Газета «Новости медицины и фармации» 13-14 (376-377) 2011

Система Virtual Cane — использование звукового сонара помогает видеть слепым людям

В последнее время мы часто видим опытные образцы или концепты устройств, основанных на использовании современнейших технологий и последних достижений науки, с помощью которых слепые люди и люди с ограниченными возможностями зрения обретают возможность «видеть» окружающую среду. Самым близким к массовому производству подобным устройством является устройство Virtual Cane, которое, используя принцип звукового сонара, позволяет своим пользователям «видеть» физические объекты на удалении до 10 метров. Устройство имеет в своем составе излучатель, испускающий поток неслышимых звуковых волн, которые отражаются от объектов и несут назад информацию о размерах объекта и расстоянии до него. Система сообщает об этом пользователю вибрационными колебаниями, частота и интенсивность которых зависит от размеров и удаленности объекта.

Устройство Virtual Cane является разработкой ученых из Международного Канадско-Израильского института медицинских исследований (Institute for Medical Research Israel-Canada, IMRIC), а группу, занимавшуюся разработкой и изготовлением устройства, возглавлял доктор Амид Амеди (Dr. Amid Amedi). Демонстрация образца устройства Virtual Cane, производство которого будет налажено в ближайшее время, состоялась в Иерусалиме в прошлом месяце.

Помимо определения размеров, высоты и дистанции до объектов окружающей среды, устройство в будущем сможет реализовывать функцию распознавания лиц, различать улыбки и другие эмоции на лицах людей, что поставит его не на один уровень выше среди подобных устройств. Такие возможности устройства Virtual Cane появились благодаря использованию высокочувствительных электронных схем обработки сигналов и сложным адаптивным алгоритмам системы управления.

Согласно разработчикам, использование устройства происходит на интуитивном уровне и может быть изучено всего за несколько минут тренировки. Устройство Virtual Cane малогабаритно, легко, а заряда аккумуляторных батарей хватает на 12 часов непрерывной работы.

В настоящее время разработчики подали заявку на патент и находятся в стадии поиска коммерческого партнера, вместе с которым будет начат выпуск устройств Virtual Cane. Доктор Амеди считает, что в случае массового производства устройство Virtual Cane будет стоить всего порядка ста долларов.

Впервые в истории хирурги осуществили трансплантацию синтетического органа человеку

Хирурги из больницы Университета Каролинска (Karolinska University Hospital), Швеция, сделали огромный шаг на пути развития регенеративной медицины, впервые в истории успешно произведя операцию по трансплантации человеку синтетического органа. Пересадка органа, выполненная без участия донора, спасла жизнь 36-летнему человеку, больному раком, который получил новую трахею, выращенную из его собственных стволовых клеток.

Пациент, Андемэриэм Теклезенбет Беиин (Andemariam Teklesenbet Beyene), защищал докторскую степень по геологии в Исландии, когда в его трахее была обнаружена неоперабельная опухоль. Вскоре ситуация ухудшилась настолько, что выросшая опухоль попросту блокировала возможность дыхания. Сделанные трехмерные снимки трахеи пациента были переданы ученым университетского колледжа в Лондоне. Обработав эти данные, те изготовили специальную стеклянную матрицу, которая являлась точной копией собственной трахеи пациента.

Созданная матрица была переправлена назад в Швецию, где в нее были помещены стволовые клетки, взятые из костного мозга Беиина. Стволовые клетки успешно прижились на матрице и всего за два дня полностью заполнили форму, создав новую трахею, состоящую, с биологической точки зрения, из собственных тканей пациента. Затем команда хирургов провела 12-часовую операцию, в ходе которой у пациента была удалена пораженная раком трахея и на ее место был установлен синтетический орган, выращенный в лаборатории.

Все это произошло около месяца тому назад, на сегодняшний день состояние пациента уже считается хорошим. Поскольку новый орган был выращен из собственных тканей больного, не существует никакой угрозы отторжения синтетического органа организмом пациента, как это часто бывает с донорскими органами. Это позволило избежать применения лекарственных средств, подавляющих иммунную систему организма, иммунодепрессантов, что, со своей стороны, обеспечивает скорейшее выздоровление пациента.

В данной технологии самым замечательным является тот факт, что новый орган был получен всего через два дня после изъятия у пациента стволовых клеток. Но это только вершина айсберга. Пока только в теории, такая технология выращивания может использоваться для получения практически любых органов человеческого организма. Это в некоторых случаях позволит избежать длительного ожидания появления необходимых донорских органов и существенно уменьшит количество осложнений, вызванных пересадкой органа.

Впервые в истории ученые сделали снимки фоторецепторов живого человеческого глаза

Впервые в истории ученым из Университета Рочестера, Университета Маркетт и Медицинского колледжа штата Висконсин удалось получить четкие и ясные снимки фоторецепторов, которые находятся в глазу живого человека. Эти нервные окончания являются своего рода микроскопическими «камерами», которые, улавливая потоки света, наделяют человека таким незаменимым видом восприятия, как зрение.

Используя высокотехнологичную адаптивную оптическую систему, наподобие той, которую используют ученые-астрономы для получения снимков далеких звезд и галактик, ученым удалось победить искажения, вносимые в процесс получения снимка, причиной которых являлась оптическая система глаза. Благодаря этому ученые увидели клеточную структуру сетчатки глаза с беспрецедентной точностью, с разрешающей способностью всего в 2 микрона.

«Возможность получать изображения структуры сетчатки глаза позволит нам диагностировать и изучать причины возникновения практически всех видов офтальмологических заболеваний, так или иначе связанных с сетчаткой, — комментирует это событие Стив Бернс, профессор из Университета Индианы. — Так как многие болезни поражают фоторецепторы или нервные окончания, то получение их изображения в будущем станет основным инструментом для диагностики и подбора наиболее эффективных методов лечения подобных заболеваний».

Синтетические клетки — большой шаг на пути к созданию искусственных организмов

Бактерии, созданные в лаборатории Даниэля Гибсона в Институте Дж. Крэйга Вентера (J. Craig Venter Institute), стали первыми микроорганизмами с полностью искусственно со­зданным геномом, которые были в состоянии самостоятельно размножаться. Это достижение ставит всю область генной инженерии на ступеньку выше уровня простого клонирования, на котором она находилась до недавнего времени.

Исследования, во время которых были искусственно созданы полные геномы, а не только куски ДНК, назвали одной из десяти лучших новых технологий согласно рейтингу MIT Technology Review 2011. Несмотря на потенциальную возможность, исследователи пока еще не планируют с помощью новой технологии начать создавать совершенно новые виды живых организмов. У синтетических генов, помимо этого, есть и масса других применений в фармацевтике и промышленности — от использования в составе вакцин до процессов производства биотоплива.

В течение многих лет биологи научились создавать искусственные части ДНК, используя оборудование синтеза ДНК. Но эти искусственные цепочки ДНК были слишком малы, чтобы составить цельный и полный геном. Чтобы преодолеть это препятствие, Гибсон и его коллеги использовали для сборки полного генома естественный контейнер — клетки дрожжей. Короткие цепочки искусственно созданной ДНК внедрялись в геном микроорганизмов по очереди, этап за этапом, пока не был сформирован полный геном. После этого ученые взяли эти искусственные гены и поместили их внутрь бактерии Mycoplasma genitalium, которые, став размножаться, размножили и искусственный геном.

Хотя эти исследования имеют для генетики очень важное значение, для достижения генетической «земли обетованной» — разработки живых организмов, обладающих заранее запрограммированным набором функций и возможностей, ученым придется работать в поте лица еще не одно десятилетие. Следующий толчок, который должен будет значительно ускорить генетику в этом направлении, согласно прогнозам, должен произойти в течение следующих пяти лет. Этим толчком должно стать создание универсального инструмента, которого пока еще, вероятно, не существует даже на бумаге. С его помощью можно будет выполнять полное генетическое программирование, соединяя сотни цепочек ДНК в последовательность генов различных типов, и внедрять полученный искусственный геном в живые клетки, изъятые из живых организмов.

Подготовила Е. Приймак