Женщины живут дольше благодаря наличию второй X-хромосомы, способной подстраховать от скрытых мутаций на первой. Чтобы проверить это, шведские учёные проследили за 10 поколениями родных братьев и сестёр, спаривавшихся исключительно друг с другом. Самки стали жить меньше в полном соответствии с гипотезой. Но дольше стали жить и самцы, а этого гипотезы асимметричного наследования уже не объясняют.
Эволюция и жёсткий естественный отбор проявляются не только в разнообразии форм и размеров, но и в мельчайших, отработанных миллионами лет деталях. Иногда даже на первый взгляд необъяснимых – например, в очень устойчивых половых различиях по признакам, которые, кажется, к полу и размножению никакого отношения не имеют.
Пример внешних проявлений таких отличий, видимых невооружённым взглядом, – львиная грива, павлиний хвост или грозные моржовые клыки, равно как и преимущество мужчин в росте, массе и силе. Другое отличие, которое можно заметить лишь при изучении демографических данных, – не поддающаяся логическому объяснению разница в средней продолжительности жизни между мужчинами и женщинами.
Шведка Трина Бильде из Университета Упсалы и её коллеги из Дании, Австралии и США нашли неожиданный способ компенсировать эту «половую несправедливость» – за счет кровосмешения.
На самом деле цели уравнять в продолжительности пола в длине жизни авторы экспериментальной работы, опубликованной в BMC Evolutionary Biology, не ставили. Они лишь пытались разобраться во внутриклеточных причинах того, что женщины в развитых странах живут в среднем на 3–8 лет дольше мужчин, даже после поправки на более высокую смертность у младенцев-мальчиков.
Одно из возможных объяснений – влияние женского гормона эстрогена на содержание липидов низкой плотности, связанных с атеросклерозом и последующими сердечнососудистыми заболеваниями; мужчин они затрагивают в гораздо большей степени. В эту же группу можно отнести и такие факторы риска, как стресс, курение и алкоголь, по недоброй традиции более свойственные представителям сильного пола.
Но тогда почему такая же разница в продолжительности жизни характерна не только для человека, но и для остальных млекопитающих, и даже для некоторых насекомых?
Ведь с точки зрения естественного отбора, казалось бы, всё должно быть с точностью до наоборот – это самки должны жить меньше, поскольку у них выход из репродуктивного возраста происходит раньше, чем у самцов, способных оплодотворять и с сединой на голове. «Эволюционно» это можно объяснить тем, что самцу достаточно «вложиться» в распространение своих генов на небольшой промежуток времени, в то время как самке приходится пестовать своих чад ещё долго – для неё это единственный шанс закрепить свои гены в поколениях.
Одна из гипотез, разрешающих этот парадокс, – так называемая теория защищенной Х-хромосомы. Согласно этой гипотезе, у самцов, обладающих единственной копией X-хромосомы, гораздо больше шансов в той или иной степени пострадать от мутаций в располагающихся на ней генах. А вот у самок есть своего рода дублирование: даже если какая-то мутация нарушает синтез нужного белка на одной из хромосом, то вторая, полноценная резервная копия «защищает» организм от неблагоприятно эффекта.
Крайний случай проявления такого эффекта – заболевания, сцепленные с полом: гемофилия, миодистрофия Дюшенна, которые передаются по женской линии, но страдают от которых мальчики.
Бильде решила проверить эту гипотезу в более общем виде, не только для упомянутых наглядных примеров, но и для «скрытых» мутаций, эффект которых пока детально не изучен.
Один из способов добиться проявления этих мутаций – инбридинг, близкородственные скрещивания. В этом случае «концентрация» генов с неблагоприятными мутациями возрастает (причем не только на половых хромосомах). Ведь при близкородственных связях из эволюционного процесса, по сути, выключается один из главных механизмов – отрицательный естественный отбор: особи с вредными мутациями, понижающими живучесть, не отсеиваются.
Чтобы проверить гипотезу защищённой X-хромосомы, биологи путем продолжительных близкородственных скрещиваний вывели 20 инбредных линий жуков-зерновок Callosobruchus maculatus. В диких популяциях у них достаточно стабильная разница в продолжительности жизни между полами: самцы живут в среднем 7 дней, самки – 10 дней. После 10 поколений скрещиваний между родными братьями и сёстрами (в каждом поколении), самцы сравнялись с самками.
И те и другие жили в среднем по 8 суток. Чтобы этого добиться, ученым пришлось записать «акты гражданского состояния» – рождение, все скрещивания и смерть – для более чем 6 тысяч особей. По оценкам учёных, к 10-му поколению, жуки в каждой из 20 линий должны быть гомозиготными в среднем по 89% генов.
Впрочем, несмотря на то что укорочение жизни самок вполне согласуется с гипотезой «защищенной Х-хромосомы», увеличение жизни самцов она не объясняет. Ведь Х-хромосому они получают от матери, и близкородственное скрещивание на них не должно было оказывать никакого эффекта.
В любом случае инбредным самцам от наказания за нарушение «семейного кодекса» уйти не удалось: как и самки, они обладали гораздо меньшей фертильностью. Если типичная зерновка в контрольной неинбредной группе оставляла после себя 90 потомков, то в инбредных линиях эти показатели снизились – в три раза у самок и вдвое у самцов. Так что шансы последних оставить после себя таких же «долгожителей» весьма невелики.
Исследователи из американской клиники Мэйо обнаружили ген, один из вариантов которого значительно увеличивает риск болезни Альцгеймера. Поскольку этот ген располагается в Х-хромосоме, в зоне повышенного риска оказываются женщины, сообщает Science Daily.
В поисках новых генетических факторов предрасположенности к старческому слабоумию исследователи провели полный анализ геномов 844 пациентов с болезнью Альцгеймера и 1 255 здоровых добровольцев, составивших контрольную группу. Сравнение полученных данных показало, что у страдающих нейродегенеративным заболеванием людей чаще встречается ген под названием PCDH11X.
Этот ген отвечает за синтез белка, принимающего участие в регуляции взаимодействия нервных клеток. Поскольку PCDH11X находится в половой Х-хромосоме, женщины могут иметь две его копии, а мужчины – только одну.
Для уточнения полученных данных были исследованы геномы еще 1 255 больных и 1 209 здоровых американцев. В результате итоговых подсчетов выяснилось, что наличие одной копии данного варианта гена связано с увеличением риска болезни Альцгеймера на 18 процентов у мужчин и на 26 процентов – у женщин. У женщин с двумя копиями гена риск заболевания был повышен уже на 75 процентов.
По словам исследователей, PCDH11X оказался первым геном, влияние которого на риск старческого слабоумия связанно с полом пациентов. Важность открытия заключается еще и в том, что несмотря на относительно небольшие показатели дополнительного риска болезни, этот вариант гена распространен чрезвычайно широко.
Наиболее серьезным генетическим фактором риска болезни Альцгеймера из известных на данный момент является ген APOE 4. Наличие двух копий этого гена увеличивает вероятность развития заболевания в 11,5 раз, одной копии – в 4,8 раз. Общее же число генов, так или иначе связанных с болезнью Альцгеймера, приближается к 400. Впрочем, по мнению ученых, в подавляющем большинстве случаев наследственность не является главной причиной развития этой разновидности старческого слабоумия.
МедНовости по материалам BBC: Women-only gene link to dementia
Людям с дефектами генов противопоказаны антибиотики
Исследователи из Лондона выяснили, что каждый полутысячный ребенок носит в себе дефект генов, которые приводят к тяжелым последствиям, после того, как принимают обычные дозы антибиотиков.
Аминогликозиды наиболее часто применяются во время тяжелых инфекций, но группа этих антибиотиков зачастую приводит к нарушениям слуха у детей. Во время исследований учеными было изучено 9371 случаев, кода антибиотик мог оказывать какое-либо действие на здоровье детей. Результаты показали, что 18 детей из всех носили определенный дефект гена.
Данные антибиотики назначаются при заболеваниях различными типами бактериальных инфекций, к тому же они недорогие. При этом врачи всегда тщательно подходят к назначению дозы антибиотика, поскольку даже небольшое количество лекарства может сказаться на слухе и почках ребенка.
На данный момент специалисты поставили перед собой задачу, чтобы выявлять наличие дефекта гена, прежде чем назначать антибиотики для лечения.
Достижения родителей передаются по наследству детям
У знаменитого натуралиста Жана-Батиста Ламарка был весьма специфический взгляд на вопросы наследственности. Ученый был уверен, что потомки получают не только фамильные черты родителей, но и все полезные качества, которыми те обзавелись за свою жизнь. Дети кузнецов, рассуждал Ламарк, выглядят крепче своих сверстников, потому что их отцы всю жизнь орудовали тяжелым молотом. Идеи Ламарка не критиковал только ленивый. Сначала ученому порядочно досталось от современников, а приверженцы появившейся спустя много лет генетики не оставили камня на камне от его учения.
Возможно, критики поспешили. Почти через 200 лет после смерти натуралиста сотрудник Университета Тафтса Ларри Фейг и его коллеги получили результаты, которые наверняка обрадовали бы знаменитого ученого. В своей новой работе* биологи показали, что умственные упражнения родителей могут сказаться на способностях их потомков.
Зарядка для головы
В отличие от Ламарка Фейг и его коллеги больше интересовались не положительными качествами своих подопытных, а их врожденными недостатками. Для эксперимента ученые использовали генетически неполноценных мышей, у которых отсутствовала способность к обучению. Если обычную лабораторную мышь поместить в клетку, к полу которой подведены электроды, и подвергнуть нескольким ударам тока, она запомнит опыт: угодив в установку повторно, начнет паниковать. А вот генетически неполноценные мыши вели себя в шоковой камере невозмутимо и на второй раз, и на третий, и на четвертый.
Чтобы избавить мышей от врожденного недостатка, ученые принуждали их упражнять ум с самого рождения. Экспериментальные животные проводили все детство в отдельных клетках, куда исследователи подкладывали все новые и новые объекты, заставляя мышей приспосабливаться к меняющейся обстановке. Усилия не прошли даром — такого курса «умственной гимнастики» оказалось достаточно, чтобы генетически неполноценные животные перестали уступать в рассудительности своим обычным собратьям. Благотворный эффект от тренировок не ослабел даже к тому времени, когда у подопытных появилось потомство.
Мамина школа
Тут-то ученых и ждал главный сюрприз. Хотя потомки мышей, чей ум исследователи пытались развить, продолжали носить в себе дефектные гены родителей, в электрошоковой камере они сразу вели себя как вполне полноценные мыши. Результат, которого первое поколение экспериментальных животных добивалось путем упорных тренировок, давался их потомкам без труда. А вот у мышей, не тренировавших ум смолоду, рождались такие же недалекие отпрыски.
«Вопрос о наследовании приобретенных родителями качеств казался мне давным-давно закрытым, — рассказывает Ларри Фейг. — Мы вообще не собирались исследовать потомство подопытных животных. Это была личная инициатива одного из сотрудников, который очень кстати проявил любопытство. Никто не ожидал подобного результата!»
Убедившись, что достижения мышей передаются потомкам, ученые решили выяснить, какую роль тут играет каждый из родителей. Биологи создавали пары из прошедших тренировку животных и их не напрягавших ум собратьев. Выяснилось, что потомство таких мышей наследовало достижения предков только по материнской линии. При том что мамы подопытных Фейга выполняли необходимые упражнения еще в раннем детстве, когда не были беременны.
Результаты эксперимента затрудняются объяснить сами авторы. «Генетическая неполноценность мышей не могла стать причиной описанного эффекта, — рассуждает Фейг. — Она лишь сделала результат заметнее. Чтобы понять, как именно передаются приобретенные признаки, нужно отдельное исследование».
У сотрудника Университета Макгилла Моше Шифа, занимающегося генетикой человека, результаты Фейга вызывают восторг. «Множество работ показывает, что окружающая среда и образ жизни могут влиять на то, как работают гены человека, не меняя при этом самой информации, записанной в ДНК, — говорит Шиф. — Работа Фейга свидетельствует о том, что такое влияние может каким-то образом распространяться в поколениях». По мнению Шифа, наблюдения его коллеги способны сильно изменить представления о наследственности: «Применительно к человеку такие результаты могут означать, что образование, которое женщина получает в ранней молодости, способно принести ее потомству самую прямую пользу». Недаром почти все родители хотят, чтобы их дети сначала поучились, а уж потом заводили семью.
Они такими были в детстве: не могли долго сидеть неподвижно, слушать других, удерживать внимание на том, что им неинтересно, выполнять инструкции. В общем, плохо вписывались в школьную систему.
Отличительное свойство этих детей – постоянная потребность в новизне. Скука для них – одно из самых мучительных переживаний, и они на многое готовы, чтобы ее избежать.
Охотники среди земледельцев
Считалось, что такого рода дефекты возникают вследствие неблагополучной беременности или сложных родов. Но специалисты, которые занимались проблемой, замечали, что эти особенности часто прослеживаются в семьях на протяжении нескольких поколений, а значит, не могут зависеть только от ловкости акушерки. Особенно отчетливо это понимали те, кто сам был звеном такой цепи. Как, например, Том Хартман, психотерапевт, педагог и автор нескольких бестселлеров, носитель той самой наследственности и отец троих гиперактивных детей. Он писал о генетической (и весьма древней) природе этого явления задолго до того, как генетики обнаружили носитель этой наследственности – ген DRD4 7R.
В своих книгах он выдвигает гипотезу об «охотниках среди земледельцев». Те свойства, которые считаются дефектами в обществе фермеров и клерков, а также в школе, их готовящей, необходимы и уместны в жизни первобытного охотника. Его внимание не зацепляется за что-то одно, но непрерывно «сканирует» окружающую среду, реагируя на любые изменения. Его импульсивность выручает в ситуациях, когда думать нет времени, нужно действовать мгновенно. Постоянное движение и высокий уровень адреналина – элементы его повседневной жизни. Стремление к риску настолько же необходимо охотнику, насколько оно противопоказано земледельцу. Охотник, который не отправляется на поиски добычи (что неизменно связано с риском), а остается дома, оставит семью без пищи и не выживет сам. С другой стороны, склонный к риску земледелец также обречен. Свойства, которые приносят ему успех, – другого рода.
Сегодня на земле доминируют земледельческие сообщества. Они закономерно поглотили охотничьи племена по той простой причине, что одно и то же количество земли может прокормить в десять раз больше земледельцев, чем охотников. Если не считать нескольких малочисленных, сохранивших первобытный уклад, обреченных на скорое исчезновение племен, то на земле практически не осталось народов-охотников. Однако сохранились гены, и их носителей не так уж мало. Они есть в составе любого народа, хотя доля их сильно различается: от внушительных 3-10% среди жителей североамериканского континента до ничтожных долей среди народов Азии.
«Плохие» гены долго не живут
Появление гена DRD4 7R ученые относят ко времени порядка 40 000 лет назад, когда наши общие предки только лишь двинулись из Африки на просторы других континентов. Это объясняет, почему ген встречается у всех народов и рас. Это объясняет также его широкую распространенность.
Парадокс в том, что современное общество воспринимает носителей этого гена как дефективных, имеющих поломку в голове. Однако вредные гены не живут так долго и не распространяются так широко, а, напротив, исчезают из генетического пула человечества.
Момент появления гена многое объясняет: в эпохи перемен, приспособления к непривычным и меняющимся условиям этот активный и «адаптивный» ген дает своим носителям явные преимущества. Ведь новизна, пугающая других, – их родная стихия. При этом ген дает преимущества и тем племенам, в которых есть его носители.
Зато в эпохи стабильности носители этого гена всем только мешают. Часть таких людей заполняет «инновационные» ниши, если такие существуют в их сообществе, другие отправляются на поиски новых земель. Интересная деталь: американские индейцы, как известно, являются близкими родственниками некоторых азиатских народов, ушедших в свое время осваивать новый континент, и генетически они сохранили большое сродство. При этом у индейцев ген DRD4 7R встречается в десятки раз чаще, чем у родственных им народов Азии. То есть его носители либо в массе отправились за океан, либо были тем или иным способом удалены из общества в целях сохранения стабильности. Напротив, жизнь индейских племен на огромных малозаселенных и диких просторах давала все преимущества носителям охотничьего гена.
В другие эпохи свои «гиперактивные» десанты отправляла в Америку и Европа. Поэтому среди белых американцев «охотничий» ген также встречается чаще, чем среди оставшихся жителей Европы. Похоже, именно этот ген сделал США такой динамичной и передовой державой, буквально помешанной на инновациях. Он же делает их такими несносными, неугомонными, вечно лезущими не в свои дела.
Пример Эдисона
Томас Эдисон был, как известно, самым продуктивным изобретателем всех времен и народов, чье имя мир никогда не забудет. На самом деле благодарное человечество должно бы поставить памятник его матери, без которой из мальчишки, проучившегося всего два года в школе и признанного ни на что не годным, могло бы выйти что-то совсем другое. Когда он был выгнан из третьего класса за невнимательность, непоседливость и бестолковость, она не пошла упрашивать, чтобы ребенка взяли обратно, не стала вправлять мозги десятилетнему негоднику, а сама взялась за его обучение. При этом мальчику позволяли заниматься тем, что было ему интересно, и даже по возможности помогали. Когда он оборудовал в доме химическую лабораторию, мать лишь попросила перенести это опасное предприятие в сарай, чтобы не спалить жилье. В итоге к шестнадцати годам Эдисон был уже сложившимся изобретателем. В этом возрасте он пошел работать в железнодорожную компанию и в первые месяцы придумал совершенно новое сигнальное устройство, которое прослужило на железных дорогах более века. Всего же за свою жизнь он подарил миру 10 000 (!) изобретений, включая электрическую лампочку, микрофон и фонограф.
Феномен Эдисона – ярчайшее проявление тех возможностей, которые открывает при правильном приложении «дефектный» ген.
А вот носители беспокойного гена, не попавшие в МЧС, не ставшие летчиками-испытателями или сыщиками, пополняют ряды авантюристов, азартных игроков или наркозависимых. Их загоняет туда поиск сильных раздражителей – или острых ощущений, – не нашедший иного применения.
Хорошо, что сегодня в моде экстремальный спорт, которого в отличие от неоткрытых земель и космических ракет хватает на всех.
Кстати
Портрет «охотников». Они по натуре:
>> энтузиасты,
>> творцы,
>> неорганизованны,
>> склонны к риску,
>> обладают нелинейным мышлением,
>> новаторы,
>> легко отвлекаются,
>> способны к исключительной концентрации внимания,
>> эксцентричны,
>> плохо переносят скуку,
>> импульсивны,
>> предприимчивы,
>> энергичны,
>> знают, что значит быть аутсайдером.
Из них, если повезет, получаются изобретатели, первооткрыватели и лидеры, но почти никогда не выходят хорошие бухгалтеры и добросовестные исполнители. Система образования, отлаженная для производства исполнителей, их отторгает или ломает.
Ученые из Эстонии пришли к выводу, что склонность к потреблению сладостей имеет генетическую обусловленность. Это показали результаты исследования здоровья детей, проведенного специалистами Тартуского университета.
Специалисты обнаружили, что дети определенного генотипа едят вдвое больше сладостей, чем все остальные. Среди более тысячи испытуемых ученые выявили почти полсотни сладкоежек. Есть сладкое в больших количествах детей побуждает определенный ген.
К слову, среди представителей европеоидной расы ген представлен примерно у 5% людей. Что же касается темнокожих, то у них такой генотип встречается в 5 раз чаще.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Molecular Psychiatry.
Ученые полагают, что им удалось обнаружить ген, отвечающий за рост зубов. В том случае, если открытие будет подтверждено на практике, то это откроет путь к лабораторному выращиванию зубов, а также к лечению многих заболеваний десен.
Группа медиков из Государственного университета штата Орегон в США утверждает, что найденный ген совершенно точно отвечает за выработку эмали - жесткого наружного слоя зубов. Специалисты отмечают, что в обычных условиях рост эмали после того, как завершен рост зуба невозможен, однако за счет манипуляций с геном возможно форсировать этот процесс и сделать зубы более белыми и здоровыми.
До сих пор исследователям в лабораторных условиях удавалось вырастить только внутренние части зубов и только зубов животных. Теперь же речь идет именно о зубах человека.
Найденный ген CTIP2 относится к семейству транскрипционных генов и помимо зубной сферы он также связан с рядом функций развития кожного покрова и нервной системы. По словам доктора Криссы Киосси, руководителя исследований, сейчас в Орегоне завершены исследования на лабораторных мышах - во всех случаях деактивация CTIP2 приводила к ухудшению состояния зубов у грызунов.
"Для генов не совсем типично отвечать за несколько функций сразу, однако когда эти функции не связаны друг с другом напрямую, то это необычно вдвойне", - говорит она.
В заявлении университета говорится, что управление данным геном в сочетании с техникой стволовых клеток открывает путь к созданию полностью естественных, но выращенных в лаборатории зубов. С другой стороны управление геном в организме людей открывает путь к улучшению эмали, предотвращению выпадения зубов и снижению их прочности.
"Еще предстоит много работы, но если ее удастся довести до практической реализации, то это будет совершенно иной подход к стоматологии", - говорит Киосси.
То как вы смотрите на жизнь - как наполовину пустой или, наоборот, наполовину полный стакана - может зависеть от одного единственного гена, отвечающего за доставку гормона, отмечают британские ученые. Иными словами, некоторые люди являются проводниками счастья, а другие являются генетическими поглотителями уныния. Выводы ученых представлены в статье, опубликованной в "Трудах Королевского научного общества".
Более ранние исследования уже выявили ген, названный 5-HTTLPR и играющий, по мнению экспертов, ключевую роль в определении того, как работает нейропередатчик серотонина в мозг. Серотонин, гормон, передающий химические "сообщения" между нервными клетками, от него, главным образом, зависит настроение человека. Некоторые препараты антидепрессанты способны регулировать уровень серотонина в организме.
Ученые также выявили три варианта гена. Два так называемых "коротких" аллеля связаны с повышенным риском возникновения депрессии и попыток самоубийства. В отличие от них "длинный" аллель включает особый нейрохимический процесс, позволяющий противостоять стрессовым ситуациям. Трое исследователей из университета Эссекса в Великобритании, во главе с Элейн Фокс, решили выяснить, как люди с разными вариантами "гена счастья" реагируют на тревожные и приятные ситуации.
97 участникам в индивидуальном порядке показали серии слайдов, каждый из которых содержал пару изображений из давнего международного инструмента психологов – набора картинок для проверки эмоционального состояния. Изображения были разделены на три категории. Негативные имели своей целью внушить страх или стресс, такие, например, как грозный паук или человек на грани совершения самоубийства; эротические или приятные, а также нейтральные. Две фотографии на каждом слайде были взяты из разных групп.
16 участников, носителей "длинного" аллеля гена 5-HTTLPR "показали заметное стремление избегать негативных материалов наряду с активным просмотром позитивных", отмечают исследователи. Эти испытуемые уделяли пристальное внимание симпатичным фотографиям и лишь мельком просматривали устрашающие изображения.
В отличие от них носители гена с "короткими" аллелями выказали противоположные предпочтения, хотя и не так явно. "Результаты показали, что генетически у человека развита тенденция видеть яркие стороны жизни, что является одним из основных когнитивных механизмов, позволяющих стойко переносить общие жизненные стрессы", - делают вывод исследователи.
Возможность перепрограммирования дифференцированных клеток, формирующих тело взрослого организма, в клетки, обладающие свойствами эмбриональных, то есть способных к преобразованию в большинство других типов клеток, была впервые продемонстрирована командой японских ученых под руководством Синьи Яманаки в 2006 году. Эта способность эмбриональных клеток называется плюрипотентностью (от английского слова pluripotency), а клетки, ею обладающие, соответственно, плюрипотентными. Это открытие явилось настоящим научным прорывом, поскольку позволяет получать эти особые клетки без использования эмбрионов.
Технология получения плюрипотентных клеток из взрослых и уже дифференцированных клеток человеческого тела как бы возвращает эти клетки в «детское», эмбриональное состояние, но при этом сохраняет характерный для каждого организма набор генов, то есть их индивидуальную принадлежность. Такой скачок в исходное состояние дает возможность использовать собственные ткани пациента, например, при пересадке органов. За счет сохранения генетической информации, присущей конкретному организму, решается проблема отторжения пересаженных тканей и отпадает необходимость принимать иммунодепрессанты. Это значит, что в будущем можно будет заменить поврежденную или пораженную ткань человека на точно такую же ткань этого пациента, только здоровую. Это решит проблему терапии множества неизлечимых на сегодняшний момент болезней.
Иммунодепрессанты — лекарственные средства, искусственно угнетающие иммунологические реакции организма. Они применяются для лечения аутоиммунных заболеваний, опухолей и для предупреждения отторжения трансплантатов. Однако их применение часто сопровождается побочными явлениями — так, они угнетают кроветворение, могут активировать вторичную инфекцию (например, грибковые заболевания полости рта и кожи), а при длительном применении способствовать развитию злокачественных новообразований
Впервые индуцированные, то есть образованные под действием каких-либо специальных факторов, плюрипотентные клетки, называемые сокращенно ИПСК (iPS-cells), были получены для мышей. Годом позже ученые добились успеха в получении человеческих плюрипотентных клеток, взяв за исходный материал клетки соединительных тканей организма (называемые фибробластами). До настоящего времени этот процесс не является высокоэффективным и зависит от многих факторов, включая возраст, тип и происхождение клеток. Под занавес уходящего 2008 года объединенная группа ученых из Испании, Италии и США опубликовала в Nature статью «Эффективная и быстрая генерация индуцированных плюропотентных клеток из человеческих кератиноцитов», признанную в декабрьском (2008) номере журнала Science «одним из главных достижений года». В ней исследователи доказали возможность генерирования ИПСК из особого типа человеческих клеток, образующих внешний защитный барьер на поверхности кожи или ее производных, например волос и ногтей. Новый метод перепрограммирования клеток, взятых из человеческой кожи, является в 100 раз более эффективным и вдвое более быстрым по сравнению с уже существующим.
Суть метода состоит в том, что сначала клетки, полученные от человеческой крайней плоти, выращивались в бессывороточной среде с низким содержанием кальция, которая поддерживает клетки в делящемся и недифференцированном состоянии. Следующий этап — «вынужденное» внедрение определенных генов. Этот процесс происходит при помощи вирусных переносчиков, называемых на научном жаргоне векторами. Именно векторы доставляют необходимый генетический материал до «места назначения». Эти вирусные векторы, относящиеся к классу РНК-содержащих вирусов, содержали четыре ключевых гена плюрипотентности, известных ранее из работ японских ученых: OСT4, SOX2, c-MYC и KLF4 (каждый ген обычно называется сокращенно тремя первыми буквами от его полного названия). Попадая в клетку, чужеродная ДНК вируса включается в генетический аппарат клетки и с помощью ее обменных механизмов начинает синтезировать «свой» белок. 50 тыс. клеток были заражены таким образом, а затем обработаны разрушающим клетки ферментом и посеяны на специальную питательную среду, обычно используемую для выращивания эмбриональных клеток. На 10-й день после заражения вирусными векторами исследователи смогли отчетливо различить скопления клеток, по своей морфологии неразличимые от эмбриональных стволовых клеток. Клетки из этих колоний давали положительную реакцию в тесте с щелочной фосфатазой, что является одним из самых надежных указателей на плюрипотентность клетки. Вместе с этим клетки также демонстрировали работу специфичных генов и наличие на поверхности мембраны факторов (маркеров), присутствующих у обычных человеческих эмбриональных стволовых клеток. Более того, эти новые клетки потеряли маркеры, типичные для клеток человеческой кожи.
Стволовые клетки — особые клетки живых организмов, которые способны впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию) и превращаться в клетки со специальными функциями, такие как клетки сердечной мышцы или инсулин-синтезирующие клетки поджелудочной железы
Стремясь использовать в своих интересах высокую производительность перепрограммирования, ученые также проверили, могут ли плюрипотентные клетки быть образованы из небольшого количества биологического материала. Одиночные волосы были выщипнуты у шести взрослых людей в возрасте от 28 до 35 лет (пятерых женщин и одного мужчины). Каждый волос был помещен в среду, используемую для выращивания эмбриональных клеток, на диск, покрытый специальным гелем, облегчающим прилипание клеток и образование клеточного монослоя. Изолированные таким образом клетки были заражены всё теми же вирусными векторами. В четырех случаях процесс образования ИПСК был успешно индуцирован. Для одной из этих клеточных линий была продемонстрирована возможность спонтанно дифференцироваться, образуя, например, клетки, выстилающие внутреннюю поверхность кровеносных сосудов, или клетки сердечных мышц, способные к сокращениям. Такая возможность служит лучшим доказательством того, что перепрограммирование клеток действительно «возвращает» их в «эмбриональное» состояние.
Продолжение возможностей этой методики, или следующий шаг, напоминающий страницы из фантастического романа, — появление у человечества реального шанса избавиться от старения. Высокий уровень развития диагностики поможет выявить на самом раннем этапе связанные с возрастом нарушения работы органов или тканей, а применение технологии плюрипотентных клеток — исправлять эти нарушения с помощью клеточной терапии. Таким образом можно поддерживать организм в «рабочем» состоянии на протяжении длительного времени, что фактически равнозначно действию так давно и безуспешно разыскиваемого «эликсира молодости».
Автор Ольга Глазунова, кандидат биологических наук
Источник: chaskor.ru
Ученые из Университета Макгилла (Канада) нашли доказательства теории, согласно которой у детей, перенесших насилие, происходят генетические изменения.
Майкл Мини и его коллеги исследовали мозг 36 внезапно умерших человек: двадцати четырех самоубийц, половина из которых была жертвами насилия или домогательств в детстве, и двенадцати человек, погибших в результате автомобильных аварий. Под домогательствами и насилием подразумевались физические и моральные издевательства и изнасилования, передает Компьюлента.
В ходе эксперимента ученые искали изменения в генах, связанных с функцией HPA (hypothalamic-pituitary-adrenal — гипоталамической-гипофизарно-надпочечной). Различия были обнаружены в гене, который называется глюкокортикоидным рецептором, или NR3C1. Ранее специалисты наблюдали изменения в этом гене у крыс и других животных, которые страдали от издевательств.
У самоубийц, подвергавшихся в детстве насилию, отмечена пониженная активность гена NR3C1, в то время как у жертв ДТП и самоубийц, у которых было безоблачное детство, генетических изменений не произошло.
По словам исследователей, их открытие поможет объяснить, почему жестокое обращение и насилие в детстве могут вызывать депрессию, различные умственные расстройства и приводить к суициду. В перспективе результаты эксперимента могут быть использованы для создания лекарств, помогающих преодолеть последствия тяжелого детства.
Линейный вид
