Новости медицины и здравоохранения!

В Университете Пенсильвании проведено изучение генома штаммов вируса гриппа, существовавших в течение последних 40 лет. Ученые предлагают посмотреть на мутации вируса с другой стороны:

каталогизируя пары генетических изменений, происходивших одно за другим в течение небольшого промежутка времени, можно использовать любую мутацию как предвестника ее грядущего «партнера».

Отслеживание каждой отдельной мутации в этом случае недостаточно. «Иногда мутация является функциональной или адаптирующей вирус к условиям среды», — отмечает руководитель работы Джошуа Плоткин. Авторов интересовали лишь так называемые эпистатически связанные гены (Эпистаз — это взаимодействие генов, при котором активность одного гена находится под влиянием вариаций других генов).

«Если мы видим, что мутация произошла в точке А, а вскоре – в точке В, причем эта тенденция повторяется значительное количества раз, то с некой вероятностью мы можем утверждать, что А и В связаны эпистатически. Первая мутация сама по себе может не нести особой информации, однако она важна в качестве предвестника второй, более важной мутации.

Первая мутация подобна гвоздю, а вторая – молотку»,

— описывает Плоткин. Таким образом, суть эпистаза в том, что результирующее воздействие двух последовательных мутаций заметно превосходит сумму их независимых воздействий.

Авторам работы удалось установить несколько сотен связанных мутаций, в которых одно из изменений служит «воротами» для наступления другого.

Как и предполагалось, эта первая мутация в большинстве случаев была безвредной и незаметной с точки зрения работы вируса. Она не оказывала обнаруживаемого эффекта и обычно даже не вела к изменению последовательности аминокислот в белках вируса. Единственное ее действие – «прокладка дороги» для второй мутации, которая оказывала серьезное воздействие на структуру белков вируса тремя-шестью годами позже. Первая мутация, таким образом, предупреждает о приближении второй.

Первичные нейтральные мутации в предыдущих исследованиях вируса иногда не были замечены либо были отброшены, но они оказались исключительно важны для эволюции вируса.

В подтверждение своей теории авторы работы предъявили мутацию-предвестника появления штамма прошлогоднего сезонного гриппа.

«Честно говоря, меня больше всего интересует использование вируса гриппа как модели для поиска базовых закономерностей молекулярной эволюции. Законы физики и сворачивания белков универсальны, поэтому исследуя эволюцию белков вируса гриппа, мы можем не только извлечь практическую пользу, но и приблизиться к пониманию этих фундаментальных законов», — считает Плоткин. В перспективе он планирует также пересмотреть механизм возникновения устойчивости к лекарственным препаратам у отдельных штаммов, в частности, у «свиного гриппа» H1N1.

Исследуемые мутации влияют, прежде всего, на белки поверхности вредителя. Именно они отвечают за то, каким именно образом вирус проникает в клетки человеческого тела и взаимодействует с ними.

Исследователи надеются, что их работа в ближайшем будущем поможет более эффективно бороться с гриппом и спасти жизни людей: ежегодно от сезонного гриппа по всему миру умирают сотни тысяч человек.

Каждый год сразу после определения штамма начинается гонка по созданию вакцины против него: в это время грипп уже свирепствует и работы должны вестись как можно быстрее. Предсказание грядущего штамма даст специалистам бесценное время для заблаговременного создания вакцины.

Совсем недавно специалисты челябинской лаборатории "Искусственные органы и клетки", созданной при Южно-Уральском научном центре Российской академии медицинских наук, также сообщали о создании "искусственной печени".
Она представляет собой аппарат, позволяющий очистить организм пациента, страдающего печеночной недостаточностью. Новый прибор позволит больным дождаться трансплантации, а в некоторых случаях окончательно выздороветь и больше не нуждаться в пересадке органов.
Процедура длится около двух часа и чем-то напоминает гемодиализ почек. Кровь проходит через специальный фильтр и, избавленная от токсинов, возвращается обратно. В будущем ученые надеются усовершенствовать прибор и установить в нем резервуар с экстрактом свиной печени — из него в организм человека будут поступать полезные вещества.

Технологии трехмерной печати достаточно успешно используются в трансплантологии. К примеру, с помощью 3D-принтеров медики воспроизводят хрящи и другие прочные фрагменты человеческого тела. Однако гораздо больший интерес для создателей искусственной кожи представляет демонстрация, состоявшаяся на научной выставке в Вашингтоне. С помощью печатающего устройства участники выставки изготовили точную копию человеческого уха в течение тридцати минут.

Тест был проведен профессором Ходом Липсоном (Hod Lipson) из Корнелльского университета. «Печатающее устройство разбрызгивает капли пластика через микроскопические дюзы и слой за слоем воспроизводит выбранный физический объект. Печать более сложного имплантата может занять пару часов», - объясняет профессор.

Процесс создания трансплантируемого участка кожи представляет собой более специфичную задачу. В том числе перед изготовлением заплатки принтер должен выполнять сканирование пораженной области, оценить размер и глубину обожженного участка и воспроизводить соответствующее количество клеток.

Ученые считают, что теоретически, для решения этой задачи можно приспособить самый обыкновенный офисный принтер, оснащенный специальным «лифтом», который обеспечит возможность печати в трех измерениях. Разумеется, принтер должен быть заряжен особыми чернилами, содержащими взятый у донора клеточный материал.

Рак кожи стал очень распространенной болезнью, однако для его точной диагностики по-прежнему необходимо взятие проб на биопсию. Взятие ткани на пробу всегда связано с оперативным вмешательством, так что сохраняется определенная опасность для пациента. Чтобы изменить подход к диагностике рака кожи, профессор Дженник Ролланд (Jannick Rolland) с кафедры оптических технологий в университете Рочестера применила довольно редкую технологию – съемку тканей кожи на разной глубине в лучах ближнего, длинноволнового инфракрасного света с переменным фокусным расстоянием. Профессор Ролланд отказалась от более привычного ультразвукового сканирования, поскольку разрешение съемки в ультразвуке составляет лишь несколько миллиметров, а при использовании инфракрасного излучения – порядка микрона. Фактически, Ролланд создала трехмерный микроскоп, способный заглядывать под кожу человека на глубину до 1 мм без внешних разрезов.

Основой компактного сканера, созданного профессором Ролланд, является жидкостный объектив с переменным фокусом и процесс, известный под названием «оптическая когерентная микроскопия». Главным оптическим элементов в объективе является капля воды, которая изменяет свои характеристики под воздействием электрического поля. Поскольку конфигурацию жидкой линзы можно менять очень быстро, сканер размером около 30 см может моментально сделать объемный снимок подозрительного участка кожи, получив несколько тысяч изображений с разной глубиной фокусировки – от 0 до 1 мм. После получения готового снимка врач сам может заключить, является ли образование на коже доброкачественным (изолированным от других тканей) или злокачественным.

Прибор профессора Ролланд уже испытан «in vivo» на живых людях. По результатам испытаний уже опубликован ряд статей, а в дальнейшем автор планирует ввести свой прибор в практику клинических исследований. Теоретически, новый прибор позволит точно отличать одни виды патологических образований в верхнем слое кожи от других. Несмотря на многообещающие перспективы, этот прибор вряд ли получит широкое распространение в самое ближайшее время, хотя с технологической точки зрения наладить серийное производство таких «подкожных микроскопов» высокого разрешения не так сложно. Вероятно, если новый метод диагностики в реальном времени зарекомендует себя, производители медицинской техники смогут выпустить первые образцы через год или два.

Устройство, разработанное сотрудниками медицинского центра Massachusetts General Hospital в Бостоне, состоит из мобильника, подключенного к портативному устройству для магнитно-резонансного сканирования. Одним из главных преимуществ предлагаемой системы является ее исключительная дешевизна. Стоимость самого дорогого аппаратного компонента составляет всего 60 фунтов стерлингов.

Для проведения анализа необходим крошечный фрагмент живой ткани, площадью не более одной тысячной доли миллиметра. Для сбора образца может использоваться тонкая игла, что делает процедуру практически безболезненной. Кстати, благодаря новому оборудованию врачи смогут поставить точный диагноз в течение одного часа. Пациентам больше не придется с волнением ожидать результатов теста в течение нескольких дней или целой недели.

В рамках проводимых испытаний, исследователи взяли образцы новообразований у пациентов с подозрением на рак желудка. К собранным образцам были добавлены антитела, которые связываются с белками в желудочной опухоли, а также крошечные магнитные частицы, способные прикрепляться к антителам. Следующий этап анализа предполагает возбуждение молекул образца с помощью магнитного поля, создаваемого MRI-устройством. Молекулы начинают вибрировать и чем сильнее зафиксированные колебания, тем больше вероятность того, что исследуемое новообразование является злокачественным.

«Приложение для смартфона укомплектовано простым в использовании интерфейсом, который позволит врачам одновременно управлять портативным оборудованием и обрабатывать собранные данные», - объясняет один из разработчиков доктор Сезар Кастро (Cesar Castro).

При проведении испытаний прибора, описанных в последнем номере журнала Science Translational Medicine, точность распознавания составила 88 процентов. Однако в будущем разработчики намерены повысить этот показатель до 100 процентов

Разработчики сообщают, что коммерциализация устройства уже не за горами и медицинские учреждения из разных стран мира смогут взять новинку на вооружение в течение следующих трех лет.

Миниатюрные размеры кардиостимулятора предельно упростят его имплантацию в организм. Как объясняет производитель, инновационное устройство можно будет вводить в тело пациента через катетер без сложной хирургической операции.

«В настоящее время устройство пребывает на стадии разработки, однако коммерчески доступные образцы появятся на рынке уже в ближайшие пять лет», - сообщает Стивен Остерле (Stephen Oesterle) старший вице-президент компании Medtronic.

На данный момент в распоряжении сотрудников Medtronic уже имеется большинство компонентов системы – монтажная плата, осциллятор для генерирования электрического тока, конденсатор для хранения и быстрого высвобождения заряда, модуль памяти для хранения данных и телеметрическая система для их передачи по беспроводным каналам.

С помощью современных технологий, используемых в производстве чипов, разработчики собираются разместить все компоненты на подложке и полагают, что из одной 6-дюймовой пластины можно будет изготовить 60-70 кардиостимуляторов. Кстати, подложки для производства миниатюрных устройств компания собирается выпускать на собственной фабрике в Аризоне.

«Одной из наиболее существенных и не решенных на данный момент проблем является обеспечение электронных компонентов питанием», - признается Стивен Остерле. Корпорация уже заключила соглашения о партнерстве с несколькими стартапами, специализирующимися на производстве тонкопленочных батарей и других инновационных источников питания. Возможно, в ближайшее время проблема будет решена, хотя руководство Medtronic пока не предоставляет подробной информации на этот счет.

Известно, что разработка новых медикаментов представляет собой крайне сложный, продолжительный, трудоемкий и затратный процесс. На разработку каждого нового препарата тратится до 1.3 миллиарда долларов. А по данным HP общий объем затрат на проведение фармацевтических исследований составляет до 16 миллиардов долларов в год.

«Существующие методы дозировки препаратов при разработке новых лекарственных средств основываются на выполняемых вручную операциях или сложных автоматизированных процессах, которые не могут похвастаться исключительной точностью, - объясняет Кати Тобин (Kathy Tobin), вице-президент и генеральный управляющий подразделения HP Specialty Printing Systems. - Наша технология масштабируемой струйной печати, которая позволяет быстро и аккуратно распределять капли вещества, размером всего в одну треть от толщины человеческого волоса, ускорит и упростит решение этой задачи».

Сотрудники HP полагают, что струйные принтеры могут оказаться полезными при проведении лабораторного титриметрического анализа и позволит исследователям с высокой точностью определять уровень концентрации конкретного реагента в растворе. Головки печатающих устройств позволят добавлять препараты микроскопическими порциями по 20 пиколитров с коэффициентом вариации не более 8%, а промежуток времени между операциями составит менее 30 секунд.

Кстати, это первый случай использования корпорацией HP собственной торговой марки и патентованных технологий в отрасли, не имеющей непосредственного отношения к печати.

Официальное разрешение европейских властей стало важным событием для компании – впервые изделия серии Argus будут поставляться не для экспериментов и испытаний, а для массового использования. Напомним, система Argus II включает в себя специальные очки с камерой и вживляемую сетку из 60 электродов, которые передают полученный камерой сигнал на зрительный нерв. Передача сигнала на клетки сетчатки выполняется по радиоканалу.

Наилучшие результаты протезы Argus II сейчас приносят в лечении такого распространенного заболевания, как пигментация сетчатки, поскольку эта болезнь поражает только светочувствительные фоторецепторы и не затрагивает другие нервные клетки в сетчатке. Само собой, наличие всего 60 электродов, стимулирующих сетчатку, обеспечивает очень ограниченные возможности зрения – человек сможет различать свет и тень, контуры крупных предметов. Тем не менее, даже такие возможности дают пациентам значительно улучшения качества жизни и повседневного комфорта.

Как сообщается, розничная цена импланта Argus II составит порядка 115 тыс. долл. США. На первых порах услуги по установке этого импланта будут представляться лишь в нескольких клиниках Швейцарии, Франции и Великобритании – их список будет тщательно контролироваться и расширяться по мере освоения нового технологии хирургами-офтальмологами. Аналогичное разрешение в США производители планируют получить только через год.

Стоит заметить, что компания Second Sight, наладившая серийное производство и поставку глазных протезов для лечения пигментации сетчатки в Европу, уже анонсировала следующую версию своей технологии – к 2012 году возможен выпуск нового протеза с увеличенным количеством электродов, размещаемых на сетчатке глаза. Будущий новый протез должен обеспечить существенно более высокое разрешение – читать мелкий текст он не позволит, но вполне вероятно поможет различать небольшие предметы. Европейские конкуренты Second Sight тоже не дремлют – немецкая компания Retina Implant AG уже начала испытания собственного импланта, содержащего целых 1500 электродов.

Некоторое время назад американские ученые из Университета Северной Каролины продемонстрировали микроботов, способных перемещаться в жидкой среде и по команде выполнять достаточно сложные маневры, такие как разворот на 180 градусов. Другая исследовательская команда сконструировала электромеханического офтальмолога, предназначенного для удаления сгустков крови из кровеносных сосудов глаза.

Впрочем, команде робототехников из IRIS, возглавляемой Майклом Кумером (Michael Kumer) удалось продвинуться дальше своих американских коллег. Кумер – инженер-механик из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, предложил инновационную систему управления роботами, которая обеспечивает исключительную точность и аккуратность передвижений микроскопических созданий.

Роботы вводятся в глаз пациента с помощью тонкой иглы и управляются с помощью электромагнитных волн. Такой подход позволяет роботам обходиться без собственных источников энергии и функционировать в течение длительного периода времени. Роботы помогут врачам бороться с дистрофией желтого пятна. Существующие методы лечения этого распространенного недуга предполагают регулярное впрыскивание медицинского препарата в течение целого месяца.

Уже в недалеком будущем ученые планируют провести полевые испытания разработки на живых лабораторных животных.

Для взаимодействия с протезом пациент должен носить особую головную гарнитуру, которая улавливает сигналы, отправляемые мозгом к утерянной конечности. Сигналы передаются на встроенный в протез микропроцессор по беспроводным каналам связи, после чего система выполняет поиск соответствий во встроенной базе данных известных команд. При обнаружении совпадения AMO Arm самостоятельно выполняет нужную команду, например, поднимает или опускает руку.

В отличие от традиционных высокотехнологичных протезов, оборудованных миоэлектрическими двигателями и реле, устройство AMO Arm приводится в движение с помощью сжатого воздуха, который стимулирует сокращения мышц. Воздух поступает из резервуара, размещенного в кармане пользователя. Впрочем, в будущем разработчики собираются встроить контейнер в сам протез.

Относительно простая технология, лежащая в основе системы, позволяет сократить затраты на производство. В среднем AMO Arm обойдется нуждающимся пациентам почти в четыре раза дешевле, чем традиционный протез, стоимость которого может составлять до 80 тысяч долларов. Еще одной особенностью устройства является исключительная легкость в освоении. Научиться пользоваться протезом, понимающим мысленные команды, можно в считанные минуты.

Изобретатели уже основали компанию под названием Bionik Laboratories Inc. и готовы приступить к коммерциализации своей разработки.

Впрочем, работа над системой AMO Arm еще продолжается. Биоинженеры Тьяго Кейрес (Thiago Caires) и Михал Привата (Michal Prywata) хотят сделать так, чтобы пальцы искусственной руки могли двигаться независимо друг от друга. Еще одной идеей, достойной реализации, является наделение протеза способностью к обучению.