Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
SARS-CoV-2 wykorzystuje nanorurki do infekowania neuronów
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Około 15 lat temu immunolog Dusan Bogunovic z Columbia University natrafił na pacjentów cierpiących na rzadką chorobę genetyczną. Pierwotnie sądzono, że mutacja zwiększa ich podatność na niektóre infekcje bakteryjne. Jednak im więcej takich pacjentów identyfikowano, im szerzej zakrojone badania można było przeprowadzić, tym bardziej jasne stawało się, że osoby takie mają niezwykłą cechę – ich organizmy wyjątkowo skutecznie radziły sobie z wirusami.
Naukowiec odkrył, że u wszystkich pacjentów występuje niedobór białka ISG15, pełniącego funkcję regulatora odporności. Towarzyszył mu charakterystyczny dla infekcji wirusowej stan zapalny – łagodny, ale przewlekły i obejmujący cały organizm. Analiza komórek układu odpornościowego wykazała, że pacjenci zetknęli się z wieloma wirusami, w tym grypy, odry, świnki czy ospy wietrznej. Zaskakujące było jednak to, że osoby z mutacją nigdy nie zgłaszały objawów typowych dla tych infekcji.
Wyniki badań skłoniły naukowców do postawienia pytania, czy mechanizm związany z ISG15 można wykorzystać do opracowania uniwersalnej terapii przeciwwirusowej. Taki środek mógłby w przyszłości stanowić ochronę przed kolejnymi epidemiami i pandemią.
Przed tygodniem w Science Translational Medicine ukazał się artykuł An mRNA-based broad-spectrum antiviral inspired by ISG15 deficiency protects against viral infections in vitro and in vivo. Bogunovic i jego koledzy informują w nim o opracowaniu uniwersalnej eksperymentalnej terapii antywirusowej. Gdy stworzony przez siebie środek podawali w postaci kropli do nosa myszom i chomikom, powstrzymywał on replikowanie wirusów grypy oraz SARS-CoV-2 i łagodził objawy choroby. Te dwa wirusy zostały przetestowane in vivo. Natomiast żaden wirus badany in vitro nie poradził sobie z ochroną zapewnianą komórkom przez nowy środek.
Nowa terapia naśladuje skutki niedoboru ISG15. Naukowcy nie wyłączają jednak genu ISG15, gdyż ma on związek z wytwarzaniem ponad 60 białek, a skupili się na 10 białkach odpowiedzialnych za ochronę antywirusową. Na obecnym etapie rozwoju konstrukcja ich środka przypomina szczepionki mRNA przeciwko COVID. W skład preparatu wchodzi 10 cząsteczek mRNA kodujących 10 białek. Zostały one zamknięte w lipidowej nanocząsteczce. Po podaniu komórki biorcy wytwarzają 10 białek chroniących organizm. Całość działa przez krótki czas, wywołuje znacznie mniejszy stan zapalny niż u osób z niedoborem ISG15, ale to wystarcza do zapobiegania chorobom wirusowym, zapewnia Bogunovic.
Zdaniem naukowca, taka szczepionka może znakomicie przyczynić się do powstrzymania kolejnych pandemii. Można by ją podawać lekarzom, osobom w domach opieki i rodzinom chorych. W ten sposób osoby te byłyby chronione na wczesnym etapie rozwijającej się pandemii, bez względu na to, jaki wirus ją wywołuje. Uważamy, że zadziała to nawet jeśli czynnik chorobowy nie zostanie jeszcze zidentyfikowany, mów Bodunovic.
Technologia wymaga jeszcze dopracowania, szczególnie droga podawania i dawka. Co prawda myszy i chomiki były chronione przed poważnym zachorowaniem, ale – zdaniem Bogunovica – ochrona nie była na tyle silna, by bezpiecznie mogły się one kontaktować z chorymi zwierzętami. Naukowcy muszą też określić, jak długo trwa ochrona. Obecnie szacują, że jest to 3-4 dni od podania środka.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z kilku amerykańskich uczelni opracowali niezwykły sposób szczepienia. Wykorzystują przy tym... nić dentystyczną. Przetestowali swój pomysł na myszach i okazało się, że to działa. Nić dostarcza szczepionkę do tkanki pomiędzy zębami a dziąsłami, a u tak zaszczepionych myszy doszło do zwiększenia produkcji przeciwciał na powierzchniach wyściełanych błoną śluzową, takich jak nos czy płuca.
Powierzchnie pokryte błoną śluzową są bardzo ważne, gdyż to one są bramą do organizmu dla takich patogenów jak wirusy grypy czy koronawirusy. Gdy podajemy tradycyjną szczepionkę, przeciwciała są głównie wytwarzane we krwi, w błonach śluzowych pojawia się ich stosunkowo niewiele. Wiemy jednak, że jeśli szczepionkę poda się do błony śluzowej, przeciwciała pojawiają się w i niej, i we krwi. To daje organizmowi dodatkową linię obrony przed wniknięciem patogenu, mówi profesor Harvinder Singh Gill z North Carolina State University i Texas Tech University.
Skąd jednak pomysł właśnie na nić dentystyczną jako metodę dostarczania szczepionki? Przyczyną jest nabłonek łączący. To specyficzny typ nabłonka, który znajduje się na styku dziąsła i zęba. To kluczowa struktura dla zdrowia przyzębia. W przeciwieństwie do innych rodzajów nabłonka, jego komórki są luźno połączone, co pozwala na migrację komórek odpornościowych, stanowiących obronę naszego organizmu w jamie ustnej. Nabłonek łączący jest łatwiej przenikalny niż inne rodzaje nabłonka i jednocześnie jest częścią błony śluzowej. To unikatowa struktura, którą można wykorzystać do stymulowania produkcji przeciwciał w błonach śluzowych organizmu, mówi Gill.
Naukowcy nasączyli więc szczepionką niewoskowaną nić dentystyczną i użyli taką nić na myszach laboratoryjnych. Następnie sprawdzili wytwarzanie przeciwciał u myszy, u których szczepionkę podano przez nić dentystyczną, przez nos oraz umieszczając preparat pod językiem myszy. Okazało się, że podanie szczepionki za pomocą nici dentystycznej do nabłonka łączącego spowodowało znacznie większą produkcję przeciwciał niż obecny złoty standard szczepień doustnych, czyli umieszczenie środka pod językiem, mówi Rohan Ingrole z Texas Tech University. Zastosowanie nici chroniło też przed wirusem grypy równie dobrze, co podanie szczepionki przez nabłonek nosa, dodaje.
Wyniki badań są bardzo obiecujące, gdyż większości szczepionek nie można podać przez nabłonek nosa. Nie wchłaniają się one dobrze. Ponadto podanie przez nos może potencjalnie prowadzić do przedostania się szczepionki do mózgu, co rodzi obawy o bezpieczeństwo. W przypadku podania przez nabłonek łączący, nie ma takiego ryzyka. Podczas eksperymentów wykorzystaliśmy jedną ze szczepionek, którą podaje się przez nos, by porównać efektywność obu dróg szczepienia, wyjaśnia Gill.
Eksperymenty pokazały też, że trzy różne klasy szczepionek – białkowe, z wykorzystaniem nieaktywnych wirusów i mRNA – dają silną odpowiedź immunologiczną zarówno w krwi, jak i w błonach śluzowych. Ponadto, przynajmniej w modelu zwierzęcym, nie miało znaczenia, czy bezpośrednio po podaniu szczepionki za pomocą nici, zwierzę jadło lub piło.
Nowa metoda szczepienia wygląda bardzo obiecująco, jednak nie jest doskonała. Nie sprawdzi się u niemowląt, które nie mają zębów. Otwarte pozostaje też pytanie o efektywność takiego szczepienia u ludzi z chorobami przyzębia czy infekcjami jamy ustnej.
Badania opisano na łamach Nature Biomedical Engineering.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zobaczcie, co wirus opryszczki typu I (HSV-1) robi z komórkami. Po lewej jądro komórkowe przed atakiem wirusa, po prawej – 8 godzin po infekcji. Wirusy są w pełni uzależnione od gospodarzy. Przejmują maszynerię komórek gospodarza, by się namnażać. Okazuje się, że HSV-1 w znaczącym stopniu przebudowuje też wnętrze komórki.
Badacze z hiszpańskiego Narodowego Centrum Biotechnologii zarejestrowali, w jaki sposób wirus przeorganizowuje materiał genetyczny w komórce, zmieniając jego kształt tak, by zyskać najlepszy dostęp do genów, których potrzebuje do optymalnej reprodukcji. HSV-1 to oportunistyczny projektant wnętrz, którzy niezwykle precyzyjnie przebudowuje ludzki genom i wybiera, z którymi jego fragmentami wchodzi w interakcje. To nowatorski mechanizm manipulacji, o którym nie wiedzieliśmy, stwierdziła główna autorka najnowszych badań, doktor Esther González Almela.
Już wcześniej wiedziano, że inne herpeswirusy ścieśniają i zmieniają kształt chromosomów gospodarza. Nie było jednak wiadomo, czy jest to działanie celowe, czy też skutek uboczny zakażenia komórki wirusem. Teraz naukowcy zdobyli pierwszy dowód, że HSV-1 celowo zmienia genom w komórce. Robi to zaledwie w ciągu kilku godzin. Jednak najbardziej obiecującym aspektem tych badań jest spostrzeżenie, że blokując pojedynczy enzym gospodarza – topoizomerazę typu I – można całkowicie zablokować zdolność HSV-1 to reorganizacji materiału genetycznego komórki i tym samym powstrzymać infekcję. Być może uda się w ten sposób kontrolować uciążliwego wirusa, którego nosicielami są niemal 4 miliardy ludzi.
Proces przejmowania komórki przez wirusa rozpoczyna się w ciągu godziny od infekcji. Patogen przejmuje kontrolę nad polimerazą RNA II oraz topoizomerazą I i wykorzystuje je do syntezy własnych białek. Wirus tak intensywnie przejmuje kontrolę, że po około 3 godzinach polimeraza RNA II i inne białka przestają obsługiwać ludzkie geny, w komórce niemal całkowicie ustaje transkrypcja, a to prowadzi do fizycznych zmian w strukturze genomu. Występująca w jądrze komórkowym chromatyna ulega silnemu skondensowaniu i po 3 godzinach zajmuje jedynie 30% pierwotnej objętości. Ten bardzo brutalny atak zaskoczył naukowców. Zawsze sądziliśmy, że gęsta chromatyna blokuje aktywność genów. Tutaj widzimy mechanizm działający w drugą stronę – najpierw dochodzi do dezaktywacji genów, a potem to zagęszczenia chromatyny, stwierdzili naukowcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na Uniwersytecie w Linköping powstała pipeta, za pomocą której do indywidualnych neuronów można podawać jony bez naruszania delikatnego środowiska pozakomórkowego. Możliwość precyzyjnego kontrolowania koncentracji jonów pomaga w badaniu ich wpływu na komórki oraz współpracy pomiędzy poszczególnymi komórkami. Kiedyś ta technologia może zostać wykorzystana do niezwykle precyzyjnego leczenia chorób neurologicznych, takich jak epilepsja, mówi profesor Daniel Simon.
Naukowcy chcieliby się dowiedzieć, jak zmiany w koncentracji jonów wpływają na neurony i komórki gleju. Wcześniejsze próby zbadania tego problemu polegały na wpompowaniu do środowiska międzykomórkowego płynu z jonami. To jednak oznaczało zaburzenie delikatnej równowagi biochemicznej. Nie wiadomo było, czy obserwowane wówczas zmiany w aktywności neuronów i gleju spowodowane są przez substancje podawane wraz z płynem, zmiany ciśnienia czy też sam ruch płynu.
Dlatego też naukowcy z Laboratorium Elektroniki Organicznej na Uniwersytecie w Linköping stworzyli pipetę, za pomocą której w pobliże wybranych neuronów można podawać jony, bez naruszania środowiska międzykomórkowego. To zaś umożliwia badania ich wpływu na neurony i komórki gleju. Pipeta ma zaledwie 2 mikrometry średnicy. To 25-krotnie mniej niż średnica ludzkiego włosa i 5-krotnie mniej niż średnica neuronów.
Wstępne eksperymenty zostały przeprowadzone na preparatach z hipokampu myszy. Neurony nie reagowały na zmiany w koncentracji jonów tak szybko, jak się spodziewaliśmy. Z kolei astrocyty reagowały bardzo szybko i dynamicznie. Dopiero gdy astrocyty zostały „nasycone”, dochodziło do aktywacji neuronów. To pokazuje dynamikę interakcji pomiędzy różnymi typami komórek mózgowych, której inne metody badawcze nie wyłapywały, dodaje Theresia Arbring Sjöström.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Każdy z nas potrafi przywołać z pamięci charakterystyczny widok psa otrzepującego się po wyjściu z wody. Podobnie otrzepują się wszystkie zwierzęta posiadające futro. Jednak do niedawna nauka nie wiedziała, jaki mechanizm uruchamia takie zachowanie. O wiedzę tę wzbogacił nas właśnie profesor neurobiologii David Ginty i jego zespół z Wydziału Neurobiologii Harvard Medical School.
Naukowcy wykorzystali nowoczesne narzędzia, które w znacznej mierze sami opracowali, do wyizolowania i śledzenia pojedynczych neuronów oraz stymulowania ich lub blokowania za pomocą światła. Dzięki nim dowiedzieli się, że za aktywowanie takiego zachowania odpowiadają łatwo pobudliwe mechanoreceptory typu C (C-LTMRs). Receptory te stanowią wczesny system ostrzegania, że coś – insekt, woda czy brud – za chwilę wejdzie w kontakt ze skórą. To wrodzony mechanizm odruchowy, który jednak zwierzę może kontrolować. Profesor Ginty porównuje jego działanie do sytuacji, gdy na naszym ramieniu wyląduje komar. Możemy odruchowo potrząsnąć ramieniem czy uderzyć owada dłonią, ale możemy też się powstrzymać.
Naukowcy z laboratorium Ginty'ego wykorzystali olej słonecznikowy, którego krople nakładali na grzbiet myszy, które genetycznie zmodyfikowano tak, by za pomocą światła stymulować lub blokować specyficzne neurony. Tak zaawansowane eksperymenty stały się możliwe dzięki temu, że w ciągu ostatnich dwóch dekad opracowano potężne narzędzia genetyczne.
Na skórze znajduje się około 20 różnego typu receptorów czuciowych. Około 12 z nich jest odpowiedzialnych za rejestrowanie różnego typu dotyku, od szybkiego ukłucia, przez wibracje po delikatne masowanie. Receptory C-LTMR są owinięte wokół podstawy mieszków włosowych i należą do najbardziej czułych receptorów skóry. Rejestrują najlżejsze ruchy włosa czy ugięcie skóry wokół jego podstawy. Z receptora sygnały wędrują do mózgu za pośrednictwem rdzenia kręgowego.
Wielką zaletą technik wykorzystanych przez laboratorium Ginty'ego jest możliwość przyjrzenia się temu, co dzieje się w rdzeniu. Rozumiemy sposób organizacji neuronów przetwarzających informacje wizualne i dźwiękowe. Jeśli jednak chodzi o dotyk, o przetwarzanie sygnałów somatosensorycznych, dopiero próbujemy to zrozumieć, gdyż bardzo trudno jest uzyskać dostęp i rejestrować to, co dzieje się w rdzeniu kręgowym, stwierdza uczony.
Jego zespołowi udało się zidentyfikować konkretny obszar w mózgu, do którego trafia sygnał skłaniający psa do otrzepania się, ale wiele jeszcze pozostaje do zbadania. Naukowcy wciąż nie wiedzą, czy zidentyfikowany przez nich szlak nerwowy jest jedynym mechanizmem biorącym udział w reakcji na kontakt z wodą czy też istnieją jeszcze inne, niezidentyfikowane. Trudno jest odpowiedzieć na to pytanie, gdyż narzędzia, jakich zwykle używamy, rzadko w 100 procentach blokują to, co byśmy chcieli. Dlatego nie wiemy, czy obserwowane zachowanie wynika z 10% niezablokowanych sygnałów, czy też istnieje inna droga ich przekazywania, czy inny typ komórki, który przeoczyliśmy. W tym przypadku chodzi raczej o to drugie, ale nie jesteśmy pewni, wyjaśnia uczony.
Drugie pytanie, na które trzeba odpowiedzieć brzmi: dlaczego, skoro C-LTMR znajdują się na całym ciele, otrzepywanie się jest uruchamiane tylko w przypadku zmoczenia środkowej części grzbietu? Można to w pewnej mierze wyjaśnić faktem, że ta część ciała znajduje się poza zasięgiem łap i zębów. Nie tłumaczy to jednak, jak to się dzieje, że sygnały pochodzące z takich samych neuronów i trafiające do tych samych części mózgu, raz wywołują otrzepywanie się, a innym razem nie. Być może, zastanawiają się badacze, sygnały ze środkowej części grzbietu trafiają do innych regionów jądra okołoramieniowego w mózgu, niż sygnały z pozostałej części ciała. A może te z grzbietu są wzmacniane w rdzeniu kręgowym, dlatego wywołują taką reakcję.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.