Искусственный интеллект нашел применение в полифармакологии

Долгое время считалось, что эпителиальные клетки неспособны общаться электрическими импульсами, однако двое ученых из Университета Массачусетса в Амхерсте доказали обратное. Они обнаружили, что клетки эпителия в культуре реагируют на точечные повреждения неким аналогом потенциала действия.

Исследователи выращивали эпителиальные клетки на чипе с микроэлектродами. На небольшом участке монослоя кратковременно фокусировали лазерный луч, чтобы повредить клетки, но не задеть металлический электрод, и измеряли электрические потенциалы на разном расстоянии от места повреждения. В результате ученые зарегистрировали изменения внеклеточного потенциала, которые сохранялись минимум 5 часов после повреждения (более длительные измерения, как пишут авторы, были невозможны по техническим причинам). Формой и амплитудой эти колебания потенциала напоминали пики электрической активности нейронов, но были более продолжительными — от 1 до 2 секунд. Выявленная активность прекращалась при обработке клеток ЭДТА или при ингибировании механочувствительных ионных каналов, что указывает на ключевую роль ионов кальция в таком обмене сигналами.

Авторы статьи убеждены, что их открытие может послужить для регенеративной медицины и разработки биосовместимых имплантатов. «Из этого могут вырасти носимые датчики, имплантируемые устройства и ускоренное заживление ран», — комментирует профессор Стив Граник с факультета наук о полимерах и инженерии. «Понимание этих криков, которыми обмениваются поврежденные клетки, открывает двери, о существовании которых мы даже не подозревали», — добавляет его коллега доктор Сун-Мин Ю.

Осенью 2023 года миссия НАСА OSIRIS-REx доставила на Землю 121,6 грамма реголита (остаточного грунта) с астероида Бенну — это самый крупный образец, когда-либо привезенный из космоса, если не считать лунных. Космический зонд собрал этот образец в ходе быстрого — всего несколько секунд — беспосадочного маневра при помощи раскладного манипулятора, на котором был закреплен пробоотборник. На возвращение капсулы с образцом зонду потребовалось два года, после чего материал проанализировали ученые из более чем 40 институтов по всему миру. По результатам исследований были опубликованы статьи в Nature и Nature Astronomy.

Исследователи сделали два важных открытия. Во-первых, анализ структуры и химического состава образца выявил следы процесса испарения, который, по-видимому, длительное время протекал на исходном космическом теле. Ученые обнаружили эвапориты — минеральные осадки, формирующиеся при испарении воды с растворенными в ней солями. Такие осадки встречались в метеоритах и раньше, однако состав Бенну оказался намного разнообразнее — в общей сложности 11 минералов — и включал, в частности, фосфаты, карбонаты и сульфаты; грунт также был богат натрием. Некоторые из них, например, трона, были обнаружены на внеземных образцах впервые.

Другое открытие касается присутствия органических молекул. Образец грунта Бенну массой 17,75 мг подвергли масс-спектрометрическому анализу высокого разрешения, который выявил азотсодержащие гетероциклы. Концентрация этих соединений составила около 5 нмоль/г — примерно в 5–10 раз выше, чем ранее обнаруживали на астероиде Рюгу. (В 2023 году команда японских ученых нашла в образцах Рюгу урацил и никотиновую кислоту.) На Бенну исследователи нашли все пять азотистых оснований, входящих в состав ДНК и РНК, а также ксантин, гипоксантин и никотиновую кислоту. Кроме того, в образце удалось идентифицировать 14 из 20 биогенных аминокислот (и еще 19, которые не встречаются в земных белках). При этом все хиральные небелковые аминокислоты образовывали рацемическую смесь (или близкую к таковой). Такие данные ставят под сомнение гипотезу о том, что на хиральность земной жизни повлияло раннее смещение состава Солнечной системы и ее пребиотических молекул в сторону L-аминокислот.

Национальный центр биотехнологической информации США (NCBI) весной 2025 года планирует добавить в свои базы данных около 3000 латинских названий вирусов, построенных по правилам бинарной линнеевской номенклатуры (первое слово обозначает род, второе вид). Коронавирус SARS-CoV-2 будет называться Betacoronavirus pandemicum, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ, human immunodeficiency virus 1, HIV-1) — Lentivirus humimdef1, вирус Шарк-Ривер — Orthobunyavirus squalofluvii.

Международный комитет таксономии вирусов (ICTV) заявляет, что это исправит ситуацию с беспорядочным присвоением названий. Вирусы в настоящее время подразделяются на семейства и роды, но в качестве видовых названий используют производные от болезни, организма-хозяина или места обнаружения вируса. В некоторых современных работах идентифицируются тысячи вирусов сразу, поэтому необходимо унифицировать номенклатуру.

Натан Грюбо из Йельской школы общественного здравоохранения, специалист по разнообразию вируса денге, назвал новую систему «глупой и помпезной»: по его мнению, она не облегчит, а осложнит работу ученых. Но другие вирусологи считают, что если она будет дополнять, а не заменять старую, это приемлемо.

Сейчас базы данных NCBI содержат только старые видовые названия, тогда как база данных ICTV уже доступна для поиска только по новым, но исследователи могут загрузить таблицу Excel, чтобы увидеть параллельно старые и новые названия.

Синтетические материалы способны активировать контактный путь свертывания крови, переводя фактор свертывания XII в активную форму XIIa. Поверхности медицинских изделий, контактирующих с кровью, должны обладать антитромботическими свойствами, чтобы предотвратить избыточную коагуляцию и не препятствовать гемостазу. Авторы статьи в Nature Materials разработали полимер, который связывается с фактором XII, но не активирует его.

Предложенный подход отличается от наиболее популярной стратегии — предотвращения адсорбции фактора XII на поверхности изделия. Ранее этот же коллектив создал библиотеку макромолекул, положительный заряд которых защищен от прямого взаимодействия другими функциональными группами. Эти макромолекулы демонстрировали высокую биосовместимость, в частности, при контакте с кровью. Покрытие, полученное на их основе, протестировали in vitro с использованием человеческой крови и на кроликах — им проводили шунтирование сонной артерии и яремной вены. Опыты подтвердили, что материал не индуцирует свертывание, но не обладает антикоагуляционными свойствами сам по себе, поэтому не помешает нормальной коагуляции.

Авторы полагают, что описанное ими покрытие можно будет применять в большинстве устройств, контактирующих с кровью, чтобы предотвратить тромбообразование и снизить потребность в использовании антикоагулянтов, тем самым уменьшая риск кровотечений.

Исследование электрофизиологической активности с помощью микроэлектродов затруднено тем, что оно не позволяет охватить всю сложность 3D-структуры, например, органоида мозга. Авторы статьи в Science Advances представили e-Flower — микроэлектродный массив, способный самостоятельно обволакивать сфероиды мозга и регистрировать их активность.

Устройство состоит из четырех гибких лепестков с платиновыми электродами. При попадании жидкости (среды для культивирования) на лепестки они сворачиваются вокруг сфероида — это обеспечивается тем, что гидрогель в составе конструкции набухает в жидкости и меняет форму. Интересно, что к такому открытию привела особенность гидрогеля, которая изначально представляла проблему для исследователей. Один из сотрудников проекта разрабатывал мягкие нейроимпланты и обнаружил, что они непредсказуемо скручивались при контакте с водой, и это происходило как раз из-за набухания гидрогеля. Когда ученые смогли контролировать этот процесс, они создали e-Flower. Он совместим со стандартными системами регистрации электрофизиологической активности и не требует дополнительного оборудования или реагентов. Кривизна лепестка при погружении в жидкость способна достигать 300 мкм, изменение формы происходит за несколько минут и не повреждает сфероиды, вокруг которых оборачивается устройство. Кривизну и степень сворачивания устройства можно регулировать, варьируя состав среды и концентрацию сшивающего агента при приготовлении гидрогеля. Регистрация спонтанной активности нейронов по всей поверхности сфероида подтверждает, что e-Flower применим для комплексного измерения сигналов, которое не было возможно ранее.