Диагностика будущего: полное сканирование организма, диагноз поставит искусственный интеллект

Когда-нибудь
прогноз сбудется
Такой прогноз позволяет сделать развитие МРТ, рентгеноскопии, обучение нейросетей и искусственного интеллекта для распознавания снимков
50%
50%
(+1)
(+2)
7 августа 2018 г.
Автор:
User image4teller
Comment0
Count7

Биофизики разработали новый способ визуализации обмена веществ в клетках тканей животных, основанный на использовании молекул тяжелой воды. С его помощью можно следить за синтезом и метаболизмом белков, жиров и ДНК. Этот подход можно использовать для изучения биосинтеза полимеров в процессе развития организмов различных животных, поддержания его жизнедеятельности или при развитии раковых опухолей, пишут ученые в Nature Communications.

Обычно чтобы проследить за тем, что происходит какие реакции протекают между различными веществами внутри клеток в процессе их жизнедеятельности, ученые применяют магнитно-резонансные методы, позитронную томографию,с флуоресцентную микроскопию или микроавторадиографию. Тем не менее, эти методы либо не обладают достаточным пространственным разрешением, либо предполагают использование цитотоксичных изотопных или флуоресцентных меток, которые могут не только быть опасными для жизни отдельных клеток и тканей, но и приводить к изменениям непосредственно в изучаемых процессах.

Биофизики под руководством Вэя Миня (Wei Min) из Колумбийского университета предложили для исследования метаболических процессов в живых клетках различных животных в качестве контрастного агента использовать тяжелую воду. Введение в ткань тяжелой воды приводит к тому, что часть связей углерод-водород в тех соединениях, которые синтезируются в клетке (в частности, белков, жиров и нуклеиновых кислот), заменяется на связь углерод-дейтерий, за концентрацией которых можно следить по изменению частоты колебаний химических связей с помощью спектрометрических методов. В рамках данного исследования анализ ученые предложили проводить анализ с помощью методики вынужденного рамановского рассеяния. Этот метод уже использовался для визуализации молекул ДНК и белков в раковых клетках, однако до этого исследовать таким образом удавалось лишь распределение веществ на относительно коротких промежутках времени и только в отдельных типах клеток.

С использованием тяжелой воды исследователи получили возможность изучать с более высокой точностью и метаболические процессы вне зависимости от типа ткани. Последовательность перехода дейтерия из тяжелой воды сначала в отдельные амино- или жирные кислоты, а затем — в молекулы белков, жиров или нуклеиновых кислот позволяет получить информацию о скорости синтеза тех или иных веществ и их движении в пространстве.

Ученые отмечают, что для введения тяжелой воды в ораганизм небольшого животного (например мыши) достаточно использовать богатую дейтерием воду в качестве питьевой. Ежедневное потребление 60-70 миллилитров тяжелой воды приводит в результате к замене примерно 2–5 процентов воды в организме на дейтериевую, чего оказывается достаточно для повышения чувствительности метода и при этом никак не отражается на здоровье животных (по данным исследований, даже если пятую часть воды в организме животного заменить на тяжелую, никаких симптомов это не вызовет).

Авторы работы отмечают, что с помощью предложенного метода можно одновременно следить за метаболизмом разных типов соединений независимо друг от друга. Такая селективность появляется благодаря тому, что у каждого из веществ колебания связей происходят на своей длине волны, при этом в качестве вспомогательных данных можно использовать и данные о колебаниях связей углерод-водород.

Работоспособность предложенной методики ученые показали на клетках различных органов мыши (в частности — кишечника, печени, коры головного мозга, поджелудочной железы и мышц). В качестве показательного примера авторы работы продемонстрировали, как происходит синтеза белков и жиров и перераспределения молекул белков и ДНК во время клеточного деления.

Этот же метод авторы работы использовали для визуализации метаболических процессов, которые протекали в клетках других животных, в частности нематоды Caenorhabditis elegans и данио-рерио (Danio rerio). При этом ученые отмечают, что предложенный микроскопический подход можно использовать не только в статике, но и при изучении достаточно быстрых процессов в движущихся животных.

Кроме того, вынужденное рамановское рассеяние с использованием тяжелой воды можно применять и для изучения метаболических процессов на более длительных временах — в частности, авторам удалось проследить, как в организме взрослой нематоды в процессе развития зародышевых клеток в течение 8 дней перераспределялась концентрация белков и жиров. В частности, ученым удалось наблюдать активный синтез соединений, которые постепенно накапливались в ооцитах, и оценить изменение скорости замедляющегося липогенеза.

По словам авторов исследования, разработанный ими метод в будущем может оказаться перспективным для более детального изучения метаболических процессов на разных стадиях развития организмов — в частности, большинство методов, использовавшихся до этого, не позволяли разделить сигнал от белков и жиров, что сильно ограничивало их возможности. Кроме того, этот подход может оказаться полезным, например, для изучения раковых опухолей.

Поделиться в социальных сетях:
Похожие прогнозы
Примерно
1 января 2019
прогноз сбудется
Медицина
При помощи шлема виртуальной реальности и специального программного обеспечения можно значительно снизить страх перед лечением зубов и даже заглушить болевые ощущения...
59%
41%
(+4)
(+1)
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Медицина
Группа исследователей из России, Испании и Чехии при помощи антибиотиков смогла заблокировать митохондрии раковых клеток, запустить процесс ингибирования аутофагии и самовосстановления
57%
43%
(+1)
(+2)
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Медицина
В ходе исследований выяснилось, что штаммы вируса Зика успешно проникают в раковые клетки и уничтожают их
45%
55%
(+4)
(+2)
Не позднее
26 декабря 2020
прогноз сбудется
Медицина
За уникальной разработкой стоят учёные из Имперского колледжа Лондона.
65%
35%
(+4)
Примерно
31 декабря 2022
прогноз сбудется
Медицина
Международная группа учёных, состоящая из трёх человек, разработала микроскопических роботов, способных быстро и эффективно уничтожать раковые клетки
54%
46%
(+1)
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Медицина
Ученые из университета Рэдбаунд из Нидерландов нашли способ, позволяющий полностью контролировать движение нанокапсул, что позволяет им останавливаться, достигнув зараженной области
54%
46%
(+1)
(+1)
Примерно
13 февраля 2021
прогноз сбудется
Медицина
Разработка лекарства уже завершена, идут клинические испытания
64%
36%
(+2)
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Медицина
Учёные Института онкологической иммунотерапии разработали способ, благодаря которому можно предсказать, как отреагирует пациент с меланомой на лечение протеином PD-1
70%
30%
(+1)
(+3)
Примерно
4 июля 2038
прогноз сбудется
Медицина
Американские ученые разработали метод системного анализа старения организма на основе 26 биомаркеров.
52%
48%
(+4)
(+1)
Примерно
26 марта 2023
прогноз сбудется
Медицина
Прибор для мониторинга среды в ротовой полости создали инженеры из Университета Тафтса. Такой сенсор даст возможность контролировать здоровье, качество питания и соблюдать диету.
41%
59%
(+1)
(+3)

Политика:    2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

Технологии:    2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

Экономика:      2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

Общество:      2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

Медицина:        2016    2017    2018    2019    2020    2021    2022    2023    2024    2025    2026    2027    2028    2029    2030-е    2040-е    2050-е    2060-е    Избранное 

 

С помощью поиска можно найти прогнозы по любым темам