Объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии 2023 года

Микро- и нанообработка произвела революцию в электронике и фотонике и могла бы способствовать развитию биомедицины, однако совместимость их методов с живыми организмами остается низкой. Китайские ученые попытались адаптировать эти технологии к работе с живой тканью и напечатали микроскопические «татуировки» на поверхности тела тихоходок.

Метод, которым воспользовались исследователи, называется ледяной литографией. Чтобы нанести узоры на тихоходок, команда сперва перевела этих микроскопических животных в криптобиоз, медленно обезвоживая их. Затем каждую тихоходку помещали на бумагу из углеродного композита, охлаждали до –143°C и покрывали анизолом для защиты от повреждений. На слое замерзшего анизола формировали узор с помощью сфокусированного пучка электронов. При нагреве до комнатной температуры в вакууме избыток анизола сублимировался. После этого тихоходок регидратировали. Полученные узоры стабильно держались на поверхности тела тихоходок — это были комбинации квадратов, точек и линий шириной до 72 нм (одним из узоров стала эмблема Университета Уэстлейк в Ханчжоу, где и работали исследователи). Пример напечатанного узора опубликован в статье — с ним можно ознакомиться по ссылке. 

Процедуру пережили около 40% тихоходок (для сравнения, в одном из экспериментов с пребыванием в открытом космосе выжило 68%). Однако на выживших, по-видимому, такая татуировка сказалась не сильно — их поведение после регидратации не отличалось от нормального. Исследователи подчеркивают, что оптимизация позволит сделать метод безопаснее. Они полагают, что ледяная литография найдет применение в биомедицине и астробиологии.

Многие биологические ткани характеризуются не только механической прочностью, но и способностью к регенерации. Синтетические гидрогели не могут обладать обоими свойствами — для повышения прочности приходится жертвовать возможностью самовосстановления материала. Однако ученые из Финляндии и Германии нашли способ обойти это ограничение и создали регенерирующий гидрогель.

За основу гидрогеля взяли концентрированный акриламид. Перед полимеризацией в него добавили нанолисты синтетического гекторита — разновидности силикатного глинистого минерала. Будучи встроенными в плотную гелевую структуру, они формируют стопки листов, способные сдвигаться относительно друг друга и формировать макроскопический монодомен при сдвиге.

Таким способом авторы статьи, опубликованной в Nature Materials, добились одновременно прочности гидрогеля и его способности к самовосстановлению. Материал обладает прочностью на растяжение до 4,2 мегапаскалей (Мпа) и модулем жесткости 50 МПа. При этом гидрогель характеризуется практически 100%-ной эффективностью самовосстановления при повреждении. Исследователи утверждают, что подход можно обобщить на другие полимеры и нанокомпоненты, чтобы создавать жесткие регенерирующие гидрогели. Они могут найти применение в таких областях, как конструирование мягких роботов, доставка лекарств, заживление ран или создание искусственной кожи.

В ноябре 2024 года в Science опубликовали статью о создании геномной генеративной модели  Evo. Этот ИИ способен предсказывать ключевые характеристики той или иной ДНК и генерировать последовательности «с нуля» — как отдельные гены, так и целые геномы. Однако Evo обучали только на прокариотических геномных данных, поэтому генерация также ограничивалась последовательностями, характерными для бактерий и архей. 
Теперь же на сайте некоммерческой исследовательской организации Arc Institute опубликован пресс-релиз, в котором сообщается, что разработчики выпустили новую версию — Evo 2. В отличие от предшественника, Evo 2 обучали на геномах как прокариот, так и эукариот, в том числе многоклеточных. В обучающую выборку вошло более 128 тысяч полных геномов (в том числе геном человека) и метагеномные данные — в общей сложности 9,3 триллиона пар оснований. По словам авторов, это крупнейшая на сегодняшний день ИИ-модель в биологии.
Evo 2 продемонстрировал универсальность и надежность в выявлении характеристик ДНК, влияющих на кодируемый ей белок. Например, среди вариантов гена BRCA1, ассоциированного с раком молочной железы, модель отличала доброкачественные мутации от потенциально патогенных с точностью более 90%. Также Evo 2, как генеративная модель, станет ценным инструментом дизайна генов de novo — для исследовательских целей или лечения, такого как генная терапия. Препринт статьи о разработке Evo 2 доступен на сайте института. 

Биотехнологическая компания Gameto (США), основанная в 2021 году, объявила о первом в мире рождении ребенка с использованием процедуры Fertilo, при которой яйцеклетки созревают in vitro. Роды прошли в клинике Санта-Исабель в Лиме (Перу).

Технология Fertilo включает культивирование яйцеклетки in vitro (вне организма матери), в присутствии вспомогательных овариальных клеток, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК). Этот процесс позволяет исключить 80% гормональных инъекций, необходимых при традиционном ЭКО, и сокращает продолжительность курса до трех дней. (В существующих протоколах ЭКО стимуляция овуляции проводится от 10 дней до нескольких недель, причем далеко не каждый цикл приводит к успеху.) Тем самым снижаются риски для матери и облегчаются побочные эффекты, вызванные высокими дозами гормонов.

Исследователи Gameto недавно опубликовали результаты исследования на мышах, в котором показано, что эта процедура не влияет на здоровье потомства.

Чтобы выйти на глобальный рынок ЭКО, Gameto привлекла $73 млн финансирования, сообщает Forbs. Технология Fertilo доступна в Австралии, Аргентине, Мексике и Перу, скоро может стать доступной в Японии и Парагвае, планируются испытания в США.

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.