«Чихательные» нейроны, пушистая угроза и прозрачные мыши

Норки и еноты — это не только ценный мех

Вирусной магистралью, которая приведет в мир новую пандемию, может стать пушное звероводство. Исследование международной группы ученых, опубликованное в Nature, показало, что вирусы, которые потенциально могут перекинуться на людей, уже сейчас свирепствуют на фермах, где разводят норок, песцов енотовидных собак и лис ради их меха.

Ученые провели в Китае одно из крупнейших к сегодняшнему времени исследований вирусов, переносимых пушными животными. В попытке идентифицировать вирусы, циркулирующие на китайских зверофермах, они брали пробы тканей у 461 животного, умершего в период с 2021 по 2024 годы. В основном это были норка, рыжая лисица, песец и енотовидная собака, но включены были в исследование и другие виды, которые нередко используются для получения меха (морская свинка, олень, кролик, ондатра).

Исследователи секвенировали РНК и ДНК в образцах тканей и обнаружили в них 125 вирусов, включая широкую палитру вирусов гриппа и коронавирусов. Из них 36 доселе не встречались, а многие другие ранее не обнаруживались у таких животных (например, норовирус у норок). 39 найденных вирусов ученые охарактеризовали как «с потенциально высоким риском межвидовой передачи». Для семи видов коронавирусов был расширен известный круг «хозяев» — к примеру, у норки нашли HKU-5-подобный коронавирус, который до сих пор идентифицировался только у летучих мышей. Три подтипа вируса гриппа, которыми может болеть человек, были обнаружены в легких морской свинки, норки и ондатры. Норки и енотовидные собаки стали носителями наибольшего количества потенциально высокорисковых вирусов.

Все это свидетельствует о том, что зверофермы могут стать для вирусов диких животных широким мостом, перекинутым к человеку. Исследователи давно подозревали, что пушные звери — это не только ценный мех, но и резервуар для вирусов, могущих передаваться людям. Исследование показало, что эти опасения обоснованы, и «пушистое разнообразие» вирусов, несущих известные риски для людей, оказалось выше, чем предполагалось ранее.

Аневризму сосудов головного мозга смогут лечить нанороботы

В Эдинбургском университете разработали нанороботов, которые, возможно, смогут защищать от инсульта человека с аневризмой головного мозга. Наноробот диаметром в 295 нм научился доставлять лекарство — тромбин — прямо к аневризме. Пока способ протестировали на трех кроликах, в сонных артериях которых искусственно создали аневризмы — все трое животных были здоровы уже через 2 недели после вмешательства. А вот совместимость нанороботов с клетками человека пока проверяли только в пробирке. В ближайшее время предстоит проверить технологию на животных, чья физиология больше похожа на человеческую.

Как это работает? Дистанционно управляемый наноробот не похож ни на крошечного робота Вертера, ни даже на R2D2. Это шарик, состоящий из магнитной сердцевины, молекул тромбина и оболочки. «Стая» нанороботов вводится в кровоток выше аневризмы через микрокатетер. Используя магнитное поле, их направляют к аневризме. Потом на оболочку с помощью переменного магнитного поля генерируется сфокусированное тепло (не выше +50 градусов по Цельсию). В результате она тает, высвобождая тромбин, который перекрывает поврежденный участок сосуда, чтобы тот не лопнул.

Сейчас аневризму лечат хирургическим путем — например, с помощью стентов и спиралей, которые останавливают кровотечение, но не гарантируют, что оно не повторится. Если дальнейшие исследования в Эдинбурге пойдут, как запланировано, новая технология позволит сократить инвазивность операции, повысить ее точность и сделать результат более управляемым.

Прозрачные мыши

В Стэнфордском университете придумали, как изучать работу организма млекопитающего в живом виде, не вскрывая кожных покровов и не используя сложного оборудования (наподобие томографа или рентгена). Для этого нужно «просто» сделать кожу этого млекопитающего прозрачной — и все, можно спокойно смотреть, что происходит внутри тела.

Никакого волшебства: средство нашли… прямо на поверхности американских чипсов популярной марки! Химический краситель тартразин, которым чипсы красят в аппетитный оранжевый цвет, стал главным компонентом «волшебной» сыворотки. Она временно делает кожу мышей прозрачной. После нанесения на кожу живой мыши красителя ученые смогли заглянуть в нижерасположенные структуры и рассмотреть, что происходит в кровеносных сосудах и внутренних органах. Описание метода опубликовали в Science на уходящей неделе.

Как работает этот метод? Жидкости, жиры и белки, из которых состоят живые ткани, имеют разные показатели преломления. Из-за контраста между ними возникает рассеивание света, и человеческому глазу ткани кажутся непрозрачными. Физики попытались минимизировать этот контраст — для этого и предложили наносить на ткань краситель, сильно поглощающий свет. Поглощение должно было быть достаточным для того, чтобы сгладить контраст преломления, снизить рассеивание света и таким образом сделать ткани «прозрачными» для нашего глаза. Команда ученых использовала расчеты теоретической физики, чтобы предсказать, как те или иные молекулы изменят взаимодействие мышиной кожи со светом. Кандидатов было несколько, но выбрали именно тартразин.

Сначала экспериментировали на полосках сырой куриной грудки — они «становились прозрачными». Потом втирали краситель в участки кожи живой мыши. И — о чудо! — на коже головы команда смогла тщательно рассмотреть крошечные изгибы кровеносных сосудов; нанеся сыворотку на мышиный живот, ученые наблюдали сокращение кишечника при пищеварении. А на ноге детально рассмотрели подкожные мышечные волокна.

Пока есть ограничение: метод позволяет делать ткани прозрачными только на глубину около 3 мм. Так что применение его пока ограничено. Но есть и хорошие новости: тартразин — пищевой краситель, его можно безопасно использовать на животных. А еще метод обратим: стоит смыть краситель, и кожа снова становится непрозрачной. В последующем, как считают ученые, метод можно будет использовать в исследованиях, где изучается, например, нервная система и нейродегенеративные заболевания на примере мышей.

Спинномозговая жидкость есть не только в мозге

До сих пор считалось, что спинномозговая жидкость (ликвор) есть только в головном и спинном мозге. Но новое исследование международной группы ученых показывает, что в норме ликвор еще и омывает нервные волокна.

Ликвор — это жидкая среда, заполняющая желудочки головного мозга, область между его оболочками и спинномозговой канал. Вырабатывается она в сосудистом сплетении желудочков мозга, а задачи ее заключаются в том, что она механически защищает головной и спинной мозг и обеспечивает метаболизм.

На этой неделе выяснилось, что спинномозговая жидкость не изолирована внутри полостей ЦНС (центральной нервной системы). Сначала эксперименты на мышах показали, что флуоресцентная краска, введенная в желудочки мозга, каким-то образом оказывалась в итоге у основания задней лапки, на седалищном нерве.

Провели еще одно исследование, с более избирательной меткой: использовали наночастицы золота двух размеров. Одни — 1.9 нм в диаметре — сопоставимы по размеру с молекулами глюкозы. Вторые — 15 нм — по размеру сходны с антителами. Наночастицы ввели в мышиный организм и принялись за ними следить с помощью электронного микроскопа. В результате эксперимента уже через четыре часа после введения мелкие наночастицы «уплыли» в периферическую нервную систему, к аксонам самых дальних нейронов. А крупные наночастицы «застряли» на границе со спинным мозгом.

Таким образом, становится ясно, что эндоневральная жидкость, в которую погружены нервы, напрямую связана со спинномозговой жидкостью. И если это будет доказано другими исследованиями, то медики и биоинженеры по всему миру будут очень взволнованы. Это перевернет представления о работе нервной системы, развитии нейродегенеративных заболеваний — и, возможно, ляжет в основу новых методов лечения многих из них. Ведь почему бы, например, не доставлять лекарства к нервам по всему телу прицельно, вместе с током ликвора?

Чихнуть или кашлянуть?

Как из дыхательных путей удаляются раздражители — например, пыльца или вирусы? Правильно, мы чихаем или кашляем. А как мозг выбирает, что нужно сделать — чихнуть или кашлянуть? Ученые из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (США) обнаружили, что за это отвечают разные механизмы, разные нервные клетки. «Нейроны чихания» в носовых ходах передают в мозг сигнал «надо бы чихнуть», «нейроны кашля» обосновываются в трахеях и шлют указания оттуда. Результаты исследований опубликовали в Сell.

Эта работа стала продолжением предыдущей, опубликованной несколько лет назад. В ней рассказывалось, что в мышиных дыхательных путях были определены нейроны, вызывающие чихание. Нет, на них не висела табличка, помечающая «мы чихаем». Чтобы их определить, исследователи использовали вещества которые активируют определенные типы ионных каналов внутриклеточных мембран. На «золотую жилу» они наткнулись, когда вещество под кодовым названием BAM 8-22 заставило мышей чихать. Известно, что это соединение активирует ионный канал MrgprC1. А значит, как предположили исследователи, нервные клетки, в которых этот канал имеется, и отвечают за чихание. Предположили — сделали: удалили эти ионные каналы из «чихательных нейронов» и заразили мышей гриппом. Мыши болели, но не чихали.

Зато кашлять не перестали. Свежее исследование рассказывает о том, как у мышей искали «нейроны кашля». Они оказались другими, не теми же, что отвечают за чихание. В этом и научная новизна: раньше считалось, что и за «апчхи», и за «кхе-кхе» отвечает одна и та же система.

В следующих работах эта группа ученых собирается выяснить, а что же, собственно, происходит после того, как чихательные и кашлятельные нейроны срабатывают и посылают мозгу сигнал. Рабочая версия — вероятно, эти сигналы собираются в центре, отвечающем за дыхание, и изменяют его характер. Получается или кашель, или чихание.

Самая интересная задача будет решаться потом: ученые постараются выяснить, есть ли такие же наборы нейронов у человека. По предварительным данным, они есть. Но чтобы их найти, нужны дополнительные исследования. Их результаты могут сильно улучшить жизнь, например, аллергикам. Или людям, страдающим хроническим кашлем. Ведь текущие методы лечения не всегда щадящие и, как правило, сопровождаются увесистым списком побочных эффектов. К примеру, постоянный кашель может быть таким сильным, что люди теряют сознание. А вот действенных вариантов его лечения современная медицина пока так еще и не придумала(если не считать вызывающих зависимость опиатов).