Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  

Recommended Posts

Dzięki nowej technologii podłączania miniaturowych czujników, po raz pierwszy stało się możliwe jednoczesne zarejestrowanie sygnałów z różnych części komórki. Technologia ta umożliwi zbadanie, w jaki sposób funkcjonują i komunikują się ze sobą np. komórki serca czy mózgu.

Charles Lieber i jego koledzy z Uniwersytetu Harvarda wykorzystali tranzystor polowy z nanokabli (NWFET - nanowire field effect transistor), który składa się z nanokabla o średnicy 20 nanometrów umieszczonego na dwutlenku krzemu i połączonego z z elektrodami. Na tym samym podłożu można umieścić wiele kabli, dzięki czemu możliwe jest rejestrowanie wielu sygnałów. Dotychczas jednak nie udało się NWFET zastosować w badaniu komórek, gdyż nie istniała metoda umożliwiająca wymuszenia na komórkach by rosły w precyzyjnie dobranym miejscu tak, żeby można było mierzyć sygnały.

Naukowcy z Harvarda najpierw wyhodowali komórki na podłożu z przezroczystego polimeru, a następnie przenieśli je na macierz tak, że każda komórka miała kontakt z 10 nanokablami. To z kolei umożliwiło jednoczesny pomiar sygnałów z różnych części komórki oraz z różnych części grupy komórek.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W żywych komórkach niezmienne wydaje się być tylko to, że stale się zmieniają. Naukowcom z IChF PAN udało się jednak wykazać, że istnieje w nich pewna wartość, która się nie zmienia. To lepkość. Te badania, choć podstawowe, mogą przyczynić się do powstania zupełnie nowych metod diagnostycznych i leczniczych.
      Wydawałoby się, że w trakcie życia komórki, replikacji DNA, tworzenia białek, ciągłych zmian ich ilości, metabolitów itp. zachodzą w komórce tak drastyczne przemiany, że ta lepkość, związana ze stosunkiem ilości wody do ilości biologicznych cząsteczek w komórce, powinna się zmieniać.
      Tak myślało zresztą wielu naukowców, w tym i sami autorzy pracy opublikowanej w Scientific Reports. Chcieliśmy zbadać, jak zmienia się lepkość cytoplazmy w rozmaitych ważnych momentach życia komórki, np. w trakcie podziału. To dlatego wynik, czyli stałość lepkości był dla nas zupełnym zaskoczeniem, opowiada dr Karina Kwapiszewska.
      Samo sprawdzanie było procesem trudnym i żmudnym. Pełen cykl komórkowy trwa bowiem około 24 godzin, a choć można komórki zsynchronizować niczym tancerki w balecie, czyli sprawić, żeby wszystkie dzieliły się w miarę równocześnie, to nie da się namówić ich, żeby poczekały aż obserwator zrobi im zdjęcie. Będą nieprzerwanie tańczyć do wewnętrznej muzyki. Tu duży ukłon dla mojego kolegi, dr. Krzysztofa Szczepańskiego, który niejedną noc spędził w pracy robiąc pomiary za pomocą spektroskopii korelacji fluorescencji. Trzeba je robić co pół godziny w trakcie trwania całego cyklu komórkowego, a komórka przecież nie zaczeka do rana, żeby się podzielić, mówi dr Kwapiszewska. Dzięki niemu i jego wytrwałości mieliśmy zmapowaną lepkość w trakcie całego cyklu. I to w odpowiedniej liczbie powtórzeń. Tylko tak mogliśmy udowodnić, że to, co zmierzyliśmy to rzeczywisty parametr, a nie artefakt, dodaje.
      Co więcej, naukowcy z IChF PAN odkryli, że lepkość pozostaje stała niezależnie od tego, czy to komórka płuc czy np. wątroby, choć to bardzo różne tkanki. A skoro jest stała, to znaczy, że do czegoś to musi być komórce potrzebne. Zwłaszcza, że wielkość samych komórek może się w obrębie jednej populacji (np. komórek skóry) zmieniać nawet dziesięciokrotnie i to nie ma dla nich aż takiego znaczenia, jak lepkość. Musi być więc mechanizm, który to reguluje.Lepkość ośrodka ma zapewne duże znaczenie dla procesów biochemicznych. Prosto mówiąc, im większa lepkość, tym trudniej cząsteczkom się spotkać, żeby doszło do reakcji. Komórka musi aktywnie regulować tę lepkość, bo inaczej reakcje w pewnych warunkach zachodziłyby wolniej a w innych szybciej. A gdyby któraś z reakcji za bardzo zwolniła –cały układ mógłby się posypać i komórka już nigdy nie wróciłaby do równowagi.
      W jednej z wcześniejszych prac naszego zespołu (Sozański et. al., Phys Rev Lett 2015) wykazano, że wystarczy zwiększyć lepkość tylko 6 razy (to naprawdę niewiele), by zatrzymać w komórce cały transport aktywny, wyjaśnia dr Kwapiszewska. I tu dochodzimy do potencjalnych, choć na razie odległych, zastosowań odkrycia. Skoro wzrost lepkości hamuje procesy życiowe w komórce, to może da się to wykorzystać na przykład do tworzenia terapeutyków przeciwko komórkom nowotworowym. Takich, które wykorzystywałyby procesy fizyczne zamiast np. hamować replikację DNA. Podejrzewamy też, że część chorób neurodegeneracyjnych może być spowodowana lokalnym wzrostem lepkości w komórkach, mówi autorka. Jej wyrównanie mogłoby więc być sposobem na powstrzymanie uszkodzeń w chorobie Parkinsona czy Alzheimera i poprawić rokowanie chorych. Teraz badacze chcą się dowiedzieć, jak zmienia się lepkość w trakcie śmierci komórkowej i czy ta zmiana lepkości jest skutkiem, czy też przyczyną samego procesu

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Największe na świecie badania raf koralowych pozwoliły na określenie które rafy i w jaki sposób można uratować, informują naukowcy z WCS (Wildlife Conservation Society), wielu organizacji pozarządowych, agend rządowych oraz uniwersytetu. Dzięki nim opracowano trzy strategie, które mają zostać szybko wdrożone w celu ratowania raf.
      W najnowszym numerze Nature Ecology and Evolution opublikowano wyniki badań prowadzonych przez ponad 80 naukowców na ponad 2500 rafach na oceanach Indyjskim i Spokojnym.
      Dobra wiadomość jest taka, że wciąż istnieją dobrze funkcjonujące żywe rafy koralowe i nie jest za późno, by je ocalić. Możemy uratować dla przyszłych pokoleń ostatnie istniejące rafy, które zostały dotknięte zmianami klimatu. Jednak tam, gdzie doszło do dużej degeneracji raf, nadbrzeżne społeczności będą musiały znaleźć sobie w przyszłości inne źródło utrzymania, mówi główna autorka badań i szefowa prowadzonego przez WCS programu monitorowania raf, doktor Emily Darling.
      Fakt, że można uratować część raf to dobra wiadomość. W regionie indopacyficznym znajduje się wielka różnorodność raf, niestety od ponad 20 lat w regionie tym coraz częściej dochodzi do incydentów masowego blaknięcia raf.
      Dzięki badaniom udało się zidentyfikować trzy główne strategie zachowania raf koralowych. Pierwsza z nich polega na ich ochronie. Okazało się, że 17% badanych raf dobrze sobie radziło i były to rafy, których nie dotknęły niekorzystne zjawiska z lat 2014–2017 związane z El Niño. Znajdują się one na wodach przybrzeżnych 22 krajów, od Wschodniej Afryki po Azję Południowo-Wschodnią. Można je ocalić koordynując działania na skalę międzynarodową. Druga ze strategii polega na odradzaniu uszkodzonych raf. Mogłaby one objąć 54% badanych raf. To rafy, które jeszcze niedawno dobrze funkcjonowały, jednak dotknęło je masowe blaknięcie z lat 2014–2017. Strategia trzecia to zmiana stylu życia lokalnych społeczności. Aż 28% raf koralowych przestało funkcjonować, a ludzie, którzy są od nich uzależnieni muszą znaleźć inne źródła utrzymania.
      Autorzy badań podkreślają, że niezwykle istotne jest prawidłowe zarządzanie rafami na szczeblu lokalnym, tworzenie obszarów chronionych i inne ograniczenia w ich eksploatacji, ale nie może to zastępować działań globalnych. Ocalenie raf będzie wymagało prowadzenia działań na szczeblu lokalnym i globalnym. Należy z jednej strony ograniczać zależność lokalnych społeczności od raf tak, by rafy były mniej eksploatowane, z drugiej zaś strony należy prowadzić działania zmierzające do utrzymania globalnego ocieplenie na poziomie poniżej 1,5 stopnia Celsjusza od okresu preindustrialnego", mówi doktor Tim McClanahan.
      Utrzymanie się raf koralowych zależy w dużej mierze od ograniczenia emisji węgla do atmosfery. Jednak niezwykle ważne jest zidentyfikowanie tych raf, które zareagują bądź nie zareagują na działania na szczeblu lokalnym. Odpowiednie zarządzanie rafami pozwoli na opracowanie strategii pomocy ludziom, którzy są uzależnieni od raf, dodaje doktor Georgina Gurney.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mutacje genetyczne, które mają miejsce w niedrobnokomórkowych rakach płuc mogą prowadzić do rozwoju guza poprzez zakłócanie komórkom odbioru normalnych sygnałów wzrostu. Uczeni z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco (UCSF) mówią, że ich odkrycie może być istotne dla zrozumienia sposobu rozwoju wielu nowotworów oraz może przyczynić się do opracowania metod ich skutecznego zwalczania.
      Zdrowe komórki polegają na ścieżce sygnałowej Ras/MAPK, która służy im do interpretowania zewnętrznych danych służących prawidłowemu wzrostowi, podziałowi i migracji. Jeśli jednak dojdzie do zakłóceń w przekazywaniu sygnałów komórki mogą rozpocząć niekontrolowany wzrost oraz agresywną inwazję w różne części organizmu. Tego typu mutacje znajdowane są w większości nowotworów. A to daje nadzieję, że odpowiednie potraktowanie szlaku sygnałowego Ras/MAPK pozwoli na walkę z z nimi.
      Podczas dziesięcioleci badań naukowcy doszli do wniosku, że nowotwory napędzane błędami w Ras/MAPK pojawiają się, gdy jeden lub więcej komponentów tego szlaku sygnałowego „zatnie się” na sygnale nakazującym wzrost. Opracowano różne metody, które miałyby wyłączyć taki zacięty włącznik, jednak większość z tych metod nie przeszła testów klinicznych.
      Naukowcy z UCSF opracowali nową technikę kontroli Ras/MAPK i dokonali zadziwiającego odkrycia na temat tego szlaku sygnałowego. Ta nowa technika to instrument diagnostyczny, który podłączamy do chorej komórki, stymulujemy ją i otrzymujemy z niej dane oraz obserwujemy jej reakcję. W ten sposób natrafiliśmy na komórki nowotworowe, które nieprawidłowo przetwarzają sygnały, przez co rozprzestrzeniają się, w odpowiedzi na sygnały, które normalnie są filtrowane i zatrzymywane, mówi jeden z autorów badan, doktor Wendell Lim.
      Szlak sygnałowy Ras/MAPK jest złożony, jednak można go w uproszczeniu postrzegać jako łańcuch czterech białek – Ras, Raf, Mek oraz Erk (MAPK). Ras znajduje się w błonie komórkowej i jako pierwsze odbiera sygnał. Przekazuje go do Raf i Mek, które sygnał przetwarzają oraz wzmacniają i przekazują do MAPK. Stamtąd sygnał trafia do jądra komórkowego, w którym uruchamia odpowiednie programy genetyczne.
      Dotychczas słabo rozumiano, jak czas przekazywania sygnałów wpływa na zachowanie komórki. W San Francisco powstało specjalne narzędzie optogenetyczne, OptoSOS, które za pomocą precyzyjnie dobranych impulsów światła uruchamia Ras. OptoSOS zostało zaimplementowane w wielu różnych liniach komórek zdrowych i nowotworowych, a naukowcy badali, jak zmienia się zachowanie komórek w odpowiedzi na różne wzorce czasowe aktywowania Ras.
      Okazało się, że zdrowe komórki selektywnie reagują na długotrwałe sygnały wzrostu, ignorując sygnały krótkotrwałe, które były włączane i wyłączane. Najprawdopodobniej takie krótkotrwałe sygnały są przez te komórki uznawane za szum tła i ignorowane. Tymczasem niektóre linie komórek niedrobnokomórkowych raków płuc błędnie interpretowały te krótkotrwałe sygnały jako sygnały silne i długotrwałe, co prowadziło do ich gwałtownego wzrostu i tworzenia się guza. Specjaliści zajmujący się badaniem nowotworów spodziewają się, że szlak sygnałowy jest ciągle włączony i pracuje na najwyższych obrotach. Nasze eksperymenty pokazały, że istnieje też druga możliwość, gdzie zmutowane komórki wciąż odbierają zmienne sygnały zewnętrzne, ale nieprawidłowo na nie reagują, stwierdza doktor Jared Toettcher z Princeton University.
      Wydaje się, że za nieprawidłową interpretację sygnałów odpowiada pewna specyficzna mutacja proteiny B-Raf, która zakłóca timing sygnałów w ten sposób, że krótkie impulsy zlewają się w długie.
      Gdy podczas eksperymentów aktywowano Ras krótkimi impulsami z OptoSOS proteina MAPK włączała się i wyłączała po 2 minutach. Jednak w komórkach ze zmutowaną B-Ras po stymulacji przez OptoSOS MAPK była aktywna aż przez 20 minut. Dalsze eksperymenty wykazały, że tak długotrwała aktywność MAPK była związana ze wzrostem i proliferacją komórek.
      Okazało się również, że niektóre leki przeciwnowotworowe, których zadaniem jest wyłączenie nadaktywnych komponentów szlaku Ras/MAPK mogą zakłócać sygnały tak, jak zakłóca je zmutowana B-Raf. Szczególnie silne niepożądane działanie zauważono w przypadku środków wemurafenib oraz SB590885 należących do grupy wysoce selektywnych inhibitorów kinazy seroninowo-treoninowej BRAF. Leki te, jak się okazało, spowalniają wyłączenie aktywności szlaku Ras/MAPK, co pozwala zrozumieć, dlaczego przyjmowanie tych środków jest związane ze zwiększonym ryzykiem pojawienia się innych nowotworów.
      Te badania zwracają nam uwagę na niedoceniane dotychczas zjawisko timingu sygnałów i sugeruje, że może ono odgrywać ważną rolę w rozwoju wielu nowotworów. W przyszłości mogą powstać narzędzia diagnostyczne i terapeutyczne, które będą brały pod uwagę zakłócenia sygnałów na poziomie funkcjonalnym, których występowania nie można jednoznacznie wykryć za pomocą sekwencjonowania genomu nowotworu, co jest obecnie standardowym postępowaniem badawczym, stwierdził doktor Trever Bivona z UCSF.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wystawienie na oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez telefon komórkowy wpływa na rozwój mózgu płodu, co potencjalnie może doprowadzić do nadaktywności.
      Zespół z Uniwersytetu Yale prowadził badania na myszach. Wyniki badań ukazały się w Scientific Reports. To pierwszy eksperymentalny dowód, że ekspozycja płodów na fale radiowe z komórek wpływa [...] na zachowanie dorosłych - twierdzi dr Hugh S. Taylor.
      Nad klatką ciężarnych myszy umieszczano wyciszony telefon komórkowy, który w czasie eksperymentu nawiązywał połączenie. Gryzonie z grupy kontrolnej trzymano w takich samych warunkach, ale telefon nie działał.
      Amerykanie oceniali aktywność mózgu dorosłych myszy. Zbadano je też za pomocą baterii testów psychologicznych i behawioralnych. Okazało się, że zwierzęta, które jako płody poddawano oddziaływaniu promieniowania elektromagnetycznego, były hiperaktywne, miały też zmniejszoną pojemność pamięciową. Wg Taylora, jest to skutkiem zaburzenia rozwoju neuronów z kory przedczołowej.
      Wykazaliśmy, że u myszy problemy behawioralne przypominające ADHD są spowodowane ekspozycją na promieniowanie elektromagnetyczne telefonów komórkowych. Wzrost częstości występowania zaburzeń zachowania u dzieci może [więc] po części być skutkiem ekspozycji na fale radiowe w okresie życia płodowego.
      Ekipa z Yale podkreśla, że potrzebne są badania na ludziach, by określić bezpieczny poziom ekspozycji w ciąży i lepiej zrozumieć wchodzący w grę mechanizm. Tamir Aldad podkreśla, że ciąża gryzoni trwa tylko 19 dni i młode rodzą się z mniej rozwiniętym mózgiem, dlatego należy sprawdzić, czy ewentualne ryzyko byłoby podobne. By oddać potencjalną ludzką ekspozycję, w ostatnim studium wykorzystano telefony komórkowe, ale w przyszłości do bardziej precyzyjnego zdefiniowania poziomu ekspozycji posłużymy się standardowymi generatorami pola magnetycznego.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Korzystanie z telefonu komórkowego sprawia, że chwilę potem ludzie stają się mniej prospołeczni.
      Prof. Anastasiya Pocheptsova i Rosellina Ferraro oraz student Ajay T. Abraham z University of Maryland przeprowadzili serię eksperymentów, w których ustalili, że po krótkim okresie korzystania z telefonu komórkowego badani wykazywali mniejszą chęć zostania wolontariuszem w lokalnej służbie społecznej, gdy ich o to poproszono. Poza tym szybciej przestawali się zajmować rozwiązywaniem zagadek słownych, mimo że wiedzieli, że poprawne odpowiedzi przekładają się na datek dla organizacji charytatywnej.
      Ograniczenie tendencji do skupiania się na innych następowało nawet wtedy, gdy uczestników studium proszono o narysowanie własnych telefonów komórkowych i pomyślenie o korzystaniu z nich.
      W eksperymentach wzięło udział kilka grup studentów college'u, a więc kobiety i mężczyźni tuż po dwudziestce. Możemy się [jednak] spodziewać podobnych efektów w innych grupach wiekowych. Biorąc pod uwagę coraz większe rozpowszechnienie komórek, należy się liczyć ze skutkami społecznymi na szeroką skalę - uważa Ferraro.
      Skąd bierze się spadek tendencji prospołecznych? Telefon komórkowy bezpośrednio wywołuje uczucie łączności z innymi, zaspokajając podstawową ludzką potrzebę przynależności. Później nie trzeba więc już podejmować wysiłków, by funkcjonować jako część społeczności czy pomagać innym. Psycholodzy ustalili, że łączność jest tu kluczem. Kiedy w jednym z eksperymentów porównywano użytkowników telefonów oraz Facebooka, okazało się, że za pośrednictwem komórki ludzie czuli się bardziej związani z otoczeniem.
×
×
  • Create New...