершенно новое в этой сфере. И мы вполне хорошо представляем принципы работы большинства органов, тканей.

Воистину красота человеческого тела безгранична! А уж его страннота и вовсе обескураживает! В доказательство публикуем раскрашенные макроснимки самых любопытных мест на человеке.

Жировые предположения

Позволь представить тебе адипоцит — именно так зовут жировую клетку. Перед тобой белый адипоцит в модном цвете фуксия. Еще бывает бурый жир («детский жир»), участвующий в теплопродукции. Но именно отложения белого жира приводят к покупке нами абонемента в спортзал с целью дальнейшей его потери и испытывания чувства вины.

Pasieka/ Oxford Scientific/Getty Images/Fotobank

Отдел науки «РР» решил подвести собственные итоги года. Мы выделили слова, термины и имена, которые нам показались самыми важными для понимания современной науки и технологий

Изучение процесса старения живых организмов и методы управления им – это одно из основных направлений современных медицинских исследований. Ведь именно в этой области кроются ответы на такие важные вопросы, как снижение заболеваемости и увеличение продолжительности жизни человека. Похоже, что учёным всё-таки удалось ещё на один шаг приблизиться к решению этой невероятно сложной задачи.

Рис. 1. HSP70 подавляет развитие аутофагии. (А) В клетках запускали аутофагию, помещая их в условия дефицита питательных веществ (EBSS+). В некоторых случаях в клетках экспрессировали HSP70 (Ad70+). Количество модифицированного LC3 (LC3-II, по оси ординат), который является маркером аутофагии, измеряли с помощью иммуноблоттинга спустя 2 часа после индукции аутофагии. Если сравнить голодающие клетки, в которых экспрессирован HSP70 (Ad70+, EBSS+), с клетками, которые голодают без HSP70 (Ad70-, EBSS+), то видно, что аутофагия в последнем случае сильнее. Значит, HSP70 ингибирует аутофагию. (Б) В клетках, помещенных в условия недостатка питательных веществ (Ad70-/EBSS+), запускается аутофагия. Об этом говорят красные точки — аутофагосомы. В клетках окрашен белок LC3, который находится в аутофагосомах. Если в голодающих клетках экспрессируется HSP70, то аутофагосом становится меньше. Это подтверждает, что HSP70 ингибирует аутофагию. Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Biological Chemistry с изменениями 

Два механизма помогают нашим клеткам выжить при стрессе — белки теплового шока (задача которых — сохранить структуру других белков) и аутофагия (самопереваривание частей клетки). Связаны ли эти системы между собой? Как клетка может сделать выбор в пользу одной из них? Оказывается, белки теплового шока управляют аутофагией, не давая клетке принять радикальные меры там, где достаточно легкой починки.

Источник: ПостНаука

Как традиционно в клеточной биологии изучали клетку? Почему так важно понимание её функционирования? В чем сложность исследования живой клетки? Как флуоресцентные белки помогли изучению её на молекулярном уровне? Об этом рассказывает кандидат биологических наук Евгений Шеваль.

Читать дальше  »