Наука года: исследования старения, борьба с раком и нейросети для здоровья (original) (raw)

07 Янв 2019, 16:23

Новые методы диагностики и лечения рака, использование нанороботов и нейросетей в медицине, исследование процессов старения — Тайга.инфо подводит итоги 2018 года в медицинских исследованиях российских ученых.

Новые подходы к борьбе с раком

Чтобы победить раковые клетки, их нужно разбудить, решили ученые из Дальневосточного федерального университета и предложили новый способ терапии онкологических заболеваний — искусственно пробуждать стволовые раковые клетки и убивать их в момент активации.

Другое исследование ученых ДВФУ связано с грибами: оказалось, что несколько типов раковых заболеваний с высокой вероятностью можно вылечить с помощью соединений из дальневосточных грибов. В частности, грибы могут быть эффективны против саркомы, лейкемии, рака прямой и толстой кишки, рака желудка, рака печени и карциномы толстой кишки. Содержащиеся в изученных грибах натуральные химические соединения станут основой для низкотоксичных лекарств направленного действия, безопасных для здоровых клеток организма, с минимумом побочных эффектов.

В свою очередь, ученые из Уральского федерального университета и Эдинбургского университета построили в 2018 году модель динамического отклика магнитных наночастиц на воздействия внешним источником приложенного магнитного поля. Результаты исследования можно использовать для более эффективного лечения онкологических заболеваний.

141710

Кроме того, ученые УрФУ синтезировали группу флуорофоров широкого назначения. Флуорофоры способны окрашивать биологические объекты, например, клетки, в том числе и подверженные патологическим процессам. Эта реакция может указывать на область, пораженную раковыми клетками. Так можно не только устанавливать наличие заболевания, но наблюдать его развитие, а в некоторых случаях успешно удалять пораженные ткани хирургическими способами.

Вообще, в 2018 году было много новостей про научные исследования флуоресценции. К примеру, ученые Красноярского научного центра СО РАН научились выявлять генетические мутации с помощью светящихся белков. Новый метод позволяет провести диагностику быстро и точно — для него не нужны дорогостоящее оборудование и специальные навыки персонала. Чтобы проверить метод, ученые провели поиск мутаций в генах, отвечающих за синтез пигментов меланинов, повышающих риск возникновения злокачественной опухоли.

«Разработанная нами технология оценки частоты мутаций с помощью биолюминесцентных меток может применяться для любого гена и любой мутации, — объяснила инженер Института биофизики СО РАН Евгения Башмакова. — Главное, что это можно сделать быстро, просто и для большого количества образцов». Методика позволяет за два часа силами небольшой клинической лаборатории оценить риск возникновения меланомы.

Научные исследования против сердечных болезней

Российские биологи нашли новую регуляторную молекулу, которая вовлечена в развитие инфаркта миокарда. В будущем открытие поможет создать новые способы диагностики инфаркта и отслеживания состояния пациентов.

Первое дисковое искусственное сердце, созданное в России, сотрудники Национального медицинского исследовательского центра имени Е. Н. Мешалкина испытали в 2018 году на карликовых свиньях. Исследования показали, что прибор работает бесперебойно в течение шести часов, не вызывает образования тромбов и разрушения эритроцитов. В ближайших планов разработчиков искусственного сердца — уменьшить сопротивление в подшипниках скольжения и усовершенствовать покрытия для насоса, отталкивающие эритроциты и препятствующие тромбообразованию.

141641

Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН выяснили, что «гормон сна» мелатонин поддерживает работу клеточных структур митохондрий, которые производят энергию, необходимую для работы сердца, являясь антиоксидантом, играет важную роль в защите сердца при сердечной недостаточности. При старении, стрессе и развитии некоторых заболеваний уровень мелатонина снижается. Он не накапливается в клетках, однако его синтез активируется в ночное время суток, поэтому для его увеличения необходимо соблюдать режим сна и спать в темноте.

Также синтезу гормона способствует употребление в пищу продуктов, содержащих предшественник мелатонина — триптофан: бананов, индейки, цыпленка, мягкого сыра, тыквенных семечек, миндальных орехов.

В 2018 году ученые изучили, как возникают артериальные тромбы, и пересмотрели механизм их образования. Полученные результаты могут иметь значение для разработки методов диагностики и терапии сердечно-сосудистых заболеваний.

Нейросети и нанороботы для здоровья

Российские разработчики создали онлайн-сервис, который позволяет комплексно исследовать генетические данные микробиома кишечника. Анализ может выявить, какие виды бактерий представлены в микробиоте, в каком соотношении они находятся, насколько способны вырабатывать витамины и другие полезные вещества.

Исследователи обучили нейронную сеть анализировать мнения пользователей соцсетей об эффектах лекарств, чтобы преодолеть терминологический разрыв между пациентами и врачами. Нейросеть превращает текст, написанный на обычном языке (например, «не могу заснуть всю ночь» или «слегка кружится голова»), в формальный медицинский язык («бессонница» и «головокружение» соответственно).

142717

Нанопружины из кобальта и железа впервые получили ученые Дальневосточного федерального университета и корейского Университета Корë. Благодаря сочетанию магнитных свойств и способности сохранять упругость, их можно использовать для создания нанороботов, наносенсоров, новых видов памяти и агентов для адресной доставки лекарств, в том числе для противораковой терапии.

Использовать для лечения ожогов выделенные из бактерий ферромагнитные наночастицы предложили сибирские ученые. У мышей, обработанных ампициллином сферромагнитными наночастицами, заживление раны происходило в два раза быстрее, чем у животных, получающих чистый ампициллин. Дело в том, что наночастицы за счет своего крошечного размера способны хорошо проникать в ткани, а наличие магнитного момента позволяет управлять этими наночастицами внешним неоднородным магнитным полем.

В 2018 году систему непрерывного контроля электрокардиограммы разработали ученые Южно-Уральского государственного университета. Изобретатели запатентовали футболку с бесконтактным ЭКГ-мониторингом, которая отслеживает состояние здоровья спортсменов во время тренировок.

Научные сотрудники МФТИ и российской компании Gero обучили нейронную сеть предсказывать вероятность смерти на основе данных фитнес-трекера. С помощью алгоритмов глубокого обучения исследователи обучили нейронную сеть выявлять неблагоприятные тенденции — связывать определенные паттерны, повторяющиеся последовательности движений с данными медицинских историй и показателями анализов. Искусственный интеллект отлично справился с задачей: выявил испытуемых из группы повышенного риска и определил их биологический возраст точнее, чем традиционные методы.

Исследования старения

Сотрудники Дальневосточного федерального университета разработали новые десерты с содержанием экстракта околоплодника маньчжурского ореха. Полученное биотехнологами ДВФУ сырье кондитеры использовали при приготовлении карамели, мармелада, воздушного крема и пищевого красителя. Ученые отмечают, что биологически активные вещества плодов дальневосточного растения стимулируют иммунитет и замедляют процессы старения.

Исследователи из МГУ изучили в 2018 году влияние старения на ключевые клеточные процессы — аутофагию, функционирование митохондрий и окислительный стресс. Результаты их работы можно будет внедрить для лечения почечной недостаточности.

143115

Противовоспалительные молекулы влияют на память и способность к обучению, доказали нейрофизиологи из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Исследование показало, что на способность обучаться и мыслить могут влиять не только провоспалительные цитокины — в механизмы когнитивной деятельности вовлечены и противовоспалительные цитокины. Компоненты иммунной системы влияют на мозг, хотя их действие может проявиться и не всегда.

Дальнейшее изучение этих веществ может создать условия для улучшения когнитивных функций, которые у человека нарушаются не только при разных болезнях, но и при старении.

Илья Кабанов, научный обозреватель Тайги.инфо