Skladištenje informacija unutar DNK lososa

Skladište informacija i hranjivosti 🙂

Losos, vrlo cenjena i kvalitetna riba. Pogotovo kada neko zna da ga spremi. Održava cele zajednice ribara širom sveta (žive na lovu i prodaji lososa) i vrlo je važan činilac ekosistema. Od skora, pokazalo se, imaju još jednu vrlinu, barem sa naše tačke gledišta: u stanju su da skladište podatke.

Konkretno, njihova dezoksiribonukleniska kiselina (DNK) je ustanju da se ponaša kao skladište informacija. DNK je inače nosilac informacija i genetičkog materijala, koje omogućavaju stvaranje novog organizma. Ovde ne pričamo o tim informacijama, nego o korišćenju gradivne komponente života kao opšte skladište bilo kojih informacija.

Naučnici sa nacionalnog Tcing Hua univerziteta (Tsing Hua) u Tajvanu i Karslrue (Karlsruhe) tehnološkog instituta u Nemačkoj su napravili WORM (write-once-read-many-times) memoriju. Naziv proizilazi iz činjenice da se u taj memorijski „blok“ može upisati jedan podatak, samo jednom, ali se stalno može iznova čitati. Nešto poput CD-ova, iz vremena kada su počeli da se koriste u kompjuterskoj tehnologiji.

Nova, specijalna memorija je sastavljena od elektroda, srebrnih nano čestica i DNK lososa. Treba imati na umu da trenutna verzija ovog uređaja predstavlja dokaz da osmišljeni koncept funkcioniše. Međutim, istraživači ističu poseban potencijal korišćenja organskih materijala u proizvodnji memorijskih modula: mogu biti jeftiniji od dosadašnjih modula koji koriste neorganske materijale (npr. silikon).

Memorijski uređaj je napravljen od vrlo tankog sloja (film) DNK lososa, koji je prožet sa atomima srebra (Ag). Ova, svojevrsna, mešavina organskog i neorganskog materijala je, zatim, postavljena između dve elektrode. Kada se ovako sastavljen modul izloži ultra ljubičastom zračenju, atomi srebra se grupišu u celine veličine nano čestica (10-9m i manje).

Kada na elektrodama nema napona ili se propušta kroz njih vrlo nizak napon, tada kroz DNK (ozračen ultra ljubičastim zračenjem) prolazi slaba struja. Ovakvo stanje bi odgovaralo isključenom  uređaju (off). Kada se jednom kroz elektrode propusti veći napon, za određenu vrednost (prag), kroz DNK počinje da teče struja. Ovo stanje prestavlja uključen uređaj (on).

Daljim ispitivanjem, pokazalo se da je promena provodljivosti nepovratan proces. Kada uređaj jednom uključite ili isključite on ostaje u tom stanju, bez obzira koji napon, posle, primenjujete na njega. Testovi su pokazali da uređaj održava prvobitni nivo provodnosti i posle 30 sati od početnog izlaganja električnom naponu.

Naučnici se sada nadaju daljem razvoju ovog koncepta, tačnije, nadaju se da će ova potvrda funkcionalnosti dovesti do nove tehnike i proizvodnje koja će vremenom rezultirati sa novim tipom optičkog uređaja za skladištenje informacija.

Ovo nije jedino istraživanje koje razmatra ovakve primene DNK. Istraživači pri Imperijalnom koledžu u Londonu (Imperial College London) su već napravili osnovna logička kola. Sa druge strane Atlantskog okeana, američki naučnici su genetski projektovali verziju E. coli u čijoj se DNK rešavaju bazični matematički problemi. Nešto kao živi mikro kompjuter. 😉

 Korišćenje DNK u malo drugačije svrhe je objavljeno u časopisu Applied Physics Letters.

Prva himera među primatima

Braća po MAJKAMA - Roku i Heks

Naučnici su proizveli (malo pogrešna reč, ali ne koristi mi se pojam stvorili) prve na svetu himera majmune. Sledi malo objašnjenje. Himera ili kimera (Chimera) je pojam u genetici koji se koristi za sledeću pojavu: Himera je živi organizam (najčešće životinja) koji je sastavljen od dve ili više genetički različitih ćelija. Ove ćelije potiču od različitih zigota.

Zigot – upravo oplođena jajna ćelija iz koje će se razviti novi organizam.

U slučaju pomenutih majmuna, njihov genetski kod je sastavljen od materijala koji potiče od 6 različitih ćelija. Da, umesto kombinovanja dva genetska koda (mužjaka i ženke), mladunci u sebi sadrže delove (genetski kod) 6 različitih majmuna. Znači, ako ste se rodili u laboratoriji, moguće je imati više od jedne majke. Propadne ona čuvena: „Samo jedna je majka…“

Uprkos svemu, majmunčići su zdravi i dobro napreduju i svojim primerom obećavaju nova dostignuća u vrlo popularnom polju istraživanja današnjice – matične ćelije. Jedan od prvih zaključaka istraživanja, čiji je rezultat rađanje ovih mladunaca, navodi na razmišljanje i preispitivanje. U velikom broju laboratorija, širom sveta, uzgajaju se i proučavaju matične ćelije, ali sve je prilika da one nisu ni izbliza toliko svemoćne i korisne, kao one koje se nalaze u upravo začetom embrionu.

Imena mladunaca su Roku, Hex i Chimero i rođeni su u Instituti za istraživanje primata u američkoj državi Oregon (Oregon National Primate Research Center) pri Oregon univerzitetu za zdravlje i nauku. Istraživači su uzeli iz 6 različitih embriona, tako zvane, totipotentne matične ćelije i jednostavno su ih, međusobno, zalepili. Posle toga, dobijeni, kompleksni embrion je postavljen u surogat majku. Prema kazivanju naučnika, ćelije se nisu pretvorile u jedinstvenu jedinicu, nego su počele da rade u zajednici, tako, stvarajući potpuno normalnu i funkcionalnu životinju, a u ovom slučaju, životinje.

Podela ćelija u ranoj fazi razvoja embriona

Već pomenute totipotentne ćelije predstavljaju ključ uspeha ovog eksperimenta. Ove matične ćelije duguju ovakvo ime, zbog svoje, skoro neverovatne, sposobnosti da se razviju u bilo koji tip ćelija koji se može naći u živom organizmu (u ovom slučaju u majmunu). Te ćelije su u stanju (uz odgovarajuće uslove) da se razviju u celokupnu životinju. Sa druge strane, postoji druga vrsta matičnih ćelija, koju su nazvali pluripotentnim, i koje se uglavnom i koriste u laboratorijama. Njihove sposobnosti su nešto manje spektakularne i nisu u stanju da se razviju u kompletni organizam i da proizvedu nova embrionalna tkiva kao što je placenta.

Totipotentne matične ćelije  se mogu izdvojiti samo iz zigota koji se nalaze u najranijoj fazi razvoja. Najčešće, u praksi, to znači da zigot ne sme biti stariji od nekoliko dana, ako želite iz njega izvući totipotentne matične ćelije. Na primer, kod čoveka, već posle 4 dana od oplodnje nema više ni jedne totipotentne matične ćelije u embrionu i sve su se pretvorile u drugi tip – pluripotentne matične ćelije.

 Himere, kao takve, nisu novost u svetu nauke – pravljenje miševa himera je redovna pojava u laboratorijama. Cilj ovakvih „produkcija“ je stvaranje miševa sa određenim genetičkim osobinama ili životinje čije se konkretne genetičke sekvence izbačene iz DNK. Za sada, niko još nije napravio himeru čoveka (ja se iskreno nadam!), ali himere miševa i drugih životinja mogu biti korisne u istraživanjima bolesti i procesa regeneracije organizama.

 Naučnički tim koji je vodio Šourkrat Mitalipov (Shoukhrat Mitalipov) je pokušao da primeni postojeću proceduru (koja je radila na miševima) na majmunima. Prema tom postupku, bilo je dovoljno razvijenu kulturu embrionalnih ćelija (majmuna) staviti i postojeći embrion majmuna. Sve ostalo bi odradila priroda. Međutim, ovaj pristup nije dao rezultate. Ispostavilo da embrioni primata nisu dozvolili da se implantirane embrionalne kulture razviju. Ovaj rezultat je došao kao svojevrsno iznenađenje za naučnike i Mitalipov smatra da naučnici moraju otkriti zašto je to slučaj.

„Mi moramo istražiti ne samo kulture embrionalnih ćelija, nego i matične ćelije u embrionima.“ on je rekao u izjavi, „Suviše je rano da zaokružimo istraživanje o tim ćelijama.“

Iz ovoga se naslućuje kako će se na dalje sprovoditi istraživanje, barem kada su matične ćelije u pitanju. Istraživanje je ukazalo na to da postojeće linije embrionalnih ćelija, od kojih su neke stare i po 20 godina, nisu toliko snažne i kvalitetne kao one koje se nalaze u novom embrionu. Ovde pričamo o upotrebnoj vrednosti matičnih ćelija koje su nastale kao generacijski proizvod od originalnih ćelija. Nazvaćemo ih laboratorijskim matičnim ćelijama. One se često koriste kao standard, ili bolje rečeno kao etalon prilikom stvaranja novih pluripotentnih matičnih ćelija. Ove potonje se najčešće dobijaju iz ćelija kože, ili grubo rečeno, naterate kokošku da, opet, postane jaje. U ovom trenutku pripovedanja o matičnim ćelijama dolazi do izražaja eksperiment sa majmunima.

Ako pluripotentne matične ćelije nisu dovoljno dobre za pravi razvoj primata i za njih je neophodno koristiti totipotentne matične ćelije, onda takav, zaključak povlači nova pitanja.

„Ako želimo da se terapije na bazi matičnih ćelija premeste iz laboratorije u bolnice i sa miševa na ljude, onda prvo moramo razumeti šta matične ćelije primata mogu, a šta ne.“ Mitalipov ističe. „Neophodno je nastavimo istraživanje na ljudima, uključujući i ljudske embrione.“

Šta bi na ovo mogao reći aktuelni poglavar rimokatoličke crkve, to mogu samo da nagađam…

 Cela studija se može naći u Internet izdanju žurnala Cell.

Roku and Hex from OHSU News on Vimeo.

Novi test ljudske pljuvačke može otkriti prisustvo raka

Novi medicisnki test ljudske pljuvačke se može iskoristiti u merenju potencijalnih karcinoma koji su se našli unutar DNK čoveka.

“Testom se meri količina oštećene DNK u ljudksom telu”, kaže profesor Hauh-Jyun Candy Chen, vođa istraživačkog tima koji je osmislio test. “To je vrlo važno, jer je podatak o oštećenoj DNK-a svojevrstan biomarker, koji može pomoći lekarima da postave pravu dijagnozu i da prate razvoj nekog medicinskog stanja”

Izvor: Torsten Philipp via Wikimedia

Izvor: Science Daily

Transplantacija grkljana bez upotrebe imunosupresora

Početkom ove godine objavljena je vest o drugoj po redu uspešnoj transplataciji grkljana u istoriji. Međutim, primalac, Brenda Jensen, je bila u mogućnosti da prihvati novi organ, jer je već bila pod dejstvom sredstava koja sprečavaju da njen imuni sistem odbaci novi grkljan. Lekari su iskoristili priliku, jer je ona ta sredstva koristila zbog već obavljene transplantacije bubrega i pankreasa.

Paolo Macchiarini sa Karolinska Instituta u Štokholmu, Švedska, i njegove kolege iz Italije su razvile posebnu tehniku. Njihov cilj je da primalac prihvati grkljan davaoca kao da je to njegov deo tela, bez primene sredstava koji bi sputavali imuni sistem, koji je glavni razlog odbacivanja transplantiranih organa. To ne bi bila neka vest da je sve ostalo na nameri – upravo su objavili da su uspešno obavili prvu parcijalnu transplantaciju.

Da bi transplantacija bila uspešna i da bi korisnik organa imao neke vajde, prinuđen je da koristi, tako zvane, imunosupresore, lekove koji ne dozovoljavaju imunom sistemu da odbace implementirani organ. Gore od toga je činjenica da je pacijent prinuđen da uzima te lekove ceo život, a najgore je da ta „terapija“ može da skrati životni vek čoveka i do 10 godina. Ovakve posledice je teško opravdati kod transplantacije grkljana, jer on nije neophodan za preživljavanje pacijenta, tvrdi Peter Belafsky pri kalifornijskom univerzitetu, lekar, koji je operisao Jensen. Ovde pričamo o delu dela koji je primarno zadužen za govor.

Zbog toga Macchiarini nudi tehniku koja je malo drugačija, ustvari, pokušava da reši problem potencijalnog odbacivanja organa. On predlaže da se sa grkljana skinu DNK i tkivo donatara, pre nego što se „poseju“ matične ćelije primoaca organa. Matične ćelije bivaju uzete iz koštane srži primaoca.  Naučnici su patentirali ovu bioinženjersku tehniku prilikom transplantacije dušnika koji je prethodno napravljen od matičnih ćelija samog pacijenta.

„Međutim, grkljan je komplikovaniji od dušnika“, ističe Macchiarini. Da bi utvrdili da li će njihova tehnika raditi, tražili su, i dobili, odobrenje da skinu grkljane sa pet leševa. Izvučene organe su tretirali enzimima i deterdžentima, da bi otklonili sve ćelije donora. Testovi su pokazali da je ostalo samo 0,001% starog materijala (DNK), što je trebalo da bude dovoljno da se transplantacija izvrši bez rizika odbacivanja.

Grkljan se sastoji od dva tipa hrskavice: elastične i hijalinske – svaka sa svojim specifičnostima. Odstranjeni grkljani su pokazivali slične mehaničke osobine kao i oni normalni, tako da se očekivalo da će služiti svrsi i kada se jednom obavi njihova transplantacija.

Dodatno, istraživači su pokazali da je moguće obnoviti krvne sudove oko grkljana što poboljšava proces integracije organa unutar tela posle transplantacije. (Biomaterials, DOI:10.1016/j.biomaterials.2011.02.055)

U radu, koji tek treba da se objavi, naučnici objašnjavaju kako su transplantirali krikoidu (hrskavica oko traheje, dušnika) prilikom operacije. Taj, donji deo grkljana je jednostavniji i pruža strukturnu stabilnost celom kompleksu. Skoro, da je suvišno reći, da su i za ovaj proces koristili matične ćelije primaoca budućeg organa.

Bez obzira na činjenicu, da su istraživaći još uvek na tragu potpune transplantacije grkljana koji je ceo nastao bioinženjeringom, Belafsky je impresioniran: “Ovo je svetlosnim godinama ispred bilo čega što ostali rade u svetu, na ovom polju”.