Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Komórki czerniaka umierają przy niedoborze leucyny
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Komórki wytwarzają wiele różnych związków i kompleksów, które mogą zajmować aż do 40% jej wnętrza. Z tego powodu wnętrze komórki jest niezwykle zatłoczonym środowiskiem, w którym charakteryzacja reakcji biochemicznych jest skomplikowana i złożona, pomimo ogromnego postępu nauki. Dlatego naukowcy zazwyczaj używają obojętnych chemicznie molekuł takich jak niejonowe polimery, aby naśladować naturę w probówce i poza komórką tworzyć zatłoczenie odpowiadającemu temu w naturze.
Jak się jednak okazuje te powszechnie uważane za obojętne dla reakcji biochemicznych związki mogą kompleksować jony. A ponieważ równowaga wielu reakcji biochemicznych zależnych jest od stężenia jonów, jest to szczególnie istotne. Ostatnio, badacze z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk z grupy prof. Roberta Hołysta przedstawili badania przybliżające nas do zrozumienia 1000-krotnych zmian w stałych równowagi tworzenia się kompleksu biochemicznego, gdy zachodzi ona w bardzo zatłoczonym środowisku. Przyjrzyjmy się ich badaniom.
Nasze ciało składa się z trylionów komórek bezustannie współpracujących ze sobą i pełniącymi różne funkcje. Co więcej, nasz organizm w każdej sekundzie wykonuje miliardy zawiłych operacji, a my nawet ich nie zauważamy. Reakcje przebiegające we wnętrzu pojedynczej komórki, a zwłaszcza specyficzne interakcje między indywidualnymi cząsteczkami bardzo często zależą od stężenia jonów w danym miejscu. Wiele reakcji jest szczególnie wrażliwych na zmiany siły jonowej, dlatego równowaga tworzenia się wielu kompleksów biochemicznych (np. kompleksów białko-białko, białko-RNA czy tworzenie się podwójnej nici DNA) może się istotnie zmieniać w zależności od dostępności jonów.
Sprawę ponad to komplikuje fakt, złożona budowa komórek ludzkich. Przyjrzyjmy się bliżej cytoplazmie wewnątrz komórki. Można ją porównać do basenu pełnego pływających w nim obiektów o różnych rozmiarach i kształtach takie jak rybosomy, małe cząsteczki, białka lub kompleksy białko-RNA, nitkowate składniki cytoszkieletu, i organelle np. mitochondria, lizosomy, jądro itd. Wszystko to sprawia, że lepka, galaretowata struktura cytoplazmy jest bardzo złożonym i zatłoczonym środowiskiem. W takich warunkach każdy parametr, a w szczególności siła jonowa i pH może znacząco wpłynąć na przebieg reakcji biochemicznych. Jednym z mechanizmów utrzymywania równowagi jonowej w komórce są pompy sodowo-potasowe znajdujące się w błonie komórkowej prawie każdej ludzkiej komórki, które to są wspólną cechą dla całego życia komórkowego.
Wspomniane zatłoczone środowisko jest często odtwarzane sztucznie, aby zrozumieć reakcje biochemiczne zachodzące wewnątrz żywych komórek. Jako modelu cytoplazmy komórki in vitro zazwyczaj używa się roztworów związków niejonowych w dużych stężeniach (∼40–50% masowego). Najczęstszymi molekułami wykorzystywanymi w tym celu są polietylen, glikol etylenowy, glicerol, fikol, oraz dekstrany. Powyższe cząsteczki uważane są powszechnie za chemicznie nieaktywne.
Zaskakujące wyniki w tej dziedzinie zaprezentowali naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN. Wykorzystali oni hybrydyzację oligonukleotydów DNA jako modelową, bardzo wrażliwą na stężenie jonów, reakcję biochemiczną. Stabilność tworzenia kompleksu badano w obecności różnych związków chemicznych zwiększających zatłoczenie w środowisku prowadzonych reakcji oraz w funkcji siły jonowej.
Stężenie jonów w roztworze opisywane jest siłą jonową, która określa efektywną odległość elektrostatycznego odpychania między poszczególnymi cząsteczkami. Dlatego też sprawdziliśmy wpływ siły jonowej na hybrydyzację DNA – zauważa Krzysztof Bielec, pierwszy autor artykułu opisującego odkrycie grupy badawczej.
Przeprowadzone eksperymenty wykazały, że interakcje między cząsteczkami są wzmacniane przy wyższym stężeniu soli oraz że dodatek polimerów zwiększających zatłoczenie i tym samym lepkość środowiska reakcyjnego także wpływa na dynamikę procesów biochemicznych utrudniając tworzenie kompleksów.
Krzysztof Bielec komentuje: Najpierw sprawdziliśmy wpływ zatłoczenia w środowisku reakcyjnym na stałą równowagi hybrydyzacji DNA. Tworzenie dwuniciowego szkieletu DNA bazuje na oddziaływaniu elektrostatycznym między dwiema ujemnie naładowanymi nićmi. Monitorowaliśmy wpływ zatłoczonego środowiska na hybrydyzację komplementarnych nici o stężeniu nanomolowym charakterystycznym dla wielu reakcji biochemicznych w komórce. Następnie określiliśmy kompleksowanie jonów sodu w zależności od zatłoczenia. Miejsce wiązania kationu w strukturze związku zwiększającego lepkość może różnić się nawet pomiędzy cząsteczkami zawierającymi te same grupy funkcyjne. Dlatego obliczyliśmy oddziaływanie z poszczególnymi cząsteczkami w przeliczeniu na monomer i polimer upraszczając interakcje między jonami a cząsteczkami typu przeszkoda zwiększająca lepkość.
Ku zaskoczeniu badaczy, okazało się, że powszechnie uważane za niereaktywne niejonowe polimery używane do naśladowania warunków panujących w cytoplazmie mogą kompleksować (niejako podkradać) jony niezbędne do efektywnej hybrydyzacji DNA.
Pomimo, że nie jest to dominująca interakcja pomiędzy tymi polimerami a jonami to, gdy stosuje się ogromne stężenie polimerów (kilkadziesiąt procent masy roztworu) efekt jest znaczący.
Określając stabilność kompleksów powstających w obecności konkretnych związków zwiększających zatłoczenie w badanym środowisku reakcyjnym autorzy badania wykazali wpływ jonów na poziomie molekularnym zbliżając nas do lepszego naśladowania warunków panujących w naturze.
Wyniki tych eksperymentów rzucają światło na wyjaśnianie zjawisk otrzymywane dotychczas za pomocą wspomnianych systemów polimerowych oraz skłaniają do rewizji mechanizmów zachodzących w komórce, jeśli badane były środowiskach otrzymywanych sztucznie.
Dzięki wynikom przedstawionym przez naukowców z IChF PAN jesteśmy o krok bliżej zrozumienia poszczególnych procesów molekularnych zachodzących wewnątrz komórek. Szczegółowy opis jest niezwykle ważny w wielu dziedzinach jak na przykład przy projektowaniu nowych leków, zwłaszcza w przewidywaniu konkretnych procesów zachodzących w komórkach podczas leczenia. Może być również pomocny w precyzyjnym planowaniu eksperymentów in vitro. Praca badaczy z IChF PAN została opublikowana w The Journal of Physical Chemistry Letters
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wiele trapiących nas chorób ma związek z nieprawidłowo działającymi komórkami. Być może udało by się je skuteczniej leczyć, ale najpierw naukowcy muszą szczegółowo poznać budowę i funkcjonowanie komórek. Dzięki połączeniu sztucznej inteligencji oraz technik mikroskopowych i biochemicznych uczeni z Wydziału Medycyny Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD) dokonali ważnego kroku w kierunku zrozumienia komórek ludzkiego organizmu.
Dzięki mikroskopom możemy dojrzeć struktury komórkowe wielkości pojedynczych mikrometrów. Z kolei techniki biochemiczne, w których wykorzystuje się pojedyncze proteiny, pozwalają na badanie struktur wielkości nanometrów, czyli 1/1000 mikrometra. Jednak poważnym problemem w naukach biologicznych jest uzupełnienie wiedzy o tym, co znajduje się w komórce pomiędzy skalą mikro- a nano-. Okazuje się, że można to zrobić za pomocą sztucznej inteligencji. Wykorzystując dane z wielu różnych źródeł możemy ją poprosić o ułożenie wszystkiego w kompletny model komórki, mówi profesor Trey Ideker z UCSD.
Gdy myślimy o komórce, prawdopodobnie przyjdzie nam do głowy schemat ze szkolnych podręczników do biologii, z jego mitochondrium, jądrem komórkowym i retikulum endoplazmatycznym. Jednak czy jest to pełny obraz? Zdecydowanie nie. Naukowcy od dawna zdawali sobie sprawę z tego, że więcej nie wiemy niż wiemy. Teraz w końcu możemy przyjrzeć się komórce dokładniej, dodaje uczony. Ideker i Emma Lundberg ze szwedzkiego Królewskiego Instytutu Technicznego stali na czele zespołu, który jest autorem najnowszego osiągnięcia.
Wykorzystana przez naukowców nowatorska technika nosi nazwę MuSIC (Multi-Scale Integrated Cell). Podczas pilotażowych badań MuSIC ujawniła istnienie około 70 struktur obecnych w ludzkich komórkach nerek. Połowa z nich nie była dotychczas znana. Zauważono np. grupę białek tworzących nieznaną strukturę. Po bliższym przyjrzeniu się naukowcy stwierdzili, że wiąże ona RNA. Prawdopodobnie struktura ta bierze udział w splicingu, czyli niezwykle ważnym procesie składania genu.
Twórcy MuSIC od lat próbowali stworzyć mapę procesów zachodzących w komórkach. Tym, co różni MuSIC od podobnych systemów jest wykorzystanie technik głębokiego uczenia się do stworzenia mapy komórki bezpośrednio z obrazów mikroskopowych. System został wyćwiczony tak, by bazując na dostępnych danych stworzył model komórki. Nie mapuje on specyficznych struktur w konkretnych lokalizacjach, tak jak mamy to w schematach uczonych w szkole, gdyż niekoniecznie zawsze znajdują się one w tym samym miejscu.
Na razie w ramach badań pilotażowych uczeni opracowali za pomocą MuSIC 661 protein i 1 typ komórki. Następnym celem badań będzie przyjrzenie się całej komórce, a później innym rodzajom komórek, komórkom u różnych ludzi i u różnych gatunków zwierząt. Być może z czasem będziemy w stanie lepiej zrozumieć molekularne podstawy różnych chorób, gdyż będziemy mogli wyłapać różnice pomiędzy zdrowymi a chorymi komórkami, wyjaśnia Ideker.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Czerniak to najbardziej niebezpieczny z nowotworów skóry,. Czasem tworzy się w gałce ocznej, bardzo rzadko zaś wewnątrz organizmu. W jego leczeniu wykorzystuje się radio- i chemioterapię oraz chirurgię. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Katolickiego w Leuven donoszą, że być może wpadli na trop kolejnego sposobu na walkę z czerniakiem, a ma nim być zastosowanie... antybiotyków.
Możliwość reagowania na stres środowiskowy, w tym na podawane leki, przyczynia się do ewolucji guza i zyskaniu przez niego oporności na leczenie, czytamy na łamach Journal of Experimental Medicine. Odkryliśmy, że przetrwanie komórek zależne od zintegrowanej odpowiedzi na stres (ISR) zależy m.in. od zwiększenia zwiększenia przez mitochondria syntezy protein. To słabość, która można wykorzystać, używając w tym celu antybiotyków biorących na cel mitochondrialne rybosomy.
Gdy nowotwór ewoluuje, niektóre z komórek mogą uniknąć leków i zatrzymać proliferację, by ukryć się przed układem odpornościowym, wyjaśnia Eleonora Luecci. Jednak by przetrwać leczenie, te nieaktywne komórki muszą mieć ciągle włączone mitochondria. Jako, że mitochondria pochodzą od bakterii, które zaczęły żyć wewnątrz komórek, są bardzo wrażliwe na niektóre klasy antybiotyków. To zaś podsunęło nam pomysł, by użyć antybiotyków w walce z czerniakiem.
Uczeni pobrali od pacjenta komórki nowotworowe i przeszczepili je myszom, które następnie zaczęli leczyć antybiotykami. Antybiotyki szybko zabiły wiele komórek nowotworowych, kupując cenny czas, który był potrzebny, by mogła zadziałać immunoterapia. Przy guzach, które nie reagowały na inne metody leczenia, antybiotyki przedłużyły życie myszy, a w niektórych przypadkach je wyleczyły, dodaje Leucci.
Naukowcy pracowali z antybiotykami, które obecnie – ze względu na rosnącą antybiotykooporność – rzadko są stosowane przy infekcjach bakteryjnych. Jednak antybiotykooporność nie miała znaczenia dla skuteczności antybiotyków w tych badaniach. Komórki nowotworowe wykazywały dużą wrażliwość na te antybiotyki. Możemy więc zacząć je stosować do leczenia nowotworu, a nie walki z infekcją, dodaje uczona.
Badania prowadziliśmy na myszach, nie wiemy więc, na ile efektywna byłaby ta metoda u ludzi. Wspominamy tylko o jednym przypadku, gdy osoba chora na czerniaka otrzymywała antybiotyki, gdyż przechodziła infekcję bakteryjną. Jednak zauważyliśmy, że po leczeniu antybiotykami, oporne guzy tej osoby, ponownie stały się wrażliwe na standardową terapię przeciwnowotworową. To powód do optymizmu, ale potrzebujemy dalszych badań klinicznych nad wykorzystaniem antybiotyków w leczeniu nowotworu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na Massachusetts Institute of Technology (MIT) powstał system sztucznej inteligencji (SI), który wykrywa czerniaka. System analizuje zdjęcia skóry pacjenta i wskazuje na podejrzane zmiany, dzięki czemu specjalista łatwiej może postawić diagnozę. Czerniak to niebezpieczny nowotwór odpowiedzialny za 70% przypadków zgonów z powodu nowotworów skóry. Od lat lekarze polegają na własnym wzroku i doświadczeniu, wyszukując podejrzane zmiany. Dzięki pomocy SI diagnoza ma być szybsza i skuteczniejsza.
Szybkie wykrycie podejrzanych zmian pigmentacji skóry nie jest proste. Łatwo też, przy nowotworze na wczesnym etapie, pominąć którąś ze zmian. Podejrzane zmiany są następnie poddawane biopsji i badane.
Naukowcy z MIT wykorzystali technikę głębokich konwolucyjnych sieci neutronowych (DCNN) i zaprzęgnęli ją do analizy obrazów wykonywanych za pomocą zwykłych aparatów cyfrowych, takich jak te obecne w telefonach komórkowych.
Luis L. Soenksen, ekspert z Artificial Intelligence and Healthcare na MIT mówi, że dzięki temu możliwe jest szybkie i efektywne wykrywanie czerniaka na wczesnym etapie rozwoju. Wczesne wykrycie podejrzanych zmian może ocalić życie. Jednak obecnie systemy opieki zdrowotnej nie mają dostępu do systemu pozwalającego na badania przesiewowe skóry, stwierdza ekspert. Na łamach Science Translational Medicine wyjaśnia on w jaki sposób działa nowy system.
Sztuczną inteligencję do wykrywania czerniaka trenowano za pomocą 20 388 zdjęć od 133 pacjentów madryckiego Hospital Hospital Gregorio Marañón oraz na publicznie dostępnych fotografiach. Zdjęcia były wykonana za pomocą różnych, łatwo dostępnych aparatów cyfrowych. Z twórcami systemu współpracowali też dermatolodzy, który klasyfikowali podejrzane zmiany tradycyjną metodą. Okazało się, że system z 90,3-procentową skutecznością odróżnia podejrzane zmiany skórne od zmian, które nie są problematyczne.
Nasze badania wskazują, że system wykorzystujący system komputerowego widzenia oraz głębokie sieci neuronowe osiąga podobną skuteczność, co doświadczony dermatolog. Mamy nadzieję, że nasze badania pomogą w lepszej diagnostyce w punktach podstawowej opieki zdrowotnej, mówi Soenksen.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy wykazali, że wzrost ilości dwóch białek - PARP1 i IDO1 - w komórkach nowotworowych wiąże się z istotnie gorszym rokowaniem u pacjentów z czerniakiem błon śluzowych. Ograniczenie aktywności tych białek może poprawić wyniki leczenia tego nowotworu.
Głównymi wykonawcami i autorami koncepcji badania są dr hab. n. med. Piotr Donizy z Uniwersytetu Medycznego i Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego we Wrocławiu oraz prof. Mai P. Hoang z Uniwersytetu Harvarda i Massachusetts General Hospital.
We współpracy z prof. Mai P. Hoang z Uniwersytetu Harvarda i Massachusetts General Hospital oraz gronem naukowców z 11 ośrodków naukowych z całego świata, m.in. z Hiszpanii, Japonii i Tajwanu, wykazaliśmy, że wzrost ilości dwóch białek, PARP1 i IDO1, w komórkach nowotworowych wiąże się z istotnie gorszym rokowaniem u pacjentów z czerniakiem błon śluzowych - powiedział PAP dr Piotr Donizy.
Ten nowotwór jest niezwykle rzadką, źle rokującą odmianą czerniaka i stanowi mniej niż 2 proc. wszystkich czerniaków występujących u ludzi; lokalizuje się m.in. w obrębie jamy ustnej i nosowej, końcowym odcinku jelita grubego i w obrębie sromu.
Wrocławski lekarz poinformował, że jest to pierwsza na świecie analiza znaczenia prognostycznego obecności białek PARP1 i IDO1, bazująca na materiale klinicznym zgromadzonym w jednej z największych na świecie grup badawczych pacjentów z tym nowotworem złośliwym.
Wyjaśnił, że białko PARP1 jest zaangażowane m.in. w naprawę uszkodzeń DNA, a IDO1 jest enzymem uczestniczącym m.in. w regulacji odpowiedzi immunologicznej.
To przełomowe badanie i może być punktem zwrotnym w leczeniu tej grupy pacjentów w przyszłości oraz stać się punktem wyjścia do testowania klinicznego inhibitorów PARP1 i IDO1, czyli podwójnego hamowania aktywności tych dwóch białek. Są one obecnie testowane in vitro bądź już stosowane w leczeniu innych nowotworów złośliwych - powiedział dr Donizy.
Podkreślił, że potencjalne zahamowanie aktywności obydwu białek mogłoby znacząco ograniczyć potencjał inwazyjny komórek czerniaka błon śluzowych i w przyszłości poprawić wyniki leczenia i rokowanie pacjentów z tym bardzo rzadkim nowotworem, dla których wciąż współczesna onkologia ma ograniczony zestaw opcji terapeutycznych.
Wyniki tego badania zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Cells.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.