Біохімія майбутнього
Ожиріння є глобальною проблемою здоров'я, оскільки воно збільшує ризик розвитку діабету, серцево-судинних захворювань і навіть деяких видів раку.
Американські дослідники (Університет Темпл, Філадельфія) вивчали механізм, за допомогою якого шість добровольців вивчали один із руйнівних наслідків ожиріння - резистентність до інсуліну. Коли ви їсте, рівень цукру в крові підвищується, а організм повертається до нормального рівня завдяки виробництву та використанню інсуліну. Резистентність до інсуліну означає, що клітини не здатні використовувати гормон, тому рівень цукру в крові не може бути належним чином знижений. Високий рівень цукру в крові руйнує судини, може пошкодити нирки, пошкодити очі, серце, мозок.
Гюнтер Бодеб та Салім Мералл провели тиждень у лікарні, де їм доводилося споживати 6000 калорій на день - майже два з половиною рази за потребою - у формі піци, гамбургерів тощо. Експериментатори проводили свої дні практично прив’язаними до цього; В середньому вони важили три з половиною кг. Практично у всіх протягом двох днів розвинулась резистентність до інсуліну.
Дослідники шукали злочини. Встановлено, що учасники виділяють із сечею все більшу кількість окислених ліпідних сполук, що є ознакою окисного стресу. Добровольці також відбирали жирову тканину шляхом біопсії та виявляли ознаки окисного стресу в дослідженій жировій тканині.
Далі було відзначено, що занадто багато вільних радикалів кисню змінило структуру однієї з кровоносних молекул крові, яка, таким чином, не могла виконувати свою функцію. Транспортер GLUT4 не зміг доставити глюкозу з інсуліну через його змінену структуру.
Дослідники вважають, що основні механізми були виявлені у зв'язку з початковими стадіями розвитку інсулінорезистентності та діабету 2 типу, які забезпечують нові терапевтичні можливості завдяки більш детальному розумінню процесів.
Зараз професіонали працюють над тим, щоб допомогти шести добровольцям відновити колишню вагу та здоров’я.
Боден, Гюнтер-Хомко, Карол-Барреро, Карлос А. та ін.: Надмірне споживання калорій гостро викликає окислювальний стрес, карбонілювання GLUT4 та резистентність до інсуліну у здорових чоловіків. Наука поступальної медицини. 9 вересня 2015 р. 7, 304, 304re7. DOI: 10.1126/scitranslmed.aac4765
Коли електрони витрачаються
Широкі міжнародні дослідження показали, що осмій потрапляє в особливий стан при надзвичайно високих тисках через утворення електронів на внутрішніх електронах. Благородний метал осмію, елемент найвищої щільності, має температуру плавлення вище 3000 градусів Цельсія, є одним із найменш стисливих матеріалів, його твердість близька до твердості плодів.
Дослідники з німецьких, французьких, шведських, голландських, американських та російських науково-дослідних інститутів працювали над програмою, в якій цей майже нестисливий матеріал стискався до такої міри, що зміни вимірюваних властивостей вказували на зміни власних електронів. Можливість цього явища була теоретично передбачена в минулому.
В експериментах тиск підвищували до 770 гігапашків. Це вдвічі більше центру Землі, а атмосферний тиск на поверхню Землі перевищує більше семи мільйонів. Осмій почав виявляти особливу поведінку при 440 гігапаску.
Дубровінський, Л. - Дубровінська, Н. - Бикова, Е. та ін.: Найнестисливіший металевий осмій при статичному тиску понад 750 гігапаскалів. Природа. 10 вересня 2015 р. 525, 226–229. DOI: 10.1038/nature14681
Діагностична лабораторія чіпів
Обладнання, що використовує 32-канальну мікрорідку технологію, розроблене дослідниками з Університету Рутгерса в США, може знизити вартість лабораторних досліджень, що використовуються для діагностики здоров’я.
На додаток до клінічних випробувань, хімічний склад аналітичних процедур, заснованих на реакціях антитіло-антиген, які часто використовуються в біологічних дослідженнях, як правило, високий. Мініатюрний пристрій можна перевіряти автоматично з десятої кількості зразків, необхідних для звичайних випробувань, і, що також важливо, використовуючи десяту частину реагентів, без потреби втручання людини.
У демонстраційному експерименті, описаному в цій публікації, паралельно було визначено шість білків із тридцяти різних зразків об'ємом лише 4,2 мікролітра. Точність результатів була такою ж, як і в звичайних тестах.
Годбейн, Мехді - Стікі, Елізабет К. - Магуайр, Тім Дж. Та ін.: Розробка та перевірка мікрофлюїдного імуноаналізу, здатного до мультиплексування паралельних зразків у мікролітрових томах. Лабораторія на чіпі. 2015, 15, 3211–3221. DOI: 10.1039/C5LC00398A
Інструменти дослідження з відкритим доступом
Конструкції вільного лабораторного обладнання з відкритим фінансуванням слід використовувати для підтримки досліджень та досліджень, що фінансуються державою, а не витрачати великі суми грошей на дослідження швидко застарілих інструментів.
Дослідницьке обладнання, яке зазвичай виготовляється в невеликих масштабах, швидко застаріває, тому зрозуміло, що для підтримки конкурентоспроможної лабораторії потрібно багато. Вкладені гроші були б повернуті громаді набагато швидше, якби ми звернулись до постійного розвитку вільно використовуваних активів.
Автор також додав тематичне дослідження, щоб обґрунтувати існування ідеї. За десять місяців після відкриття програмного забезпечення САПР для цифрового виробництва шприцевих насосів для точного дозування рідини було зареєстровано понад тисячу завантажень. Порівнюючи ринкову ціну шприцевого насоса та вартість його виготовлення на основі опублікованої документації, помноживши різницю на кількість завантажень, виявилося, що економія склала 46%.
Пірс, Джошуа М.: Повернення інвестицій для розробки наукового обладнання з відкритим кодом. Наука та державна політика. Вперше опубліковано в мережі: 20 червня 2015 р. DOI: 10.1093/scipol/scv034
Розмиті тіла людини
Нервова система людини постійно оптимізує рухи, щоб використовувати якомога менше енергії. Цей висновок був зроблений канадськими дослідниками для вивчення енергетичних потреб ходьби, але він, ймовірно, стосується і інших видів рухів.
Суб'єкти експерименту також змінювали свої рухи або змінювали весь шлях, щоб мінімізувати економію енергії. Учасники повинні були ходити в прикріпленій до них робототехнічній структурі води. Пристрій дозволило ускладнити традиційні, іннервовані рухи або певні їхні фази. Таким чином, по суті, вони моделюють, як людський організм реагує на ситуацію, в якій застосовуються незвичні правила. Як змінюються еволюційні форми руху, коли умови раптово змінюються.
Результати показують, що за певних умов людський організм знаходить форму руху з мінімальним споживанням енергії дуже швидко, за кілька хвилин. Чутливість цієї можливості також дивує: щоб зменшити енергію на п’ять відсотків, рух вже трансформується.
Селінджер, Джессіка К. - О’Коннор, Шон М. - Вонг, Джеремі Д. - Донелан, Дж. Максвелл: Люди можуть постійно оптимізувати енергетичні витрати під час ходьби. Сучасна біологія. У пресі, доступно в Інтернеті 10 вересня 2015 р. DOI: 10.1016/j.cub.2015. 08.016 • WEBCНM
Модель агрегації
Цуценята стикаються на морозі, в спеку вони знаходяться далеко один від одного, а у випадку відповідної температури група тепліша, а в холодних районах з боків.
Цю складну температурно-регулюючу поведінку змоделювали дослідники з Університету Шеффілда, розглянувши всю групу як надорганізм, здатний змінити свою форму з метою оптимізації виділення тепла.
Довгостроковою метою дослідження є використання моделей, призначених для опису таких самоорганізуючих, саморегулюючих систем для розвитку та контролю співпраці між роботами.
Гленсі, Джонатан - Гросс, Родеріх - Стоун, Джеймс В. - Вільсон, Стюарт П.: Самоорганізуюча модель терморегуляційного стискання. PLOS Обчислювальна біологія. Опубліковано: 3 вересня 2015 р. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1004283 • WEBCНM
ВІЛ досі невідомий
він також вбиває методом
Не існує жодного іншого вірусу, який був би так відомий дослідникам, як ВІЛ, який викликає СНІД. Зараз американські дослідники (Інститути Гладстона, Сан-Франциско) все ще стверджують, що виявлений невідомий досі механізм поширення вірусу.
На сьогодні віруси СНІДу, що циркулюють у крові, вторглись у певні білі кров’яні клітини, щоб розмножитися. З клітин вирізаються нові віруси, які гинуть. Більше вірусів атакує більше білих клітин крові.
Уорнер Грін та його колеги стверджують, що існує механізм, який у кілька разів ефективніший для поширення вірусу. Частинки вірусу, що утворюються в одній з білих клітин крові, квазіперекачуються в іншу. Дослідники підрахували, що 95% уражених CD4 білих клітин крові гинуть завдяки цьому механізму.
Це відкриття певною мірою пояснює провали в розробці вакцин проти СНІДу на сьогодні і обіцяє нові можливості у дослідженні вакцин. Це також може вплинути на терапію ліками проти ВІЛ.