«Марсіанське літо» 2020 року закінчилося: до Червоної планети щойно полетів американський ровер «Персеверанс», трохи раніше відбулися пуски китайського «Тяньвеня-1» і арабського «Аль-Амаля». Минуло півстоліття з висадки людини на Місяць, а на Марс все ще літають тільки роботи. При цьому детальні проекти пілотованих польотів туди були вже в середині ХХ століття. Чому вони досі не втілилися?

Щороку приблизно шість тисяч осіб чують від лікаря діагноз «бічний аміотрофічний склероз» (БАС). Це означає, що їхні тіла стануть в буквальному сенсі гробницею, стіни якої будуть поступово стискатися: зрештою параліч пошириться настільки, що людина більше не зможе дихати. Так померли Лу Геріг, Мао Цзедун і Стівен Гокінг. За останні сто років ми пройшли шлях від повного нерозуміння того, чому таке відбувається, до клінічних випробувань препаратів: вчора були опубліковані попередні звіти про нові успіхи - поки, правда, все ще сумнівних - але вже вони дозволяють вченим говорити про «початок генної терапії БАС». розбирається, що саме намагаються «лагодити» нові ліки і пояснює, який був прок медицині від того, що кілька років тому весь світ весело перекидав на себе відра з крижаною водою.

Група британських генетиків простежила еволюційну історію цихлід, що живуть у крихітному ізольованому озері Массоко в Танзанії. Незважаючи на те, що в минулому ці риби були гомогенним єдиним видом (і є ним досі), їм вдалося сформувати дві відносно ізольовані раси без будь-якої географічної ізоляції. Дослідження опубліковане в журналі .Озеро Массоко являє собою невеликий, майже круглий водоймище діаметром в 700 і глибиною в 20-30 метрів. Судячи з геологічних даних, воно утворилося близько 50 тисяч років тому. Массоко - одне з безлічі дрібних озер, розташованих в гористій місцевості на північ від істотно більш великого і відомого озера Малаві. Останнє часто називають «ставком Дарвіна», оскільки різноманітність риб у цьому озері є яскравим прикладом симпатричного видоутворення - формування видів всередині одного нерозділеного ареалу. Довгий час реальність такого типу видоутворення перебувала у еволюційних біологів під питанням. Справа в тому, що в умовах генетичного обміну в єдиному ареалі не цілком ясно, за допомогою якого механізму вигляд може розділитися: чи достатньо для цього статевого відбору і відмінностей у кращому харчуванні. Роботи, проведені в останнє десятиліття (на воронах, паличниках і, звичайно, цихлідах з озера Малаві) говорять про те, що симпатричне видоутворення дійсно існує. Однак його механізм продовжує вивчатися.

Група нейробіологів з Департаменту Досліджень Сенсорної біології та Органогенезу при Центрі Гельмгольца в Мюнхені знайшла спосіб відновлення порушених нейронних ланцюгів за допомогою синього світла. Опис їх дослідження опубліковано в журналі.

Дослідники Стенфордського університету довели вірусну природу кількох некодуючих молекул РНК, активність яких абсолютно необхідна для розвитку ембріона біля приматів. Блокування продукції цих молекул повністю зупиняє зростання. Результати роботи автори представили в журналі .Людський геном сповнений великих і малих фрагментів, які не кодують білки і не є генами. Одна тільки група довгих (понад 200 нуклеотидів) РНК, що транскрибуються з міжгенних ділянок ДНК, налічує десятки тисяч молекул. І хоча такі lincRNA ніяких білків не кодують, вони важливі для регуляції роботи генів або їх первинних продуктів - матричних РНК. Також при використанні сучасних методів секвенування ідентифікація окремих lincRNA залишається непростим завданням: їх нуклеотидні послідовності занадто схожі одна на іншу. Таку роботу виконали і вчені зі Стенфорда, виявивши в людських клітинах понад 2 тисяч раніше невідомих РНК, з яких 146 виявляли високу активність в ембріональних стовбурових клітинах, що ще не почали диференціацію - «спеціалізацію» і перетворення на зрілі клітини майбутніх тканин і органів. Виділивши групу з 23-х lincRNA, для яких активність в ембріональних стовбурових клітинах особливо висока, автори виявили, що 13 з них являють собою ретротранспозони, останки стародавніх вірусів HERVH. Колись вони були повноцінними ретровірусними інфекціями, що вбудувалися в геном людей приблизно тим же чином, яким діє і сучасний ВІЛ. Однак, передаючись з покоління в покоління, ці віруси могли втратити рухливість і, мутувавши, придбати нові, корисні для людей функції. Прикладом такого процесу може служити ген, необхідний ссавцем для розвитку плаценти і який є «нащадком» ретротранспозону сімейства Ty3/gypsy LTR.Вперші зв'язки ретровірусів HERVH з lincRNA, які проявляють активність в ембріональних стовбурових клітинах, була продемонстрована в 2014 році. Тепер же, ідентифікувавши групу HPAT1-23, вчені простежили за експресією цих РНК в ембріонах на ранній стадії бластоцисти, що містить ще лише десятки, максимум - сотні клітин. Показано, що три з них (HPAT2, HPAT3 і HPAT5) проявляють активність виключно у внутрішній клітинній масі - глибоких частинах бластоцисти, які в майбутньому стануть цілим ембріоном. Ці три lincRNA активуються і при «перепрограмуванні» зрілих, які диференціювали людських клітин назад, в плюрипотентні стовбурові. Вчені відзначають, що відповідні послідовності ДНК виявляються лише в геномі у приматів, що може вказувати на їхню роль у формуванні якихось специфічних властивостей людей і наших найближчих родичів ". Накопичується все більше свідчень тому, що вірусні геномні послідовності, які колись загрожували існуванню нашого виду, виявилися інтегровані в наш геном і приносять йому користь,сказав один з авторів роботи, професор Вітторіо Себастіано (Vittorio Sebastiano), прес-службі Стенфордського університету. - Таким чином вони можуть вносити свій внесок у появу певних видоспецефічних характеристик і навіть у фундаментальні клітинні процеси, в тому числі і у людини ".

Дві незалежні дослідницькі групи показали, що сперма мишей містить фрагменти транспортних РНК, які здатні впливати на метаболізм потомства. Такий шлях епігенетичного спадкування раніше не був відомий. Ці роботи американських і китайських вчених опубліковані в одному випуску.

Вчені з Федеральної політехнічної школи в Лозанні знайшли спосіб суттєво збільшити точність читання ДНК методом протягування крізь нанопору. Виграш в точності вдалося отримати за рахунок використання особливого роду розчинників, в який ДНК рухається значно повільніше, ніж у звичайній воді. Дослідження опубліковано в журналі, препринт статті доступний на сайті arXive.org.Секвенирование ДНК протягуванням через пору відбувається наступним чином. Одноланцюжкову нуклеїнову кислоту поміщають у розчин, розділений тонкою мембранною на дві частини. У мембрані є пора, в яку ДНК потрапляє за рахунок того, що до різних частин розчину прикладається електрична напруга (в розчині ДНК заряджена негативно і рухається до аноду). Проходячи через пору різні підстави в ДНК по-різному її закривають. Через це в ланцюгу по-різному падає сила струму: змінюється глибина і час падіння напруги. Спостерігаючи за цим падінням, можна теоретично відновити послідовність нуклеїнової кислоти. Проблема полягає в тому, що при необхідній напрузі ДНК рухається занадто швидко: за одну мілісекунду крізь пору «пролітають» зазвичай від трьох до 50 тисяч підстав. Через це на практиці точність визначення послідовності виявляється дуже низькою. Зменшенням напруги цю швидкість знизити не можна: при цьому пропорційно падає амплітуда сигналу. У новій роботі вчені вирішили застосувати для уповільнення ДНК принципово інший тип розчинника. Йдеться про іонні рідини - органічні речовини, які в рідкому вигляді повністю складаються з іонів. На відміну від звичайного водного розчину іонні рідини виявилися краще пристосовані для такого типу секвенування. Вони здатні уповільнювати рух ДНК (приблизно в тисячу разів) і при цьому забезпечувати електричний струм через пору, достатній за амплітудою для визначення послідовності підстав.

Біологам з Единбурзького університету вдалося встановити, що нейромедіатор серотонін є ключовим фактором, що стимулює відновлення розірваних аксонів мотонейронів (нервових клітин, що відповідають за рухи) в спинному мозку у рибок даніо-реріо (). Роботу опубліковано в журналі.

Китайські біологи виявили магніточутливий білок, який може виявитися тією самою «стрілкою компаса», завдяки якій багато тварин здатні відчувати магнітне поле Землі. Білок, знайдений в експериментах на дрозофілі, отримав найменування MagR. Його опис опубліковано в журналі.

Американські вчені з Національної Лабораторії Лоренса в Берклі розробили нове сімейство наноносіїв, здатних долати гематоенцефалічний бар'єр і прицільно доставляти ліки до клітин пухлини головного мозку. Винахід вже запатентовано, а результати проведеного дослідження опубліковані в журналі.

Група з Медичного центру Саннібрук в Торонто вперше змогла доставити призначені для мозку ліки через гемато-енцефалічний бар'єр пацієнта за допомогою ультразвуку. Розвиток цієї технології обіцяє зробити хіміотерапію раку і лікування інших хвороб мозку істотно більш ефективними. Про перші результати пілотного клінічного випробування на людях йдеться в прес-релізі Focused Ultrasound Foundation.Гемато-енцефалічний бар'єр - це фізіологічна система, яка ізолює міжклітинну рідину мозку від клітин і речовин, що містяться в крові. Ізоляцію забезпечують щільні контакти клітин, що становлять стінки судин і глию. Одна з функцій такого бар'єру - захищати мозок від інфекцій і токсинів. Однак при лікуванні захворювань мозку гемато-енцефалічний бар'єр може сильно заважати проникненню в нервову тканину ліків.

Вченим вдалося виправити генетичну мутацію, яка викликає дегенеративне захворювання очей і сліпоту, за допомогою системи редагування генома CRISPR/Cas9. Результати роботи були опубліковані в журналі.