Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Komórka z każdego uczyni ryzykanta
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Psychologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Szwedzcy uczeni dokonali czegoś niezwykłego. Połączyli indywidualne komórki z organicznymi elektrodami. Ich osiągnięcie daje nadzieję, że w przyszłości będziemy w stanie bardzo precyzyjnie leczyć choroby neurologiczne. I nie tylko je.
Mózg jest kontrolowany przez sygnały elektryczne, które są z kolei przekładane na substancje chemiczne służące do komunikacji między komórkami. Nie od dzisiaj wiemy, że mózg można stymulować za pomocą prądu elektrycznego. Jednak stosowane metody są bardzo nieprecyzyjne i wpływają na duże obszary mózgu. W zwiększeniu precyzji pomagają metalowe elektrody. Jednak ich mocowanie do mózgu stwarza ryzyko uszkodzenia tkanki, pojawienia się stanu zapalnego czy blizn. Rozwiązaniem mogą być miękkie polimerowe elektrody.
Naszym celem jest połączenie układu biologicznego z elektrodami, używając przy tym organicznych polimerów przewodzących. Polimery są miękkie i wygodne w używaniu, mogą przekazywać zarówno sygnał elektryczny, jak i jony. Są więc lepszym materiałem niż konwencjonalne elektrody, mówi Chiara Musumeci z Uniwersytetu w Linköping.
Uczona wraz z kolegami z Karolinska Institutet opracowała technikę mocowania organicznych elektrod do błon komórkowych pojedynczych komórek. Dotychczas udawało się to osiągnąć w przypadku genetycznie modyfikowanych komórek, zmienionych tak, by ich błony komórkowe łatwiej łączyły się z elektrodami. Szwedzi są pierwszymi, którzy wykonali takie połączenie z niezmodyfikowanymi komórkami, uzyskali ścisłe dopasowanie, a elektroda nie wpłynęła na funkcjonowanie komórek.
Technika połączenia jest dwuetapowa. W pierwszym kroku wykorzystywana jest molekuła kotwicząca, za pomocą której tworzy się punkt zaczepienia do błony komórkowej. Na drugim końcu molekuły znajduje się struktura, do której mocowana jest następnie elektroda.
Na kolejnym etapie badań naukowcy będą starali się opracować sposób na bardziej równomierne zaczepianie molekuły kotwiczącej, uzyskanie bardziej stabilnego połączenia oraz zbadanie, jak takie połączenie zachowuje się z upływem czasu. Przed nimi jeszcze sporo wyzwań. Naukowcy wciąż nie są w stanie z całą pewnością stwierdzić, że ich technika sprawdzi się w przypadku żywych tkanek. Na razie skupiają się nad uzyskaniem pewnego, stabilnego i bezpiecznego połączenia z komórką.
Jeśli okaże się, że takie połączenia sprawdzają się w żywych organizmach, przyjdzie czas na badania, które dadzą odpowiedź na pytanie, w terapiach jakich chorób można będzie zastosować elektrody łączone z poszczególnymi komórkami.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Rozmawianie przez telefon komórkowy przez 30 lub więcej minut w tygodniu jest powiązane ze znacznym wzrostem ryzyka nadciśnienia, poinformowali chińscy naukowcy na łamach European Heart Journal – Digital Journal. Decydująca dla zdrowia serca jest liczba minut spędzona na rozmowie. Im więcej minut rozmawiamy, tym większe ryzyko. Liczba lat użytkowania telefonu czy też używanie zestawów głośnomówiących nie miały wpływu na ryzyko rozwoju nadciśnienia. Konieczne są dalsze badania, by potwierdzić uzyskane przez nas wyniki, mówi profesor Xianhui Quin z Południowego Uniwersytetu Medycznego w Kantonie.
Nadciśnienie to jeden z najważniejszych czynników rozwoju chorób układu krążenia i zgonów na całym świecie. Cierpi nań około 1/5 ludzkości, co pokazuje, jak ważne są badania w kierunku zidentyfikowania przyczyn nadciśnienia.
Telefony komórkowe są najbardziej chyba rozpowszechnionym gadżetem elektronicznym na Ziemi. Powstaje zatem pytanie o bezpieczeństwo ich użytkowania, szczególnie przez osoby korzystające z nich bardzo intensywnie. Niektóre badania prowadzone na hodowlach komórkowych sugerują, że długoterminowa ekspozycja na fale elektromagnetyczne emitowane przez telefony komórkowe prowadzi do stresu oksydacyjnego, stanu zapalnego czy uszkodzenia DNA. Chińscy uczeni zaczęli zastanawiać się, czy w ten sposób telefony mogą przyczyniać się do rozwoju nadciśnienia. Już wcześniej przeprowadzone badania wykazały, że 35-minutowa ekspozycja prawej półkuli mózgu na pole elektromagnetyczne emitowane przez telefon komórkowy prowadzi do wzrostu ciśnienia spoczynkowego o 5–10 mmHg. Jednak były to badanie prowadzone na małej próbce 10 osób, a jego głównym celem było sprawdzenie krótkoterminowego wpływu telefonów na ciśnienie.
Chińczycy przeanalizowali dane z UK Biobank dotyczące 212 046 osób w wieku 37–73 lat. W momencie rejestracji w bazie danych żadna z tych osób nie miała zdiagnozowanego nadciśnienia. Za użytkowników telefonów komórkowych uznano osoby, które co najmniej raz w tygodniu przez nie rozmawiały. Losy badanych śledzono średnio przez 12 lat. Po tym czasie nadciśnienie zdiagnozowano u 13 984 osób. Gdy następnie sprawdzono częstotliwość użytkowania telefonów przez te osoby, okazało się, że rozmowa przez telefon przez 30 lub więcej minut w tygodniu była powiązana z o 12% wyższym ryzykiem rozwoju nadciśnienia, niż u badanych, którzy rozmawiali krócej niż 30 minut.
W swoich badaniach naukowcy uwzględnili takie czynniki jak płeć, wiek, BMI, rasę, rodzinną historię nadciśnienia, poziom wykształcenia, palenie papierosów, poziom lipidów i glukozy we krwi, używane leki i szereg innych czynników.
Z badań dowiadujemy się, że – generalnie rzecz biorąc – użytkownicy telefonów komórkowych narażeni są na o 7% wyższe ryzyko rozwoju nadciśnienia w porównaniu do osób, które telefonów nie używają, a ci, którzy rozmawiają przez co najmniej 30 minut w tygodniu, rozwijają nadciśnienie o 12% częściej, niż ci, którzy rozmawiają krócej. Ryzyko rośnie wraz z czasem spędzanym na rozmowie. Na przykład jeśli rozmawiamy przez 1–3 godzin w tygodniu, to jest ono wyższe o 13%, przy rozmowach trwających 4–6 godzin wzrasta o 16%, a jeśli rozmawiamy więcej niż 6 godzin tygodniowo, to ryzyko rozwoju nadciśnienia jest o 25% większe, niż przy rozmowach trwających krócej niż 30 minut w tygodniu.
Na poziom ryzyka wpływa też profil genetyczny. Osoby, które mają genetyczne predyspozycje do rozwoju nadciśnienia i rozmawiają przez telefon ponad 30 minut w tygodniu narażają się na o 33% wyższe ryzyko niż ci, którzy nie mają predyspozycji genetycznych i rozmawiają krócej niż 30 minut tygodniowo.
Nasze badania sugerują, że rozmawianie przez telefon komórkowy nie zwiększa ryzyka rozwoju nadciśnienia, o ile rozmawiamy krócej niż przez 30 minut w tygodniu, mówi profesor Qin.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Profesor Marco Hirnstein z Uniwersytetu w Bergen w Norwegii bada, jak czynniki biologiczne, psychologiczne i społeczne wpływają na różnice pomiędzy płciami w zdolnościach poznawczych i jakie mechanizmy neurologiczne leżą u podłoża tych różnic. W przypadku większości zdolności umysłowych różnic takich nie ma lub są pomijalnie małe. Istnieją jednak zadania, w których przeciętnie wyraźnie lepsze są kobiety, a w innych średnio wyraźnie lepsi są mężczyźni, mówi uczony.
Hirnstein postanowił przyjrzeć się kwestiom związanym ze zdolnościami językowymi, które uznawane są za domenę kobiet. Przyjmuje się, że panie mają lepszą fluencję słowną oraz lepiej wypadają w zadaniach związanych z zapamiętywaniem słów.
Przewaga kobiet w posługiwaniu się językiem ma polegać np. na tym, że gdy trzeba wymienić słowa zaczynające się na konkretną literę czy należące do konkretnej kategorii, panie radzą sobie z takimi zadaniami lepiej. Czy jednak na pewno? Prowadzone dotychczas badania nie dawały jednoznacznej odpowiedzi, a ostatnia metaanaliza badań na ten temat została przeprowadzona w 1988 roku.
Hirnstein i jego zespół siedli więc do metaanalizy, do której wybrali traktujące o temacie rozprawy doktorskie, prace magisterskie oraz badania opublikowane w pismach naukowych. W ten sposób zebrali ponad 500 badań, w których łącznie brało udział ponad 350 000 osób. Analiza wykazała, że kobiety są rzeczywiście lepsze, chociaż różnica pomiędzy płciami nie jest bardzo znacząca. Kobiety są lepsze, a przewaga ta utrzymuje się w czasie przez okres całego życia. Jest jednak dość mała, mówi Hirstein.
Co interesujące, naukowcy zauważyli, że w badaniach, których głównym autorem była kobieta, przewaga pań w posługiwaniu się językiem była większa, niż w badaniach, gdzie głównym autorem był mężczyzna.
Badania tego typu nie tylko zaspokajają naszą ciekawość dotyczącą różnic pomiędzy płciami. Przydadzą się też w... medycynie. Choroby neurodegeneracyjne diagnozuje się m.in. za pomocą testów słownych. Na przykład przy diagnozowaniu demencji wiedza o tym, że kobiety są generalnie lepsze od mężczyzn pozwoli uniknąć sytuacji, w której demencja nie jest rozpoznawana, mimo że istnieje, a w przypadku mężczyzn będzie można uniknąć postawienia diagnozy o demencji tam, gdzie jej nie ma. Obecnie wiele testów tego typu nie bierze bowiem pod uwagę różnic pomiędzy płciami.
Wyniki badań opisano na łamach Perspectives on Psychological Science.
« powrót do artykułu -
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
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.