Большие ожидания
Однако в октябре 2014 года та же группа Мелтона опубликовала новое сенсационное сообщение. На этот раз в качестве многообещающего средства борьбы с диабетом были названы стволовые клетки. Надежды на них родились у диабетологов давно – сразу же после открытия в 1998 году плюрипотентности эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Плюрипотентность означает, что эти клетки способны превращаться в зрелые клетки любого иного типа, в том числе в бета-клетки поджелудочной железы. Позднее были открыты индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПС), которые легко было производить путем перепрограммирования взрослых клеток обратно в ЭСК. На этом пути лечения диабета тоже были достигнуты частичные успехи: удалось найти пути превращения стволовых клеток (как ЭСК, так и ИПС) в клетки - предшественницы бета-клеток. Но и это оказалось чрезвычайно сложным процессом, требующим многих месяцев биохимического «перевоспитания», и к тому же с ненадежными результатами.
И вот теперь та же группа Дугласа Мелтона сообщила в журнале Cell о разработке совершенно нового рецепта трансформации ЭСК и ИПС напрямую в бета-клетки. По словам Мелтона, это завершение другой линии его исследований, насчитывающей уже более 10 лет. Новый метод достаточно сложен: выращивание бета-клеток производится в течение 35 дней в 5 различных биохимических средах и под воздействием 11 разных биомолекулярных факторов, чередующихся в строго определенном порядке. Но он обещает переворот в массовом и быстром производстве бета-клеток, столь необходимых для лечения диабета. Метод Мелтона позволяет за месяц с небольшим получить в сосуде емкостью 500 мл сразу 200 млн бета-клеток! Эти искусственные бета-клетки обладают всеми характеристиками нормальных бета-клеток здорового человека и притом, как говорит Мелтон, «они успешно «читают» уровень сахара в крови и затем секретируют нужное количество инсулина с такой точностью, которую никогда не смогут воспроизвести люди, делающие себе инъекцию инсулина, или же помпы, автоматически подающие инсулин в кровь».
Не случайно этот успех уже назвали «вторым переворотом» в диабетологии (первым считается клонирование в 1978 году гена человеческого инсулина, впервые позволившее производить этот гормон в массовых количествах). Но на самом деле это только «половина переворота». Теперь предстоит найти пути защиты этих искусственных бета-клеток от иммунного отторжения после их имплантации в организм больного (как отторгались клетки — предшественницы бета-клеток в предыдущих экспериментах). Мелтон сейчас ищет способы помещения своих бета-клеток в особые защитные капсулы. Он считает, что через несколько лет это станет практически возможным, и тогда диабет удастся сильно потеснить. Ну что же, наступает время больших ожиданий.
Рафаил Нудельман,
"Окна", 20.11.2014
****************************************************************
История предков: загадки и догадки
Семь лет назад российские археологи случайно нашли на берегу реки Ишим длинную берцовую кость явно древнего происхождения. Радиоуглеродный анализ показал, что возраст этой кости порядка 45 тысяч лет. Кость была передана на генетический анализ в Институт Макса Планка в Лейпциге, в лабораторию ведущего специалиста по древним геномам Сванте Пээбо, и недавно, в конце октября 2014 года, в журнале Nature были опубликованы результаты этого анализа. И вот смотрите, какие важные сведения удалось извлечь из одной-единственной кости.
Прежде всего расшифрованный геном владельца этой кости был сравнен с геномами 87 современных африканцев и 108 современных евразийцев. Оказалось, что гены на его мужской половой хромосоме и в его митохондриях (эти особые органеллы клетки имеют свои гены) более близки к генам евразийцев, чем к генам африканцев. Среди взятых для сравнения евразийцев были как азиаты, так и европейцы, и выяснилось, что усть-ишимский человек генетически ближе к современным жителям Восточной Азии, чем к современным европейцам.
Несколько иная картина обнаружилась при сравнении генома усть-ишимского человека с геномом доисторического (жившего 8000 лет назад) европейца (скелет которого был недавно найден в Ла Брана в Северной Испании) и доисторического жителя Восточной Азии (жившего 24 тысячи лет назад мальчика, скелет которого был найден в 1928 году в деревне Мальта вблизи озера Байкал). Оказалось, что усть-ишимский человек столь же близок к доисторическому европейцу из Ла Брана, как к доисторическому восточному азиату из Мальты и к современному восточному азиату. Иными словами, отличается он только от современных европейцев, какими они стали после человека из Ла Брана. Это значит, что за последние 7-8 тысяч лет европейцы получили еще какую-то генетическую примесь, которой еще не было у усть-ишимского человека. Как уже рассказывалось на этих страницах («Окна» 14.10.2014), в 2013 года ученые действительно установили, что геном европейцев имеет не две, а как минимум три составляющих: кроме генов, принесенных пришедшими из Азии охотниками-собирателями, и генов, доставленных 7-8 тысяч лет назад пришедшими в Европу из Леванта земледельцами, свою лепту в этот геном вложили еще племена скотоводов, пришедших с Урала и Средней Волги всего 3-4 тысячи лет назад. Анализ усть-ишимского генома дал независимое подтверждение этому факту.
Далее сравнение усть-ишимских генов с современными позволило найти, сколько мутаций претерпел наш геном за последние 45 тысяч лет, а отсюда рассчитать и скорость мутаций. Число мутаций на одно звено молекулы ДНК за поколение (25 лет) оказалось около одной десятимиллионной. Иными словами, на каждый миллион звеньев ДНК за одно поколение приходится одна мутация. Нам это тоже интересно, потому что показывает, как медленно происходит процесс эволюции. Но еще интереснее это ученым, потому что вот уже несколько лет назад с помощью новых методов было показано, что прежние данные о скорости мутаций у человека были завышены почти вдвое, и вот теперь анализ усть-ишимского (старейшего на данный момент) генома независимо подтвердил этот более медленный ход человеческой эволюции. Конкретно это означает, что важнейшие ее вехи следует отнести дальше в прошлое.
Усть-ишимский человек (45 тысяч лет назад) жил во времена палеолитической культурной революции, когда произошел технический скачок в разнообразии орудий труда и охоты. Поскольку эти орудия появились затем в разных частях Азии, Европы, Океании и даже Австралии, можно думать, что именно во времена усть-ишимского человека началось взрывное распространение древних гомо сапиенс в разные стороны Евразии и далее. А вот сам исход гомо сапиенс из Африки, надо думать, произошел много раньше. В последнее время все более укрепляется мысль, что этот исход произошел сначала в Аравию. Здесь первые гомо сапиенс жили до тех пор, пока изменение климата не высушило эти края, сдвинув этих людей на север, в Левант и далее, где они, видимо, и совершили палеолитический культурный скачок, давший толчок их последующему расселению во все стороны.
И наконец, последнее по счету, но не по важности. В усть-ишимском геноме были обнаружены гены неандертальцев. Мы уже знаем, что первые гомо сапиенс, выйдя из Африки, где-то претерпели смешение с неандертальцами. Это доказывается присутствием в геномах всех современных людей, кроме африканцев, 2-4% неандертальских генов. Так вот, оказалось, что эти гены были уже и у усть-ишимского человека, но у него они были объединены в длинные цепочки, тогда как у современных людей они разбросаны по всей ДНК. Это отличие объясняется тем, что в каждом новом поколении геномы родителей претерпевают некое перемешивание (рекомбинацию), которое дробит прежде единые группы генов. Подсчитав меру этого дробления в одном поколении, ученые сумели вычислить, что первые гомо сапиенс, получившие неандертальскую примесь в ее исходном, «недробленном» виде, жили за 7-13 тысяч лет до усть-ишимского человека, то есть примерно 60 тысяч лет назад. Этот вывод означает, что встречи людей с неандертальцами, приведшие к их скрещиванию, начались не раньше 60 тысяч лет назад. Эти данные позволяют датировать несколько ключевых моментов в истории наших предков: их исход из Африки в Аравию (возможно, 90-100 тысяч лет назад), их движение через Левант в Азию и встреча с неандертальцами (примерно 60 тысяч лет назад) и взрывное распространение во все стороны Евразии вскоре после палеолитической революции (50-45 тысяч лет назад и позже). Такая вот усть-ишимская «косточка»…
Рафаил Нудельман,
"Окна", 20.11.2014
ХРОНИКА
Ученые Колумбийского университета показали, что трехмесячное потребление флаванолов, содержащихся в какао и шоколаде, настолько усиливает циркуляцию крови в отдельных участках мозга, что люди в возрасте 50-69 лет восстанавливают память до уровня 30-40-летних. В ходе эксперимента подопытные получали в виде особого напитка по 900 мг флаванолов в день. Увы, в целой плитке шоколада содержится всего 40 мг флаванолов.
Шведские ученые обнаружили важного участника процесса глобального потепления. Им оказался почвенный микроб метанофлорес, живущий в районах вечной мерзлоты. Потепление вызывает таяние мерзлоты и выделение метана, а метанофлорес, питаясь метаном, разлагает его, выделяя в атмосферу большое количество углекислого газа.
Три американских физика выдвинули новое объяснение квантовых эффектов вроде «одновременного прохождения электрона через две щели» и т. п. По их мнению, в природе существует гигантское число параллельных миров, в каждом из которых частицы движутся по законам классической механики, но взаимодействие соседних миров приводит к тому, что это движение кажется квантовым.
Американский акустик Уоллер предложил объяснение тому факту, что древние люди оставляли наскальные рисунки на стенах пещер. По его мнению, многие пещеры порождают сложное многоголосое эхо, которое древним людям казалось голосами богов, живущих в пещерах, и они задабривали их своими рисунками. Таким же эхо вблизи построек типа Стоунхенджа Уоллер объясняет многочисленность подобных сооружений.