September 13th, 2017

Бактериальный тест на устойчивость к антибиотикам перенесли в компьютер

Ученые из Оксфордского университета разработали программу, которая получает на вход последовательность генома бактерии и выдает, к каким антибиотикам она устойчива, а к каким нет. Она может работать на обычном ноутбуке или планшете и проводит вычисления всего за несколько минут, что должно сделать ее применимой в лечебной практике. Статья, описывающая разработку, опубликована в журнале Nature Communications.



бактериальный тест на устойчивость к антибиотикам перенесли в компьютер
Колония Staphylococcus aureus

На данной стадии разработки ученые выбрали два вида патогенных бактерий человека: Staphylococcus aureus и Mycobacterium tuberculosis. Исследователи использовали данные об известных вариантах генов этих видов, которые дают бактериям устойчивость к разным видам антибиотиков. Алгоритм поиска этих вариантов был реализован в программе, получившей название Mykrobe Predictor.

По результатам проведенного тестирования точность предсказаний оказалась довольно высокой. Для S. aureus устойчивость к 12 антибиотикам программа правильно предсказывает в 99,1 процентах случаев, а для M. tuberculosis в 82,6 процентах случаев, что, вероятно, связано с меньшей изученностью генетических механизмов устойчивости у этого вида.

Экспериментальное определение устойчивости культуры бактерий к антибиотикам занимает достаточно много времени — от одного дня в случае S. aureus до нескольких недель в случае M. tuberculosis. Учитывая, что секвенирование ДНК бактерий из образцов пациента занимает куда меньше времени, использование Mykrobe Predictor может значительно сократить время подбора подходящих антибиотиков.

Автор: Анна Образцова

Ссылка на источник

Buy for 30 tokens
Очень обидно понимать, что мнение простого блогера, который всё поставил на площадку Livejournal, воспринимают в самую последнюю очередь, доверяя всяческим фейкам от совершенно постороннего лица. Сейчас я вам покажу и расскажу, как можно заблокировать абсолютно любой пост, любого блогера.…

Приложение для диагностики сотрясения мозга

Сотрясение мозга – одно из самых распространённых повреждений центральной нервной системы. И потому проблема простой и быстрой диагностики его стоит очень остро. Особенно важно сделать надёжное средство самодиагностики сотрясения мозга. Врачи скорой помощи и медицины катастроф чаще всего используют для оперативной диагностики тест с фонариком, отслеживая реакцию зрачка на яркий свет.

приложение для диагностики сотрясения мозга

Специалисты из Вашингтонского университета предложили использовать для самодиагностики (и диагностики вне специальных учреждений) специальное приложение для смартфона. Концепция нового приложения опубликована в PACM Interact. Mob. Wearable Ubiquitous Technol.

Для отслеживания реакции зрачка на свет и определения поражения головного мозга по методу отраженного зрачком света (PLR – pupillary light reflex) приложение PupilScreen использует вспышку смартфона и камеру для записи реакции. Записанное изображение зрачка анализируется методами глубокого обучения. Чтобы «засветка» от естественного или искусственного освещения не мешала диагностике, смартфон помещается в специальный пластиковый бокс, похожий на очки виртуальной реальности. В эксперименте использовались напечатанные на 3D-принтере боксы, однако в реальном применении достаточно будет «коробочек», сложенных из картона, считают авторы разработки.



приложение для диагностики сотрясения мозга
Схема расположения телефона в боксе PupilScreen

Для обучения сверточной нейронной сети (как работает такая сеть, читайте в нашем специальном материале) авторы сделали 4000 снимков глаз со вспышкой смартфона и на каждом вручную выделили зрачок. После тренировки на такой выборке система смогла самостоятельно определять зрачок на любом снимке.



приложение для диагностики сотрясения мозга
Изображения с вручную размеченным зрачком

На первичных тестах (пилотное клиническое испытание на 42 здоровых добровольцах и шести пациентах с травматическим поражением головного мозга – TBI)  приложение показало, что оно способно диагностировать серьёзные повреждения многих областей головного мозга. Однако авторы считают, что нужны более серьезные испытания именно на пациентах с сотрясением мозга, чтобы посмотреть, насколько точно приложение диагностирует различную тяжесть сотрясений.

Текст: Алексей Паевский

Ссылка на источник

В мозге открыты нейроны, формирующие привычки

У каждого из нас есть какие-то привычки. Одни полезны и помогают нам не раздумывать над какой-либо задачей (например, мытье рук перед едой), а другие, наоборот, лишь вредят. Нейрофизиологи из Университета Дьюка определили тип нейронов в мозге, который играет роль «основного контролёра» стереотипного поведения, и опубликовали данные о своей находке в eLife.



в мозге открыты нейроны, формирующие привычки
Хемогенетическое ингибирование FSI

Группа учёных обнаружила, что формирование привычки повышает активность этой влиятельной зоны клеток, а её инактивация с помощью ингибиторов приводит к нарушению паттерна привычных движений, например, у мышей, ищущих сахар. Несмотря на то, что этих нейронов очень мало, они контролируют другую, более густую нейронную сеть, которая, собственно, и осуществляет привычное поведение. Такая находка может помочь создать новые методы лечения наркомании или компульсивного поведения у людей.

Впервые на нейрональные основы привычек учёные обратили внимание в 2016 году. Тогда они поняли, как именно подобное поведение может оставлять в мозге «отпечатки». Они натренировали здоровых мышей на то, чтобы получать что-то вкусное при каждом нажатии рычага, по сути сформировав условный рефлекс. После этого они сравнили мозговые изменения тренированных и нетренированных животных в области мозга, называемой полосатым телом, и обнаружили, что нейронные пути, характерные для неё (как двигательные, так и тормозные), оказались сильнее у мышей с выработанной привычкой. Формирование привычки также сдвинуло относительное время прохождения этих двух путей, поставив двигательный в приоритет.

В текущем же исследовании команда решила выяснить, что координирует эти долгосрочные изменения. И думали они именно о клетках полосатого тела, которые называются быстро разряжающимися интернейронами (fast-spiking interneurons, FSI). Они принадлежат к классу нейронов, ответственных за ретрансляцию сигнала локально между другими типами клеток конкретной области мозга. Хотя FSI составляют примерно один процент всего полосатого тела, у них растут длинные ветвистые отростки, которые связывают их с 95 процентами остальных составляющих сеть формирования привычки нейронов.

Чтобы проверить, действительно ли FSI «правят балом» стереотипного поведения, исследователи более внимательно изучили деятельность мозга у мышей, которые нажимают рычаг. Он обнаружил, что формирование автоматизма этого действия способствует тому, что FSI становятся более возбудимыми. Затем мышам давали препарат, который специфически инактивировал эти клетки, и наблюдали, что всё возвращалось к «привычным» паттернам мозговой активности, а сама привычка исчезала.

«Понимание неврологических механизмов, лежащих в основе наших привычек, может открывать новые возможности лечения основывающихся на этом патологических состояний», — отмечают исследователи.

Текст: Анна Хоружая

Ссылка на источник

Антисуицидный белок помог плесени прорасти в легких

Исследование международного коллектива ученых помогло понять, почему мы не заражаемся спорами плесени, хотя вдыхаем их ежедневно в большом количестве. Оказалось, что клетки иммунитета поглощают споры и инициируют в них запуск программы клеточного самоубийства. Ученые обнаружили ключевой белок, который препятствует самоуничтожению спор. Подавление его активности поможет организму справиться с заражением, даже если оно произошло. Статья опубликована в журнале Science.



антисуицидный белок помог плесени прорасти в легких
Гифы Aspergillus fumigatus в легких лошади

В быту нас окружает огромное количество микроорганизмов, среди которых плесневые грибы из рода Aspergillus. Эти грибки размножаются спорами, которые потенциально могут прорасти на любом питательном субстрате, в том числе у нас в легких. Человек вдыхает до миллиарда спор ежедневно, однако это не приводит к развитию заболевания, так как споры в норме уничтожаются клетками иммунитета (нейтрофилами и макрофагами) в дыхательных путях.

Для людей с подавленным иммунитетом — в том числе, пациентов, перенесших пересадку органов или костного мозга и принимающих иммуносупрессанты — болезни, вызываемые плесневыми грибками, являются реальной угрозой. У таких людей споры действительно могут прорасти в легких и привести к развитию инвазивного аспергиллеза. Кроме того, аспергиллезы в более легкой форме часто сопровождают людей, у которых уже есть проблемы с дыхательными путями — больных астмой, туберкулезом и хронической обструктивной болезнью легких.

В новой работе сотрудники исследовательских центров США, Израиля и Германии раскрыли механизм уничтожения спор иммунными клетками и показали, что подавление активности противоапоптозного белка Bir1 помогает мышам справиться с инфекцией грибком Aspergillus fumigatus.

Грибковые патогены при попадании в организм захватываются нейтрофилами, которые уничтожают первых при помощи окислительного стресса и выброса свободных радикалов. Ученые обнаружили, что атака нейтрофилов приводит к запуску в спорах механизма, подобного апоптозу — программируемой клеточной смерти. Несмотря на это, споры иногда отказывались «совершить самоубийство», выживали и прорастали даже после «проглатывания» их иммунными клетками.

В клетках млекопитающих есть белки, препятствующие развитию реакции апоптоза. Один из них, под названием Survivin, часто активируется в раковых клетках. Он рассматривается как перспективная мишень в терапии рака, существуют вещества, подавляющие его активность (ингибиторы). Авторы работы обнаружили у Aspergillus fumigatus похожий белок, кодируемый геном BIR1. Искусственное повышение экспрессии этого гена в спорах аспергилла привело к получению «суперзаразных» спор, которые с высокой частотой приводили к развитию заболевания у мышей. Исследователи подтвердили, что белок Bir1 действительно не дает спорам «самоуничтожиться» и тем самым повышает их выживаемость при встрече с нейтрофилами.

Ученые попробовали подавить активность Bir1 при помощи ингибитора белка Survivin. Для этого мышам, зараженным спорами аспергилла, вводили через дыхательные пути это вещество. Препарат привел к снижению выживаемости спор в дыхательных путях и увеличил количество выздоровевших животных. Таким образом, авторы работы не только установили механизм выживания спор в организме, но и нашли потенциальный способ снизить вероятность развития инфекции. Аспергиллезами страдают не только люди, но и птицы. Недавно мы писали о том, как ученые подобрали безопасную дозу противогрибкового препарата для лечения пингвинов.

Автор: Дарья Спасская

Ссылка на источник

Испытанный наяву страх настиг крыс во сне

Закрепление эмоций, связанных с определенными событиями, происходит во время сна, причем в этом процессе участвуют те же нейронные связи, которые были активны во время самого события. К такому выводу пришли американские ученые, которые изучили активацию в области гиппокампа и базолатеральной части миндалины у крыс во время неприятного для них события и сна после. Они выяснили, что активация нейронов, связывающих эти два отдела, происходит как во время опыта, так и во время формирования воспоминаний о нем. Статья опубликована в журнале Nature Neuroscience.

испытанный наяву страх настиг крыс во сне

В процессе укрепления воспоминания, связанного с определенными эмоциями, участвуют нейроны, которые связывают два отдела мозга: гиппокамп и базолатеральную часть миндалины. Гиппокамп также участвует в воспроизведении во время сна воспоминаний, полученных во время бодрствования, что также является важной частью процесса укрепления воспоминаний. Механизмы такого укрепления воспоминаний, а также их связь со сном, однако, до сих пор не изучены до конца.

Авторы новой работы провели исследование формирования воспоминаний о страшных событиях и их воспроизводстве во время сна. Ученые провели эксперимент, в ходе которого измерили активность в области гиппокампа и базолатеральной части миндалины у четырех крыс во время бега, сна до и после. Для этого они построили коридор, по которому крыса должна была пробежать, чтобы получить вознаграждение — воду. В одной из частей этого коридора находился специальный механизм, который выпускал в направлении головы крысы струю воздуха в тот момент, когда она пробегала мимо. Активность мозга была измерена при помощи хирургически имплантированных электродов.

Ученые обнаружили, что нейроны, соединяющие гиппокамп и базолатеральную часть миндалины, активируются во время «встречи» с трубкой с воздухом в коридоре, а также во время фазы медленного сна после проведения эксперимента. На основании этого ученые сделали вывод, что во время сна происходит укрепление воспоминаний о неприятных событиях, связанных со страхом. Такая активация также была выше (p < 0,001) при укреплении воспоминаний о страшном событии, чем о беге по лабиринту без встречи с трубкой — это связано с тем, что миндалина связана с негативной реакцией на стимул (страх или отвращение).

Для того, чтобы убедиться, что животные действительно укрепляли воспоминания об испытанном страхе, ученые понаблюдали за их поведением. Через некоторое время после начала эксперимента они начали опасаться места с трубкой: замедлять бег, когда приближались к нему, и затем быстро пробегать мимо.

Ученые отмечают, что нельзя точно сказать, было ли то, что снилось крысам, связано с их опытом в лабиринте: для того, чтобы сделать такие выводы, необходимо повторить подобный эксперимент на людях. Однако, активация во время сна тех же участков, которые были активны во время формирования воспоминания о страхе, указывает на важную роль, которую играет сон в укреплении воспоминаний и связанных с ними эмоций.

Недавно ученые открыли нейронный коррелят извлечения воспоминаний — об этом вы можете прочитать здесь. Также здесь вы можете прочитать о том, как тренировка извлечения воспоминаний защищает память от негативного действия стресса.

Автор: Елизавета Ивтушок


Ссылка на источник

Кишечная микрофлора оказалась ключом к эффективности растительной диеты

Эффективность растительной диеты можно предсказать по наличию определенных бактерий в кишечной микробиоте человека. К такому выводу пришли датские ученые, которые проверили эффективность двух разных диет в течение полугода. Они выяснили, что диета, богатая клетчаткой, подходит только тем людям, в кишечнике которых преобладает превотелла — вид бактерий, характерный для кишечника человека, в пище которого много продуктов растительного происхождения. Работа опубликована в журнале International Journal of Obesity.

кишечная микрофлора оказалась ключом к эффективности растительной диеты

Смена привычного питания в пользу употребления более здоровой пищи (низкокалорийной пищи, пищи растительного происхождения или богатой белком) является одним из самых эффективных способов похудения и профилактики ожирения. Подобрать индивидуальную диету, однако, очень сложно: некоторые типы питания полезны в плане снижения веса для одних людей, в то время как другие люди, наоборот, могут набрать вес, питаясь точно так же. Анализ кишечной микробиоты грызунов показал, что индивидуальные различия в уровне содержания кишечных бактерий играют важную роль в получении энергии из пищи и, как следствие, в скорости набора веса. Предполагается, что человеческая микрофлора кишечника также может играть важную роль в определении нужного питания, однако систематически это еще не изучалось.

Авторы новой работы провели исследование, в ходе которого 118 добровольцев с лишним весом получили рекомендации по питанию в течение 26 недель. Участники эксперимента были разделены на две равные группы: первая группа придерживалась «новой скандинавской диеты» (англ. New Nordic Diet), состоящей, в основном, из растительной пищи и круп с высоким содержанием клетчатки, а второй группе было прописано питание в соответствии со стандартными привычками питания датчан. Новая скандинавская диета отличалась от стандартной датской диеты высоким содержанием клетчатки (на 40 процентов больше), а также большим содержанием белка (на 2 процента) и меньшим содержанием жира (на 3 процента).

У 62 участников также собрали образцы стула. В качестве основного показателя различий в кишечной микробиоте участников ученые взяли отношение содержания двух кишечных бактерий: превотеллы (лат. Prevotella spp.), высокое содержание которой связано с преобладанием растительной пищи в диете, и бактероидов, преобладающих в кишечнике при питании в основном животными белками.

После шести месяцев диеты ученые обнаружили, что участники эксперимента, в микрофлоре кишечника которых до начала эксперимента отношение количества превотеллы и бактероидам было выше, в среднем теряли на 3,15 килограмма больше на диете с преобладанием пищи растительного происхождения (новой скандинавской), чем на стандартном датском плане питания. Участники с низким отношением содержания бактерий не отличались (p > 0,25) по количеству потерянных килограммов на двух диетах.

Таким образом, результаты исследования показывают, что биологические образцы, говорящие о состоянии здоровья людей, являются необходимой частью индивидуального подхода к выбору их питания. Авторы работы убеждены, что подход к питанию, основанный на индивидуальных особенностях организма человека, будет более эффективен в вопросе похудения и профилактики ожирения, чем популярные диеты, создатели которых обещают результаты каждому.

Ученые часто занимаются активным поиском эффективных способов борьбы с лишним весом и ожирением, основываясь на различных индивидуальных особенностях людей. Например, недавно ученые выяснили, что последний прием пищи ближе к наступлению «внутренней» ночи ведет к появлению лишнего веса. Также, в нашей заметке вы можете узнать о том, как грецкие орехи могут быть полезны в профилактике ожирения, снижая аппетит.

Автор: Елизавета Ивтушок


Ссылка на источник

Ученые подобрали оптимальную дозу антибиотика для лечения пингвинов

Американские ученые создали математическую модель, предсказывающую эффективную и безопасную дозу антибиотика для лечения очковых пингвинов Spheniscus demersus. Эти птицы страдают от грибкового заболевания аспергиллеза, но используемый антибиотик вызывает много побочных эффектов. Теперь, благодаря полученным результатам, стало возможным скорректировать дозу антибиотика, и лечение пингвинов должно стать проще и безопаснее. Статья с результатами опубликована в журнале Journal of Zoo and Wildlife Medicine.

ученые подобрали оптимальную дозу антибиотика для лечения пингвинов

Респираторное заболевание аспергиллез, которому, среди прочих живых организмов, подвержены человек и птицы, вызывается грибками рода Aspergillus. Долгое время это заболевание лечили итраконазолом, но со временем у грибков возникала к нему устойчивость и лечение теряло эффективность. С недавнего времени стал применяться другой противогрибковый препарат – вориконазол, который способен справиться с аспергиллезом, но у очковых пингвинов, которых им лечили, наблюдались побочные эффекты: анорексия, депрессия, слабость и слепота. Похожие симптомы при лечении вориконазолом наблюдались и у людей.

Ранее это лекарство использовали для лечения аспергиллезов у других птиц, но, по словам авторов статьи, работ, которые бы касались именно фармакокинетики вориконазола, очень мало. В то же время, большинство исследователей в других работах предпочитали экстраполировать результаты дозировки препарата, полученные на одном виде птиц – на другой вид. Но, как указывают авторы новой статьи, фармакокинетика вориконазола между разными видами и даже между представителями одного вида сильно варьируется. Причинами могут быть и отличия в физиологии, и взаимодействия этого лекарства с другими лекарствами, и генетический полиморфизм в генах, которые кодируют метаболизирующие вориконазол ферменты. Таким образом, не было достаточных сведений о безопасной дозе этого лекарства для лечения очковых пингвинов, поэтому авторы статьи решили ее рассчитать.

На выборке из 18 пингвинов, наблюдавшихся при лечении аспергиллеза, ученые замеряли концентрацию вориконазола в плазме крови, и на основании полученных результатов создали математическую модель. Ученые хотели описать, как метаболизируется этот противогрибковый препарат, и предсказать как его разные концентрации будут воздействовать на пингвинов. Необходимо было найти такую концентрацию, чтобы она не вызывала побочных действий, но была эффективна.

В результате авторы работы выяснили, что прием дозы вориконазола в соотношении 5мг/кг один раз в день, является самым эффективным и безопасным. И все же они отмечают, что на практике, из-за возможного накопления лекарства в организме и последующей его токсичности, желательно контролировать дозу препарата для каждого пингвина индивидуально.

В наше время остро стоит проблема устойчивости микроорганизмов к антибиотикам. Не так давно в Америке скончалась пациентка с инфекцией, вызываемой Klebsiella pneumoniae. Этот патоген обладал устойчивостью к 26 антибиотикам. А ученые из Оксфордского университета разработали программу, которая способна определять по геному бактерии, к каким антибиотикам она устойчива, а к каким – нет.

Автор: Надежда Потапова


Ссылка на источник