nplus1.ru/news/2019/03/27/spinalrecover

nplus1.ru/

Авторы идеи пересадки головы человека на донорское тело, итальянский нейрохирург Серджио Канаверо (Sergio Canavero) и его китайский коллега Сяопин Жэнь (Xiaoping Ren) заявили, что в эксперименте на собаках им удалось в значительной степени восстановить функции перерезанного спинного мозга с помощью обработки среза полиэтиленгликолем — веществом, которое они предполагают использовать для «сращения» спинного мозга во время будущей пересадки головы. Статья о результатах эксперимента опубликована в журнале Surgical Neurology International, где и Канаверо, и Жэнь являются заместителями редактора по разделу Head and Spinal Cord Transplantation.

Канаверо опубликовал статью с описанием операции по пересадке головы парализованного человека на здоровое тело еще в 2013 году. Ключом для решения этой задачи, по его мнению, является полиэтиленгликоль, который в лабораторных условиях продемонстрировал способность «склеивать» поврежденные клеточные мембраны. Именно это вещество должно было помочь восстановить перерезанный спинной мозг. В 2016 году созданная Канаверо коллаборация HEAVEN/GEMINI сообщила об успехе экспериментов по восстановлению функций поврежденного спинного мозга у животных. Авторы опубликовали видеозаписи мыши, крысы и собаки на разных стадиях восстановления. В ноябре 2017 года эта же группа провела репетицию трансплантации головы на человеческих трупах в Харбинском медицинском университете.

В научном сообществе неоднозначно относятся к экспериментам Серджио Канаверо. Некоторые эксперты отказываются комментировать публикации итальянского нейрохирурга, а другие критикуют пробелы в описании экспериментов, что не позволяет оценить правдоподобность работы. В частности, ученые говорили об отсутствии томографических или гистологических свидетельств того, что спинной мозг животных действительно пересекли на заявленную глубину.

В новой статье Канаверо, Жэнь и их коллеги сообщили об эксперименте на 12 собаках породы бигль. Всем животным был перерезан спинной мозг на уровне 10 грудного позвонка, при этом семи собакам сразу после этого с помощью шприца ввели в область разреза два миллилитра полиэтиленгликоля, а пяти (контрольной группе) — такое же количество 0,5-процентного раствора соли. Через две и четыре недели, а также спустя 180 дней все животные подвергались магнитно-резонансной и диффузионно-тензорной томографии (с ее помощью визуализируется нервные волокна). Через шесть месяцев после операции всех животных (кроме двух из контрольной группы) умертвили. У каждого из них вырезали фрагмент спинного мозга — на два сантиметра выше и на два сантиметра ниже разреза — для гистологического исследования.

До операции и после состояние животных оценивали по 20-балльной шкале подвижности BBB. До операции все собаки имели высший балл по этой шкале — 19. Через шесть месяцев умерли две собаки из контрольной группы и одна — из экспериментальной. В контрольной группе у трех оставшихся животных были две «четверки» и одна «пятерка» по этой шкале. В экспериментальной группе две собаки восстановились почти до прежнего уровня (18 баллов), у одной было 12, у двух — 10, и еще у одной — 7. По словам авторов, томография показало восстановление спинного мозга у экспериментальной группы животных в отличие от контрольной, где разрез сохранился. «Драматическую разницу» между двумя группами показали и гистологические исследования, где в контроле были видны признаки дегенерации аксонов, а в экспериментальной группе нервные волокна пересекали разрез.
Авторы утверждают, что и гистологические и томографические исследования подтверждают положительное воздействие полиэтиленгликоля на клетки и его влияние на восстановление нервных волокон.

Сергей Кузнецов

nplus1.ru/news/2019/04/01/samebutdifferent

nplus1.ru/

Группа исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха адаптировала минимальный геном бактерии Caulobacter crescentus для облегчения его синтеза de novo. Чтобы это сделать, исследователи заменили примерно каждую шестую букву ДНК, но так, чтобы при этом остались прежними аминокислотные последовательности белков. После этих манипуляций выяснилось, что только 580 генов из 680 сохранили свою функциональность. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В основу исследования легли сведения о минимальном наборе генов, необходимых для Caulobacter crescentus. Обычный геном этой пресноводной бактерии состоит из четырех тысяч генов, но в предыдущих исследованиях выяснилось, что только небольшая их часть жизненно ей необходима для выживания в лабораторных условиях — порядка 680 участков, включающих в себя белок- и РНК-кодирующие последовательности, а также регуляторные участки.

Минимальный геном этой бактерии представляет собой кольцевую молекулу, длина которой составляет примерно 800000 нуклеотидных пар, что очень много для синтеза de novo (то есть не на основе другой ДНК или РНК-матрицы). В 2009 году исследователи из лаборатории Крейга Вентера впервые синтезировали таким образом геном другой бактерии и на это у них ушло порядка сорока миллионов долларов и десять лет работы. Несмотря на постоянное совершенствование методов, синтезировать длинные молекулы ДНК по-прежнему довольно сложно, дорого и далеко не всякую последовательность можно синтезировать обычным коммерческим способом. Особенные пробдемы возникают с длинными последовательностями, богатыми гуанином и цитозином.

Чтобы упростить задачу, Джонатан Венец (Jonathan Venetz) и его коллеги решили модифицировать минимальный геном так, чтобычтобы максимально облегчить синтез, в частности оптимизировав GC-состав. Для этого им пришлось основательно переработать последовательность и заменить в ней примерно каждую шестую букву. Несмотря на то, что геном сделали практически заново, все закодированные в нем белковые последовательности остались прежними. Это получилось благодаря вырожденности генетического кода, из-за которой последовательность белка может быть записана в ДНК с использованием разных букв.

Геном сшили из отдельно синтезированных 236 сегментов, закольцевали и подсадили бактериям вместо обычного генома. По словам ученых, это обошлось им примерно в 120 тысяч долларов. Сравнив работу генов в обычном и синтетическом геноме исследователи выяснили, что лишь 580 из 680 генов оказались функциональны. Это объясняется тем, что в геноме бактерии записаны не только белковые последовательности, но и регуляторные участки и молекулы РНК, для работы которых сохранение правильной конформации очень важно. По-видимому, не все из них оказались известны заранее, и поэтому подверглись «оптимизации», которая их и сломала. С этим результатом в руках авторы планируют создание третьей, полностью функциональной версии генома бактерии, в которой ошибки второй версии были бы исправлены. Они надеются, что нерабочие участки генома смогут рассказать о неизвестных ранее элементах минимального генома Caulobacter.

О том, как Крейг Вентер и его команда вычисляли первый в мире минимальный геном и зачем это было нужно можно почитать в нашем материале «Прожиточный минимум».

Вера Мухина