Najważniejsze odkrycia medycyny. Odkrycie naukowe: nauczyliśmy się, jak zamienić brązowe oczy w niebieskie. Sztuczne serce AbioCor

W pierwszych dwóch dekadach XXI wieku nauka wzbogaciła się o szereg odkryć, które w przyszłości mogą znacząco wpłynąć na jakość życia każdego człowieka. Jaki jest sens pozyskiwania komórek macierzystych ze skóry osoby dorosłej, co pozwala na wyhodowanie niezbędnych narządów bez użycia komórek embrionalnych!

Zasadnicze odkrycie fal grawitacyjnych daje ludzkości nadzieję na podróżowanie między gwiazdami, a nowy materiał, grafen, już wkrótce będzie wykorzystywany do produkcji akumulatorów o dużej pojemności. Jednak przede wszystkim: w poniższym zestawieniu staraliśmy się usystematyzować najważniejsze odkrycia naukowe XXI wieku według stopnia ich znaczenia dla ludzkości.

TOP 10 najważniejszych odkryć naukowych XXI wieku

10. BIONIKA. Zaprojektowano bioprotezy sterowane siłą myśli

Do niedawna ludzie używali plastikowych manekinów, a nawet haczyków, aby zastąpić utracone kończyny. W ciągu ostatnich dwudziestu lat nauka poczyniła ogromne postępy w tworzeniu bioprotez kontrolowanych siłą myśli, a nawet przekazujących wrażenia ze sztucznych palców do mózgu. W 2010 roku angielska firma RLSSteeper wprowadziła na rynek bioprotetyczną rękę, za pomocą której można otwierać drzwi kluczem, rozbijać jajka na patelnię, wypłacać pieniądze z bankomatu, a nawet trzymać plastikowy kubek.

Kubek jednorazowy można łatwo zmiażdżyć, jeśli zastosuje się zbyt dużą siłę, ale naukowcy odkryli, że siłę palców można zmieniać. Sygnały sterujące do tego są usuwane z mięśni piersiowych ciała.

Inna firma, Bebionic, w 2016 roku wyprodukowała bioniczną protezę ramienia dla niepełnosprawnego Nigela Acklanda, którą można sterować nie tylko siłą myśli. Dodatkowo produkt wyposażony jest w czujniki czułości podłączone do zakończeń nerwowych kikuta. W ten sposób uzyskuje się informację zwrotną, dzięki której pacjent może poczuć dotyk i ciepło. Obecnie bioprotezy są dość drogie, jednak dzięki rozwojowi druku 3D przewidywana jest ich szersza dostępność w najbliższej przyszłości.

9. BIOTECHNOLOGIA. Powstała pierwsza na świecie syntetyczna komórka bakteryjna

W 2010 roku grupa naukowców pod przewodnictwem Craiga Ventera dokonała przełomu w ambitnym projekcie mającym na celu stworzenie niczego innego jak nowego życia. Biolodzy pobrali genom bakterii Mycoplasma genitalium i systematycznie usuwali z niego geny, jeden po drugim, aby określić minimalny zestaw niezbędny do życia. Okazało się, że powinna zawierać 382 geny, które stanowią niejako podstawę życia. Następnie naukowcy opracowali od podstaw sztuczny genom, który przeszczepiono do komórki bakterii Mycoplasma capricolum, z której wcześniej usunięto jej własne kompleksy DNA.

Sztuczna komórka, która otrzymała nawet swoją nazwę - Cynthia, okazała się żywotna i zaczęła aktywnie się dzielić.

Sukces ten otwiera przed biotechnologami ogromne możliwości tworzenia znacznie bardziej złożonych organizmów o określonych parametrach. Już powstają sztuczne komórki, które będą w stanie produkować szczepionki, a nawet paliwo do samochodów, a w przyszłości biolodzy mają nadzieję stworzyć bakterię pochłaniającą dwutlenek węgla. Taki mikroorganizm mógłby pomóc w wyeliminowaniu efektu cieplarnianego na Ziemi, a także w terraformowaniu Marsa i Wenus.

Tak wygląda pierwsza na świecie zwielokrotniona sztuczna komórka Cynthia pod mikroskopem elektronowym

8. ASTROFIZYKA. Planeta Eris i woda odkryta na Marsie

Do największych odkryć XXI wieku zaliczają się dwa znaleziska „kosmiczne”. W 2005 roku grupa amerykańskich astronomów z Obserwatorium Gemini, Yale i Uniwersytetu Kalifornijskiego odkryła ciało niebieskie poruszające się poza orbitą Plutona. Dalsze badania wykazały, że mała planeta zwana Eris jest tylko nieznacznie mniejsza od Plutona. W 2006 roku to ciało niebieskie zostało sfotografowane przez teleskop orbitalny Hubble'a, odkrywając krążącego wokół niego dość dużego satelitę, zwanego Dysnomią. Uważa się, że Eris ma właściwości fizyczne podobne do Plutona, a jej powierzchnia jest prawdopodobnie pokryta jasnym białym lodem, ponieważ albedo (odbicie) planetoidy ustępuje jedynie księżycowi Saturna, Enceladusie.

Drugie co do wielkości odkrycie naukowe XXI wieku Układ Słoneczny jest odkrycie wody na Marsie. W 2002 roku orbiter Odyssey odkrył ślady lodu wodnego pod powierzchnią planety. W 2005 roku europejska sonda Mars Express sfotografowała kratery z wyraźnymi śladami przepływów wody, a amerykańska sonda Phoenix ostatecznie rozwiała wątpliwości. W 2008 roku wylądował w okolicach Bieguna Północnego i w jednym z eksperymentów skutecznie wyizolował wodę z marsjańskiej gleby. Gwarantowana obecność wilgoci na Czerwonej Planecie usuwa główne ograniczenie w jej kolonizacji. Ameryka planuje wystartować załogową misję na Marsa już w latach 30. XX wieku, a Rosja pracuje także nad silnikiem nuklearnym przeznaczonym do tego celu.

7. NEUROLOGIA. Wspomnienia zapisane i przepisane w mózgu po raz pierwszy

W 2014 roku naukowcom z Uniwersytetu Massachusetts udało się wszczepić fałszywe wspomnienia do pamięci myszy doświadczalnych. Do ich głów wszczepiono przewody światłowodowe i połączono z obszarami mózgu odpowiedzialnymi za tworzenie pamięci. Za ich pomocą naukowcy wysłali sygnały laserowe, które wpływały na określone obszary neuronów. W rezultacie możliwe było zarówno wymazanie części wspomnień myszy, jak i utworzenie fałszywych. Na przykład gryzonie zapomniały, że kiedyś miały przyjemne spotkania z samicami w określonym obszarze klatki i nie chciały już tam chodzić. Jednocześnie naukowcom udało się stworzyć nowe wspomnienia mówiące, że „niebezpieczny” przedział klatki był rzeczywiście atrakcyjny i myszy próbowały tam trafić.

Na pierwszy rzut oka wyniki te wydają się dziecinną zabawą, a nawet niosą ze sobą wątpliwe implikacje etyczne. Tymczasem neurofizjologom udało się najważniejsze – znaleźć obszary mózgu odpowiedzialne za pamięć (hipokamp i kora przedczołowa) i stworzyć, choć wciąż prymitywne, metody oddziaływania na nie. Daje to szerokie perspektywy udoskonalenia sposobów oddziaływania na mózg, a w przyszłości umożliwi leczenie fobii i zaburzeń psychicznych. Niewykluczone, że w najbliższej przyszłości możliwe będzie stworzenie urządzeń do wsadowego przesyłania danych do ludzkiego mózgu w celu szybkiego uczenia się nauk wymagających zapamiętywania dużej ilości danych, np. możliwe będzie opanowanie języka obcego w języku możliwie najkrótszy czas.

6. FIZYKA. Odkryto bozon Higgsa, czyli „boską cząstkę”.

W lipcu 2012 roku doszło do odkrycia, na które wydano 6 miliardów dolarów zainwestowanych w budowę Wielkiego Zderzacza Hadronów (CERN) pod Genewą. Naukowcy odkryli tzw „Boska cząstka”, której istnienie przepowiedział już w latach 60. brytyjski fizyk Peter Higgs. Został nazwany jego imieniem. Dzięki eksperymentalnemu dowodowi na istnienie bozonu Higgsa fizyka fundamentalna otrzymała ostatnie brakujące ogniwo do skonstruowania prenormalizowalnej kwantowej teorii pola. Teoria ta jest kontynuacją klasycznej mechaniki kwantowej, jednak jakościowo zmienia spojrzenie na obraz mikroświata i Wszechświata jako całości.

Praktyczne znaczenie odkrycia bozonu Higgsa polega na tym, że naukowcy mają przed sobą perspektywę opracowania antygrawitacji i opracowania silników, które do działania nie wymagają energii.

Aby to zrobić, nie potrzebujesz „w ogóle niczego” - dowiedz się, jak usunąć tzw. pole Higgsa, które wiąże cząstki elementarne, zapobiegając ich rozpadowi. W tym przypadku masa obiektu o zneutralizowanym polu będzie równa zeru, co oznacza, że przestanie ono brać udział w oddziaływaniu grawitacyjnym. Oczywiście takie odkrycia to kwestia bardzo odległej przyszłości.

5. NAUKA O MATERIAŁACH. Stworzono ultramocny materiał grafen

Grafen to materiał wyjątkowy pod względem wytrzymałości i wielu innych właściwości, który po raz pierwszy uzyskali rosyjscy fizycy (pracujący w Wielkiej Brytanii) Konstantin Nowosełow i Andriej Geim w 2004 roku. 6 lat później naukowcy otrzymali za to Nagrodę Nobla, a dziś grafen jest aktywnie są badane i już stosowane w niektórych produktach. Niezwykłość materiału polega na kilku jego cechach. Po pierwsze jest to drugi najtrwalszy (po karabinku) z obecnie znanych materiałów. Po drugie, grafen jest doskonałym przewodnikiem, dzięki któremu można uzyskać unikalne efekty elektroniczne. Po trzecie, materiał ma najwyższą przewodność cieplną, co ponownie pozwala na stosowanie go w elektronice półprzewodnikowej bez obawy o przegrzanie.

Szczególne nadzieje pokłada się w grafenie, jeśli chodzi o jego zastosowanie w akumulatorach o dużej pojemności, których tak bardzo brakuje w pojazdach elektrycznych.

W 2017 roku Samsung wprowadził na rynek jeden z pierwszych akumulatorów na bazie grafenu o pojemności o 45% większej niż jego odpowiednik litowo-jonowy o porównywalnej wielkości. Ale najważniejsze jest to, że nowy akumulator ładuje się i rozładowuje 5 razy szybciej niż zwykle. Warto zaznaczyć, że nie mówimy tu o akumulatorze całkowicie grafenowym, a o akumulatorze hybrydowym, w którym innowacyjny materiał wykorzystano jako pomocniczy. Jeśli dokładniej, gdy programiści stworzą baterię całkowicie grafenową, będzie to prawdziwa rewolucja energetyczna. Głównym problemem powszechnego stosowania grafenu są wysokie koszty jego produkcji oraz braki w technologiach, które nie pozwalają jeszcze na uzyskanie całkowicie jednorodnego materiału. Jednak liczba wniosków patentowych wykorzystujących grafen przekroczyła już 50 tysięcy, zatem nie ma wątpliwości, że w dającej się przewidzieć przyszłości niezwykły materiał znacząco wpłynie na jakość życia ludzi.

4. BIOLOGIA. Komórki macierzyste uzyskano nie z zarodków, ale z dojrzałych tkanek

W 2012 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny otrzymali angielski biolog John Gurdon i jego japoński kolega Shin Yamanaka. Prawdziwą sensację wśród biotechnologów zrobili, tworząc komórki macierzyste ze zwykłych komórek, tj. zdolne do tworzenia dowolnych narządów. W tym celu naukowcy wprowadzili do komórek tkanki łącznej myszy tylko 4 geny, w wyniku czego fibroblasty zamieniły się w niedojrzałe komórki macierzyste posiadające wszystkie właściwości komórek embrionalnych. Z takiego materiału można wyhodować każdy narząd – od wątroby po serce.

Tym samym badacze nie tylko teoretycznie, ale i praktycznie udowodnili odwracalność specjalizacji komórek, której nie da się przecenić.

Do niedawna uważano, że komórki macierzyste można pozyskać wyłącznie z zarodków lub krwi pępowinowej. To pierwsze budzi wątpliwości etyczne, a drugie zmuszało ludzi (przeważnie bogatych) do bankowania komórek macierzystych zaraz po urodzeniu dziecka, aby móc je wykorzystać w przyszłości do leczenia. Odkrycie fizjologów zniosło te ograniczenia i teraz każdy człowiek (przynajmniej teoretycznie) ma dostęp do leczenia komórkami macierzystymi i klonowania narządów zawierających „natywne” DNA organizmu.

3. ASTROFIZYKA. Udowodniono istnienie fal grawitacyjnych

Odkrycie fal grawitacyjnych uważane jest za największe osiągnięcie naukowe 2016 roku, a być może całej drugiej dekady XXI wieku. W 2017 roku ich odkrywcy Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Thorne otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Wykorzystując dwa obserwatoria interoferometryczne LIGO i VIRGO, zlokalizowane w USA i Włoszech, naukowcom udało się zarejestrować fale grawitacyjne powstałe w wyniku połączenia dwóch czarnych dziur w odległości 1,3 miliarda lat świetlnych od Słońca.

Tym samym badacze potwierdzili eksperymentalnie wiarygodność Ogólnej teorii względności Einsteina, która przewidywała obecność fal grawitacyjnych na początku XX wieku (na poziomie teoretycznym).

Następnie LIGO i VIRGO zarejestrowały dwa kolejne rozbłyski grawitacyjne powstałe w wyniku zderzenia gwiazd neutronowych. Wyjątkowa wartość odkrycia polega na potwierdzeniu zakrzywienia czasoprzestrzeni pod wpływem masywnych obiektów. Oznacza to, że podróżowanie statków kosmicznych przez „przestrzeń zerową” i „hiperprzejścia”, opisywane tysiące razy przez pisarzy science fiction, jest całkiem możliwe, choć są perspektywą na odległą przyszłość. To chyba nie przypadek, że jeden z odkrywców fal grawitacyjnych, Kip Thorne, na podstawie wyników swoich badań opublikował książkę „Interstellar. Nauka za kulisami”, którego tytuł nawiązuje do słynnego filmu.

Według Einsteina czasoprzestrzeń w pobliżu Słońca wygląda mniej więcej tak, zakrzywiona pod wpływem masywnej gwiazdy. Teraz ten obraz został udowodniony eksperymentalnie

2. FIZYKA. Przeprowadzono udane eksperymenty dotyczące teleportacji kwantowej na duże odległości

Teleportacja kwantowa nie oznacza ruchu obiektów fizycznych, ale przekazanie informacji o stanie cząstki elementarnej lub atomu. Najważniejsza jest tu odległość – do początków XXI wieku takie połączenie można było zapewnić jedynie na poziomie mikrokosmosu. Przełom nastąpił w 2009 roku, kiedy naukowcom z Uniwersytetu Maryland udało się przesłać stan kwantowy jonu iterbu na odległość 1 metra. Następnie chińscy naukowcy zdecydowanie przejęli inicjatywę w tej dziedzinie badań.

Najpierw udało im się zapewnić komunikację kwantową na odległość 120 km, a w 2017 roku przeprowadzili pierwszą kosmiczną teleportację kwantową z satelity Mo Tzu do trzech laboratoriów naziemnych oddalonych o 1203 km.

Taki skok naukowy i technologiczny umożliwi w niedalekiej przyszłości stworzenie całkowicie bezpiecznych łączy komunikacyjnych, których hakerzy nawet teoretycznie nie będą w stanie złamać. W środowisku, w którym finanse, biznes i życie prywatne coraz częściej przenosi się do Internetu, linie oparte na teleportacji kwantowej zapowiadają się jako prawdziwe panaceum w dziedzinie bezpieczeństwa informacji. Ponadto w oparciu o tę metodę komunikacji powstają ultraszybkie komputery, które w przyszłości zastąpią istniejące.

1. CYBERNETYKA. Powstał robot z biologicznym mózgiem

W 2008 roku naukowcy z Anglii stworzyli być może pierwszego na świecie cyborga - półżywego robota z mózgiem opartym na 300 tysiącach neuronów szczurów. Wyizolowano je z zarodka gryzonia, oddzielono za pomocą specjalnego enzymu i umieszczono w roztworze odżywczym na płytce o średnicy 8 cm. Do powstałego quasi-mózgu naukowcy przyczepili 60 elektrod, które odczytują sygnały z neuronów i przekazują je do obwód elektryczny. Służą także do dostarczania sygnałów do mózgu. Pierwszy robot z biologicznym mózgiem otrzymał swoją nazwę – Gordon i został wyposażony w platformę do poruszania się oraz czujnik ultradźwiękowy skanujący teren podczas jazdy. Sygnały z niego trafiają do mózgu, a powstające tam impulsy i informacje zwrotne kontrolują ruch.

Naukowcom udało się zmusić Gordona do nauki, ponieważ neurony mają pamięć. Robot po jednorazowym uderzeniu w przeszkodę w 80% przypadków nie wybiera już niewłaściwej trasy. Co więcej, jak twierdzą naukowcy, Gordon nie jest kontrolowany z zewnątrz, ale jest kontrolowany wyłącznie przez istotę szarą odziedziczoną od szczura. Tym samym Brytyjczycy zrobili pierwszy krok w kierunku stworzenia pełnoprawnych cyborgów opartych nie na dziesiątkach tysięcy, ale na miliardach neuronów, co najprawdopodobniej nastąpi przed końcem tego stulecia.

Obejrzyj film o najważniejszych odkryciach naukowych XXI wieku na stronie

Miniony rok był bardzo owocny dla nauki. Szczególny postęp naukowcy poczynili w dziedzinie medycyny. dokonał niesamowitych odkryć, przełomów naukowych i stworzył wiele przydatnych leków, które z pewnością wkrótce będą powszechnie dostępne. Zapraszamy do zapoznania się z dziesięcioma najbardziej niesamowitymi przełomami w medycynie 2015 roku, które z pewnością w niedalekiej przyszłości wniosą poważny wkład w rozwój usług medycznych.

W 2014 roku Światowa Organizacja Zdrowia ostrzegła wszystkich, że ludzkość wkracza w tzw. erę postantybiotykową. I okazało się, że miała rację. Od 1987 roku nauka i medycyna nie stworzyły naprawdę nowych rodzajów antybiotyków. Jednak choroby nie stoją w miejscu. Co roku pojawiają się nowe infekcje, które są bardziej oporne na istniejące leki. Stało się to problemem realnego świata. Jednak w 2015 roku naukowcy dokonali odkrycia, które ich zdaniem przyniesie dramatyczne zmiany.

Naukowcy odkryli nową klasę antybiotyków spośród 25 leków przeciwdrobnoustrojowych, w tym bardzo ważny, zwany teksobaktyną. Ten antybiotyk zabija zarazki, blokując ich zdolność do wytwarzania nowych komórek. Innymi słowy, drobnoustroje pod wpływem tego leku nie mogą z czasem rozwinąć się i uodpornić na lek. Teixobactin udowodniła obecnie swoją wysoką skuteczność w walce z opornymi Staphylococcus aureus i kilka bakterii wywołujących gruźlicę.

Badania laboratoryjne teiksobaktyny przeprowadzono na myszach. Zdecydowana większość eksperymentów wykazała skuteczność leku. Próby na ludziach mają się rozpocząć w 2017 roku.

Lekarzom wyrosły nowe struny głosowe

Jednym z najciekawszych i najbardziej obiecujących obszarów medycyny jest regeneracja tkanek. W 2015 roku wykaz narządów odtworzonych sztucznie został uzupełniony o nową pozycję. Lekarze z Uniwersytetu Wisconsin nauczyli się wyhodować ludzkie struny głosowe praktycznie z niczego.

Zespół naukowców pod kierownictwem dr Nathana Welhana opracował bioinżynieryjnie tkankę, która może naśladować funkcjonowanie błony śluzowej strun głosowych, czyli tkankę wyglądającą jak dwa płaty strun, które wibrują, tworząc ludzką mowę. Komórki dawcy, z których następnie wyhodowano nowe więzadła, pobrano od pięciu ochotników. W warunkach laboratoryjnych naukowcy przez dwa tygodnie hodowali niezbędną tkankę, a następnie dodawali ją do sztucznego modelu krtani.

Dźwięk wytworzony przez powstałe struny głosowe naukowcy opisują jako metaliczny i porównywany do dźwięku automatycznego kazoo (zabawkowego instrumentu dętego instrument muzyczny). Naukowcy są jednak pewni, że struny głosowe, które stworzyli w rzeczywistych warunkach (czyli po wszczepieniu do żywego organizmu) będą brzmiały niemal jak prawdziwe.

W jednym z najnowszych eksperymentów na myszach laboratoryjnych z zaszczepioną ludzką odpornością naukowcy postanowili sprawdzić, czy organizm gryzoni odrzuci nową tkankę. Na szczęście tak się nie stało. Doktor Welham jest przekonana, że tkanka nie zostanie odrzucona przez organizm ludzki.

Lek na raka może pomóc pacjentom z chorobą Parkinsona

Tisinga (lub nilotynib) to przetestowany i zatwierdzony lek powszechnie stosowany w leczeniu osób z objawami białaczki. Jednak nowe badania przeprowadzone przez Centrum Medyczne Uniwersytetu Georgetown pokazują, że lek Tasinga może być bardzo skutecznym lekiem kontrolującym objawy motoryczne u osób z chorobą Parkinsona, poprawiającym ich funkcje motoryczne i kontrolującym niemotoryczne objawy choroby.

Fernando Pagan, jeden z lekarzy prowadzących badanie, uważa, że terapia nilotynibem może być pierwszą w swoim rodzaju skuteczną metodą leczenia zmniejszającą pogorszenie funkcji poznawczych i motorycznych u pacjentów z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Parkinsona.

Naukowcy podawali zwiększone dawki nilotynibu 12 ochotnikom przez okres sześciu miesięcy. U wszystkich 12 pacjentów, którzy ukończyli to badanie leku, zaobserwowano poprawę funkcji motorycznych. 10 z nich wykazało znaczną poprawę.

Głównym celem tego badania było sprawdzenie bezpieczeństwa i nieszkodliwości nilotynibu u ludzi. Dawka użytego leku była duża mniej niż to dawki zwykle podawanej pacjentom chorym na białaczkę. Pomimo tego, że lek wykazał swoją skuteczność, badanie nadal prowadzono na niewielkiej grupie osób, bez udziału grup kontrolnych. Dlatego zanim Tasinga zostanie zastosowana w leczeniu choroby Parkinsona, konieczne będzie przeprowadzenie jeszcze kilku prób i badań naukowych.

Pierwsza na świecie klatka piersiowa wydrukowana w 3D

W ciągu ostatnich kilku lat technologia druku 3D wkroczyła do wielu dziedzin, prowadząc do niesamowitych odkryć, zmian i nowych metod produkcji. W 2015 roku lekarze ze Szpitala Uniwersyteckiego w Salamance w Hiszpanii przeprowadzili pierwszą na świecie operację polegającą na wymianie uszkodzonej klatki piersiowej pacjenta na nową protezę wydrukowaną w 3D.

Mężczyzna cierpiał na rzadki rodzaj mięsaka i lekarze nie mieli innego wyjścia. Aby zapobiec dalszemu rozprzestrzenianiu się nowotworu po całym organizmie, specjaliści usunęli pacjentowi prawie cały mostek i zastąpili kości tytanowym implantem.

Z reguły implanty dużych części szkieletu są wykonane z większości różne materiały które z czasem mogą się zużyć. Ponadto wymiana kości tak złożonych jak mostek, które są zazwyczaj specyficzne dla każdego indywidualnego przypadku, wymagała od lekarzy dokładnego przeskanowania mostka pacjenta w celu zaprojektowania implantu o odpowiednim rozmiarze.

Postanowiono skorzystać. Po przeprowadzeniu precyzyjnych skanów 3D CT naukowcy wykorzystali wartą 1,3 miliona dolarów drukarkę Arcam do stworzenia nowego tytanowego klatka piersiowa. Operacja wszczepienia nowego mostka u pacjenta zakończyła się sukcesem, a osoba ta przeszła już pełny cykl rehabilitacji.

Od komórek skóry po komórki mózgu

Naukowcy z Instytutu Salk w La Jolla w Kalifornii spędzili ubiegły rok na badaniu ludzkiego mózgu. Opracowali metodę przekształcania komórek skóry w komórki mózgowe i znaleźli już kilka przydatnych zastosowań nowej technologii.

Warto zaznaczyć, że naukowcy znaleźli sposób na przekształcenie komórek skóry w stare komórki mózgowe, co ułatwia ich dalsze wykorzystanie np. w badaniach nad chorobami Alzheimera i Parkinsona oraz ich związkiem ze skutkami starzenia. Historycznie rzecz biorąc, do takich badań wykorzystywano zwierzęce komórki mózgowe, ale możliwości naukowców były ograniczone.

Stosunkowo niedawno naukowcom udało się przekształcić komórki macierzyste w komórki mózgowe, które można wykorzystać do badań. Jest to jednak proces dość pracochłonny, a powstałe komórki nie są w stanie imitować funkcjonowania mózgu osoby starszej.

Kiedy badacze opracowali sposób sztucznego tworzenia komórek mózgowych, skupili się na tworzeniu neuronów zdolnych do wytwarzania serotoniny. I chociaż powstałe komórki mają jedynie niewielki ułamek możliwości ludzkiego mózgu, aktywnie pomagają naukowcom w badaniach i znajdowaniu leków na choroby i zaburzenia, takie jak autyzm, schizofrenia i depresja.

Tabletki antykoncepcyjne dla mężczyzn

Japońscy naukowcy z Instytutu Badawczego Badań nad Chorób Mikrobiologicznych w Osace opublikowali nowy raport Praca naukowa, zgodnie z którym w niedalekiej przyszłości będziemy mogli produkować naprawdę skuteczne pigułki antykoncepcyjne dla mężczyzn. W swojej pracy naukowcy opisują badania leków Takrolimus i Cixlosporin A.

Leki te są zwykle stosowane po operacji przeszczepu narządu w celu stłumienia układ odpornościowy organizm, aby nie odrzucił nowej tkanki. Blokada następuje poprzez hamowanie wytwarzania enzymu kalcyneuryny, który zawiera białka PPP3R2 i PPP3CC normalnie występujące w nasieniu mężczyzn.

W badaniu na myszach laboratoryjnych naukowcy odkryli, że gdy tylko gryzonie nie wytwarzają wystarczającej ilości białka PPP3CC, ich funkcje rozrodcze gwałtownie się pogarszają. Doprowadziło to badaczy do wniosku, że niewystarczająca ilość tego białka może prowadzić do bezpłodności. Po dokładniejszych badaniach eksperci doszli do wniosku, że białko to zapewnia plemnikom elastyczność oraz siłę i energię niezbędną do penetracji błony jajowej.

Testy na zdrowych myszach jedynie potwierdziły ich odkrycie. Już pięć dni stosowania leków Takrolimus i Cyklosporyna A doprowadziło do całkowitej bezpłodności u myszy. Jednak ich funkcje rozrodcze zostały w pełni przywrócone zaledwie tydzień po zaprzestaniu przyjmowania tych leków. Warto zaznaczyć, że kalcyneuryna nie jest hormonem, zatem zażywanie leków w żaden sposób nie zmniejsza libido ani pobudliwości organizmu.

Pomimo obiecujących wyników stworzenie prawdziwej męskiej pigułki antykoncepcyjnej zajmie kilka lat. Około 80 procent badań na myszach nie ma zastosowania w przypadkach ludzi. Jednak naukowcy wciąż mają nadzieję na sukces, ponieważ skuteczność leków została udowodniona. Ponadto podobne leki przeszły już badania kliniczne na ludziach i są szeroko stosowane.

Pieczęć DNA

Technologie druku 3D doprowadziły do powstania nowej, wyjątkowej branży – drukowania i sprzedaży DNA. To prawda, że termin „druk” jest tutaj używany raczej w celach komercyjnych i niekoniecznie opisuje to, co faktycznie dzieje się w tym obszarze.

Dyrektor wykonawczy Cambrian Genomics wyjaśnia, że proces ten najlepiej opisuje określenie „sprawdzanie błędów”, a nie „drukowanie”. Miliony kawałków DNA umieszcza się na maleńkich metalowych podłożach i skanuje komputer, który wybiera te nici, które ostatecznie utworzą całą sekwencję nici DNA. Następnie niezbędne połączenia są starannie wycinane laserem i umieszczane w nowym, zamówionym przez klienta łańcuszku.

Firmy takie jak Cambrian wierzą, że w przyszłości ludzie będą mogli, dzięki specjalnemu sprzętowi komputerowemu i oprogramowanie tworzyć nowe organizmy tylko dla zabawy. Oczywiście takie założenia natychmiast wywołają słuszną złość osób wątpiących w etyczną poprawność i praktyczne korzyści tych studiów i możliwości, ale prędzej czy później, niezależnie od tego, jak bardzo tego chcemy, czy nie, do tego dojdziemy.

Obecnie drukowanie DNA wykazuje pewien obiecujący potencjał w dziedzinie medycyny. Producenci leków i firmy badawcze należą do pierwszych klientów takich firm jak Cambrian.

Naukowcy z Instytutu Karolinska w Szwecji poszli jeszcze dalej i zaczęli tworzyć różne figury z łańcuchów DNA. Origami DNA, jak to nazywają, może na pierwszy rzut oka wydawać się prostym rozpieszczaniem, ale technologia ta ma również praktyczny potencjał zastosowania. Można go na przykład wykorzystać podczas porodu leki w ciało.

Nanoboty w żywym organizmie

Dziedzina robotyki odniosła wielki sukces na początku 2015 r., kiedy zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego ogłosił, że przeprowadził pierwsze udane testy z wykorzystaniem nanobotów, które wykonywały swoje zadania wewnątrz żywego organizmu.

W tym przypadku żywym organizmem były myszy laboratoryjne. Po umieszczeniu nanobotów w zwierzętach mikromaszyny trafiały do żołądków gryzoni i dostarczały umieszczony na nich ładunek, którym były mikroskopijne cząsteczki złota. Pod koniec procedury naukowcy nie odnotowali żadnych uszkodzeń narządy wewnętrzne myszy i tym samym potwierdziły użyteczność, bezpieczeństwo i skuteczność nanobotów.

Dalsze badania wykazały, że w żołądkach pozostało więcej cząsteczek złota dostarczonych przez nanoboty, niż tych, które zostały tam po prostu wprowadzone z pożywieniem. To doprowadziło naukowców do wniosku, że nanoboty w przyszłości będą w stanie dostarczać niezbędne leki do organizmu znacznie wydajniej niż przy użyciu większej liczby tradycyjne metody ich wprowadzenie.

Łańcuch silnika maleńkich robotów wykonany jest z cynku. Kiedy wchodzi w kontakt ze środowiskiem kwasowo-zasadowym organizmu, zachodzi reakcja chemiczna, w wyniku której powstają pęcherzyki wodoru, które wprawiają nanoboty do środka. Po pewnym czasie nanoboty po prostu rozpuszczają się w kwaśnym środowisku żołądka.

Chociaż rozwój tej technologii trwa już prawie dekadę, dopiero w 2015 r. naukowcom udało się ją faktycznie przetestować w środowisku życia, a nie na zwykłych szalkach Petriego, jak miało to miejsce wiele razy wcześniej. W przyszłości nanoboty można będzie wykorzystać do identyfikacji, a nawet leczenia różnych chorób narządów wewnętrznych poprzez narażenie poszczególnych komórek na działanie pożądanych leków.

Wstrzykiwalny nanoimplant mózgowy

Zespół naukowców z Harvardu opracował implant, który może leczyć szereg chorób neurodegeneracyjnych prowadzących do paraliżu. Implant to urządzenie elektroniczne składające się z uniwersalnej ramki (siatki), do której po wprowadzeniu do mózgu pacjenta można później podłączyć różne nanourządzenia. Dzięki implantowi możliwe będzie monitorowanie aktywności neuronalnej mózgu, stymulacja pracy poszczególnych tkanek, a także przyspieszenie regeneracji neuronów.

Siatka elektroniczna składa się z przewodzących włókien polimerowych, tranzystorów lub nanoelektrod, które łączą przecięcia. Prawie cały obszar siatki składa się z dziur, dzięki czemu żywe komórki tworzą wokół siebie nowe połączenia.

Na początku 2016 roku zespół naukowców z Harvardu nadal testował bezpieczeństwo stosowania takiego implantu. Na przykład dwóm myszom wszczepiono do mózgu urządzenie składające się z 16 elementów elektrycznych. Urządzenia z powodzeniem zastosowano do monitorowania i stymulacji określonych neuronów.

Sztuczna produkcja tetrahydrokanabinolu

Od wielu lat marihuana jest stosowana w medycynie jako środek przeciwbólowy, a zwłaszcza w celu poprawy stanu pacjentów chorych na raka i AIDS. Syntetyczny substytut marihuany, a dokładniej jej główny składnik psychoaktywny, tetrahydrokannabinol (inaczej THC), jest również aktywnie wykorzystywany w medycynie.

Jednak biochemicy z Politechniki w Dortmundzie ogłosili stworzenie nowego rodzaju drożdży wytwarzających THC. Co więcej, niepublikowane dane pokazują, że ci sami naukowcy stworzyli inny rodzaj drożdży wytwarzających kanabidiol, kolejny psychoaktywny składnik marihuany.

Marihuana zawiera kilka związków molekularnych, które interesują badaczy. Dlatego odkrycie skutecznej sztucznej metody wytwarzania tych składników w dużych ilościach mogłoby przynieść medycynę wielka korzyść. Jednak obecnie najbardziej popularna jest metoda konwencjonalnej uprawy roślin i późniejszej ekstrakcji niezbędnych związków molekularnych efektywny sposób. Do 30 procent suchej masy nowoczesnych odmian marihuany może zawierać pożądany składnik THC.

Mimo to naukowcy z Dortmundu są pewni, że uda im się znaleźć skuteczniejszy i skuteczniejszy sposób szybki sposób Produkcja THC w przyszłości. Do tej pory powstałe drożdże hoduje się ponownie na cząsteczkach tego samego grzyba, zamiast na preferowanej alternatywie prostych sacharydów. Wszystko to powoduje, że z każdą nową porcją drożdży zmniejsza się ilość wolnego składnika THC.

W przyszłości naukowcy obiecują optymalizację procesu, maksymalizację produkcji THC i zwiększenie skali do potrzeb przemysłowych, co ostatecznie zaspokoi potrzeby badań medycznych i europejskich organów regulacyjnych poszukujących nowe drogi produkcji tetrahydrokanabinolu bez uprawy samej marihuany.

W XXI wieku trudno nadążyć za postępem nauki. W ostatnie lata nauczyliśmy się hodować narządy w laboratoriach, sztucznie kontrolować aktywność nerwów i wynaleźliśmy roboty chirurgiczne, które mogą wykonywać skomplikowane operacje.

Jak wiadomo, aby patrzeć w przyszłość, trzeba pamiętać o przeszłości. Przedstawiamy siedem wielkich odkryć naukowych w medycynie, dzięki którym ocalono życie milionów ludzi.

Anatomia ciała

W 1538 roku włoski przyrodnik, „ojciec” współczesnej anatomii, Vesalius przedstawił światu naukowy opis budowy ciała i definicję wszystkich narządów ludzkich. Musiał odkopywać zwłoki do badań anatomicznych na cmentarzu, ponieważ Kościół zabraniał takich eksperymentów medycznych.

Dziś wielkiego naukowca uważa się za twórcę anatomii naukowej, jego imieniem nazwano kratery na Księżycu, na Węgrzech i w Belgii drukowano znaczki z jego wizerunkiem, a za życia, w wyniku swojej ciężkiej pracy, cudem uniknął Inkwizycji .

Szczepionka

Obecnie wielu ekspertów ds. zdrowia uważa, że odkrycie szczepionek jest kolosalnym przełomem w historii medycyny. Zapobiegli tysiącom chorób, zatrzymali szalejącą śmiertelność i do dziś zapobiegają niepełnosprawności. Niektórzy nawet uważają, że to odkrycie przewyższa wszystkie inne pod względem liczby ocalonych istnień ludzkich.

Angielski lekarz Edward Jenner, od 1803 roku szef loży szczepień przeciwko ospie w mieście nad Tamizą, opracował pierwszą na świecie szczepionkę przeciwko „strasznej karze Bożej” – ospie prawdziwej. Zaszczepiając nieszkodliwy dla człowieka wirus choroby krów, zapewnił swoim pacjentom odporność.

Leki znieczulające

Wyobraź sobie operację bez znieczulenia lub operację bez środków przeciwbólowych. Czy to naprawdę mrożące krew w żyłach? 200 lat temu każdemu leczeniu towarzyszyła agonia i dziki ból. Na przykład w starożytnym Egipcie przed operacją pacjent tracił przytomność poprzez ucisk tętnicy szyjnej. W innych krajach pito wywar z konopi, maku lub lulka.

Pierwsze eksperymenty ze środkami znieczulającymi – podtlenkiem azotu i gazem eterycznym – rozpoczęto dopiero w XIX wieku. Rewolucja w świadomości chirurgów nastąpiła 16 października 1986 roku, kiedy amerykański dentysta Thomas Morton w znieczuleniu eterowym wyrwał pacjentowi ząb.

Promienie rentgenowskie

8 listopada 1895 roku, w oparciu o prace jednego z najbardziej pracowitych i utalentowanych fizyków XIX wieku, Wilhelma Roentgena, medycyna zyskała technologię zdolną do niechirurgicznego diagnozowania wielu chorób.

Ten przełom naukowy, bez którego nie może obecnie funkcjonować żadna placówka medyczna, pozwala rozpoznać wiele chorób – od złamań po nowotwory złośliwe. W radioterapii wykorzystuje się promienie rentgenowskie.

Grupa krwi i współczynnik Rh

NA przełomie XIX i XX wieku i XX wieku dokonano największego osiągnięcia biologii i medycyny: badania eksperymentalne immunologa Karla Landsteinera pozwoliły zidentyfikować indywidualne cechy antygenowe czerwonych krwinek i uniknąć dalszych śmiertelnych zaostrzeń związanych z transfuzją wzajemnie wykluczających się grup krwi.

Przyszły profesor i laureat nagroda Nobla udowodniono, że grupa krwi jest dziedziczna i różni się właściwościami czerwonych krwinek. Następnie możliwe stało się wykorzystanie oddawanej krwi do leczenia rannych i odmładzania niezdrowych ludzi – co jest obecnie powszechną praktyką medyczną.

Penicylina

Odkrycie penicyliny zapoczątkowało erę antybiotyków. Teraz ratują niezliczone życia, radząc sobie z większością najstarszych śmiertelnych chorób, takich jak kiła, gangrena, malaria i gruźlica.

Przodownikiem w odkryciu ważnego leku leczniczego jest brytyjski bakteriolog Alexander Fleming, który całkiem przypadkowo odkrył, że pleśń zabija bakterie na szalce Petriego leżącej w zlewie w laboratorium. Jego dzieło kontynuowali Howard Florey i Ernst Boris, wyodrębniając penicylinę w postaci oczyszczonej i wprowadzając ją do masowej produkcji.

Insulina

Trudno jest ludzkości wrócić do wydarzeń sprzed stu lat i uwierzyć, że jest chora cukrzyca byli skazani na śmierć. Dopiero w 1920 roku kanadyjski naukowiec Frederick Banting wraz ze współpracownikami zidentyfikował hormon trzustki – insulinę, która stabilizuje poziom cukru we krwi i ma wielostronny wpływ na metabolizm. Do tej pory insulina zmniejsza liczbę zgonów i niepełnosprawności, zmniejsza potrzebę hospitalizacji i kosztownych leków.

Powyższe odkrycia są punktem wyjścia wszelkich dalszych postępów medycyny. Warto jednak pamiętać, że wszelkie obiecujące możliwości stoją przed ludzkością dzięki ustalonym już faktom i dziełom naszych poprzedników. Redakcja serwisu zaprasza na spotkania z najsłynniejszymi naukowcami świata.

Odruchy warunkowe

Według Iwana Pietrowicza Pawłowa rozwój odruchu warunkowego następuje w wyniku powstania tymczasowego połączenie neuronowe pomiędzy grupami komórek w korze mózgowej. Jeśli rozwiniesz silny odruch warunkowy pokarmowy, na przykład na światło, wówczas taki odruch jest odruchem warunkowym pierwszego rzędu. Na jego podstawie można wykształcić odruch warunkowy drugiego rzędu, w tym celu dodatkowo wykorzystuje się nowy, wcześniejszy sygnał, na przykład dźwięk, wzmacniając go bodźcem warunkowym pierwszego rzędu (światłem).

Iwan Pietrowicz Pawłow studiował warunkowo i odruchy bezwarunkowe osoba

Jeśli odruch warunkowy zostanie wzmocniony tylko kilka razy, szybko zanika. Przywrócenie go wymaga niemal tyle samo wysiłku, co podczas początkowej produkcji.
Subskrybuj nasz kanał w Yandex.Zen

Współczesna medycyna nie odpowiedziała jeszcze na najstraszniejsze wyzwania XX wieku, takie jak nowotwory, HIV, bakterie adaptacyjne i wirusy hybrydowe, jednak horyzonty ciągłych badań dają nadzieję, że panaceum jest możliwe do osiągnięcia. Dziś badania naukowe krzyżują się z marzeniami psychoterapii o lekowej korekcie ludzkich zachowań, docierają do urządzeń zastępujących chemię farmaceutyczną i trafiają do skarbnicy genów, gdzie w cząsteczkach DNA zakodowane są recepty na nieuleczalne choroby. W najbliższej przyszłości możliwe będzie dawanie zastrzyków bez igieł, przyjmowanie tabletek antyrasistowskich, łagodzenie bólów głowy jednym kliknięciem i leczenie zespołu Downa już na poziomie embrionalnym. Poniżej znajduje się lista przełomów w nowoczesna medycyna, które obiecują, że nasze życie stanie się, jeśli nie lepsze, to zdecydowanie zupełnie inne.

Leki antykoncepcyjne dla mężczyzn

Naukowcom z Dana-Faber Cancer Institute w Bostonie (USA) udało się opracować lek, który może dokonać prawdziwej rewolucji w dziedzinie niehormonalnej antykoncepcji dla mężczyzn. Jego substancją czynną jest JQ1, związek chemiczny, który selektywnie spowalnia specyficzne dla jądra białko bromodomeny i blokuje spermogenezę. Jednak lek nie ma działania uspokajającego ani przeciwlękowego. JQ1 został przetestowany na myszach i okazał się bardzo skuteczny. Jednocześnie zdolność reprodukcyjna zwierząt została szybko przywrócona po ustaniu działania leku. Eksperci szacują, że około ⅓ par na świecie woli stosować prezerwatywy, unikając tabletek antykoncepcyjnych i innych środków antykoncepcyjnych dla kobiet. Uważa się, że większość przypadków nieplanowanej ciąży ma miejsce w takich związkach.

Lekarstwo na złe wspomnienia

Naukowcom z Uniwersytetu w Montrealu (Kanada) udało się znaleźć lek, który zmniejsza potrzebę dostępu do trudnych wspomnień. To jeszcze nie „Wieczny promień nieskazitelnego umysłu”, ale już jest zauważalny krok w kierunku skorygowania funkcjonowania ludzkiej pamięci. Lek o nazwie metyrapon istnieje już od dłuższego czasu: wcześniej był stosowany w leczeniu niewydolności nadnerczy. Eksperci odkryli jednak, że wpływ metyraponu na poziom stresu może być znacznie korzystniejszy. Lek zmniejsza produkcję kortyzolu, hormonu wytwarzanego przez nadnercza w sytuacjach stresowych. Badania wykazały, że leki obniżające poziom kortyzolu w takich sytuacjach zmniejszają bolesność wspomnień i sprzyjają pozytywnemu nastawieniu do wydarzeń. W trakcie testów uczestnikom eksperymentu opowiadano historie zawierające neutralne i negatywne elementy fabuły. Osoby, które wcześniej przyjmowały metyrapon, cztery dni później były w stanie zapamiętać ten pierwszy znacznie dokładniej niż drugi, natomiast uczestnicy badania, którzy zamiast leku otrzymali placebo, doskonale pamiętali zarówno szczegóły neutralne, jak i negatywne.

Neurostymulator przeciw migrenom i klasterowym bólom głowy

Specjaliści ATI zaprezentowali społeczeństwu neurostymulator, który pomaga złagodzić klasterowe bóle głowy i migreny. Urządzenie wielkości migdała wprowadza się przez małe nacięcie dziąsła w okolicę zwoju klinowo-podniebiennego, czyli ograniczonego zbioru neuronów zlokalizowanych wzdłuż jednego z nerwów czaszkowych w okolicy nasady nosa. Neurostymulator uruchamia się za pomocą zewnętrznego pilota: w razie potrzeby pacjent po prostu przykłada go do policzka. Urządzenie włącza się, blokuje zwój klinowo-podniebienny, a ból ustępuje lub ulega zmniejszeniu. Według badań przeprowadzonych w Europie 68% pacjentów dobrze zareagowało na terapię: zmniejszyło się natężenie lub częstotliwość bólu, a czasami jedno i drugie. W UE rozpoczęło się już stosowanie neurostymulatora w leczeniu klasterowych bólów głowy. W USA publiczna administracja Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła dotychczas jego użycie wyłącznie do celów badawczych.

Lek na nadciśnienie i rasizm

Według naukowców z Uniwersytetu Oksfordzkiego (Wielka Brytania) jest to lek o nazwie propanolol, który przepisują lekarze choroba wieńcowa serca, nadciśnienie i inne choroby, mogą również zmniejszyć poziom rasizmu. W badaniu przeprowadzonym przez specjalistów wzięło udział 36 osób. Połowa z nich przyjmowała propanolol, a druga połowa tabletki placebo. Według wyników test psychologiczny, które następnie przeprowadzili naukowcy, okazało się, że pierwsza grupa wykazywała znacznie niższy poziom podświadomej agresji wobec przedstawicieli innych narodów i ras. Dzieje się tak dlatego, że substancje czynne propanololu zmniejszają aktywność neuronów i jako efekt uboczny wpływają na intensywność podświadomych lęków, także tych związanych z obcokrajowcami. Jeden ze współautorów badania, Julian Savulescu, profesor Wydziału Filozofii Uniwersytetu Oksfordzkiego, powiedział: „Takie badania potwierdzają, że naszą nieświadomą postawę wobec czegoś można modelować za pomocą pigułek. Możliwości takie wymagają dokładnego rozważenia etycznego. Badania biologiczne, których celem było uczynienie ludzi lepszymi, mroczna historia. A propanolol nie jest pigułką antyrasistowską. Biorąc jednak pod uwagę fakt, że ogromna liczba pacjentów przyjmuje już leki, które mają „moralne” skutki uboczne musimy przynajmniej zrozumieć, czym one są.”

Terapia chromosomowa

Naukowcom z Uniwersytetu Massachusetts (USA) udało się „wyłączyć” dodatkową kopię chromosomu 21, który jest odpowiedzialny za rozwój zespołu Downa u człowieka. Pomimo tego, że eksperymenty przeprowadzono in vitro, badania te mają ogromne znaczenie praktyczne. W przyszłości pomoże opracować terapię chromosomową dla nienarodzonych dzieci z trisomią (zespół Downa, zespół Patau, zespół Edwardsa) lub nawet leczenie objawowe dla dzieci już urodzonych. W ramach badań eksperci wykorzystali komórki macierzyste pozyskane z tkanki skóry pacjenta z zespołem Downa. Wprowadzili genetyczny „przełącznik” – gen XIST – do dodatkowej kopii 21. chromosomu. Gen ten występuje u wszystkich samic ssaków i jest odpowiedzialny za inaktywację jednego z dwóch chromosomów X. Podczas ekspresji XIST syntetyzowana jest cząsteczka RNA, która pokrywa powierzchnię chromosomu jak koc i blokuje ekspresję wszystkich jego genów. Naukowcom udało się uregulować funkcjonowanie XIST za pomocą antybiotyku doksycykliny. W rezultacie problematyczna kopia chromosomu 21 przestała działać, a chora komórka macierzysta zamieniła się w zdrową.

Nowe lekarstwo na kaca i alkoholizm

Naukowcom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (USA) udało się wyizolować substancję, która może redukować negatywne skutki zatrucia, zapobiegać kacowi i zmniejszać ochotę na picie. Okazało się, że jest to dihydromyricetyna lub DHM, który pozyskiwany jest z owoców chińskiego podgatunku drzewa cukierkowego (Hovenia dulcis). W medycynie chińskiej wyciągi z nich stosowane są na kaca już od około pięciu stuleci. W trakcie badań naukowcy wstrzyknęli doświadczalnym szczurom dawkę alkoholu odpowiadającą 20 puszek piwa wypitego przez dorosłego mężczyznę. Następnie „odurzone” gryzonie przewracano na plecy, przez co traciły orientację w przestrzeni. Szczury, które nie otrzymały dihydromyricetyny, nie mogły przywrócić koordynacji ruchów przez około 70 minut, podczas gdy zwierzęta, którym wstrzyknięto „antidotum” wraz z alkoholem, były w stanie wyzdrowieć w ciągu pięciu minut. Naukowcy zauważyli również, że DHM znacząco zmniejszał apetyt na alkohol u zwierząt: szczury, które go otrzymywały, nawet po trzech miesiącach regularnego picia, zamiast alkoholu wybierały słodzoną wodę. Sceptycy wątpią jednak, czy dihydromyricetyna rzeczywiście pomoże osobom cierpiącym na alkoholizm. W końcu, jeśli lek uratuje Cię przed kacem, zawrotami głowy i nudnościami, pokusa, aby pić więcej, a nie mniej, jest ogromna.

Oznaczanie poziomu cukru we krwi, badania i zastrzyki bez igieł

Opracowane niedawno przez amerykańską firmę Echo Therapeutics urządzenia Prelude SkinPrep System i Symphony CGM System umożliwiają wykonywanie zastrzyków, wykonywanie badań i monitorowanie poziomu cukru we krwi pacjentów chorych na cukrzycę bez zastrzyków. Urządzenia bezboleśnie usuwają warstwę rogową skóry (jej grubość wynosi około 0,01 mm) oraz zwiększają jej przepuszczalność dla płynów i przewodność elektryczną. Dzięki temu można uzyskać dostęp do płynów tkankowych bez naruszania integralności skóry. Urządzenie do oznaczania poziomu cukru we krwi wyposażone jest w bezprzewodowy nadajnik i mocowane jest na skórze pacjenta niczym plaster. Co minutę urządzenie wysyła dane do monitora, który rejestruje zmiany poziomu cukru we krwi pacjenta i wysyła wizualny i dźwiękowy alarm, jeśli odczyty stają się zbyt niskie lub zbyt wysokie. Urządzenie przeznaczone jest przede wszystkim dla szpitali.

„Ukierunkowany” lek na stwardnienie rozsiane

Naukowcom z Northwestern University (USA) udało się znaleźć sposób na leczenie stwardnienia rozsianego bez stosowania leków hamujących cały układ odpornościowy. Odkrycie to poprzedziło około 30 lat pracy. Ekspertom udało się „nauczyć” organizm pacjentów chorych na miażdżycę, aby specyficznie tłumił autoreaktywne limfocyty T atakujące mielinę – substancję tworzącą elektrycznie izolującą błonę neuronów nerwu wzrokowego, rdzenia kręgowego i mózgu. W tym celu lekarze wstrzyknęli pacjentom ich własne białe krwinki, do których za pomocą inżynierii genetycznej dodano miliardy antygenów mielinowych. W rezultacie poziom aktywności układu odpornościowego w stosunku do błony neuronów spadł o 50-75%, co w żaden sposób nie miało wpływu na jego pracę jako całości. Naukowcy przyznają, że ich pierwsza grupa eksperymentalna była zbyt mała, aby wyciągnąć ostateczne wnioski. Mają jednak nadzieję, że wkrótce otrzymają fundusze na nowe badania na większą skalę.

Mammografia 3D do wczesnego wykrywania nowotworów

W szpitalu Johns Hopkins w Baltimore (USA) zaczęto stosować urządzenie Hologic, które oprócz zwykłych obrazów 2D pozwala na wykonanie mammografii 3D gruczołów sutkowych. Urządzenie podczas jednej sesji wykonuje 15 zdjęć pod kątem 15 stopni, a następnie wyświetla obrazy plasterków o grubości 1 mm. Dzięki temu lekarze mogą zobaczyć zniekształcenia tkanki piersi znacznie dokładniej niż w przypadku konwencjonalnej mammografii 2D i znacznie wcześniej zdiagnozować raka piersi. „Jeśli tę chorobę uda się szybko wykryć i leczyć, zanim pojawią się przerzuty, wskaźnik przeżycia w ciągu najbliższych pięciu lat wyniesie ponad 98%” – powiedziała Susan K. Harvey, dyrektor radiologii piersi w szpitalu Johns Hopkins. - Poza tym na wczesna faza wymagana jest mniejsza liczba operacji, a chemioterapia często nie jest konieczna”. Naukowcy zauważają jednak, że mammografia 3D stwarza ryzyko przeoczenia zwapnień. Przedinwazyjne guzy nowotworowe (tzw. „rak in situ”, gdy guz nie wrasta w tkankę podstawową, a jego komórki umierają w tym samym tempie, w jakim się dzielą), reprezentowane przez zwapnienia, są lepiej diagnozowane za pomocą badań 2D .

Rewolucyjny lek w leczeniu raka prostaty

W Wielkiej Brytanii w 2011 roku pojawił się lek, którego opracowanie eksperci nazwali prawdziwą rewolucją w onkologii. Lek o nazwie abirateron w 80% przypadków zmniejsza wielkość guza lub stabilizuje go nawet w końcowym stadium nowotworu, gdy pojawiają się przerzuty, a także znacząco łagodzi ból. Abirateron blokuje syntezę androgenów poprzez hamowanie enzymu CYP17. Prowadzi to do znacznego spadku poziomu testosteronu, który jest głównym „paliwem” dla rozwoju raka prostaty. Lek niestety nie jest uniwersalny: nie może pomóc pacjentom z agresywną postacią raka. Jest jednak w stanie co najmniej dwukrotnie wydłużyć życie takich pacjentów i poprawić jego jakość.

Miniony rok był bardzo owocny dla nauki. Szczególny postęp naukowcy poczynili w dziedzinie medycyny. Ludzkość dokonała niesamowitych odkryć, przełomów naukowych i stworzyła wiele przydatnych leków, które z pewnością wkrótce będą powszechnie dostępne. Zapraszamy do zapoznania się z dziesięcioma najbardziej niesamowitymi przełomami w medycynie 2015 roku, które z pewnością w niedalekiej przyszłości wniosą poważny wkład w rozwój usług medycznych.

Odkrycie teiksobaktyny

W 2014 roku Światowa Organizacja Zdrowia ostrzegła wszystkich, że ludzkość wkracza w tzw. erę postantybiotykową. I ostatecznie okazało się, że miała rację. Od 1987 roku nauka i medycyna tak naprawdę nie stworzyły nowych rodzajów antybiotyków. Jednak choroby nie stoją w miejscu. Co roku pojawiają się nowe infekcje, które są bardziej oporne na istniejące leki. Stało się to problemem realnego świata. Jednak w 2015 roku naukowcy dokonali odkrycia, które ich zdaniem przyniesie dramatyczne zmiany.

Naukowcy odkryli nową klasę antybiotyków spośród 25 leków przeciwdrobnoustrojowych, w tym bardzo ważny, zwany teksobaktyną. Ten antybiotyk zabija zarazki, blokując ich zdolność do wytwarzania nowych komórek. Innymi słowy, drobnoustroje pod wpływem tego leku nie mogą z czasem rozwinąć się i uodpornić na lek. Teiksobaktyna okazała się obecnie wysoce skuteczna w walce z opornym Staphylococcus aureus i kilkoma bakteriami wywołującymi gruźlicę.

Badania laboratoryjne teiksobaktyny przeprowadzono na myszach. Zdecydowana większość eksperymentów wykazała skuteczność leku. Próby na ludziach mają się rozpocząć w 2017 roku.

Lekarzom wyrosły nowe struny głosowe

Jednym z najciekawszych i najbardziej obiecujących obszarów medycyny jest regeneracja tkanek. W 2015 roku wykaz narządów odtworzonych sztucznie został uzupełniony o nową pozycję. Lekarze z Uniwersytetu Wisconsin nauczyli się wyhodować ludzkie struny głosowe praktycznie z niczego.
Zespół naukowców pod kierownictwem dr Nathana Welhana opracował bioinżynieryjnie tkankę, która może naśladować funkcjonowanie błony śluzowej strun głosowych, czyli tkankę wyglądającą jak dwa płaty strun głosowych, które wibrują, tworząc ludzką mowę. Komórki dawcy, z których następnie wyhodowano nowe więzadła, pobrano od pięciu ochotników. W warunkach laboratoryjnych naukowcy przez dwa tygodnie hodowali niezbędną tkankę, a następnie dodawali ją do sztucznego modelu krtani.

Dźwięk wytworzony przez powstałe struny głosowe naukowcy opisują jako metaliczny i porównywany do dźwięku automatycznego kazoo (zabawkowego dętego instrumentu muzycznego). Naukowcy są jednak pewni, że struny głosowe, które stworzyli w rzeczywistych warunkach (czyli po wszczepieniu do żywego organizmu) będą brzmiały niemal jak prawdziwe.

Lek na raka może pomóc pacjentom z chorobą Parkinsona

Tisinga (lub nilotynib) to przetestowany i zatwierdzony lek powszechnie stosowany w leczeniu osób z objawami białaczki. Jednak nowe badania przeprowadzone przez Centrum Medyczne Uniwersytetu Georgetown pokazują, że lek Tasinga może być bardzo skutecznym lekiem kontrolującym objawy motoryczne u osób z chorobą Parkinsona, poprawiającym ich funkcje motoryczne i kontrolującym niemotoryczne objawy choroby.

Głównym celem tego badania było sprawdzenie bezpieczeństwa i nieszkodliwości nilotynibu u ludzi. Stosowana dawka leku była znacznie mniejsza niż zwykle podawana pacjentom chorym na białaczkę. Pomimo tego, że lek wykazał swoją skuteczność, badanie nadal prowadzono na niewielkiej grupie osób, bez udziału grup kontrolnych. Dlatego zanim Tasinga zostanie zastosowana w leczeniu choroby Parkinsona, konieczne będzie przeprowadzenie jeszcze kilku prób i badań naukowych.

Pierwsza na świecie klatka piersiowa wydrukowana w 3D

W ciągu ostatnich kilku lat technologia druku 3D wkroczyła do wielu dziedzin, prowadząc do niesamowitych odkryć, zmian i nowych metod produkcji. W 2015 roku lekarze ze Szpitala Uniwersyteckiego w Salamance w Hiszpanii przeprowadzili pierwszą na świecie operację polegającą na wymianie uszkodzonej klatki piersiowej pacjenta na nową protezę wydrukowaną w 3D.

Z reguły implanty dużych części szkieletu są wykonane z różnych materiałów, które z czasem mogą się zużywać. Ponadto wymiana kości tak złożonych jak mostek, które są zazwyczaj specyficzne dla każdego indywidualnego przypadku, wymagała od lekarzy dokładnego przeskanowania mostka pacjenta w celu zaprojektowania implantu o odpowiednim rozmiarze.

Jako materiał na nowy mostek zdecydowano się zastosować stop tytanu. Po przeprowadzeniu precyzyjnych skanów CT 3D naukowcy wykorzystali wartą 1,3 miliona dolarów drukarkę Arcam do stworzenia nowej tytanowej klatki piersiowej. Operacja wszczepienia nowego mostka u pacjenta zakończyła się sukcesem, a osoba ta przeszła już pełny cykl rehabilitacji.

Od komórek skóry po komórki mózgu

Naukowcy z Instytutu Salk w La Jolla w Kalifornii spędzili ubiegły rok na badaniu ludzkiego mózgu. Opracowali metodę przekształcania komórek skóry w komórki mózgowe i znaleźli już kilka przydatnych zastosowań nowej technologii.

Tabletki antykoncepcyjne dla mężczyzn

Japońscy naukowcy z Instytutu Badawczego Chorób Mikrobiologicznych w Osace opublikowali nową pracę naukową, z której wynika, że w niedalekiej przyszłości będziemy mogli produkować faktycznie działające pigułki antykoncepcyjne dla mężczyzn. W swojej pracy naukowcy opisują badania leków Takrolimus i Cixlosporin A.

Zazwyczaj leki te stosuje się po operacji przeszczepienia narządu w celu osłabienia układu odpornościowego organizmu, aby nie odrzucał on nowej tkanki. Blokada następuje poprzez hamowanie wytwarzania enzymu kalcyneuryny, który zawiera białka PPP3R2 i PPP3CC normalnie występujące w nasieniu mężczyzn.

Pieczęć DNA

Technologie druku 3D doprowadziły do powstania nowej, wyjątkowej branży – drukowania i sprzedaży DNA. To prawda, że termin „druk” jest tutaj używany raczej w celach komercyjnych i niekoniecznie opisuje to, co faktycznie dzieje się w tym obszarze.

Firmy takie jak Cambrian wierzą, że w przyszłości ludzie będą mogli używać specjalnego sprzętu komputerowego i oprogramowania do tworzenia nowych organizmów dla zabawy. Oczywiście takie założenia natychmiast wywołają słuszną złość osób wątpiących w etyczną poprawność i praktyczne korzyści tych studiów i możliwości, ale prędzej czy później, niezależnie od tego, jak bardzo tego chcemy, czy nie, do tego dojdziemy.

Obecnie drukowanie DNA wykazuje pewien obiecujący potencjał w dziedzinie medycyny. Producenci leków i firmy badawcze należą do pierwszych klientów takich firm jak Cambrian.

Naukowcy z Instytutu Karolinska w Szwecji poszli jeszcze dalej i zaczęli tworzyć różne figury z łańcuchów DNA. Origami DNA, jak to nazywają, może na pierwszy rzut oka wydawać się prostym rozpieszczaniem, jednak technologia ta ma również praktyczny potencjał zastosowania. Można go na przykład stosować do dostarczania leków do organizmu.

Nanoboty w żywym organizmie

Dziedzina robotyki odniosła wielki sukces na początku 2015 r., kiedy zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego ogłosił, że przeprowadził pierwsze udane testy z wykorzystaniem nanobotów, które wykonywały swoje zadania wewnątrz żywego organizmu.

W tym przypadku żywym organizmem były myszy laboratoryjne. Po umieszczeniu nanobotów w zwierzętach mikromaszyny trafiały do żołądków gryzoni i dostarczały umieszczony na nich ładunek, którym były mikroskopijne cząsteczki złota. Pod koniec procedury naukowcy nie odnotowali żadnych uszkodzeń narządów wewnętrznych myszy, co potwierdziło przydatność, bezpieczeństwo i skuteczność nanobotów.

Dalsze badania wykazały, że w żołądkach pozostało więcej cząsteczek złota dostarczonych przez nanoboty, niż tych, które zostały tam po prostu wprowadzone z pożywieniem. Utwierdziło to naukowców w przekonaniu, że nanoboty w przyszłości będą w stanie dostarczać potrzebne leki do organizmu znacznie skuteczniej niż przy użyciu bardziej tradycyjnych metod ich podawania.

Wstrzykiwalny nanoimplant mózgowy

Zespół naukowców z Harvardu opracował implant, który może leczyć szereg chorób neurodegeneracyjnych prowadzących do paraliżu. Implant to urządzenie elektroniczne składające się z uniwersalnej ramki (siatki), do której po wprowadzeniu do mózgu pacjenta można później podłączyć różne nanourządzenia. Dzięki implantowi możliwe będzie monitorowanie aktywności neuronalnej mózgu, stymulacja pracy poszczególnych tkanek, a także przyspieszenie regeneracji neuronów.

Na początku 2016 roku zespół naukowców z Harvardu nadal badał bezpieczeństwo stosowania takiego implantu. Na przykład dwóm myszom wszczepiono do mózgu urządzenie składające się z 16 elementów elektrycznych. Urządzenia z powodzeniem zastosowano do monitorowania i stymulacji określonych neuronów.

Sztuczna produkcja tetrahydrokanabinolu

Od wielu lat marihuana jest stosowana w medycynie jako środek przeciwbólowy, a zwłaszcza w celu poprawy stanu pacjentów chorych na raka i AIDS. Syntetyczny substytut marihuany, a dokładniej jej główny składnik psychoaktywny, tetrahydrokannabinol (inaczej THC), jest również aktywnie wykorzystywany w medycynie.

Marihuana zawiera kilka związków molekularnych, które interesują badaczy. Dlatego odkrycie skutecznego, sztucznego sposobu wytwarzania tych składników w dużych ilościach mogłoby przynieść medycynie ogromne korzyści. Jednak metoda konwencjonalnej uprawy roślin, a następnie ekstrakcji niezbędnych związków molekularnych jest obecnie najskuteczniejszą metodą. Do 30 procent suchej masy nowoczesnych odmian marihuany może zawierać pożądany składnik THC.

Mimo to naukowcy z Dortmundu są pewni, że w przyszłości uda im się znaleźć skuteczniejszy i szybszy sposób ekstrakcji THC. Do tej pory powstałe drożdże hoduje się ponownie na cząsteczkach tego samego grzyba, zamiast preferowanej alternatywy prostych sacharydów. Wszystko to powoduje, że z każdą nową porcją drożdży zmniejsza się ilość wolnego składnika THC.

Naukowcy obiecują w przyszłości optymalizację procesu, maksymalizację produkcji THC i zwiększenie skali do skali przemysłowej, ostatecznie zaspokajając potrzeby badań medycznych i europejskich organów regulacyjnych, które szukają nowych sposobów produkcji THC bez uprawy samej marihuany.