Ученые создали: Российские ученые создали волоконный лазер для фракционного фотоомоложения

«История Нижегородская»

«История Нижегородская»

Подробнее

«История Нижегородская»

Председатель Комитета Госдумы по образованию и науке, доктор исторических наук Вячеслав Никонов создает новый интернет-проект «История Нижегородская», посвященный 800-летию Нижнего Новгорода.

Вот что рассказывает о новом проекте сам Вячеслав Никонов: «В 2021 году Нижнему Новгороду исполняется 800 лет. Несмотря на столь солидный возраст, город наполнен динамизмом молодости. И на Нижегородской земле все пропитано историей.»

Структура проекта предполагает главы об основании Нижнего Новгорода, подвиге Кузьмы Минина и Дмитрия Пожарского, драме церковного раскола, духовном подвижничестве преподобного Серафима Саровского, Макарьевской ярмарке, истории отдельных городов, предприятий, а также известных личностей, связанных с Нижегородской землей.

Подробнее

Портал государственных услуг Российской Федерации

Портал государственных услуг Российской Федерации

Подробнее

Портал государственных услуг Российской Федерации

Как получать госуслуги быстро и просто?

Какие возможности предоставляет портал госуслуг?

Как зарегестрироваться на портале и получить услугу?

Узнайте здесь

Подробнее

ИНТЕРНЕТ-ПРИЁМНАЯ РЕКТОРА

РЕКТОР УНИВЕРСИТЕТА ЕЛЕНА ВАДИМОВНА ЗАГАЙНОВА

Подробнее

ИНТЕРНЕТ-ПРИЁМНАЯ РЕКТОРА

Приветствую вас в интернет-приёмной.
Здесь вы можете задать свой вопрос.

Как правило, на квалифицированный ответ требуется время. Прошу вашего понимания, если ответы будут появляться не сразу

Ниже собраны ответы на частые вопросы, которые возникают у посетителей

СТУДЕНТАМ ПОСТУПАЮЩИМ СОТРУДНИКАМ

Подробнее

АССОЦИАЦИЯ ВЕДУЩИХ УНИВЕРСИТЕТОВ

АССОЦИАЦИЯ ВЕДУЩИХ УНИВЕРСИТЕТОВ

Подробнее

АССОЦИАЦИЯ ВЕДУЩИХ УНИВЕРСИТЕТОВ

Университет Лобачевского входит в Ассоциацию ведущих университетов.

Сегодня в состав Ассоциации ведущих университетов входит 46 вузов страны: 
— 10 федеральных университетов

— 29 национальных исследовательских университетов

— 2 старейших университета России с особым статусом: МГУ имени М.В. Ломоносова и СПБГУ

Подробнее

ФИНАНСОВАЯ КУЛЬТУРА

ФИНАНСОВАЯ КУЛЬТУРА

Подробнее

ФИНАНСОВАЯ КУЛЬТУРА

Fincult. info — информационно-просветительский ресурс, созданный Центральным банком Российской Федерации для формирования финансовой культуры граждан.

Высокий уровень финансовой культуры — важнейшее условие стабильного развития страны.

Подробнее

Независимая система оценки качества оказания услуг организациями

Независимая система оценки качества оказания услуг организациями

Подробнее

Независимая система оценки качества оказания услуг организациями

На официальном сайте государственных и муниципальных учреждений размещена информация о результатах независимой оценки и предложениях об улучшении качества деятельности организаций, представленных общественными советами в уполномоченные органы.

Подробнее

«Study Volga» — общевузовская платформа для абитуриентов и их родителей

«Study Volga» — общевузовская платформа для абитуриентов и их родителей

Подробнее

Study Volga

Ресурс studyvolga. com аккумулирует информацию обо всех вузах региона, направлениях подготовки, дальнейшем трудоустройстве выпускников, инфраструктуре города и значимых событиях.

Подробнее

ПРОЕКТ «5-100»

ПРОЕКТ «5-100»

Университет Лобачевского в числе 21 ведущего вуза страны является участником проекта  повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.     

Проект призван способствовать наращиванию научно-исследовательского потенциала российских университетов, укреплению их конкурентных позиций на глобальном рынке образовательных услуг.

«Инициативы превосходства» (Excellence Initiative), аналогичные российскому Проекту 5-100, реализуются правительствами многих стран.

Подробнее

ОБУЧЕНИЕ В ОДНОМ ИЗ ЛУЧШИХ РОССИЙСКИХ УНИВЕРСИТЕТОВ

ОБУЧЕНИЕ В ОДНОМ ИЗ ЛУЧШИХ РОССИЙСКИХ УНИВЕРСИТЕТОВ

Подробнее

ОБУЧЕНИЕ В ОДНОМ ИЗ ЛУЧШИХ РОССИЙСКИХ УНИВЕРСИТЕТОВ

Университет Лобачевского является одним из ведущих вузов России и входит в число лучших университетов мира.

В последние годы ННГУ вошел в ведущие мировые рейтинги вузов QS и THE, а так же в 100 лучших университетов стран БРИКС.

Подробнее

Красноярские ученые создали новый материал для тонких пленок и открыли его необычные свойства

Красноярские ученые получили новые перспективные тонкие пленки из кислорода, меди и нитрида титана. Их электрическое сопротивление в тысячу раз меньше, чем у обычного нитрида титана. На основе полученного материала физики открыли новые свойства меди, позволяющие ей накапливаться на поверхности пленок и совершать фазовые переходы. Полученные результаты могут стать технологическим прорывом в разработке резисторов и транзисторов нового поколения. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Тонкие пленки на основе нитрида титана широко используются в различных промышленных и технологических областях, например, в производстве кремниевых микропроцессоров и других больших интегральных микросхем, фотокатализаторах, преобразователях солнечной и тепловой энергии в электрическую, в стоматологии и даже при изготовлении куполов церквей. Благодаря высокому электромагнитному сопротивлению и его слабой температурной зависимости, химической инертности, а также способности выдерживать высокие мощности и температуры, аналогов для их замены на настоящий момент нет.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», СФУ и СибГУ им. М.Ф. Решетнева получили новый материал для тонких пленок из оксинитрида титана, легированного медью. Он обладает электрическим сопротивлением в тысячу раз меньше, чем у обычного нитрида титана. Изучая полученное соединение, физики открыли новое явление сегрегации меди, которая не распределялась, как принято по всей пленке, а скапливалась на ее поверхности.

К открытиям красноярских физиков привела цепь случайных технических ошибок и исследование их последствий. Первоначально исследователи планировали получить чистый нитрид титана, чтобы его использовать для изготовления резисторов в интегральных микросхемах. Однако все пошло «не по плану». В камере для роста пленок оказались примеси кислорода. Поэтому вместо запланированного чистого вещества, на выходе ученые получили оксинитрид титана. Более того, он обладал нехарактерными свойствами. Сопротивление получившегося вещества оказалось в тысячу раз ниже, чем у чистого оксинитрида титана.

Подозреваемым в необычных свойствах материала стал кислород, попавший в камеру. Чтобы проверить его причастность, ученые попытались нейтрализовать его. Для этого перед ростом пленки в камеру был внесен водород. Он должен был вступить в реакцию с кислородом и, образовав водяной пар, вынести его из камеры. Однако это не принесло ожидаемого эффекта. Сопротивление пленок оставалось низким.

Ученые продолжали «расследование» этого феномена, пока не обнаружили в составе пленок примеси меди. Как оказалось, медь попала в пленки из-за ошибочно скомпонованного оборудования. Газовый баллон, использующийся в установке, пришел к ученым с латунным вентилем вместо нержавеющей стали. С него-то и летели частицы меди, выбиваемые газом прямо в камеру роста. Между тем удивительные открытия не закончились. Медь принесла с собой еще парочку сюрпризов. Ее поведение оказалось нетипичным: она не распределялась по всей пленке, а собиралась на ее поверхности и образовывала дополнительный слой. В результате красноярские ученые не только получили новый материал, но и открыли новое явление – сегрегацию меди. И сделали это сравнительно дешевым, по меркам современных индустрий, методом.

«Мы складывали этот пазл три года. Когда измерили сопротивление получившегося оксинитрида титана, оно оказалось очень низким по сравнению с чистым материалом. Мы были сбиты с толку. Стали исследовать пленки, и оказалось, что в них есть примесь меди. Это поменяло все наше представление, ведь медь очень хорошо проводит электричество. Дальнейшее исследование показало, что медь вместо того, чтобы равномерно распределяться по пленке, стала всплывать на поверхность и накапливаться там узким слоем в 5-10 нанометров. В результате мы открыли новое явление сегрегации меди. То, что она не размешивается, а выталкивается наружу – очень хорошее подспорье для технологов. Более того, мы случайно поймали фазовый переход между состоянием сильно легированной меди и слаболигированной. Переход получился достаточно интересным с точки зрения физики. Меняя степени легирования, можно получать разные типы проводимости. При этом, в случае сильного легирования, из меди получался полуметалл со свойствами как металлов, так и неметаллов. В результате мы получили возможность создавать проводящие слои. Это может пригодиться в приборостроении, например, для устройств, которые работают на высоких частотах. Поэтому данная разработка в перспективе может пригодиться для приборов, которым необходимо низкое сопротивление, например, транзисторов, резисторов, конденсаторов, фотокатализаторов и солнечно-селективных поглощающих покрытий», – рассказал Филипп Барон, PhD, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН.

Исследование проведено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Красноярского краевого фонда науки (№ 20-42-240013) и Мегагранта Правительства РФ на создание лабораторий мирового уровня (№ 075-15-2019-1886).

Сибирские ученые создали гнущийся при низких температурах органический кристалл

Ученые из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН совместно с сотрудниками лаборатории физико-химических основ фармацевтических материалов факультета естественных наук Новосибирского государственного университета получили органический кристалл, сохраняющий пластичность даже при температуре жидкого азота. Понимание критериев, которые делают это возможным, позволит в будущем открывать новые классы веществ и модификации материалов. 

Кристаллы делятся на органические и неорганические. Первые широко применяются в различной технике, например в лазерах, вторые — чаще всего в фармацевтической промышленности и оптоэлектронике. Если зажать органический материал с двух сторон и с обратной стороны надавить на него, то при таком трехточечном давлении он должен сломаться. Среди органических и металлорганических веществ широко известны термомеханический и фотомеханический эффекты — способность кристаллов менять форму при нагреве и облучении светом соответственно. Примерно в середине 2000-х годов начали находить молекулярные (органические) кристаллы, которые изменяют свою форму, когда их сгибают физически. Одно из таких веществ как раз обнаружили и описали исследователи из ИХТТМ СО РАН. Это соль — кислый малеат L-лейциния, — полученная методом медленного испарения. L-лейцин и малеиновую кислоту растворяли в дистиллированной воде, а затем капли этого раствора наносили на специально подготовленное стекло, где они медленно испарялись.

«Как это часто бывает в науке, в какой-то степени получение такого кристалла было случайностью. — рассказывает заведующий лабораторией физико-химических основ фармацевтических материалов ФЕН НГУ, заместитель директора ИХТТМ СО РАН по научной работе кандидат химических наук Денис Александрович Рычков. — Во время экспериментов над целым рядом соединений мой коллега Сергей Архипов обнаружил, что этот смешанный кристалл имеет такое свойство, как пластичность. Мы решили разобраться в причинах и механизмах этого явления».  

   Трехточечный изгиб кристалла кислого малеата L-лейциния в жидком азоте

Чтобы посмотреть, как соединение ведет себя в различных условиях, его охладили на дифрактометре (приборе, который позволяет получить внутреннюю структуру кристалла) от комнатной температуры до 100 К (-173 °C). Когда исследователи получили, расшифровали и описали данные, то заметили, что внутренняя структура кристалла не претерпевает значительных изменений. «На основании этих данных мы предсказали, что он должен сохранить свою способность гнуться и не возвращаться в исходную форму — пластичность — и при низких температурах. Самый наглядный способ проверить это — погрузить кристалл в жидкий азот и попробовать его согнуть. При этом инструменты и емкость, в которой проводился эксперимент, было необходимо высушить и охладить до его температуры: 77,4 K (-195,75 °C), иначе из-за их температуры жидкий азот кипит и ничего не видно. Чтобы избежать этого, емкость в жидком азоте помещали в такую же, тоже с азотом, но большего размера. С помощью инструментов мы создали трехточечное давление и согнули кристалл. Изучая литературу, мы не нашли других упоминаний и поняли, что это первый случай в мире», — говорит Денис Рычков. 

Затем исследователи начали разбираться в природе механизма изгиба на молекулярном уровне. Основная теория заключается в том, что в структуре есть как сильные, так и слабые связи, которые чередуются слоями. Представьте карандаши, сложенные в стопочку. Если внутри карандаша силы притяжения между молекулами значительные, то его не получится разделить пополам или согнуть. А вот сами карандаши же ничем не скреплены, соответственно, можно двигать их относительно друг друга вверх и вниз. Точно так же пачка бумаги гнется посередине, потому что один лист может двигаться относительно другого. Так же и с кристаллами: молекулы образуют слои, и внутри слоя молекулы держатся друг за друга сильно, а между собой — довольно слабо. Когда взаимодействия между слоями слабые, они могут скользить, и это позволяет изгибать такие объекты.

По словам Дениса Александровича, полученное соединение — это, скорее, модельная система. «Конкретно этот объект не имеет практической значимости, но потенциально человечеству хотелось бы иметь материалы, в том числе органические, которые выдерживают экстремальные условия. Открытие такого эффекта приближает нас к тому, чтобы проектировать новые классы веществ и органических материалов, которые могут эксплуатироваться при экстремально низких температурах. Это важный фундаментальный результат, благодаря которому в будущем появится возможность получать другие материалы не случайным образом, а целенаправленно. Мы выяснили, что у кристалла, который может гнуться на холоде, должна быть слоистая структура с чередованием сильных и слабых взаимодействий, которая к тому же не претерпевает значительных изменений при понижении температуры. В дальнейшем мы планируем сформулировать критерии не только качественные, но и количественные: какие связи должны образовываться, какие расстояния должны быть между слоями, для того чтобы точно можно было сказать, будет какое-либо соединение иметь такое свойство или нет», — отмечает Денис Рычков.  

В работе принимали участие доктор химических наук Елена Владимировна Болдырева, кандидат химических наук Евгений Александрович Лосев и кандидат химических наук Сергей Григорьевич Архипов, которые в настоящее время являются сотрудниками ФИЦ «Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН».

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ и НСО 18-43-543004 р_мол_а «Исследование анизотропии сжатия пластически деформирующихся кристаллов органических веществ на основе аминокислот». 

Мария Фёдорова 

Изображение предоставлено исследователями

Ученые создали механическую матку, которая может вырастить жизнь в лаборатории любой обычный человек (хотя и с ограниченным сроком жизни). Их изобретение считается колоссальным достижением науки (и основой довольно запутанного общества).

Но за пределами киноэкрана нам еще предстоит приблизиться к тому, чтобы создать какой-либо организм — не говоря уже о человеке — полностью с нуля. До нынешнего момента.

В исследовании, опубликованном в прошлом месяце в журнале Nature , ученые из США, Великобритании и Израиля успешно создали синтетический эмбрион мыши без использования каких-либо яйцеклеток или сперматозоидов. Вместо этого они использовали набор стволовых клеток.

По сравнению с естественными эмбрионами, созревающими вместе с ними, эти выращенные в лаборатории аналоги приобрели сходные черты, наблюдаемые почти через девять дней после оплодотворения, такие как бьющееся сердце, мозг на очень ранней стадии и кишечная трубка — до того, как они резко остановили рост.

«По сути, главный вопрос, который мы решаем в лаборатории, заключается в том, как мы начинаем свою жизнь?» сказала Магдалена Зерницка-Гетц, ведущий исследователь исследования и биолог стволовых клеток в Кембриджском университете и Калифорнийском технологическом институте, во время брифинга для прессы.

Заглянем в «черный ящик»

Исследователям из Института науки Вейцмана в Израиле удалось вырастить в лаборатории синтетические (слева) и натуральные (справа) эмбрионы. Амадей и Хэндфорд

Когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, слияние запускает каскад изменений, которые заставляют одну клетку размножаться, специализироваться и организовываться в отдельные типы клеток, ткани, органы и другие структуры, составляющие целостный организм.

В течение последних нескольких десятилетий ученые пытались воссоздать модели эмбрионального развития в лаборатории, чтобы узнать, как первичный феномен протекает в режиме реального времени. Но этот подвиг оказался чрезвычайно сложным. В конце концов, мы не можем просто заглянуть в живую матку в лаборатории, чтобы непосредственно наблюдать за происходящим под микроскопом.

В частности, исследователи не знают, что именно происходит в утробе матери между 14 днями и месяцем развития, говорит Макс Уилсон, молекулярный биолог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, не участвовавший в исследовании.

В этот таинственный период строится мозг и закладывается сердце. «Это называется «черный ящик» человеческого развития, — объясняет он.

На разработку этого устройства ушло семь изнурительных лет.

Недавние попытки распутать эти загадки включали превращение человеческих эмбриональных стволовых клеток в бластоцисты, тонкостенные полые шарики из делящихся клеток, дающие начало эмбриону во время естественного развития.

Этот «бластоидный» метод не совсем приблизил ученых к пониманию того, как клетки самоорганизуются и превращаются в органы. Но в 2021 году исследователи из Института науки Вейцмана в Израиле, которые также работали над новым исследованием Nature , разработали своего рода механическую матку (представьте себе аквариум с аксолотлем в стиле Dune Фрэнка Герберта).

На разработку этого устройства ушло семь изнурительных лет. Он включал в себя инкубатор, который плавал и вращал эмбрионы в пузырьках, наполненных специальной, богатой питательными веществами жидкостью. Тем временем вентилятор подавал кислород и углекислый газ, тщательно контролируя поток и давление газов.

С помощью этой установки исследователям Вейцмана удалось заставить синтетические эмбрионы мышей, полученные из стволовых клеток, процветать в своей искусственной маме в течение примерно шести дней — до тех пор, пока им не удалось продлить его еще больше, согласно исследованию, опубликованному ранее в этом месяце в журнале Cell. .

Эмбрионы подвергались гаструляции (когда ранний эмбрион превращается в многослойную структуру) в течение восьми с половиной дней, но затем остановились по неизвестным причинам. (Беременность мыши длится около 20 дней.)

Но эксперимент не был полностью провальным. Это поставило грандиозную задачу перед последним исследованием: показать, что эмбрионы млекопитающих можно выращивать вне матки.

Как вырастить ребенка

Зерницка-Гетц и ее коллеги использовали эмбриональные стволовые клетки, а также те, которые дают начало плаценте и желточному мешку, для выращивания синтетических эмбрионов. Хосе А. Бернат Басете/Moment/Getty Images

Зерницка-Гетц, один из авторов нового Nature , провела последнее десятилетие, изучая способы разработки синтетических эмбрионов. Она сказала, что ее лаборатория изначально использовала только эмбриональные стволовые клетки для имитации раннего развития.

Но в 2018 году она и ее коллеги обнаружили, что если добавить две другие стволовые клетки, дающие начало плаценте (органу, обеспечивающему питательные вещества и удаляющему отходы) и желточному мешку (структуре, обеспечивающей питание на раннем этапе развития), , эмбрионы были лучше подготовлены к самосборке.

Вот что касается науки: всегда есть конкуренция. После своей статьи Nature в 2018 году команда Церницкой-Гетц была удивлена, когда группа Вейцмана представила систему инкубатора-вентилятора, а также более поздние эксперименты по созданию эмбрионов без спермы или яйцеклеток — как они и пытались.

Но наука — это еще и сотрудничество. Две группы в конце концов объединились, чтобы посмотреть, может ли объединение их методов привести к созданию жизненно важного золотого билета.

Результаты были впечатляющими: Зерницка-Гетц и ее коллеги наблюдали, как искусственно выращенные клетки превращаются в синтетические «эмбриоиды» без каких-либо внешних модификаций или указаний.

У модели эмбриона развились голова и сердце — части тела, которые исследователи никогда не могли изучать in vitro.

По сравнению с естественными эмбрионами мыши, выращенными отдельно, эти эмбриональные мыши прошли те же стадии развития в течение восьми с половиной дней после оплодотворения (точно так же, как в более ранней работе группы Вейцмана), что эквивалентно 14-му дню эмбрионального развития человека. .

Модель эмбриона развила голову и сердце — части тела, которые исследователям никогда не удавалось изучить в пробирке, — сказала Зерницка-Гетц.

«Это действительно первая демонстрация переднего мозга в любых моделях эмбрионального развития, и это стало Святым Граалем для этой области», — сказал соавтор Дэвид Гловер, профессор-исследователь биологии и биологической инженерии в Калифорнийском технологическом институте, во время конференции. пресс-брифинг.

Команда Церницкой-Гетц также поработала с геном под названием Pax6, который, по-видимому, играет ключевую роль в развитии и функционировании мозга. После удаления Pax6 из ДНК стволовых клеток мыши с помощью CRISPR Зерницка-Гетц и ее коллеги заметили, что головы этих синтетических эмбрионов развивались неправильно, имитируя то, что наблюдается, когда у естественных эмбрионов отсутствует этот ген.

У человека редкие мутации или делеции Pax6 могут привести к аномальному развитию плода и смерти. Они также могут вызывать состояния, такие как аниридия (отсутствие цветной части глаза, радужной оболочки) или аномалия Петерса, которая препятствует развитию таких структур глаза, как роговица.

Шанс на синтетическую жизнь?

Изготовление синтетических эмбрионов из стволовых клеток человека может оказаться сложной технической (и этической) задачей. Westend61/Westend61/Getty Images

Подробный взгляд на раннее эмбриональное развитие может быть благом для здоровья человека. Например, это может помочь ученым понять, почему многие беременности, зачатые естественным путем или с помощью вспомогательных репродуктивных средств, терпят неудачу в раннем триместре.

Зерницка-Гетц сказала, что исследование может также продвинуть регенеративную медицину. Это могло бы помочь ученым научиться делать жизнеспособные, полнофункциональные замещающие органы для пациентов, перенесших трансплантацию, с использованием их собственных стволовых клеток (потенциально устраняя необходимость в пожизненном использовании иммунодепрессантов).

В настоящее время у нас есть широкое понимание органогенеза — или развития органа от эмбриона до рождения — но мы не знаем всех микроскопических этапов и клеточных взаимодействий, кульминацией которых становится полноценный, функциональный орган.

Модельная система может помочь в разработке новых лекарств: она может показать, какие лекарства безопасно принимать во время беременности, не нанося вреда плоду. По словам Зерницка-Гетц, теперь исследователи могут протестировать их на синтетических эмбрионах.

«Это прогресс, но на очень ранней стадии развития, редкое событие, которое, хотя внешне похоже на эмбрион, имеет дефекты, которые не следует упускать из виду», — Альфонсо Мартинес Ариас, биолог-эволюционист из Университета Помпеу Фабра в Испании, который не участвовал в исследовании, говорится в пресс-релизе.

Одна вопиющая проблема: хотя синтетические эмбрионы мыши кажутся идентичными своим естественным аналогам, их развитие застопорилось на восемь с половиной дней, поэтому трудно сказать, будут ли они продолжать расти правильно.

«Это очень веское доказательство того, что однажды у нас будет эта сила, и будет возможно [создать синтетическую жизнь]».

Итак, несмотря на огромный потенциал, создание синтетических эмбрионов из стволовых клеток сейчас просто невозможно.

«Эту блокаду не понимают, и ее необходимо преодолеть, если кто-то хочет вырастить синтетические эмбрионы мыши после восьмого дня», — сказал Кристоф Галише, биолог стволовых клеток из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне, который также не участвовал в новой работе. в том же пресс-релизе.

Поскольку люди и мыши не обладают всеми одинаковыми характеристиками, когда дело доходит до эмбрионального развития, следующим шагом будет создание синтетических эмбрионов из стволовых клеток человека.

Скорее всего, это будет сложно, скорее этически, чем технически. Но Уилсон считает, что это исследование знаменует собой важную научную веху и инструмент, который можно добавить в набор технологических инструментов человечества.

«Это очень убедительное доказательство того, что однажды у нас будет такая сила, и будет возможно [создать синтетическую жизнь]», — говорит Уилсон. «Решимся ли мы сделать это или нет из-за этики или даже потенциальных преимуществ — это вопрос для общества в целом».

Это HORIZONS, информационный бюллетень, в котором исследуются инновации сегодняшнего дня, формирующие мир завтрашнего дня. Подпишитесь бесплатно.

Ученые создали синтетические эмбрионы мышей с развитым мозгом

Перейти к содержимому

Биотехнология

Эмбрионы, полученные из стволовых клеток, могут пролить новый свет на самые ранние стадии беременности человека.

By

• Rhiannon Williamsarchive page

25 августа 2022 г.

Эмбрионы мышей, недавно созданные из стволовых клеток в лаборатории демонстрируют большее развитие мозга, чем любые синтетические эмбрионы мышей, созданные ранее.

По словам исследователей из Кембриджского университета и Калифорнийского технологического института, в то время как другие исследователи создавали эмбрионы мыши из стволовых клеток, ни один из них не достиг точки, когда весь мозг, включая переднюю часть в передней части, начал развиваться. .

Результаты, описанные сегодня в статье в журнале Nature, могут помочь ученым узнать больше о том, как развиваются человеческие эмбрионы, и дать представление о болезнях, а также предоставить альтернативу животным для тестирования.

Новые модели эмбрионов, которые не нуждаются в сперматозоидах или яйцеклетках, были разработаны в лаборатории вместе с естественными эмбрионами мыши. Они отражали одни и те же стадии развития вплоть до восьми с половиной дней после оплодотворения, развивая бьющееся сердце и другие основы органов, включая нервные трубки, которые в конечном итоге превращаются в головной и спинной мозг.

«Я думаю, что это большое достижение», — говорит Леонардо Беккари из Центра молекулярной биологии Северо Очоа в Мадриде, который не участвовал в исследовании.

Изучение того, как стволовые клетки мыши взаимодействуют на этом этапе развития, может также дать ценную информацию о том, почему у человека прерывается беременность на самых ранних стадиях, и как этого избежать.

«Это действительно первая демонстрация переднего мозга в любых моделях эмбрионального развития, и это стало святым Граалем для этой области», — говорит Дэвид Гловер, профессор-исследователь биологии и биологической инженерии в Калифорнийском технологическом институте, соавтор отчета.

Стволовые клетки способны развиваться в специализированные клетки, включая клетки мышц, мозга или крови. Синтетические эмбрионы были сделаны из трех типов клеток мышей: эмбриональных стволовых клеток, формирующих тело; стволовые клетки трофобласта, которые развиваются в плаценту; и экстраэмбриональные стволовые клетки энтодермы, которые помогают формировать яйцевой мешок.

Эмбрионы были разработаны в искусственном инкубаторе, созданном Джейкобом Ханной из Института Вейцмана в Израиле, который недавно содержал реалистично выглядящие мышиные эмбрионы, растущие в механической матке в течение нескольких дней, пока у них не развились бьющееся сердце, текущая кровь и черепные складки. Ханна также является соавтором нового исследования.

Имитируя естественные процессы формирования мышиного эмбриона внутри матки, исследователи смогли направить клетки во взаимодействие друг с другом, заставив их самоорганизоваться в структуры, которые прошли через этапы развития до точки, где они имели бьющиеся сердца и основы всего мозга.

Команда также удалила ген под названием Pax6, который необходим для формирования центральной нервной системы и развития мозга и глаз, чтобы проверить, как будут реагировать модельные эмбрионы. Синтетические модели продолжали демонстрировать те же известные дефекты развития мозга, что и естественное животное, несущее мутацию. Далее, исследователи заинтересованы в том, чтобы выбить гены с неизвестными функциями в развитии мозга, что может пролить свет на причину некоторых дефектов.

Эмбрионы модели человека могут сыграть важную роль, помогая ученым понять, почему происходят определенные генные мутации, и они могут помочь в тестировании потенциального лечения ряда заболеваний.

Хотя синтетические эмбрионы смогли достичь той же стадии развития, что и естественные мышиные эмбрионы, они перестали расти примерно в середине типичного периода мышиной беременности (от 19 до 20 дней) и перестали развиваться после восьмого дня. Лаборатория Ханны столкнулась с той же проблемой, и исследователи пока не понимают, почему.

Исследователи уже работают над синтетической структурой, похожей на плаценту, которая, как они надеются, позволит синтетическим эмбрионам продолжать расти через один или два дня после восьмидневной отметки.

Прохождение этой точки будет очень важно для разработки новых лекарств и определения того, какие лекарства совместимы с естественным развитием, говорит Магдалена Зерницка-Гетц, профессор в области развития млекопитающих и биологии стволовых клеток в Кембриджском отделении физиологии, развития и неврологии. кто руководил исследованием. Ее исследование искусственных эмбрионов было названо одной из 10 прорывных технологий MIT Technology Review в 2018 году.0007

Deep Dive

Биотехнологии

Оставайтесь на связи

Иллюстрация Роуз Вонг

Узнайте о специальных предложениях, главных новостях, предстоящие события и многое другое.

Введите адрес электронной почты

Спасибо за отправку вашего электронного письма!

Ознакомьтесь с другими информационными бюллетенями

Похоже, что-то пошло не так.

У нас возникли проблемы с сохранением ваших настроек. Попробуйте обновить эту страницу и обновить их один раз больше времени. Если вы продолжаете получать это сообщение, свяжитесь с нами по адресу [email protected] со списком информационных бюллетеней, которые вы хотели бы получать.

Ученые создали простую синтетическую клетку, которая нормально растет и делится

Пять лет назад ученые создали одноклеточный синтетический организм, который, имея всего 473 гена, был самой простой из когда-либо известных живых клеток. Однако этот бактериоподобный организм вел себя странно при росте и делении, производя клетки самых разных форм и размеров.