Исследователи впервые создали органоиды из живых фетальных клеток

Сегодня органоиды являются основой для серьезных достижений в медицине и биологии. Впервые в истории ученым удалось вырастить сложные модели из клеток амниотической жидкости (жидкости, окружающей плод в утробе матери). Цель - диагностировать врожденные заболевания плода и разработать методы лечения пороков его развития. Исследователи из Университетского колледжа Лондона и Больницы Грейт Ормонд Стрит (Великобритания) говорят, что они «в восторге» от этого достижения.

Выращивание сложных органоидов человека из клеток амниотической жидкости для диагностики врожденных заболеваний у плода: именно такой эксперимент провела группа исследователей из Лувена и Лондона. Свою работу они опубликовали в журнале Nature Medicine. Как следует из названия, эти органоиды не являются полными копиями органов, но они достаточно близки к ним, чтобы можно было проводить исследования различных заболеваний и различных аспектов биологии человека.
Почему в качестве источника клеток была выбрана амниотическая жидкость? По словам исследователей, в амниотической жидкости содержатся миллионы фетальных клеток, в основном поступающих из легких и почек. Во время ультразвукового исследования, если обнаруживается врожденная аномалия, проводят амниоцентез, чтобы выявить любые генетические аномалии. Чтобы провести этот эксперимент, исследователи из KU Leuven, UZ Leuven, University College London и Great Ormond Street Hospital for Children провели амниоцентез у двенадцати беременных женщин. Таким образом, им удалось выделить стволовые клетки, отвечающие за формирование различных органов плода. Из этих стволовых клеток они смогли вырастить органоиды легких, почек и кишечника, характерные для каждого исследуемого плода. Весь процесс занял около 4 недель.
По словам соавтора исследования, биолога из Университетского колледжа Маттиа Герли, «поскольку выращивание мини-органов из клеток, находящихся в амниотической жидкости, занимает от 4 до 6 недель, это оставляет достаточно времени для пренатальной терапии, чтобы исправить любые проблемы, которые могут быть обнаружены врачами».
Разработка органоидов возможна уже много лет. Однако исследование, проведенное доктором Паоло де Коппи и его командой, является первым, поскольку в нем используются живые клетки плода. Органоиды уже выращивались с использованием клеток абортированных плодов, но это создавало этические проблемы и строгие нормативные ограничения.
«Органоиды, которые мы создали из клеток амниотической жидкости, демонстрируют многие функции тканей, которые они представляют, включая экспрессию генов и белков», — объясняет Герли в своем заявлении. – «Они позволят нам изучать то, что происходит во время развития, как в здоровом состоянии, так и при заболеваниях, что было невозможно раньше".
Для того чтобы более детально изучить практическое применение своего подхода, команда исследователей сосредоточилась на врожденной диафрагмальной грыже (ВДГ): 30% плодов с этим заболеванием умирают. Если врачи смогут обнаружить эту грыжу задолго до рождения ребенка, то операцию можно будет провести внутриутробно.
«Мы так мало знаем о завершении человеческой беременности, что открытие новых областей пренатальной медицины - очень интересно», — говорит Герли.
Разработка лечения ВДГ in utero - это только начало большого проекта. По мнению исследователей, лекарства, которые этот метод позволит разработать для лечения врожденных заболеваний, таких как муковисцидоз, вскоре можно будет тестировать на органоидах. Затем их можно будет вводить непосредственно плоду, пока болезнь еще не сформировалась.

https://new-science.ru/issledovateli-vpervye-sozdali-organoidy-iz-zhivyh-fetalnyh-kletok/

Датские ученые обнаружили защиту от болезни Альцгеймера в мозге человека

Человеческий мозг обладает белковой защитой от болезни Альцгеймера, заявили ученые из Орхусского университета (Дания) по результатам проведенного исследования. По их словам, которые приводятся в научном издании Nature Communications, иммунная система способна предотвращать накопление вредных белков в головном мозге. По ее активности можно определить, на какой стадии протекает заболевание.
Ученые подчеркивают, что болезни Альцгеймера предшествует так называемый продромальный период, сопровождающийся легкими когнитивными нарушениями. В этот период в плазме крови начинают появляться агрегаты бета-амилоидов, которые считаются ключевыми маркерами данного заболевания. В свою очередь эти соединения связаны с рецептором комплемента IV типа — белком, являющимся частью иммунной системы. Он способствует поглощению амилоидных бляшек, что позволяет уничтожать патогены.
Авторы исследования считают, что активация рецепторов позволит побороть болезнь Альцгеймера на ранней стадии ее развития. Однако к настоящему моменту они не знают, как это сделать. Отмечается, что механизмы, отвечающие за борьбу с накоплениями вредных белков в организме, изучены плохо.

https://doctor.rambler.ru/medscience/52429033-datskie-uchenye-obnaruzhili-zaschitu-ot-bolezni-altsgeymera-v-mozge-cheloveka/

В Китае учёные назвали бактерии в кишечнике причиной полного облысения

Некоторые кишечные бактерии при интенсивном размножении в организме могут стать причиной алопеции — патологического выпадения волос, в результате чего человек способен облысеть. Исследование публикует International Journal of Dermatology.
Авторами работы стали специалисты Дерматологической больницы Ханчжоу в составе Чжэцзянского китайского медицинского университета. Они изучили статистику научных консорциумов MyBioGen и FinnGen, собрав данные о кишечной микробиоте и очаговой алопеции у испытуемых. Чтобы установить связь между процессами облысения и кишечной флорой, учёные применили менделеевскую рандомизацию и математические методы.
Сегодня алопеция относится к аутоиммунным болезням, она начинает проявляться сначала залысинами и выпадением бороды, уже потом недуг возникает на всей голове. Как выяснилось, рост числа таких микроорганизмов в кишечнике, как Ruminococcaceae UCG-003, может вызвать выпадение волос.
Учёные напомнили, что также на появление лысины влияют стрессовые состояния, генетическая предрасположенность и ряд серьёзных хронических заболеваний. Обнаружение особых кишечных бактерий, стимулирующих облысение, оказалось прорывом в области дерматологии, так как теперь можно попробовать научиться контролировать флору и предупредить нежелательные процессы с волосами. По признанию исследователей, нужно ещё несколько экспериментов, которые помогут лучше понять, что именно приводит к разрастанию числа бактерий.

https://life.ru/p/1645504

Вирусные инфекции создают ранний риск для сердца

Результаты нового исследования бросают вызов традиционным представлениям о причинах миокардита.

Традиционно считалось, что воспаление, вызванное вирусной инфекцией, вызывает острый миокардит, который может привести к фатальной сердечной аритмии у здоровых молодых людей. Теперь новое исследование впервые показало, что вирус сам по себе повреждает клетки сердца до того, как начинается воспаление, что бросает вызов традиционным представлениям.
Вирусные инфекции являются наиболее частой причиной острого воспаления сердечной мышцы или миокардита — состояния, с которым связано до 42% внезапных сердечных смертей у молодых людей. Простуда (аденовирус), гепатит В и С и парвовирус могут быть связаны с миокардитом.
Традиционное объяснение причин миокардита фокусируется на воспалении, вызванном иммунным ответом организма на вирус, которое приводит к потенциально фатальным быстрым или нерегулярным сердечным ритмам, называемым аритмиями. Однако новое исследование, проведенное учеными из Института биомедицинских исследований Фралина, возможно, меняют ситуацию, обнаружив, что вирус сам по себе повреждает сердечную мышцу до начала воспаления.
«С клинической точки зрения наше понимание вирусной инфекции сердца сосредоточено на воспалении, вызывающем проблемы со скоростью или ритмом сердцебиения», — сказал Джеймс Смит, соавтор исследования. - «Но мы обнаружили острую стадию, когда вирус сначала поражает сердце и до того, как иммунный ответ организма вызовет воспаление. Таким образом, еще до того, как ткань воспалится, сердце готовится к аритмии».
Используя мышиную модель аденовируса для воспроизведения процесса заражения человека, исследователи изучили влияние вируса на сердце. Они обнаружили, что на ранних стадиях заражения вирус нарушил работу важнейших компонентов электрических и коммуникационных систем сердца: ионных каналов и щелевых контактов.
Ионные каналы действуют как ворота в клеточных мембранах, помогая поддерживать правильный баланс ионов – натрия, калия и кальция – необходимых сердцу для генерации нормальной электрической активности и, следовательно, позволяющих ему правильно сокращаться.
Электрическая активация сердца требует перемещения ионов и небольших молекул от клетки к клетке через белковые каналы, называемые щелевыми соединениями. Поскольку передача тока происходит только в щелевых соединениях, их нарушение может привести к случайному или нерегулярному сокращению сердечной мышцы, что снижает эффективность работы.
«Наши данные демонстрируют, что остро инфицированные сердца включают опасные электрофизиологические изменения на молекулярном уровне, и впервые показывают, как аденовирусная инфекция может ускорить такое патологическое субклеточное ремоделирование, предшествующее кардиомиопатии и развитию воспалительного миокардита», — заключили исследователи.
Следующим шагом является выявление биомаркеров, указывающих на повышенный риск развития аритмии у людей после вирусной инфекции.
«Люди с острыми инфекциями могут выглядеть нормальными по данным МРТ и эхокардиографии, но когда мы углубились в молекулярный уровень, мы увидели, что может произойти что-то очень опасное», — сказал Джеймс Смит. - «Что касается диагностики, то теперь мы можем начать искать способы анализа крови на биомаркер».
Исследование было опубликовано в журнале Circulation Research.

https://medofrita.ru/virusnye-infekczii-sozdayut-rannij-risk-dlya-serdcza/
ИИ визуально диагностирует опухоли головного мозга с большей надежностью, чем современные (инвазивные) методы

Исследователи разработали систему на основе искусственного интеллекта, способную автоматически классифицировать опухоли мозга в зависимости от их типа. Это техническое достижение может позволить оптимизировать план лечения и потенциально улучшить прогноз для пациентов. Более того, этот новый инструмент «неинвазивной диагностики», который теперь доступен бесплатно, считается более эффективным, чем существующие инвазивные методы.

Применение в медицине — одна из главных сильных сторон ИИ. В новом исследовании, проведенном группой ученых из разных институтов, разработанный ими новый инструмент ИИ представлен как помощь в диагностике опухолей мозга. Названный DISCERN (от Diagnostic in Susceptibility Contrast Enhancing Regions for Neuroncology), он способен различать три основных типа злокачественных опухолей, поражающих мозг, а именно: мультиформную глиобластому, метастазы в мозге и первичные лимфомы центральной нервной системы (ПЛЦНС).
Следует отметить, что каждый тип опухоли мозга имеет свои особенности и требует особого терапевтического подхода. Эффективное лечение мультиформной глиобластомы может быть не таким же, как при метастазах в головном мозге или первичных лимфомах центральной нервной системы. Однако до сих пор трудно точно отличить их друг от друга, не прибегая к инвазивным методам, таким как биопсия или хирургическое вмешательство. Поэтому точная диагностика имеет решающее значение для определения наиболее подходящего плана лечения. Для решения этой задачи исследователи разработали инструмент на основе искусственного интеллекта для дифференциальной диагностики (процесс различения этих опухолей). Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports Midicine.
При разработке своего инструмента исследователи сосредоточились в основном на выявлении новых биомаркеров, обнаруживаемых при магнитно-резонансной томографии (МРТ) с контрастной жидкостью. Обучаемая система получала тысячи МРТ-изображений мозга пациентов, которым уже был поставлен диагноз. Затем каждое изображение аннотировалось с указанием конкретного типа опухоли мозга. Более конкретно, исследователи использовали набор данных, состоящий из 50 000 вокселей (эквивалент пикселей, но в трехмерном пространстве), извлеченных из снимков МРТ 40 пациентов с установленным диагнозом. Таким образом, ИИ научился распознавать характерные особенности, связанные с каждым типом опухоли, включая те, которые мы могли бы пропустить.
После обучения DISCERN на исходном наборе данных (50 000 вокселей от 40 диагностированных пациентов) исследователи протестировали и проверили точность инструмента на 500 новых случаях. Результаты проверки показали, что инструмент может классифицировать опухоли мозга с достоверностью 78 %. По словам исследователей, этот показатель особенно примечателен, поскольку он превосходит показатели традиционных методов диагностики. Не говоря уже о том, что обучение ИИ было относительно ограниченным (всего 40 пациентов). При большем количестве обучающих данных инструмент может оказаться еще более надежным.
«DISCERN - это компьютерный диагностический инструмент, который облегчает классификацию опухолей мозга, помогая принимать медицинские решения мультидисциплинарным командам относительно необходимости и типа хирургического вмешательства, необходимого для подтверждения диагноза», — так описывает инструмент один из исследователей.
Исследователи уже развернули приложение DISCERN, которое доступно бесплатно. Инструмент имеет удобный интерфейс, позволяющий врачам использовать его в своей повседневной практике, не требуя глубоких знаний в области информационных технологий или искусственного интеллекта.

https://new-science.ru/ii-vizualno-diagnostiruet-opuholi-golovnogo-mozga-s-bolshej-nadezhnostju-chem-sovremennye-invazivnye-metody/