Ηλεκτροδιάτρηση και μεταφορά DNA

Μία πολύ ενδιαφέρουσα παράπλευρη συνέπεια που έχει το κυνήγι ψαριών από ηλεκτροφόρα χέλια, δημοσιεύτηκε σε έρευνα στο επιστημονικό περιοδικό “Peer J: Life and Environment” στις αρχές Δεκεμβρίου. 

 

Είναι γνωστό ότι τα ηλεκτροφόρα χέλια έχουν όργανα που μπορούν να παράγουν ηλεκτρικές εκκενώσεις που χαρακτηρίζονται από τάση εκατοντάδων Volt. Αυτή τους την ιδιότητα τη χρησιμοποιούν τόσο για επίθεση (κυνήγι) όσο και για άμυνα έναντι διαφόρων απειλών. 

 

Από την άλλη, η ηλεκτροδιάτρηση (electroporation) είναι μια γνωστή τεχνική μεταφοράς γονιδίων στα κύτταρα ενός οργανισμού, με τη χρήση ηλεκτρικού πεδίου. Το ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί πρόσκαιρα πόρους στην κυτταρική μεμβράνη του κυττάρου του οργανισμού – λήπτη και μέσα από αυτούς περνά (και) DNA από άλλους οργανισμούς. Ωστόσο, η χρήση ηλεκτροδιάτρησης είναι γνωστή σε εργαστηριακά πλαίσια και δεν έχει παρατηρηθεί στο φυσικό περιβάλλον, παρόλο που υφίστανται τα απαραίτητα ηλεκτρικά πεδία (π.χ. τα ηλεκτροφόρα χέλια ή κεραυνοί) έστω τοπικά και πρόσκαιρα.

 

Σε αυτήν την έρευνα, αποδεικνύεται η μεταφορά γονιδιακού υλικού με φυσικό τρόπο (με ηλεκτρικό πεδίο από ηλεκτροφόρο χέλι και όχι από μηχανήματα) σε προνύμφες ψαριών-ζέβρα (zebrafish). Πιο συγκεκριμένα, τα ψάρια ήταν στο ίδιο υδάτινο περιβάλλον με ηλεκτροφόρο χέλι, ενώ το νερό περιείχε πράσινη φωσφορίζουσα πρωτεΐνη (GFP) ώστε να είναι ευδιάκριτη. Παρόλη την ασταθή και ακανόνιστη ηλεκτρική τάση που παράγουν τα χέλια, παρατηρήθηκε μεταφορά γονιδιακού υλικού στα ψάρια (βλέπε στη φωτογραφία την GFP στις προνύμφες, μετά το πέρας του πειράματος). Έτσι, τα χέλια αλλά και άλλοι οργανισμοί αλλά και καταστάσεις που παράγουν ηλεκτρισμό στη φύση, μπορούν να προκαλέσουν γενετική τροποποίηση σε οργανισμούς γύρω τους.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://peerj.com/articles/16596/

 

 

Νευρωνικό δίκτυο για την έγκαιρη διάγνωση καρκίνου στο συκώτι

Ερευνητές στο καρκινικό ιατρικό κέντρο “Johns Hopkins Kimmel Cancer Center” δημιούργησαν καινοτόμα εξέταση αίματος, η οποία, με τη βοήθεια «στενής» τεχνητής νοημοσύνης, μπορεί να ανιχνεύει νωρίς καρκίνο στο συκώτι, με σκοπό την έγκαιρη διάγνωση και την επιβίωση του υποκειμένου. 

 

Η εξέταση αυτή, είχε χρησιμοποιηθεί για την έγκαιρη διάγνωση καρκίνου στον πνεύμονα το 2021 και τώρα επεκτάθηκε η χρήση της και για την ανίχνευση ενός ακόμη καρκίνου, εκείνου στο συκώτι, που αποτελεί τον πιο θανατηφόρο σύμφωνα με την Αμερικανική Καρκινική Κοινότητα, με 800000 διαγνώσεις ανά έτος στον πλανήτη μας. Η δοκιμή σε 724 ανθρώπους από τις ΗΠΑ, την ΕΕ και το Χονγκ Κονγκ (ώστε να υπάρχει γενετική ποικιλία), είχε επιτυχία ανίχνευσης άνω του 80%. Τα αποτελέσματά τους, δημοσιεύτηκαν στις 18/11 στο επιστημονικό περιοδικό “Cancer Discovery”.

 

Αυτή η εξέταση αίματος, που ονομάζεται DELFI, ανιχνεύει ύποπτες μεταβολές σε θραύσματα DNA που κυκλοφορούν στο αίμα του υποκειμένου. Στα υγιή κύτταρα το DNA είναι τοποθετημένο προσεκτικά. Σε ένα καρκινικό κύτταρο, το DNA είναι ακατάστατα τοποθετημένο. Όταν αυτό το κύτταρο πεθαίνει, θραύσματα DNA εξέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος με χαοτικό τρόπο. Αυτά τα θραύσματα ονομάζονται cfDNA (cell-free DNA) και είναι ακριβώς αυτά που εξετάζει η DELFI.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-22-0659

 

Σχήμα: https://commons.wikimedia.org/.../File:Depiction_of_an... (CC BY – SA 4.0)

 

 

Πόσο εύκολη ήταν η δημιουργία της ζωής στη Γη και τον Άρη;

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Astrobiology στις 8/6, προστίθεται ένα ακόμη κομμάτι (και μάλιστα σημαντικό) στο παζλ της κατανόησης της προέλευσης της ζωής στον πλανήτη μας (και ίσως και στον Άρη). Στην έρευνα, συμπεραίνεται ότι RNA μπορεί να σχηματιστεί αυθόρμητα σε ηφαιστειακό γυαλί από λάβα βασάλτη, κάτι που ήταν άφθονο στη Γη, 4.3 δισεκατομμύρια έτη πριν το σήμερα.

 

Το ελκυστικό στοιχείο στην συγκεκριμένη έρευνα, είναι η απλότητα με την οποία προκύπτουν μόρια RNA με μήκος της τάξης των λίγων εκατοντάδων νουκλεοτιδίων. Το μόνο που χρειάζεται είναι η διήθηση/φιλτράρισμα τριφωσφορικών νουκλεοσιδίων μέσω του ηφαιστειακού γυαλιού. Επίσης, ο βομβαρδισμός της Γης από μετεωρίτες, την ίδια περίοδο, πέρα από απαραίτητα συστατικά (φώσφορος, νικέλιο), δημιουργούσε τοπικά ευνοϊκές συνθήκες για τη δημιουργία και μεγέθυνση των μοριακών «αλυσίδων». Η έρευνα αυτή δημιουργεί τον συνδετικό κρίκο ανάμεσα στα απλά οργανικά μόρια και στη δημιουργία του πρώτου μορίου RNA με ικανό μήκος για την υποστήριξη της Δαρβινικής Εξέλιξης.

 

Η ίδια κατάσταση (ορυκτά, κρούσεις με μετεωρίτες) επικρατούσε και στον Άρη εκείνη την περίοδο. Ωστόσο, η διαφορά είναι ότι ο Άρης δεν είχε την ίδια τεκτονική δραστηριότητα που στη Γη έθαψε τους περισσότερους από τους βράχους εκείνης της περιόδου (τουλάχιστον τους παλαιότερους των 4 δισεκατομμυρίων ετών). Πολλοί από αυτούς, υπάρχουν στην επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη ακόμη και σήμερα. Οι τρέχουσες αποστολές εκεί, αποκτούν τεράστια σημασία ως προς αυτήν την έρευνα. Αν η ζωή στη Γη προέκυψε με αυτήν την απλή διαδικασία, τότε είναι πιθανό να συνέβη και στον Άρη τότε.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2022.0027

 

Περισσότερα θέματα πάνω στην Αστροβιολογία, την εξέλιξη της ζωής, τις πιθανές εξωτικές μορφές ζωής σε εξωπλανήτες ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν σε αυτούς, πέρα από το ηλιακό μας σύστημα, και άλλα πολλά συναρπαστικά θέματα, στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα», τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής, με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Διόρθωση της συγγενούς αμαύρωσης του Leber μέσω CRISPR

H συγγενής αμαύρωση του Leber (Leber congenital amaurosis ή LCA) αποτελεί κληρονομική ασθένεια που προσβάλλει κυρίως τον αμφιβληστροειδή χιτώνα των οφθαλμών. Αυτή η διαταραχή οδηγεί σταδιακά και από μικρή ηλικία, στη δραματική μείωση της όρασης του υποκειμένου, μέχρι του σημείου να μπορεί να δει μόνο στο κέντρο του οπτικού του πεδίου και πολύ αμυδρά.

 

Σε 5 ασθενείς με αυτό το πρόβλημα, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική CRISPR, για πρώτη φορά, με αποτέλεσμα οι δυο από αυτούς να εμφανίσουν σημαντική βελτίωση στην όρασή τους.

 

Η τεχνική CRISPR-Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – associated protein), αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη τεχνική κατά την οποία, ακολουθίες DNA προκαρυωτικών οργανισμών (π.χ. βακτηρίων), μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εισαχθούν σε ασθενείς με προβληματικό DNA, να αναγνωρίσουν το κομμάτι προς διόρθωση, να το αποκόψουν και να δώσουν «οδηγίες» ώστε να αντικατασταθεί με ένα υγιές λειτουργικό τμήμα. 

 

Ουσιαστικά συνίσταται σε τροποποίηση του DNA μέσω της επέμβασης στα κύτταρα του ασθενούς, με σκοπό τη ριζική και αποτελεσματική διόρθωση προβληματικών μερών του γονιδιώματος που συνδέονται με βαριές ή θανατηφόρες ασθένειες, όπως αυτή που εξετάζεται εδώ. Αυτό γίνεται π.χ. με μεταφορά, με τη βοήθεια ιών ως «οχήματα», οδηγιών για την παραγωγή «διορθωμένου» DNA στα κύτταρα του ασθενούς.

 

Στην περίπτωσή μας, χρησιμοποιήθηκε ένας αδενοϊός για να μεταφέρει ένα λειτουργικό κομμάτι του γονιδίου RPE65 στα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς των ασθενών, σε διάφορες δόσεις, ώστε να βρεθεί η πιο αποτελεσματική. Από τους δυο ασθενείς που έδειξαν τη μεγαλύτερη βελτίωση, η 54χρονη Carlene Knight μπορούσε πλέον να βρει επιτυχώς το δρόμο της σε λαβύρινθο, υπό χαμηλό φωτισμό, ενώ στο ίδιο τεστ, πριν τη θεραπεία, είχε αποτύχει ακόμη και με έντονο φως.

 

Η θεραπεία πιθανόν να δοκιμαστεί και σε παιδιά με αυτήν την ασθένεια, καθώς έχουν περισσότερους ανέπαφους φωτοϋποδοχείς από τους ενήλικες με τη συγκεκριμένη πάθηση, με αποτέλεσμα να μπορούν να έχουν πολύ μεγαλύτερο όφελος. Είναι επίσης πιθανό ο νεότερος εγκέφαλος να προσαρμόζεται καλύτερα στην επεξεργασία των βελτιωμένων σημάτων όρασης.

 

Μάθετε λεπτομέρειες τόσο για αυτό το επαναστατικό ιατρικό εργαλείο, όσο και για πολλές άλλες τεχνολογίες που θα δούμε στο άμεσο αλλά και στο βαθύτερο μέλλον, στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα», τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με ένα μήνυμα, με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής! Δώρο ένα φωτογραφικό ημερολόγιο τοίχου για το 2022.

 

Περισσότερα: https://www.science.org/.../crispr-helps-blind-woman-see...