Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Polifenol zielonej herbaty pomaga terapeutycznemu siRNA dostać się do komórki
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Wszystkie wyżej zorganizowane formy życia, od roślin i grzybów, po ludzi i zwierzęta, są eukariontami, organizmami zbudowanymi z komórek posiadających jądro komórkowe. To odróżnia je od prokariontów nie posiadających jądra komórkowego. Pochodzenie eukariontów to jedna z największych zagadek biologii.
Według dominującej obecnie hipotezy w pewnym momencie doszło do połączenia dwóch prokariontów, archeona z nadtypu Asgard i bakterii. Bakteria utworzyła mitochondrium. W ten sposób powstał przodek eukariontów, który miał do dyspozycji na tyle dużo energii, że mógł rozwinąć się w złożoną komórkę, jaką znamy dzisiaj. Jedną z cech definiujących takie złożone komórki eukariotyczne jest ich zdolność do endocytozy, czyli pochłaniania innych komórek.
Prokarionty nie są w stanie pochłaniać innych komórek. Nie mają wystarczająco dużo energii, by przeprowadzić ten proces. A przynajmniej tak do niedawna uważano. Naukowcy z Uniwersytetu w Jenie poinformowali właśnie o potwierdzeniu „niemożliwego” – prokariotycznej bakterii, zdolnej do pożerania innych komórek.
Profesor Christian Jogler i jego zespół od ponad 10 lat prowadzą badania mające wyjaśnić powstanie eukariontów. Skupili się na prokariotycznych bakteriach Planctomycetes. To unikatowe organizmy, które ze względu na niezwykłą biologię komórek są uznawane przez niektórych za możliwych przodków eukariontów. Pomysł, że doszło do fuzji dwóch różnych prokariontów w jednego eukarionta nie przekonuje mnie z punktu widzenia biologii komórki. Nikt nigdy czegoś takiego nie zaobserwował, a taka hybryda prawdopodobnie nie mogłaby przetrwać ze względu na różne struktury błony komórkowej i układy molekularne, mówi profesor Jogler.
W 2014 roku jego zespół znalazł w Morzu Bałtyckim nieznane wcześniej Planctomycetes. Te bakterie zmieniają kształt, potrafią „chodzić” po powierzchni, wyjaśnia uczony. Mają unikatową budowę jak na prokarionty. Ich istnienie wzmocniło hipotezę, że komórki eukariotyczne mogły powstać z Planctomycetes. W 2019 roku profesor Takashi Shiratori i jego zespół z Uniwersytetu w Tsukubie donieśli, że zaobserwowali u Planctomycetes proces pochłaniania innych komórek podobny do endocytozy. Wydawało się więc, że pogląd, jakoby prokarionty nie były zdolne do endocytozy, został obalony.
Szczerze mówiąc, nie wierzyłem doktorowi Shiratoriemu, przyznaje Jogler. Niemieccy uczeni postanowili podważyć wyniki Japończyków. Po roku intensywnych badań stwierdzili jednak, że Shiratori i jego zespół mieli rację. W opublikowanym właśnie artykule badacze z Jeny nie tylko potwierdzili spostrzeżenia uczonych z Tsukuby, ale poinformowali też, że odkryte przez nich w Morzu Północnym bakterie Uabimicrobium helgolandensis również żywią się innymi bakteriami. A po analizach genetycznych tych bakterii Niemcy doszli do wniosku, że drapieżne Planctomycetes są pomostem pomiędzy prokariontami i eukariontami. Ich zdaniem odegrały one znaczącą rolę w pojawieniu się eukariontów, a może nawet i pojawieniu się życia.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Profesor Jadwiga Maria Giebultowicz i jej zespół z Oregon State University (OSU) ostrzegają, że nadmierna ekspozycja na niebieskie światło – które jest emitowane m.in. przez smartfony, telewizory i ekrany komputerowe – może zaburzać podstawowe czynności życiowy komórek i przyspieszać proces starzenia się. Nie od dzisiaj wiemy, że ten rodzaj światła uszkadza wzrok i zaburza rytm dobowy. Dane zebrane przez zespół Giebultowicz sugerują, że może ono przyspieszać starzenie się oraz procesy neurodegeneracyjne.
Naukowcy z Oregonu wykorzystali podczas swoich badań muszki owocówki (Drosophila melanogaster), które w wyniku modyfikacji genetycznych przyszły na świat bez oczu. Część zwierząt była przez 10 lub 14 dni poddana ciągłej ekspozycji niebieskiego światła, część była trzymana w ciemności. Naukowcy porównywali następnie profile metaboliczne zwierząt.
Analiza danych ujawniła, że pod wpływem niebieskiego światła u muszek doszło do znacznych zmian w poziomie występowania różnych metabolitów. Szczególnie dramatyczne zmiany zaszły w głowach zwierząt poddanych działaniu niebieskiego światła przez 14 dni. Doszło do znacznego zwiększenia kwasu bursztynowego i zmniejszenia poziomów kwasu pirogronowego i cytrynowego, co wskazuje na zaburzenia w produkcji energii. U muszek tych pojawiły się oznaki neurodegeneracji, a bliższa analiza pokazała zmniejszenie poziomu wielu neuroprzekaźników, w tym kwasu gamma-aminomasłowego (GABA) i glutaminianu. Nieprawidłowości te sugerują, że niebieskie światło zaburza homeostazę mózgu, czyli jego zdolność do utrzymywania stałych parametrów.
Nadmierna ekspozycja na niebieskie światło, na jaką narażamy się korzystając z telewizorów, laptopów i smartfonów, może mieć niekorzystny wpływ na wiele komórek naszego organizmu, od komórek skóry i tkanki tłuszczowej, po neurony, mówi doktor Giebultowicz. Jako pierwsi pokazaliśmy, że konkretne metabolity – związki chemiczne pozwalające naszym komórkom na prawidłowe funkcjonowanie – ulegają zmianie u muszek owocówek wystawionych na działanie niebieskiego światła, dodaje. Zdaniem uczonej, ograniczenie ekspozycji na niebieskie światło może być dobrą strategią zachowania dłużej młodości.
Już wcześniej prowadzone na OSU badania wykazały, że owocówki wystawione na działanie światła uruchamiają geny chroniące przed stresem i żyją krócej, niż zwierzęta trzymane w całkowitej ciemności. Naukowcy chcieli teraz zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, przyjrzeli się więc poziomowi różnych metabolitów w komórkach zwierząt.
Kwas bursztynowy jest niezbędny do produkcji paliwa dla komórek. Jego wysoki poziom w komórce można porównać do paliwa obecnego w dystrybutorze, które jednak nie przedostaje się do zbiornika samochodu. Niepokojący był też fakt, że po wystawieniu na działanie niebieskiego światła zmniejszał się poziom molekuł odpowiedzialnych za komunikację pomiędzy neuronami, zauważa uczona.
Jako że molekuły sygnałowe w komórkach muszek i ludzi są takie same, więc istnieje prawdopodobieństwo, że negatywne skutki ekspozycji na światło niebieskie będą dotyczyły też ludzi. Tę kwestię naukowcy będą badali na hodowlach ludzkich komórek.
Profesor Giebultowicz zaznacza przy tym, że muszki poddano działaniu dość mocnego światła, ludzie są zwykle narażeni na jego mniej intensywne oddziaływanie, więc uszkodzenie komórek może być mniej dramatyczne. Na ile jednak jest ono istotne dowiemy się z przyszłych badań.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Grupa japońskich naukowców z Kyoto University wykorzystała eksplozje do wyprodukowania... najmniejszych diamentowych termometrów, które można będzie wykorzystać do bezpiecznych pomiarów różnic temperatury w pojedynczej żywej komórce.
Gdy w sieci krystalicznej diamentu dwa sąsiadujące atomy węgla zostaną zastąpione pojedynczym atomem krzemu, pojawia się optycznie aktywne miejsce, zwane centrum krzem-wakancja (silicon-vacancy center, SiV). Od niedawna wiemy, że takie miejsca są obiecującym narzędziem do pomiaru temperatur w skali nanometrów. Atom krzemu, gdy zostanie wzbudzony laserem, zaczyna jasno świecić w wąskim zakresie światła widzialnego lub bliskiej podczerwieni, a kolor tego światła zmienia się liniowo w zależności od temperatury otoczenia diamentu.
Zjawisko to jest bezpieczne dla żywych organizmów, nawet dla bardzo delikatnych struktur. To zaś oznacza, że można je wykorzystać podczas bardzo złożonych badań nad strukturami biologicznymi, np. podczas badania procesów biochemicznych wewnątrz komórki. Problem stanowi jednak sam rozmiar nanodiamentów. Uzyskuje się je obecnie różnymi technikami, w tym za pomocą osadzania z fazy gazowej, jednak dotychczas potrafiliśmy uzyskać nanodiamenty o wielkości około 200 nm. Są one na tyle duże, że mogą uszkadzać struktury wewnątrzkomórkowe.
Norikazu Mizuochi i jego zespół opracowali technikę pozyskiwania 10-krotnie mniejszych niż dotychczas nanodiamentów SiV. Japońscy naukowcy najpierw wymieszali krzem ze starannie dobraną mieszaniną materiałów wybuchowych. Następnie, w atmosferze wypełnionej CO2, dokonali eksplozji. Później zaś przystąpili do wieloetapowej pracy z materiałem, który pozostał po eksplozji. Najpierw za pomocą kwasu usunęli sadzę i metaliczne zanieczyszczenia, następnie rozcieńczyli i wypłukali uzyskany materiał w wodzie dejonizowanej, w końcu zaś pokryli uzyskane nanodiamenty biokompatybilnym polimerem. Na końcu za pomocą wirówki usunęli wszystkie większe nanodiamenty. W ten sposób uzyskali jednorodny zbiór sferycznych nanodiamentów SiV o średniej średnicy 20 nm. To najmniejsze wyprodukowane nanodiamenty SiV.
Mizouchi wraz z kolegami przeprowadzili serię eksperymentów, podczas których wykazali, że ich nanodiamenty pozwalają na precyzyjne pomiary temperatury w zakresie od 22 do 40,5 stopnia Celsjusza. Zakres ten obejmuje temperatury wewnątrz większości organizmów żywych. To zaś otwiera nowe możliwości badań struktur wewnątrzkomórkowych. Japończycy zapowiadają, że rozpoczynają prace nad zwiększeniem liczby SiV w pojedynczym nanodiamencie, co ma pozwolić na uzyskanie jeszcze większej precyzji pomiaru. Dzięki temu – mają nadzieję – w przyszłości można będzie badać poszczególne organelle.
Szczegóły badań zostały opisane na łamach Carbon.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wątroba ma unikatowe możliwości regeneracji po uszkodzeniu. Jednak dotychczas nie było jasne, czy możliwości te nie zmniejszają się wraz z wiekiem. Doktor Olaf Bergmann z Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie stanął na czele międzynarodowego zespołu naukowego, który miał zająć się tą kwestią. W trakcie badań naukowcy wykazali, że starzenie się nie wpływa na zdolności regeneracyjne wątroby i są one tak duże, że niezależnie od naszego wieku, wątroba przez całe życia ma średnio... 3 lata.
Wątroba jest odpowiedzialna za oczyszczanie organizmu z toksyn. Jako że przez cały czas ma z nimi do czynienia, prawdopodobnie bez przerwy ulega uszkodzeniom. By zaradzić temu problemowi, organ ten ma unikatowe właściwości regeneracyjne. A jako że zdolności regeneracyjne całego naszego organizmu zmniejszają się wraz z wiekiem, naukowcy chcieli sprawdzić, czy to samo dotyczy wątroby.
Zespół złożony z biologów, fizyków, matematyków i lekarzy przeanalizował wątroby wielu osób, które zmarły pomiędzy wiekiem 20 a 84 lat. Naukowcy ze zdumieniem zauważyli, że komórki wątroby wszystkich zmarłych były mniej więcej w tym samym wieku. Niezależnie od tego, czy masz 20 lat czy 84, twoja wątroba zawsze ma średnio nieco poniżej 3 lat, mówi doktor Bergmann.
Naukowcy mówią tutaj o średnim wieku wątroby, gdyż nie wszystkie komórki są tak młode. Pewna grupa komórek może żyć nawet do 10 lat zanim się odnowi. Ta populacja zawiera więcej DNA niż inne komórki. Większość komórek w naszym organizmie zawiera 2 zestawy chromosomów. Istnieją jednak komórki, które z wiekiem akumulują więcej materiału genetycznego. W końcu zawierają one 4, 8 czy nawet więcej zestawów chromosomów.
Gdy porównaliśmy typowe komórki wątroby z tymi, zawierającymi więcej DNA, odkryliśmy różnice w procesie ich odnowy. O ile typowe komórki odnawiają się raz w roku, komórki zawierające więcej materiału genetyczne mogą żyć nawet przez dekadę. Z wiekiem odsetek komórek bogatszych w materiał genetyczny rośnie. Sądzimy, że jest to mechanizm obronny chroniący nas przed akumulacją szkodliwych mutacji, mówi Bergmann. Uczony chciałby zbadać, czy podobny mechanizm istnieje u osób cierpiących na chroniczne choroby wątroby, które czasem prowadzą do nowotworów.
Podczas określania wieku komórek naukowcy wykorzystali metodę radiowęglową. Jednak nie taką, jaka stosowana jest np. w archeologii, gdyż ze względu na długi czas połowicznego rozpadu nie nadaje się ona do określenia wieku komórek żywego, czy też niedawno zmarłego, organizmu. Z pomocą przyszły jednak testy broni jądrowej prowadzonej w latach 50. XX wieku. W ich wyniku do atmosfery trafiły olbrzymie ilości C14, które zostały zaabsorbowane przez organizmy żywe. W roku 1963 wprowadzono zakaz naziemnych testów broni jądrowej i od tego czasu ilość C14 w atmosferze spada. A ilość C14 w atmosferze bardzo dobrze koreluje z ilością C14 w naszych organizmach. Mimo że są to śladowe ilości, nieszkodliwe dla zdrowia, możemy je wykryć i zmierzyć w tkankach. Porównując zaś ilość radiowęgla w atmosferze i komórkach, możemy określić wiek komórek, wyjaśniają naukowcy.
Grupa Bergmanna zajmuje się też problemem regeneracji innych organów, jak mózg i serce. Obecnie naukowcy badają, czy u osób z chronicznymi chorobami serca pojawiają się nowe komórki. Badanie procesu regeneracji komórek bezpośrednio na ludzkim organizmie jest bardzo trudne z technicznego punktu widzenia. Daje nam jednak unikatowy wgląd w komórkowe i molekularne mechanizmy regeneracji organów, podsumowuje doktor Bergmann.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Josef Käs z Uniwersytetu w Lipsku i Ingolf Sack z Charité-Universitätsmedizin Berlin wykazali, że rozprzestrzenianie się komórek nowotworu mózgu zależy zarówno od ich właściwości fizycznych, jak i biomechanicznych. Zdaniem naukowców, niewielka zmiana w elastyczności komórek glejaka – najbardziej niebezpiecznego z nowotworów mózgu – znacząco zmienia jego zdolność do przerzutowania.
Sack jest chemikiem, a Käs fizykiem. Obaj specjalizują się w badaniu nowotworów, ale z różnej perspektywy. Sack bada mechaniczne właściwości tkanek, opracował technikę elastografii rezonansu magnetycznego, będącej połączeniem drgań o niskiej częstotliwości i rezonansu magnetycznego. Jest ona wykorzystywana do śledzenia postępów chorób. Z kolei Käs to optycznej pułapki, w której za pomocą laserów można deformować miniaturowe miękkie obiekty, jak komórki, badając ich elastyczność i zdolność do odkształcania się.
Już przed dwoma laty obaj naukowcy zauważyli, że komórki glejaka są bardziej miękkie i mniej lepkie niż komórki nowotworowe guzów niezłośliwych. Jako, że glejaka trudno jest usunąć, gdyż wysuwa on niewielkie „macki” do otaczającej go tkanki, naukowcy zdali sobie sprawę, że rozprzestrzenianie się tego nowotworu może być napędzane wyłącznie prawami fizyki. Pojawianie się tego typu „macek” to bowiem dobrze znane zjawisko z fizyki płynów, gdy płyn o niskiej lepkości zostanie wprowadzony do innego płynu.
Naukowcom udało się zrekrutować do badań ośmiu pacjentów, czterech z łagodnym guzem mózgu i czterech z guzami złośliwymi, w tym trzech z glejakiem. Wyniki badań zaskoczyły samych badaczy. Niezwykłą rzeczą był fakt, że właściwości mechaniczne pojedynczej komórki były odzwierciedlane we właściwościach mechanicznych całej tkanki, mówi Käs. Uzyskane dane wskazują jednak, na bardziej złożony obraz niż po prostu lepkie komórki tworzące lepki guz.
Zgodnie z wcześniejszymi badaniami guzy złośliwe były bardziej miękkie i mniej lepkie niż guzy łagodne. Jednak, i to właśnie było zaskakujące, tworzące je komórki nie były mniej lepkie. Okazało się, że najważniejsza jest zdolność komórek do rozciągania i ich elastyczność. To ona była skorelowana ze zdolnością tkanki do „płynięcia”. Komórki guza, żeby się rozprzestrzeniać, musiały być zdolne do przeciskania się pomiędzy innymi komórkami. Zdaniem naukowców, to właśnie ta elastyczność, a nie lepkość, jest najważniejszym czynnikiem decydującym o zdolności tkanki do rozprzestrzeniania się.
Komórki nowotworowe nie muszą dokonywać specjalnych zmian genetycznych, by rozpocząć proces „wysuwania macek”. Wystarczy, że mają odpowiednie właściwości mechaniczne. To wystarcza do bardzo inwazyjnego rozrostu tkanki, stwierdza Käs.
Dokonane przez niemieckich uczonych odkrycie to jednocześnie z terapeutycznego punktu widzenia zła i dobra wiadomość. Zła, gdyż właściwości mechaniczne trudniej zaburzyć niż procesy molekularne. Dobrą zaś jest sam fakt, że poznaliśmy ten mechanizm. Jeśli zmiany fizyczne mogą spowodować, że guz staje się bardziej złośliwy, to mogą też doprowadzić do tego, że stanie się bardziej łagodny. Zrozumienie tego procesu może w przyszłości przyczynić się do rozwoju nowych terapii.
Więcej na ten temat przeczytamy w piśmie Soft Matter.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.