Итоги года: яркие научные события – 2022
30 декабря 2022
Вопреки всем трудностям, с которыми российским ученым пришлось столкнуться в этом непростом году, научные исследования и открытия продолжались. Эксперты Российского научного фонда и ИА «Научная Россия» рассказали о запоминающихся научных достижениях 2022 года. Лучшие достижения в области медицины – в нашем обзоре.
Кардиопротектор нового типа на основе вещества из морской губки прошел первые испытания
Вещества, которые находят в морских обитателях, все чаще становятся основой для разработки лекарств и других высокотехнологичных медицинских продуктов. Ученые Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН выделили из морской губки Неопетросия необычное соединение – нуклеозид, названный неопетрозидом А, строение которого определили химики Института органической химии им. Н.Д. Зелинского (ИОХ РАН) РАН. Вместе с сотрудниками Центра по исследованию сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний в Пусане (Южная Корея) они изучили его биологические свойства, провели начальные доклинические испытания, в том числе на грызунах, и установили механизм действия соединения как активного компонента перспективного лекарства для предотвращения ишемической болезни сердца.
Один из видов Неопетросии уже используют в мире при лечении амебиаза – второго по частоте летальных исходов после малярии среди паразитарных заболеваний. Неопетрозид А – это продукт метаболизма живущих в этой губке микроорганизмов.
Исследования на мышах показали, что Неопетрозид А стабилизирует циркуляцию крови в сердце и дыхательную способность митохондрий (энергетических станций клетки) после ишемического повреждения. Так, уровень АТФ (универсального источника энергии) увеличился на 15%, а скорость потребления кислорода мышечными клетками – на 75%. Кроме того, Неопетрозид А предотвращал развитие кардиофиброза у больных мышей.
Методы синтеза веществ, разработанные учеными ИОХ РАН, легли в основу создания вакцин и диагностических систем, которые уже вошли или скоро войдут в систему здравоохранения России.
Новое соединение поможет в восстановлении даже спустя сутки после инсульта
Российские ученые определили, что снизить воспаление в мозге при ишемическом инсульте помогают некоторые производные N-гетероциклов – колец из атомов углерода и азота с дополнительно «навешенными» на них химическими группами. Эксперименты на крысах показали, что такие соединения способствуют разрешению патологического воспаления и позволяют животным быстрее восстановиться, причем даже если лечение началось лишь спустя сутки. Результаты дают надежду, что предложенные вещества помогут и людям после инсульта, особенно когда упущены критические «золотые часы» для оказания первой помощи.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, ишемический инсульт, который также называют инфарктом мозга, – одна из наиболее частых причин смертей и инвалидности. Заболевание возникает из-за нарушений кровоснабжения мозга: формирования тромбов, расширений просветов артерий, повышенного артериального давления и, как следствие, недостаточного поступления кислорода к тканям. В зависимости от того, какая часть мозга пострадала и насколько сильно, могут произойти нарушения памяти, подвижности и речи.
Исследователи изучили действие вещества на лабораторных крысах, перенесших ишемический инсульт. После введения лекарства через сутки после операции животные на терапии проявляли более высокую исследовательскую и двигательную активность в поведенческих тестах, чем те, которые не получали препарат.
Один цветок ― множество препаратов
Российские ученые совместно с китайским коллегой исследовали биологически активные вещества весенника длинноножкового, малоизученного растения из Центральной Азии. В его листьях обнаружены кумарины и фурохромоны – соединения, обладающие антиоксидантным, противоопухолевым и другими полезными действиями, которые в будущем могут стать основой разнонаправленных препаратов.
Ученые впервые изучили состав активных веществ, выделенных из листьев весенника длинноножкового, собранного в Киргизии. Этот представитель семейства лютиковых произрастает на ограниченной территории в Центральной Азии и, как и другие растения рода Eranthis, до сих пор был мало исследован.
Из листьев весенника длинноножкового специалисты выделили более 160 соединений. Среди выделенных биологически активных веществ исследователи обнаружили 19 различных флавоноидов. Соединения этого класса используются для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний и лежат в основе препаратов против венозной недостаточности.
Ранняя диагностика рака по анализу крови стала точнее
Сегодня найти ДНК погибших опухолевых клеток, а значит диагностировать и затем отслеживать рак во время терапии, можно по анализу крови, не доставляя пациенту дискомфорт при стандартной биопсии. Ученые стремятся усовершенствовать такой анализ, чтобы определять онкологические заболевания еще раньше и качественнее. Для этого биологи обучили компьютер анализировать концы фрагментов внеклеточной ДНК и тем самым с высокой точностью обнаруживать рак на ранней стадии.
В плазме крови каждого человека циркулируют геномы погибших клеток. Такая внеклеточная ДНК уже давно стала маркером старения и разных заболеваний. Но если рутинные анализы плазмы показывают первичную структуру такой ДНК, то ученые из РНИМУ им. Н.И. Пирогова, НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина и Федерального центра мозга и нейротехнологий обратились к эпигенетической структуре ДНК. Другими словами, исследователи рассматривали не последовательность «кирпичиков» – нуклеотидов ДНК, как это делают в клиниках, а небольшие изменения в длинах цепочек этих «кирпичиков».
Для исследования взяли образцы крови 175 добровольцев: здоровых людей, пациентов с раком кишечника и пациентов с раком почки. В зависимости от того, в каких местах преимущественно происходят разрывы в цепочках ДНК при гибели опухолевых клеток, компьютер вычислил наличие или отсутствие патологии. Метод показал свою эффективность для определения опухолей даже на ранних стадиях.
Ускорительный источник нейтронов вылечил животных с раковыми опухолями
Созданную 50 лет назад методику избирательного уничтожения раковых клеток адаптировали для лечения крупных животных. Сотрудники Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН и Новосибирского государственного университета в ходе экспериментов излечили от рака 15 кошек и собак с помощью бор-нейтронозахватной терапии.
В отличие от уже существующей методики лечения рака протонами, которая широко применяется в российских клиниках, новосибирцы использовали нейтроны. Животным со спонтанными опухолями (не специально введенными и похожими на человеческие) ввели препарат с изотопом бор-10 и облучили пучком нейтронов. Поглощение нейтрона бором порождает ядерную реакцию, которая уничтожает раковые клетки и не затрагивает здоровые.
Это первое в мире исследование лечебного действия нейтронов на крупных млекопитающих стало серьезным шагом к клиническим испытаниям на людях.
На ускорительном источнике эпитепловых нейтронов в городе Сямынь (Китай), созданном совместно с ИЯФ СО РАН и компанией TAE Life Sciences, терапию уже проводят на пациентах. В ближайшее время нейтронный источник появится и в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина.
Новая технология для быстрой и эффективной диагностики онкомаркеров
Коллектив биофизиков из МФТИ и Сколтеха с коллегами разработал новую технологию выделения внеклеточных везикул из биологических жидкостей. Исследование везикул необходимо для диагностики и лечения разных заболеваний, в том числе онкологических. Предлагаемая технология превосходит известные сегодня методы по чистоте и количеству выделяемых частиц. Она проста, быстра и недорога, для ее реализации требуется только стандартное лабораторное оборудование.
Клетки нашего тела «общаются» друг с другом через кровяное русло, в которое они выделяют определенные сигнальные молекулы. Чтобы эти молекулы дошли до адресата, они заключаются в специальные внеклеточные везикулы, маленькие наноразмерные пузырьки. Проще говоря, везикулы выполняют роль системы доставки. Наполнение везикул от здоровых и больных клеток различно, на этом и основана диагностика. Везикулы, секретируемые нездоровыми клетками, содержат целый ряд различных биологических молекул – биомаркеров заболевания. Помимо диагностики, их изучение позволяет также проводить мониторинг лечения, анализируя динамику изменения количества везикул, содержащих выбранные маркеры.
Однако ученые столкнулись с проблемой, связанной с очень малым размером везикул. К тому же в биологических жидкостях содержится огромное количество различных молекул. Коллектив исследователей разработал фильтрационное устройство, специальный состав мембраны, конструкцию мембраны и последовательность процедуры. Технология позволила выделять везикулы просто, эффективно и с высокой чистотой, что очень важно для диагностики, а также для исследований, направленных на изучение внеклеточных везикул. Устройство делается полностью из российских комплектующих, стоимость его минимальна. Все научные и медицинские исследования, посвященные изучению внеклеточных везикул, очень нуждаются в такого рода простых, быстрых и эффективных методах.
Эффективный антибиотик из крови человека
Использование антибиотиков позволяет быстро и эффективно бороться с инфекциями и помогает пациентам восстанавливаться после операций. Однако их бесконтрольное и повсеместное применение, а порой и назначение приводят к повышению уровня устойчивости к ним бактерий. Проще говоря, антибиотики не действуют на вредные микроорганизмы, оказывая при этом негативное воздействие на здоровье человека.
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета получили белково-пептидную субстанцию с повышенным антибактериальным и противовирусным эффектом. Ее впервые синтезировали из лейкоцитов человека по уникальной технологии.
По мере появления новых классов антибиотиков развиваются и механизмы сопротивления микроорганизмов. Разработчики субстанции нацелены решить эту проблему с помощью антимикробных пептидов, которые содержатся в нейтрофилах человека и животных и относятся к системе врожденного иммунитета, защищающей нас от инфекций. Будущий антибиотик уже прошел доклинические исследования, а значит, уже в ближайшие годы следует ожидать появления новых препаратов широкого спектра действия, не вызывающих устойчивости у бактерий.
«Искусственная паутина» для заживления ран
Ученые Курчатовского института совместно с исследователями из МГУ им. М.В. Ломоносова, НМИЦ трансплантологии и искусственных органов им. академика В.И. Шумакова, ИМБ РАН, ФНКЦ ФМБА разработали материал для заживления ран из «искусственной паутины».
Интересно, что над ее созданием трудятся не пауки, а модифицированные с помощью генной инженерии дрожжевые грибы. Ученые пересадили дрожжам синтезированные и отредактированные гены, отвечающие за выработку аналогов белков, которые пауки используют для создания каркасной нити – самой прочной составляющей паутины.
Как заявлено в исследовании, «искусственная паутина» восстанавливает ткани за счет стимуляции работы стволовых клеток, которые ускоряют выздоровление, а также предотвращает появление шрама.
Найдены соединения, которые могут защитить нейроны от гибели при болезни Паркинсона
Ученые из Института биофизики клетки РАН ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН» показали эффективность природных метаболитов – лактата и пирувата – для коррекции патологических изменений митохондрий на клеточной модели болезни Паркинсона.
Болезнь Паркинсона входит в десятку тяжелых социально значимых заболеваний, борьба с которыми направлена на улучшение качества и продолжительности жизни в пожилом возрасте. Несмотря на то, что первые свидетельства о клинических проявлениях болезни относятся к XII в. до н.э. и описаны у египетских фараонов, ее патогенез и молекулярные механизмы, приводящие к развитию неврологических нарушений, до сих пор мало изучены.
Ученым удалось показать, что процесс гибели нейронов может быть обусловлен нарушением митофагии – механизма, обеспечивающего очистку клетки от поврежденных митохондрий, источников активных форм кислорода и токсичных метаболитов. Отталкиваясь от своих ранее полученных результатов, исследователи протестировали соединения, которые снижают уровень повреждений клеток, активируя митофагию. Такими веществами оказались наши естественные метаболиты, образующиеся в клетках при энергетическом обмене, – лактат (молочная кислота) и пируват (пировиноградная кислота).
Конечно, говорить о клиническом применении полученных результатов еще рано. Сейчас ученые работают над проблемой обеспечения адресности воздействия на поврежденные нейроны без влияния на метаболизм здоровых клеток.
Источники: rscf.ru, scientificrussia.ru
