Открытия 21 века в цитологии

20 самых важных открытий XXI века

Открытия 21 века в цитологии

За 15 лет с начала нового тысячелетия люди и не заметили, что попали в иной мир: мы живем в другой Солнечной системе, умеем ремонтировать гены и управлять протезами силой мысли. Ничего этого в XX столетии не было

Генетика

Геном человека полностью секвенирован

Робот сортирует ДНК человека в чашках Петри для проекта The Human Genome

Проект «Человеческий геном» (The Human Genome Project) начался в 1990 году, в 2000-м был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном — в 2003 году.

Однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков еще не закончен. В основном он был выполнен в университетах и исследовательских центрах США, Канады и Великобритании.

Секвенирование генома имеет решающее значение для разработки лекарств и понимания того, как устроено человеческое тело.

Генная инженерия вышла на новый уровень

В последние годы был разработан революционный метод манипуляции ДНК при помощи так называемого CRISP-механизма. Эта методика позволяет избирательно редактировать определенные гены, что раньше было невозможно.

Математика

Доказана теорема Пуанкаре

В 2002 году российский математик Григорий Перельман доказал теорему Пуанкаре, одну из семи задач тысячелетия (важные математические проблемы, решение которых не найдено в течение десятков лет).

Перельман показал, что исходная трехмерная поверхность (если в ней нет разрывов) обязательно будет эволюционировать в трехмерную сферу.

За эту работу он получил престижную «медаль Филдса», аналог Нобелевской премии в математике.

Астрономия

Открыта карликовая планета Эрида

Впервые Эриду сфотографировали еще 21 октября 2003 года, но заметили на снимках только в начале 2005-го. Ее открытие стало последней каплей в спорах о судьбе Плутона (продолжать ли его считать планетой или нет), что изменило привычный образ Солнечной системы (см. стр. 142–143).

Обнаружена вода на Марсе

В 2005 году аппарат «Марс Экспресс» Европейского космического агентства обнаружил большие залежи водяного льда недалеко от поверхности — это очень важно для последующей колонизации Красной планеты.

Физика

Глобальное потепление — быстрее, чем ожидалось

В 2015 году ученые из Всемирного центра мониторинга ледников при Цюрихском университете (Швейцария) под руководством доктора Михаэля Цемпа, работая совместно с коллегами из 30 стран, установили, что темп таяния ледников на Земле к настоящему времени, по сравнению c усредненными показателями за XX век, вырос в два-три раза.

Обнаружена квантовая телепортация

Такая телепортация отличается от телепортации, о которой любят говорить фантасты, — при ней материя или энергия не передаются на расстояние. Эксперименты по передаче квантовых состояний на большие расстояния были удачно проведены за последние 15 лет не менее чем десятком научных групп. Квантовая телепортация очень важна для создания сверхзащищенных шифров и квантовых компьютеров.

Экспериментально подтверждено существование графена

Его двумерная (толщиной в один атом) кристаллическая решетка проявляет необычные электрофизические свойства.

Впервые графен был получен Андреем Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году (Нобелевская премия за 2010-й).

Его планируется использовать в электронике (в сверхтонких и сверхбыстрых транзисторах), композитах, электродах и т. д. Кроме того, графен — второй по прочности материал на свете (на первом месте — карбин).

Доказано существование кварк-глюонной плазмы

В 2012 году эксперименты физиков, работающих с ускорителем RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), попали в Книгу рекордов Гиннесса с формулировкой «за самую высокую температуру, полученную в лабораторных условиях».

Сталкивая ионы золота на ускорителе, ученые добились возникновения кварк-глюонной плазмы с температурой 4 триллиона °С (в 250 тысяч раз горячее, чем в центре Солнца).

Спустя примерно микросекунду после Большого взрыва Вселенная была наполнена как раз такой плазмой.

Найден бозон Хиггса

Существование этой элементарной частицы, отвечающей за массу всех прочих частиц, теоретически было предсказано Питером Хиггсом еще в 1960-х годах. А найдена она была во время экспериментов на Большом адронном коллайдере в 2012-м (за что Хиггс, совместно с Франсуа Энглером, получил Нобелевскую премию 2013 года).

Биология

Людей поделили на три энтеротипа

В 2011 году ученые из Германии, Франции и нескольких других исследовательских центров доказали, что по генетике населяющих нас бактерий люди делятся на три категории, или энтеротипа. Энтеротип человека проявляется в разной реакции на еду, лекарства и диеты, и потому стало ясно, что никаких универсальных рецептов в этих областях существовать не может.

Создана первая синтетическая бактериальная клетка

В 2010 году ученые из Института Крейга Вентера (был одним из лидеров гонки по расшифровке человеческого генома) создали первую полностью синтетическую хромосому с геномом.

Когда ее встроили в бактериальную клетку, лишенную генетического материала, она начала функционировать и делиться по предписанным новым геномом законам.

В перспективе синтетический геном позволит создавать вакцины против новых вирусных штаммов за часы, а не за недели, производить эффективное биотопливо, новые пищевые продукты и т. д.

Удачно записаны и перезаписаны воспоминания

Начиная с 2010 года несколько исследовательских групп (США, Франция, Германия) научились записывать в мозг мышей ложные воспоминания, стирать реальные, а также превращать приятные воспоминания в неприятные. До человеческого мозга дело пока не дошло, но осталось недолго.

Получены «этичные» (не из эмбрионов) плюрипотентные стволовые клетки

В 2012 году Синъя Яманака совместно с Джоном Гёрдоном стали лауреатами Нобелевской премии за открытие 2006 года — получение плюрипотентных стволовых клеток мыши путем эпигенетического перепрограммирования.

За последующее десятилетие не менее десятка научных групп добились впечатляющих успехов в данной области, в том числе с человеческими клетками.

Это предвещает скорые прорывы в терапии рака, регенеративной медицине, а также в клонировании человека (или его органов).

Палеонтология

Впервые обнаружены мягкие ткани динозавра

Мэри Швейцер руководила научной группой, которая описала коллаген, выделенный из бедренной кости Tyrannosaurus reх

Молекулярный палеонтолог Университета Северной Каролины Мэри Швейцер в 2005 году в окаменевшей конечности подростка-тираннозавра из Монтаны (возрастом 65 млн лет) обнаружила мягкие ткани.

Ранее считалось, что любые белки разложатся максимум за несколько тысяч лет, поэтому никто их в окаменелостях и не искал.

После этого мягкие ткани (коллаген) были обнаружены и в других древнейших образцах.

У людей обнаружены гены неандертальцев и «денисовского человека»

Участники международного симпозиума «Переход к верхнему палеолиту в Евразии: культурная динамика и развитие рода Homo» осматривают место раскопок в центральном зале Денисовой пещеры

Из работ двух научных групп стало ясно, что от 1 до 3% генома среднестатистического европейца или азиата восходит к неандертальцам. Но у каждого современного индивидуума присутствуют несхожие неандертальские аллели (различные формы одного и того же гена), поэтому общая сумма «неандертальских» генов куда выше, до 30%. «Наследники» неандертальцев (скрещивание происходило около 45 тысяч лет назад) — в основном европейцы; у азиатов в геноме присутствуют следы скрещивания с еще одним гоминидом — «денисовским человеком». Самые «чистые» Homo sapiens — уроженцы Африканского континента.

Медицина

По дыханию распознана ранняя стадия рака легких

Год назад группа израильских, американских и британских ученых разработала устройство, которое способно точно идентифицировать рак легких и определить, в какой стадии он находится.

Основой устройства стал анализатор дыхания со встроенным наночипом NaNose, способный «вынюхать» раковую опухоль с 90-процентной точностью, даже когда раковый узелок практически незаметен.

В скором времени стоит ожидать анализаторов, которые смогут по «запаху» определять и другие виды рака.

Разработано первое полностью автономное искусственное сердце

Специалисты американской компании Abiomed разработали первое в мире полностью автономное постоянное искусственное сердце для имплантаций (AbioCor). Искусственное сердце предназначено для пациентов, у которых невозможно лечение собственного сердца или имплантация донорского.

Бионика

Созданы биомеханические устройства и протезы, контролируемые усилием мысли

Американец Зак Вотер испытал бионический ножной протез, поднявшись по лестнице на 103-й этаж небоскреба Уиллис-тауэр, расположенного в Чикаго

В 2013 году появились первые опытные образцы «умных» протезов с обратной связью (эмуляцией осязательных ощущений), которые позволяют человеку чувствовать то, что «ощущает» протез.

В 2010-х годах созданы и отдельные от человека устройства, управляемые только через мысленный интерфейс (иногда с инвазивными контактами, но чаще это похоже на головной обруч с сухим электродом), — компьютерные игры и тренажеры, манипуляторы, транспорт и пр.

Электроника

Перейден петафлопсный барьер

В 2008 году новый суперкомпьютер в Лос-Аламосе (США) заработал со скоростью более квадриллиона (тысяча триллионов) операций в секунду.

Следующий барьер, эксафлопсный (квинтиллион операций в секунду) будет достигнут в ближайшие годы.

Системы с такой невероятной скоростью необходимы в первую очередь для высокопроизводительных вычислений — обработки данных научных экспериментов, климатического моделирования, финансовых операций и т. д.

Alamy, SPL, Newscom / Legion Media, SPL / Legion Media (X2), Photo courtesy of North Carolina State University, Reuters / Pix- Stream, Александр Кряжев / РИА Новости, Reuters / Pix-Stream, Michael Hoch, Maximilien Brice / © 2008 CERN, for the benefit of the CMS Collaboration, AP / East News

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 12, декабрь 2015

Источник: http://www.vokrugsveta.ru/article/239630/

Научные открытия 21 века

Открытия 21 века в цитологии

  • Мужик не тот пошел 
    И все-такие они существуют. Ученые празднуют открытие гравитационных волн

    Почти сотню лет назад о них говорил Альберт Эйнштейн. Это открытие стало ярким подтверждением теории относительности. Любая материя, движущаяся с ускорением, испускает гравитационные волны. Этот исторический прорыв открывает перед человечеством грани Вселенной, неизвестные науке ранее.

    Тайные комнаты в гробнице Тутанхамона

    Тайные комнаты в гробнице Тутанхамона

    Археологи при помощи специальной радиолокационной установки обнаружили в гробнице две тайные комнаты. По мнению специалистов, гробница, в которой ранее покоился правитель древнего Египта, была приготовлена для Нефертити. Но из-за внезапной ранней смерти Тутанхамона его положили именно здесь.

    Возможность управления протезом

    Массовый биопротез запускают в производство

    Не просто управление, а управление при помощи сигналов головного мозга. Раньше о таком можно было прочитать в научно-фантастических романах. Сегодня – стало реальностью.

    Наличие воды на Марсе

    Ученые нашли воду на Марсе

    Само исследование Марса при помощи марсоходов, стало глобальным успехом науки. Длительное время многие учёные были убеждены, что четвертая планета от Солнца – безжизненная пустыня, непригодная для жизни. Но обнаружение на планете водяного льда говорит за то, что раньше на Марсе были моря  и океаны, а, возможно, и жизнь, похожая на земную.

    Открытие эликсира молодости

    Переливание молодой крови

    Средство Макропулоса оказалось точно таким, каким его представляли некоторые ученые-алхимики средневековья. Оказывается, переливание молодой крови в пожилой организм омолаживает последний. Ученые обнаружили в молодой крови фактор GDF11, который способен увеличивать мускульную силу, омолаживать сердце и вызывать в головном мозге рост нейронов.

    Быстрое таяние ледников

    Таяние ледников

    Открытие важное, но не очень-то обнадеживающее. Вопреки прогнозам ученых, скорость таяния крупнейших ледников мира растет. Мало того, она ускоряется с каждым годом. Если дело и дальше пойдет так же, то многие страны просто-напросто уйдут под воду, как легендарная Атлантида.

    Открытие экзопланет

    Экзопланеты

    За последние годы, благодаря сверхмощным телескопам, их отрыто несколько десятков. Экзопланеты – это такие, на которых, теоретически, могла бы процветать жизнь, как на Земле. Открытие говорит в пользу того, что мы все же не одиноки во Вселенной.

    Стволовые клетки

    Стволовые клетки помогут омолодиться без неприятных последствий

    Исследователи сразу нескольких научных центров практически одновременно сумели получить из клеток кожи полноценные стволовые эмбриональные клетки. Открытие поистине эпохальное, которое поможет выращивать необходимые органы, которые не будут отторгаться после пересадки.

    Новые методы борьбы с раком

    Полынь трава

    Огромный шаг вперед в деле борьбы с этой чумой современности сделали ученые Калифорнийского университета.

    Они обнаружили уникальные свойства полыни (артемизинина), которые можно использовать при борьбе с раком легких.

    Выяснилось, что это пахучее растение способно менее чем за сутки уничтожить почти все раковые клетки. Сейчас в лаборатории идет создание нового лекарства на основе артемизинина.

    Подтверждение факта существования темной материи

    Исследование темной материи — актуальная задача астрофизики

    Вселенная состоит не из звезд и галактик, а из темной материи.

    Звезды и галактики —  всего лишь пять процентов вещества Вселенной, остальное — темная материя. Раньше это была лишь догадка, теория, теперь — научный факт.

    Правда, что темная материя из себя представляет, пока непонятно. Обнаружение ее, утверждают ученые, перевернет наше представление о мире.

    Доказана теорема Пуанкаре

    Григорий Перельман

    Как известно, Нобелевскую премию по математике не присуждают. Существует версия, что математик Миттаг-Леффлер был любовником жены Нобеля, за что оскорбленный муж вычеркнул эту науку из завещания.

    Впрочем, это, скорее, исторический анекдот. Аналог Нобелевской премии в математике — «медаль Филдса», которую в 2002 году получил российский математик Григорий Перельман.

    Он доказал теорему Пуанкаре, одну из семи задач тысячелетия.

    Квантовая телепортация

    Осуществлена полная квантовая телепортация

    Это немножко не та телепортация, о которой говорят писатели-фантасты. Телепортируется не материя или энергия, а состояние. Кому интересно, более подробно о квантовой телепортации доступным языком, может прочитать здесь.

    Открыт бозон Хиггса

    Питер Хиггс

    О существовании этой элементарной частицы, которая отвечает за массу всех прочих частиц, физик-теоретик Питер Хиггс говорил более полувека тому назад. Именно Хиггс предсказал её существование. В 2012 году, во время эксперимента на Большом адронном коллайдере, подтвердилось его пророчество. Награда (Нобелевская премия) нашла героя!

    Обнаружены мягкие ткани динозавра

    T. Rex

    Прежде считалось, что любые белки разлагаются за несколько тысяч лет. Динозавры вымерли миллионы лет назад, поэтому никто мягкие ткани в их останках не искал. Оказалось, что ошибочка вышла. Молекулярный палеонтолог Мэри Швейцер (США) в окаменевшей конечности тираннозавра обнаружила мягкие ткани. Находке 65 миллионов лет. T. Rex – опять показал себя самым крутым.

    Доказано существование кварк-глюонной плазмы

    Кварк-глюонная плазма

    Для обывателя – полная абракадабра. Объясним проще: кварк-глюонная плазма — это плазма с температурой четыре триллиона градуса по Цельсию. Палец туда советь не следует.

    Температура в двести пятьдесят тысяч раз выше, чем в недрах Солнца. Её получили физики из США, сталкивая ионы золота на ускорителе.

    Тут же их имена были золотыми буквами записаны в книгу рекордов Гиннесса.

    Синтетическая бактериальная клетка

    Синтетическая бактериальная клетка

    Первая полностью синтетическая хромосома с геномом была создана в 2010 году. Затем её встроили в бактериальную клетку, которая была лишена генетического материала. После чего клетка стала делиться по законам нового генома. Открытие, которое способно перевернуть всю нашу жизнь, настолько оно перспективное.

    Записаны и перезаписаны воспоминания

    Вспомнить всё

    Пока только у мышей. Им в мозг были внедрены ложные воспоминания и  стерты реальные. А неприятные воспоминания заменили приятными. Скоро эта технология доберется и до людей. Будет вам «Вспомнить всё» с Арнольдом Шварценеггером.

    У людей обнаружены гены неандертальцев

    Неандертальцы наследили в Х-хромосоме жителей Европы и Азии

    Учёные доказали, что все мы – наследники неандертальцев. Их гены обнаружены у современного человека. Если вспомнить, как вели себя наши предки, то неудивительно поведение многих наших современников. В конце концов, культура лишь недавнее наслоение на нашей психике.

    Перейден петафлопсный барьер

    TERA-100 самый мощный суперкомпьютер в Европе

    Ожидается, что следующий эксафлопсный барьер будет перекрыт новым суперкомпьютером в Лос-Аламосе. Эксафлопсный барьер — квинтиллион операций в секунду. Я знаю только квадриллион (тысяча триллионов) операций в секунду. Но он уже, блин, считается медленным. Эх, где мой старый калькулятор?

    Мужик не тот пошел

    Древние воины и охотники

    Древний воин и охотник был гораздо сильнее и выносливее современного человека. Такой вывод сделали ученые, которые отсканировали лазерным методом скелеты наших древних предков.

    Когда женщины сетуют на то, что настоящих мужиков не осталось, они в общем и целом правы. Тысячи лет тому назад в обществе произошла революция: от охоты человечество перешло к земледелию, и это сказалось на физическом состоянии сапиенсов.

    Если бы сегодня на Олимпийских играх одним из участников оказался древний охотник, он легко победил бы всех тренированных, домпингованых участников. Переход к малоподвижному образу жизни негативно сказался в основном на мужчинах.

    Они утратили силу, ловкость, реакцию, зато приобрели одышку, остеопороз, гипертонию и ожирение.

    Древний человек-охотник

    Анализы на кальций в костях

    Такой вывод сделали ученые, которые отсканировали лазерным методом скелеты наших древних предков.
    Сравнив данные с результатами анализа костей современных спортсменов, исследователи констатировали: двуногие млекопитающие утратили первоначальные физические навыки тогда, когда от собирательства и охоты перешли к выращиванию скота, возделыванию земли и культивации зерновых культур.

    Охота на мамонта

    В результате оседлого образа жизни понизилась двигательная активность, упала физическая выносливость и продолжала падать с каждым новым поколением.
    Мужики перестали таскать тяжелую добычу на плечах, спуртовать и бегать на супердлинные расстояния.

    Древний человек-охотник

    Выслеживая добычу

    Я представляю себе Олимпийские игры 2016 в Бразилии. На дистанции 100 метров чемпион мира Усэйт Болт и древний охотник, воин Нао, Сын леопарда из племени уламров. Побеждает Нао!
    Марафонская дистанция. На старте мировой рекордсмен Деннис Киметто и Сын леопарда.

    Первым к финишу с огромным отрывом приходит Сын леопарда.
    Штанга. На помосте звезда тяжелой атлетики Киануш Ростами. Тяжелоатлет в рывке фиксирует новый мировой рекорд. Лео не понимает, что марафонская дистанция уже завершена, подхватывает штангу и устремляется с ней по беговой дорожке.

  • Источник: https://al-shell.ru/nauchnye-otkrytiya-21-veka/

    Крупнейшие научные достижения в медицине и биологии, которые спасают от страшных болезней

    Открытия 21 века в цитологии

    Медицина – это область, которая постоянно развивается. Благодаря ей были уничтожены некоторые болезни, созданы дети, а заболевания, которые раньше были серьезными, теперь относительно легкие. Технологии также сыграли большую роль в становлении медицинской науки, сделав ее эффективнее, чем когда-либо прежде.

    Редакция Joy-pup.com решила исследовать, какие достижения в этом поле были недавно проделаны, и скажем точно – вы должны это знать!

    1. Искусственный иммунитет

    Внашем организме есть иммунные телохранители– Т-клетки, которые обеспечивают защитуот возбудителей инфекционных заболеваний,но при извлечении из организма онивыживают всего несколько дней, поэтомуих невероятно трудно синтезировать влаборатории.

    Команда биоинженеров изUniversity ofCalifornia Los Angeles (UCLA)в результате упорного труда смогласоздать синтетические Т-клетки, которыеимитируют форму, размер, гибкость ибазовую функциональность природныхТ-клеток.

    После активизации эти заменителисмогли атаковать инфекции и раковыеклетки.

    2. Трансплантаты будущего, которые возможно просто напечатать

    Командаисследователей из Имперского колледжаи Королевского колледжа Лондонаразработала новую технику для создания3-Dорганов и тканей человека, используякриогенную заморозку.

    Таким образом,создали достаточно мягкие ткани,имитирующие свойства тканей головногомозга и легких.

    Также ученые надеются,что эту технику удастся использоватьдля регенерации поврежденных тканейбез дополнительного риска, а именноотторжения организмом.

    This 3D printed synthetic bone can replace a damaged bone.

    Национальныйнаучный фонд в Северо-Западном университетеСША (NSFNorthwestern University) сумел напечатать на3D-принтересинтетическую кость из упругой керамики,которая сможет заменить поврежденную.

    3. Донорская кровь для всех

    Ученыедолго искали способ получить кровь,которая станет «универсальным донором»и, похоже, благодаря кишечным бактериямэто возможно.

    Совсем недавно канадскиеисследователи из Университета БританскойКолумбии (University of British Columbia) смогли найтии использовать фермент из кишечникачеловека, который в 30 раз эффективнее,чем изученные ранее ферменты,преобразовывает кровь в универсальнуюдонорскую.

    Ученыеиз UBC говорят о возможности преобразоватьвсе группы крови в отрицательныйтип О. Онажизненно необходима, когда счет идетна секунды, возможно, человек попал ваварию, и нет времени проверять группукрови. Именно тогда больницы собираютсяиспользовать эту гибкую кровь.

    Типыкрови различаются по сахару на поверхностиэритроцитов – антигену.Если пациент получает несовместимуюгруппу крови, организм будет вырабатыватьантитела, атакующие эритроциты.Универсальная донорская кровь не будетсодержать антигенов.

    4. Из клеток крови добыли клетки мозга

    Впервыеученые перепрограммировали клеткикрови в нейронные стволовые клетки,которые могут неограниченно размножатьсяи модифицироваться с помощью геннойтерапии CRISPR.

    Эти клетки подобны тем,которые возникают во время раннегоэмбрионального становления центральнойнервной системы.

    Исследование былопроведено Немецким онкологическимцентром (DKFZ) совместно с Гейдельбергскиминститутом технологий стволовых клетоки экспериментальной медицины (HI-STEM).

    5. Люди с отредактированными генами

    Когда китайский биолог Хе Цзянькуй в 2018 году объявил о том, что на свет появились первые в мире девочки-близнецы с генным редактированием научный мир взбудоражился. Технология CRISPR обеспечила бы защиту иммунитета против таких страшных болезней современности, как ВИЧ и рак.

    Это громкое событие вызвало целую бурю споров и скандалов со стороны ученых и общественности. Почему так? Оказывается в первые годы существования генной терапии, когда предварительных исследований было намного меньше, зафиксировали три смерти, которые существенно приостановили деятельность в этом поле.

    6. Быстрое получение лекарств из малых молекул

    Наданный момент изучение молекул дляразработки новых лекарств – достаточнотрудный и медленный процесс.

    Химики изКалифорнийского университета началииспользовать электронные микроскопы,которые значительно ускоряют процессанализа структуры крошечных нанокристаллов.

    Маленькие молекулы являются ключевымиингредиентами большинства препаратов,ведь их размер позволяет легче проникатьчерез тесные соединения клеточноймембраны.

    7. Победа на поле битвы за рак?

    Задостижения в области физиологии имедицины Нобелевскую награду отдалиДжеймсу П. Эллисону и Тасуку Хонхо.Случилось это совсем недавно, в 2018 году,а мировое признание получила ихноваторская работа по управлениюиммунной системой для борьбы с раком.

    Вкратцеопишем метод лечения: терапия будетработать, используя иммунную системудля атаки на опухолевые клетки. Открытиебыло сделано еще в 1990-х годах, но признанолишь в 2018 году.

    Этиметоды лечения могут победить дажесамые смертельные злокачественныеновообразования.

    Например,лимфому и лейкемию будут лечить с помощьюантител, которые могут прикрепиться кнужным белкам раковых клеток, чтопозволит иммунной системе легчераспознавать и разрушать эти клетки.

    8. Искусственный интеллект обнаружит болезнь лучше, чем врач

    Покаречь идет о раке кожи. Статистика ВОЗговорит, что в мире ежегодно фиксируюот 2 до 3 миллионов немеланомных и 132тысячи меланомных раковых заболеванийкожи, а каждый третий тип рака – это раккожи. Даже высококвалифицированныеврачи ошибаются, когда ставят диагноз,ведь это достаточно сложно сделатьвизуально.

    Опубликованныеисследования в Annalsof Oncologyутверждают, что ИИ достигал уровняобнаружения рака кожи в 95% случаев, в товремя как врачи-люди остановились наотметке 87%.

    Источник: https://joy-pup.com/science/krupnejshie-nauchnye-dostizhenija/

    Клеточные технологии: настоящее и будущее

    Открытия 21 века в цитологии

    Нина Андреева-Росс, «ИА МАНГАЗЕЯ»
    Фото автора

    «Будущее медицины за клеточными технологиями» – эту фразу слышишь все чаще. Действительно ли все идет к тому, что в технике лечения клеточные технологии заменят таблетку? Об этом мы беседуем с заведующим кафедрой гистологии, цитологии и эмбриологии Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. академика И. П. Павлова профессором Владимиром БЫКОВЫМ.

    – Владимир Лазаревич, какое влияние фундаментальные исследования – в биохимии, молекулярной биологии, генетике – оказывают на развитие современных методов лечения?

    – Самое прямое: в последние годы клетки и ткани организма активно изучают именно как средство лечебных технологий. Огромных успехов достигла тканевая и клеточная инженерия: удается создавать искусственные ткани и органы для последующей их трансплантации в организм. Например, при ожогах или трофических язвах требуется закрыть большую поверхность тела.

    У больного берут кусочек кожи в один квадратный сантиметр, выделяют стволовые клетки (вернее, их дочерние клетки, делящиеся с высокой скоростью), в стерильных условиях засевают культуру этих клеток, добавляют факторы роста и буквально за две недели выращивают пласт кожи площадью полметра на полметра! И выращенная обладает всеми признаками собственной кожи больного, поэтому отторгаться не будет!

    Научились выращивать слизистую оболочку полости рта, замещать ткани – костную, хрящевую и мышечную, создавать клапаны сердца, кровеносные сосуды, роговицу глаза, восстанавливать пульпу зуба. Существенный прогресс в выращивании трахеи, бронхов, пищевода, слюнных желез. Изучается возможность воссоздания даже крупных органов – печени, почек, легких.

    – Исследование клеток организма человека и началось не вчера…

    – Конец XIX – начало XX века изобиловали открытиями, заложившими основы современных представлений о строении и функциях клеток и тканей. И труд ученых был оценен: одна из первых Нобелевских премий была присуждена в 1906 году за исследования в области гистологии. Лауреатами стали итальянец Камилло Гольджи и испанец Сантьяго Рамон-и-Кахаль.

    А в 1908 году лауреатом Нобелевской премии стал российский иммунолог, биолог Илья Ильич Мечников, который ответил на основной вопрос иммунологии: как организму удается побеждать болезнетворные микробы.

    Мечников первым выявил способность особых клеток организма (которые он назвал фагоцитами, что по-гречески значит «поглощающие клетки») захватывать и уничтожать чужеродные частицы, микробов.

    К сожалению, до сих пор Мечников – единственный наш соотечественник, ставший лауреатом этой престижной награды в области физиологии и медицины.

    В 1935 году лауреатом стал немецкий эмбриолог Ханс Шпеман, чьи открытия проливают свет на проблему регенерации – способность живых организмов восстанавливать поврежденные ткани, а иногда и утраченные органы. Увы, возможности человека в этом отношении скромны, тогда как, например, у ящериц вырастают новые хвосты, а у тритонов и саламандр даже новые конечности.

    Во второй половине ХХ века открылись новые пути в микромир клеток и тканей, но беспрецедентный интерес мы видим в XXI веке. Чуть ли не каждый год открытия в этой области увенчиваются Нобелевской наградой.

    – То есть премии – отражение интереса к определенной области науки в конкретный период времени?

    – Именно так. В 2000-е годы открытия следуют буквально одно за другим.

    2001 год – премия за открытие регуляторов клеточного цикла. Тело взрослого человека состоит примерно из ста триллионов клеток, которые образовались в результате деления из одноклеточного зародыша, возникшего при оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом.

    Клетки в тканях организма постоянно делятся, заменяя собой отмирающие.

    И вот американец Хартвэлл и британцы Хант и Нерс установили, что готовящиеся к делению клетки проходят многочисленные «контрольные пункты», в которых определяется их состояние – здоровые ли они, готовы ли вступить в следующую фазу? Если механизм регуляции клеточного цикла нарушается, это может привести к неконтролируемому росту клеток, что и наблюдается в раковых опухолях. Но, активируя механизмы регуляции, можно остановить такой рост. Это открытие закладывает основы для разработки новых методов лечения рака.

    В 2007 году впервые в истории Нобелевскую премию получила работа по стволовым клеткам. Награжденные – американец М. Капекки, англо-американский генетик О. Смитис и англичанин М. Эванс. Печально, что без награды остался российский теоретик этого направления, родоначальник теории стволовых клеток гистолог Александр Александрович Максимов. Но посмертно Нобелевскую премию не присуждают.

    2010 год: премия присуждена британцу Роберту Эдвардсу за разработку метода экстракорпорального оплодотворения. Метод ЭКО помимо огромного практического значения раскрыл то, что раньше было «тайной за семью печатями», – информацию о самых ранних стадиях эмбрионального развития человека.

    В 2011 году отмечено фантастическое достижение: в наше время удалось открыть новую систему клеток! Американец Б. Бойтлер, Ж. Оффман из Люксембурга и канадец Р. Стайнман установили ведущую роль так называемых дендритных клеток в защите организма от микробов и опухолей.

    Дендритные распознают измененные в результате мутации опухолевые клетки и способны организовать «армию» лимфоцитов на борьбу с ними. Если бы эта система работала идеально, опухоли не имели бы никакого шанса. Однако во многих случаях развитие рака сочетается с угнетением, затормаживанием деятельности дендритных клеток.

    Вот почему их активация является одной из стратегий борьбы с опухолями.

    В 2012 году лауреатами стали Джон Гердон из Великобритании и японец Синья Яманака, которые открыли возможности перепрограммирования зрелых клеток так, чтобы они смогли создавать любые ткани.

    Для клинической практики открываются колоссальные возможности, ведь теперь не нужно использовать для получения плюрипотентных клеток эмбрионы человека.

    Достаточно взять клетку больного, перепрограммировать ее, то есть сделать стволовой, и из преобразованной стволовой клетки вырастить в биореакторе нужные ткани или даже целый орган.

    У больного диабет? Пожалуйста, можно вырастить клетки, которые будут вырабатывать инсулин, и ввести их в организм пациента. Можно вырастить даже трехмерный орган. Все это пока разрабатывается экспериментально, но не за горами воплощение.

    2013 год: премия вручена американцам Р. Шекману, Д. Ротману и немецко-американскому ученому Т.

    Зюдхофу – они раскрыли механизм, с помощью которого клетки обмениваются сигналами и доставляют важнейшие молекулы (гормоны, ферменты) в определенный участок клетки или за ее пределы – точно туда, где они необходимы, и в точное время.

    Для этого клетки используют «везикулы» – микроскопические пузырьки, которые служат транспортным средством. Открытие очень важно для лечения многих заболеваний нервной, иммунной и эндокринной систем – например, диабета второго типа.

    Наконец, 2014 год.

    Американец Джон О’Киф и норвежцы супруги Мозер получили Нобелевскую премию за открытие особых «клеток места» в мозгу, которые отвечают за врожденное чувство ориентации человека в пространстве, этакое GPS, где одна структура мозга (энторинальная кора) является процессором, а другая (гиппокамп) – монитором, на который выводятся уже готовые карты памяти. Эти «клетки места» очень часто поражаются при болезни Альцгеймера, и открытие дает надежду на прорыв в лечении.

    – Вы рассказали о лавине открытий, но многие специалисты сетуют: фундаментальная наука в нашей высшей школе на положении нелюбимой падчерицы – часы занятий сокращают, лекции сведены до минимума…

    – Да, когда несколько лет назад ввели Третий федеральный государственный образовательный стандарт для студентов-медиков, то по многим фундаментальным дисциплинам действительно сократили – впервые за многие десятилетия – на треть количество часов, назвав это «оптимизацией». В университетах дореволюционной Российской империи на изучение курса той же гистологии отводилось значительно больше времени, чем сейчас, и это, заметьте, при несопоставимых объемах информации!

    Наибольшее недоумение вызывает то, что все эти сокращения курсов естественнонаучных дисциплин в российских университетах происходят именно в то время, когда научный мир поглощен исследованиями, за которыми будущее медицины, – тканевой инженерией, стволовыми клетками, клеточными технологиями. Но есть надежда, что Третий федеральный образовательный стандарт, о котором я не слышал ни одного положительного отзыва специалистов, будет заменен. Фундаментальные науки – это базис, основа, и, только полноценно их усвоив, можно стать высококвалифицированным думающим врачом.

    Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
    09.06.2015

    Источник: http://www.vechnayamolodost.ru/articles/stvolovyekletki/kletenaibu27/

    Краткая история цитологии

    Открытия 21 века в цитологии

    Цитология (греч. citos – клетка, logos – наука) – наука о клетке.

    В настоящее время учение о клетке является во многих отношениях центральным объектом биологических исследований.

    Предпосылкой для открытия клетки явилось изобретение микроскопа и его использование для исследования биологических объектов.

    Первый световой микроскоп сконструировали в Голландии в 1590 году два брата, Ганс и Захариус Янссены, шлифовальщики линз. Долгое время микроскоп использовался как забава, игрушка для развлечения знатных особ.

    Первые упоминания о клетке появились в XVII веке, когда в 1665 году английский ученый Роберт Гук, рассматривая под микроскопом срез пробки, обнаружил, что она состоит из ячеек или полостей, напоминающих пчелиные соты, которые он назвал клетками (от греч. kytos – полость, лат. – cellula).

    Антонио ван Левенгук (1632-1723)

    Термин «клетка» утвердился в биологии, несмотря на то, что Роберт Гук наблюдал, в действительности, не клетки, а только целлюлозные оболочки растительных клеток. Кроме того, клетки не являются полостями. В дальнейшем клеточное строение многих частей растений видели и описали М. Мальпиги, Н. Грю, а также А. Левенгук.

    Важным событием в развитии представлений о клетке была изданная в 1672году книга Марчелло Мальпиги «Анатомия растений», где приводилось подробное описание микроскопических растительных структур. В своих исследованиях Мальпиги убедился, что растения состоят из клеток, которые он называл «мешочками» и «пузырьками».

    Среди блестящей плеяды микроскопистов XVII века одно из первых мест занимает А. Левенгук, голландский купец, который завоевал себе славу учёного. Он прославился созданием линз, которые давали увеличение в 100-300 раз.

    В 1674 году Антонио ван Левенгук открыл с помощью собственноручно изобретенного микроскопа одноклеточных простейших, названных им «микроскопическими животными», бактерии, дрожжи, клетки крови – эритроциты, половые клетки – сперматозоиды, которые Левенгук называл «анималькули».

    Из животных тканей Левенгук изучал и точно описал строение сердечной мышцы. Он был первым натуралистом, наблюдавшим клетки животногоорганизма. Это пробудило интерес к изучению живого микромира.

    Как наука цитология возникла лишь в XIX веке. В это время были сделаны важные открытия.

    В 1830 году чешский исследователь Ян Пуркинье описал вязкое студенистое вещество внутри клетки и назвал его протоплазмой (гр. protos – первый, plasma – образование).

    В 1831 году шотландский ученый Роберт Броуноткрыл ядро.

    В 1836 году Габриелем Валентини в ядре было обнаружено ядрышко.

    В 1838 году была опубликована работа Матиаса Шлейдена «Данные о фитогенезисе», где автор, опираясь на уже имевшиеся в ботанике представления о клетке, выдвинул идею об идентичности растительных клеток с точки зрения их развития. Он пришёл к выводу, что закон клеточного строения справедлив для растений.

    В 1839 году вышла в свет ставшая классической книга Теодора Шванна «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». В ней автор сделал окончательный вывод о том, что клетка является структурной единицей жизнедеятельности и развития растений и животных.

    В 1838 – 1839 годах немецкие ученые Матиас Шлейден и ТеодорШванн независимо друг от друга сформулировали клеточную теорию.

    КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ:

    1) все живые организмы (растения и животные) состоят из клеток;

    2) клетки растений и животных сходны по строению, химическому составу и выполняемым функциям.

    М. Шлейден и Т. Шванн считали, что клетки в организме возникают путём новообразования из первичного неклеточного вещества.

    В 1858 году немецкий учёный-анатом Рудольф Вирховв своей книге «Целлюлярная патология» опроверг это представление и доказал, что новые клетки всегда возникают из предшествующих путем деления – «клетка от клетки, всё живое только из клетки» – (omnis cellula a cellula). Важным обобщением Р.

    Вирхова явилось утверждение, что наибольшее значение в жизнедеятельности клеток имеют не оболочки, а их содержимое – протоплазма и ядро. Опираясь на клеточную теорию, Р. Вирхов поставил на научную основу учение о болезнях.

    Опровергнув господствующее в то время представление, согласно которому в основе болезней лежит только изменение состава жидкостей организма (крови, лимфы, желчи), он доказал огромное значение изменений, происходящих в клетках и тканях. Р.

    Вирхов установил: «Всякое болезненное изменение связано с каким-то патологическим процессом в клетках, составляющих организм». Это утверждение стало основой для появления важнейшего раздела современной медицины – патологической анатомии.

    Вирхов был одним из основоположников исследования явлений жизнедеятельности на клеточном уровне, что является его бесспорной заслугой. Однако при этом он недооценивал исследования тех же явлений на уровне организма как целостной системы. В представлении Вирхова организм – это государство клеток и все его функции сводятся к сумме свойств отдельных клеток.

    В преодолении этих односторонних представлений об организме большое значение имели работы И.М.Сеченова, С.П.Боткина и И.П.Павлова.

    Отечественные ученые доказали, что организм представляет собой по отношению к клеткам высшее единство. Клетки и другие структурные элементы, составляющие тело, не обладают физиологической самостоятельностью.

    Их формирование и функции координируются и управляются целостным организмом с помощью сложной системы химической и нервной регуляции.

    Коренное улучшение всей техники микроскопирования позволило исследователям к началу XX столетия обнаружить основные клеточные органоиды, выяснить строение ядра и закономерности клеточного деления, расшифровать механизмы оплодотворения и созревания половых клеток.

    В 1876 году Эдуард Ван Бенеден установил наличие клеточного центра в делящихся половых клетках.

    В 1890 году Рихард Альтман описал митохондрии, назвав их биобластами, и выдвинул идею о возможности их самовоспроизведения.

    В 1898 году Камилло Гольджи открыл органоид, названный в его честь комплексом Гольджи.

    В 1898 году хромосомы впервые были описаны Карлом Бенда.

    Крупный вклад в развитие учения о клетке во второй половине XIX – начале XX вв. внесли отечественные цитологи И.Д.Чистяков (описание фаз митотического деления), И.Н.

    Горожанкин (изучение цитологических основ оплодотворения у растений), С.Г.Навашин, открывший в 1898г. явление двойного оплодотворения у растений.

    Успехи в изучении клетки привели к тому, что внимание биологов все больше концентрировалось на клетке как основной структурной единице живых организмов.

    Качественный скачок в цитологии произошел в XX веке. В 1932году МаксКнолль иЭрнст Руска изобрели электронный микроскоп, дающий увеличение в 106 раз. Были обнаружены и описаны невидимые в световой микроскоп микро- и ультрамикроструктуры клетки. С этого момента клетку начали изучать на молекулярном уровне.

    Таким образом, достижения цитологии всегда связаны с усовершенствованием техники микроскопирования.

    Предыдущая123456789Следующая

    Дата добавления: 2016-02-16; просмотров: 9574; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

    ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

    Источник: https://helpiks.org/7-8383.html

    Консультация доктора
    Добавить комментарий