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
7 августа 2018 г.
Автор:
4teller
0
4

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
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Медицина
Ученые из университета Огайо нашли способ изменять функции клеток, благодаря чему можно будет бороться с разнообразными болезнями и исцелять поврежденные ткани
Примерно
10 января 2020
прогноз сбудется
Медицина
Компания Myant открыла предзаказ "умное" нижнее белье Skiin, которое обладает сенсорами, отслеживающими сердцебиение, температуру, давление, физическую активность,...
Примерно
16 декабря 2018
прогноз сбудется
Медицина
С 1 января 2017 года вступает в силу закон № 180-ФЗ «О биомедицинских клеточных продуктах», который будет регулировать вопросы, в том числе выращивания и пересадки искусственных...
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Медицина
BeWell создала аппарат WellPoint, позволяющий пациенту пройти первичный медицинский осмотр перед приёмом у доктора
Примерно
17 ноября 2018
прогноз сбудется
Медицина
Новорожденным, у которых отсутствует часть пищевода, будут пересаживаться свиные трансплантаты, модифицированные с помощью стволовых клеток пациента...
Примерно
30 декабря 2018
прогноз сбудется
Медицина
Одним из первых в биобанк войдет живой эквивалент кожи, разработанный Институтом биологии развития. В 2018 году проект стартует в пяти регионах, в 2021-2035 - в городах-миллионниках...
(+1)
(+4)
Примерно
6 октября 2032
прогноз сбудется
Медицина
Метод редактирования генома CRISPR появился только в 2012 году, но оказался настолько продуктивным и эффективным, что его уже начали испытывать не только на животных, но и на людях...
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Медицина
Мечта каждого - сидеть на диване, чтобы при этом на животе появлялись кубики пресса, стала еще ближе, в чем заслуга учёных из калифорнийского Института биологических исследований Солка
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Медицина
Американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов заявило о том, что некоторые кардиостимуляторы могут быть взломаны киберпреступниками
+ 1 обоснований
(+2)
(+1)
Примерно
5 февраля 2028
прогноз сбудется
Медицина
Таблетка, разрабатываемая Lyndra для решения проблемы, растворяется последовательно, каждый день выпуская в организм дневную дозу лекарства

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