Дайджест «Медицина будущего» №5

В рубрике «Медицина будущего» мы рассказываем о перспективных исследованиях, новых разработках и изобретениях в медицине, которые завтра, возможно, изменят ее лицо.

Из этой подборки вы узнаете, как работает «вакцина против старости», на каком этапе наблюдений за искусственными эмбрионами находятся ученые и что поможет «антибиотикам последней надежды» в схватке с устойчивыми бактериями.

Новый способ борьбы со старостью¹

Исследователи из Японии разработали и протестировали на мышах вакцину, которая снижает число стареющих (сенесцентных) клеток и приводит к увеличению продолжительности жизни грызунов.

В ходе изучения экспрессии генов в сенесцентных клетках ученые обнаружили, что стареющие клетки выделяют в большом количестве белок GPNMB. Отмечается, что высокая концентрация этого белка наблюдается в стареющих клетках эндотелия сосудов, в том числе при атеросклерозе. Затем исследователи создали вакцину, в основе которой лежат пептиды, нацеленные на белок GPNMB, и протестировали ее на мышах. Оказалось, что у вакцинированных мышей улучшился метаболизм и уменьшилась степень атеросклероза.

Ученые считают, что GPNMB — не единственный белок, который может влиять на возрастные изменения в организме. По мнению исследователей, им еще предстоит работа над новыми вариантами вакцины и методами борьбы со старостью.

Квантовые датчики с алмазом для выявления коронавируса²

Ученые из Массачусетского технологического института и Университета Ватерлоо с помощью математического моделирования обнаружили, что РНК коронавируса можно определить с помощью квантового датчика. В будущем, по мнению экспертов, для более высокой производительности тест-систему можно будет сочетать с технологией CRISPR и применять для диагностики любого РНК-вируса.

В основе метода лежит высокая чувствительность точечных дефектов наноалмаза, называемых центрами вакансий азота (NV-центр), к различным колебаниям. Новый датчик будет состоять из материала, который магнитно связан с ними и способен соединяться только с определенной частью РНК.

Когда РНК коронавируса связывается с этим материалом, она разрушает магнитную связь с NV-центрами и изменяет флуоресценцию алмаза, что видно с помощью лазерного оптического датчика. По словам специалистов, новая тест-система определит РНК вируса за несколько секунд, а ложноотрицательные результаты будут наблюдаться менее чем в 1% случаев.

Искусственный интеллект предсказывает заболеваемость деменцией³

Искусственный интеллект (ИИ) спрогнозировал заболеваемость деменцией в течение двух лет с точностью 92%. Ученые из Великобритании, проводившие исследование, отмечают, что чувствительность метода составила 45%.

ИИ проанализировал данные 15 307 человек, средний возраст которых был 72 года. Большинство участников эксперимента — женщины (60%) без признаков деменции. За два года наблюдения 1568 (10%) участникам исследования был впервые поставлен диагноз «деменция». По сравнению с существующими системами для прогнозирования риска деменции алгоритмы ИИ оказались точнее.

Ученые также отметили, что «машинный подход» смог выявить пациентов, которым изначально поставили диагноз «деменция», а затем изменили на «легкое когнитивное расстройство». Это указывает на способность искусственного разума находить возможные ошибки в диагнозах.

Новый препарат для обнаружения злокачественных клеток⁴

Российские ученые совместно с коллегами из Канады создали радиофармпрепарат, который смог обнаружить опухоли размером менее трех миллиметров у мышей. Специалисты заявили, что метод не дает ложноположительных результатов, благодаря чему повысится точность диагностики онкологических заболеваний.

Как отметили эксперты, существующие методы определения локализации метастазов не всегда позволяют обнаружить опухолевые очаги небольших размеров. Перед специалистами стояла задача создать препарат, который смог бы различать злокачественные клетки даже критически малых размеров.

За основу препарата эксперты взяли аптамеры, которые связываются с молекулами-мишенями, а в качестве метки использовали изотоп углерода. После введения препарата ученые провели позитронно-эмиссионную компьютерную томографию мышам и смогли выявить у них опухоли размером менее трех миллиметров. Препарат помог обнаружить метастазы во многих органах, например, в желудке, щитовидной железе, печени, почках, легких и сердце, после чего полностью вывелся из организма в течение часа.

Игра в имитацию: имплантация искусственного эмбриона в пробирке⁵

Эмбриологи продвинулись в моделировании раннего развития человека. Ученые смогли сымитировать имплантацию искусственного эмбриона человека. Эксперимент проводился в пробирке, поэтому вместо матки ученые использовали искусственно выращенный эндометрий.

Специалисты наблюдали за ростом эмбриона на эндометрии в течение нескольких дней. В начале внезародышевые ткани даже начали продуцировать хорионический гонадотропин, однако зародышевые листки вскоре прекратили свое развитие. Поэтому эксперимент было решено прекратить на 13-й день.

По мнению ученых, в силу того, что какое-то время зародыш все же обладал свойствами настоящего эмбриона, их работу можно использовать для исследований контрацептивов.

Новый класс веществ для борьбы с антибиотикорезистентностью⁶

Биологи открыли класс веществ, которые подавляют выработку металл-β-лактамаз, защищающих бактерии от карбапенемов — «антибиотиков последней надежды». Оказалось, что вещества из класса индол-2-карбоксилатов подавляют активность всех типов металл-β-лактамаз.

В ходе эксперимента ученые заразили мышей различными штаммами Escherichia coli, резистентными к карбапенемам. Для борьбы с устойчивостью исследователи добавляли индол-2-карбоксилаты к меропенему, что привело к 128-кратному увеличению эффективности антибиотика.

Специалисты надеются, что в скором времени использование нового класса веществ войдет в медицинскую практику, что повысит активность карбапенемов против множества лекарственноустойчивых грамотрицательных бактерий и спасет жизни многим пациентам с антибиотикорезистентностью.