Почему в нормальном состоянии не образуются магнитные наночастицы в организме человека?
На это есть несколько причин. Такая наночастица железа должна быть спрятана в биологическую мембрану иначе клетку повредят активные формы кислорода, образуемые наночастицей. Такой способности у клетки нет и всё железо откладывается в цитозоле.
И даже если предположить, что нет принципиальных ограничений и в некоторых клетках человека появятся магнитные наночастицы то возникает вопрос зачем это всё. С точки зрения эволюции отбор не поддерживал бы способность чувствовать магнитное поле. Мы не птицы, которым нужно регулярно мигрировать и не бактерии, которые живут рядом с магнитными рудами и нуждаются в них. Возможно только в железном веке способность искать железные руды нам пошла бы на пользу, но если верить истории мы справились и без этого.
На это есть несколько причин. Такая наночастица железа должна быть спрятана в биологическую мембрану иначе клетку повредят активные формы кислорода, образуемые наночастицей. Такой способности у клетки нет и всё железо откладывается в цитозоле.
И даже если предположить, что нет принципиальных ограничений и в некоторых клетках человека появятся магнитные наночастицы то возникает вопрос зачем это всё. С точки зрения эволюции отбор не поддерживал бы способность чувствовать магнитное поле. Мы не птицы, которым нужно регулярно мигрировать и не бактерии, которые живут рядом с магнитными рудами и нуждаются в них. Возможно только в железном веке способность искать железные руды нам пошла бы на пользу, но если верить истории мы справились и без этого.
👍6
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Недавно в журнале океанологии и лимнологии!!! (Journal of Oceanology and Limnology)🐋 вышла статья, в которой авторы нашли связь между магнитотактическими бактериями (которые образуют магнитосомы) в кишечнике и количеством серого вещества, где, как считают авторы, могут быть человеческие магнитосомы. Они высказывают мысль, что такие бактерии является потенциальным биогенным источником магнетита головного мозга у людей. То есть они предполагают, что бактерии из кишечника могут "делиться магнитосомами с человеком". В этом прекрасно всё, но главное, что вызывает вопрос, это механизм работы таких магнитосом в мозге. Хорошо, предположим, они окажутся в нужных клетках, но в таких магнитосомах должны быть белки, которые что-то свяжут и активируют. Просто на плавающие в цитоплазме магнитосомы наши клетки не отреагируют. Поэтому даже если и проникают в наш организм такие наночастицы, работать как "нанороботы" они не смогут.
Недавно в журнале океанологии и лимнологии!!! (Journal of Oceanology and Limnology)🐋 вышла статья, в которой авторы нашли связь между магнитотактическими бактериями (которые образуют магнитосомы) в кишечнике и количеством серого вещества, где, как считают авторы, могут быть человеческие магнитосомы. Они высказывают мысль, что такие бактерии является потенциальным биогенным источником магнетита головного мозга у людей. То есть они предполагают, что бактерии из кишечника могут "делиться магнитосомами с человеком". В этом прекрасно всё, но главное, что вызывает вопрос, это механизм работы таких магнитосом в мозге. Хорошо, предположим, они окажутся в нужных клетках, но в таких магнитосомах должны быть белки, которые что-то свяжут и активируют. Просто на плавающие в цитоплазме магнитосомы наши клетки не отреагируют. Поэтому даже если и проникают в наш организм такие наночастицы, работать как "нанороботы" они не смогут.
👍6🤔4
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Посмотрите на картинку из моей статьи: есть миелиновая оболочка нейрона, в ней сидят магнитные наночастицы. Они разрушают и расслаивают миелиновую оболочку, оказывают явный токсический эффект. Почему магнитосомы у бактерий не разрушают клетки бактерий (вторая картинка)?
Причин этому несколько, но основная в том, что наночастицы покрыты билипидным слоем с различными белками в мембране. Именно билипидный слой ограничивает токсический эффект таких магнитосом.
На основе таких белков можно взаимодействовать с любыми молекулами в клетке: регулировать активность ионных каналов, передачу сигналов от рецепторов, регулировать активноссть генов. В этом лежит принципиальное отличие наночастиц, синтезируемых в лаборатории, и магнитосом. Благодаря биологическому происхождению магнитосом они покрыты биосовместимой мембраной с любыми белками, которые выберет исследователь.
Посмотрите на картинку из моей статьи: есть миелиновая оболочка нейрона, в ней сидят магнитные наночастицы. Они разрушают и расслаивают миелиновую оболочку, оказывают явный токсический эффект. Почему магнитосомы у бактерий не разрушают клетки бактерий (вторая картинка)?
Причин этому несколько, но основная в том, что наночастицы покрыты билипидным слоем с различными белками в мембране. Именно билипидный слой ограничивает токсический эффект таких магнитосом.
На основе таких белков можно взаимодействовать с любыми молекулами в клетке: регулировать активность ионных каналов, передачу сигналов от рецепторов, регулировать активноссть генов. В этом лежит принципиальное отличие наночастиц, синтезируемых в лаборатории, и магнитосом. Благодаря биологическому происхождению магнитосом они покрыты биосовместимой мембраной с любыми белками, которые выберет исследователь.
👍11
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Вы слышали про магниторецепцию у птиц, моллюсков, насекомых, летучих мышей и даже человека.
Есть мнение, что в основе такой магниторецепции могут лежать белки криптохромы или магнитные наночастицы магнетита.
Основная проблема всех этих исследований - невоспроизводимость результатов. Самой значительной проблемой, которая влияет на верификацию магнитного чувств у животных является то, что, несмотря на более чем 40 лет исследований явления магниторецепции, всё ещё не был идентифицирован сенсорный рецептор, способный чувствовать слабое магнитное поле Земли.
Для моллюска Tochuina tetraquetra был сконструирован лабиринт, в котором учёные определили направление миграции особей. При изменении внешнего магнитного поля у этих моллюсков не менялась направление миграции, что ставит под сомнение их магниторецепцию. Дальнейшая работа с особями Tochuina не смогла идентифицировать нейроны, которые бы проявили быстрые изменения в своей работе, как результат влияния магнитных полей на них.
Есть серия работ по магниторецепции у плодовой мухи Drosophila melanogaster, в которых показана роль криптохромов в восприятии магнитного поля (в 5 Гс — в 10 раз больше, чем магнитное поле Земли). Но до сих пор остается невыясненным, каким образом криптохромы делают магниторецепцию возможной. Дрозофилы не проявили способности реагировать на значительно более слабое земное магнитное поле.
В клювах ряда птиц был обнаружены наночастицы магнетита, вероятно, как орган магниточувствительности. Однако не нашлось доказательств того, что магнетит, размещённый в клювах голубей, может каким-то образом реагировать на столь слабое магнитное поле, каким является земное.
В многочисленных экспериментах, которые проводились с целью исследования магниторецепции, учёные использовали магнитные поля более мощные, чем магнитное поле Земли. И во многих таких исследованиях не было выявлена чёткая связь между реакцией животных и наличием магнитного поля.
Основной вопрос том, что такие рецепторы должны находиться в малой области мозга и через специальные магнитные сенсоры воспринимать поле. Сегодня, исследователи могут сами сконструировать клетки с нужными синтетическими рецепторами и регулировать их активность магнитным полем. Какие условия для этого нужны и что было сделано я расскажу в следующих постах.
Вы слышали про магниторецепцию у птиц, моллюсков, насекомых, летучих мышей и даже человека.
Есть мнение, что в основе такой магниторецепции могут лежать белки криптохромы или магнитные наночастицы магнетита.
Основная проблема всех этих исследований - невоспроизводимость результатов. Самой значительной проблемой, которая влияет на верификацию магнитного чувств у животных является то, что, несмотря на более чем 40 лет исследований явления магниторецепции, всё ещё не был идентифицирован сенсорный рецептор, способный чувствовать слабое магнитное поле Земли.
Для моллюска Tochuina tetraquetra был сконструирован лабиринт, в котором учёные определили направление миграции особей. При изменении внешнего магнитного поля у этих моллюсков не менялась направление миграции, что ставит под сомнение их магниторецепцию. Дальнейшая работа с особями Tochuina не смогла идентифицировать нейроны, которые бы проявили быстрые изменения в своей работе, как результат влияния магнитных полей на них.
Есть серия работ по магниторецепции у плодовой мухи Drosophila melanogaster, в которых показана роль криптохромов в восприятии магнитного поля (в 5 Гс — в 10 раз больше, чем магнитное поле Земли). Но до сих пор остается невыясненным, каким образом криптохромы делают магниторецепцию возможной. Дрозофилы не проявили способности реагировать на значительно более слабое земное магнитное поле.
В клювах ряда птиц был обнаружены наночастицы магнетита, вероятно, как орган магниточувствительности. Однако не нашлось доказательств того, что магнетит, размещённый в клювах голубей, может каким-то образом реагировать на столь слабое магнитное поле, каким является земное.
В многочисленных экспериментах, которые проводились с целью исследования магниторецепции, учёные использовали магнитные поля более мощные, чем магнитное поле Земли. И во многих таких исследованиях не было выявлена чёткая связь между реакцией животных и наличием магнитного поля.
Основной вопрос том, что такие рецепторы должны находиться в малой области мозга и через специальные магнитные сенсоры воспринимать поле. Сегодня, исследователи могут сами сконструировать клетки с нужными синтетическими рецепторами и регулировать их активность магнитным полем. Какие условия для этого нужны и что было сделано я расскажу в следующих постах.
🔥6👍1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Я хотел бы подойти к рассказам как формируются магнитосомы у бактерий, что уже сделано в магнитогенетике, почему она не работает и какие условия нужны для того, чтобы она заработала. Но всё нет возможности собраться и написать серию постов.
Сегодня я хотел бы сказать про ортогональную биологию и синтетические рецепторные белки. Это свежее направление в синтетической биологии, разрабатывающее изменённые рецепторы. Такие рецепторы могут воспринимать небиологические сигналы (типа тех веществ, которые наш организм не способен воспринимать). Иногда такие рецепторы состоят из нескольких частей, как из различных кубиков Лего и могут воспринимать обычный сигнал, но вызывать совершенно новый эффект в клетках.
Например, для интерлейкина 2 были сделаны синтетическая пара: только эта пара могла взаимодействовать друг с другом.
Представьте, что от тополиного пуха у вас была бы не только аллергия, но и менялся уровень гормонов, менялась бы обоняние или что-то ещё)))
Или валерьянка внезапно повышала бы потенцию.
Зачем это нужно? Такие синтетические рецепторы могут контролируемо активировать определённый сигнальный путь и гены без активации других путей. Например, рецепторы инсулина есть на многих клетках организма, но можно попробовать сконструировать такие рецепторы, которые тканеспецифично вызывали бы изменённый ответ на инсулин. И так можно сделать с любым сигналом и путём, идущим в геном. Таким образом в перспективе можно будет лечить заболевания, связанные с сигнальными путями, корректируя нарушения передачи сигнала. Или приобретать способность чувствовать новые запахи, например. Мы все слышали о собаках, которые отлично ищут наркотики, а представьте что они смогут искать вообще любое вещество через синтетический рецептор?
В магнитогенетике мы тоже конструируем искусственный сигнальный путь, но меняем мы не рецептор, а добавляем нового участника - магнитосому. С помощью неё мы сможем регулировать передачу сигналов и, как следствие, активность генов.
Я хотел бы подойти к рассказам как формируются магнитосомы у бактерий, что уже сделано в магнитогенетике, почему она не работает и какие условия нужны для того, чтобы она заработала. Но всё нет возможности собраться и написать серию постов.
Сегодня я хотел бы сказать про ортогональную биологию и синтетические рецепторные белки. Это свежее направление в синтетической биологии, разрабатывающее изменённые рецепторы. Такие рецепторы могут воспринимать небиологические сигналы (типа тех веществ, которые наш организм не способен воспринимать). Иногда такие рецепторы состоят из нескольких частей, как из различных кубиков Лего и могут воспринимать обычный сигнал, но вызывать совершенно новый эффект в клетках.
Например, для интерлейкина 2 были сделаны синтетическая пара: только эта пара могла взаимодействовать друг с другом.
Представьте, что от тополиного пуха у вас была бы не только аллергия, но и менялся уровень гормонов, менялась бы обоняние или что-то ещё)))
Или валерьянка внезапно повышала бы потенцию.
Зачем это нужно? Такие синтетические рецепторы могут контролируемо активировать определённый сигнальный путь и гены без активации других путей. Например, рецепторы инсулина есть на многих клетках организма, но можно попробовать сконструировать такие рецепторы, которые тканеспецифично вызывали бы изменённый ответ на инсулин. И так можно сделать с любым сигналом и путём, идущим в геном. Таким образом в перспективе можно будет лечить заболевания, связанные с сигнальными путями, корректируя нарушения передачи сигнала. Или приобретать способность чувствовать новые запахи, например. Мы все слышали о собаках, которые отлично ищут наркотики, а представьте что они смогут искать вообще любое вещество через синтетический рецептор?
В магнитогенетике мы тоже конструируем искусственный сигнальный путь, но меняем мы не рецептор, а добавляем нового участника - магнитосому. С помощью неё мы сможем регулировать передачу сигналов и, как следствие, активность генов.
❤7👍1
Forwarded from (sci)Berloga Всех Наук и Технологий
🚀 @SBERLOGABIO online seminar on biology:
👨🔬 А. Латыпова, И. Зубарев «Магниточувствительность клеток»
⌚️ Пятница 09 сентября, 18.00 по Москве
Слышали ли вы о магниточувствительности? О том, как птицы и муравьи ориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли? Может быть, вы даже подозреваете, что на ваше самочувствие влияют магнитные бури? На нашей лекции вы узнаете, как научное сообщество рассматривает феномен магниточувствительности и какие организмы обладают общепризнанной способностью воспринимать магнитное поле. Мы расскажем, как сообщить клетке такую способность, а также как использовать это для исследовательских целей.
Докладчики: Анастасия Латыпова - студентка МФТИ, Физтех-школа биологической и медицинской физики
Зубарев Илья - научный сотрудник лаборатории молекулярной эндокринологии МГУ, лаборатории регуляции клеточной сигнализации МФТИ
Add to Google calendar
Зум линк будет доступен в канале https://t.me/sberlogabig перед началом доклада.
👨🔬 А. Латыпова, И. Зубарев «Магниточувствительность клеток»
⌚️ Пятница 09 сентября, 18.00 по Москве
Слышали ли вы о магниточувствительности? О том, как птицы и муравьи ориентируются по силовым линиям магнитного поля Земли? Может быть, вы даже подозреваете, что на ваше самочувствие влияют магнитные бури? На нашей лекции вы узнаете, как научное сообщество рассматривает феномен магниточувствительности и какие организмы обладают общепризнанной способностью воспринимать магнитное поле. Мы расскажем, как сообщить клетке такую способность, а также как использовать это для исследовательских целей.
Докладчики: Анастасия Латыпова - студентка МФТИ, Физтех-школа биологической и медицинской физики
Зубарев Илья - научный сотрудник лаборатории молекулярной эндокринологии МГУ, лаборатории регуляции клеточной сигнализации МФТИ
Add to Google calendar
Зум линк будет доступен в канале https://t.me/sberlogabig перед началом доклада.
🔥3
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Во многих исследованиях в области магнитогенетики использовались магнитные поля с магнитными наночастицами (МНЧ), прикрепленными к клеточной мембране или к определенному белку, для приложения механической силы и преобразования механического стимула в биохимический сигнал. В этих статьях было показано, что МНЧ в сочетании с магнитными полями обладают способностью регулировать клеточную активность с помощью нескольких механизмов: механических сил, активации рецепторов путем регулируемой олигомеризации или тепловых эффектов.
Такие частицы могут локалтно тянуть белки, открывая ионные каналы, локально разогревать белок, изменяя его конформацию, а в некоторых случаях вращаться вдоль своей оси, также меняя конформацию белков. Мишенью таких наночастиц как правило становятся механочувствительные или термочувствительные белки. С ними всё понятно и в целом получается неплохо регулировать их активность магнитным полем.
Фундаментальным вопросом и вызовом магнитогенетики является то, насколько универсальным этот инструмент может быть. Можно ли в результате локального нагрева и деформаций активировать любой рецептор и сигнальный путь?
Есть работы, в которых через магнитные наночастицы димеризовали рецепторы к инсулину. Есть единичные упоминания и про другие тирозинкиназы.
Если мы покажем универсальность такого подхода для многих белков это откроет огромные возможности и для науки и для биотехнологий.
Во многих исследованиях в области магнитогенетики использовались магнитные поля с магнитными наночастицами (МНЧ), прикрепленными к клеточной мембране или к определенному белку, для приложения механической силы и преобразования механического стимула в биохимический сигнал. В этих статьях было показано, что МНЧ в сочетании с магнитными полями обладают способностью регулировать клеточную активность с помощью нескольких механизмов: механических сил, активации рецепторов путем регулируемой олигомеризации или тепловых эффектов.
Такие частицы могут локалтно тянуть белки, открывая ионные каналы, локально разогревать белок, изменяя его конформацию, а в некоторых случаях вращаться вдоль своей оси, также меняя конформацию белков. Мишенью таких наночастиц как правило становятся механочувствительные или термочувствительные белки. С ними всё понятно и в целом получается неплохо регулировать их активность магнитным полем.
Фундаментальным вопросом и вызовом магнитогенетики является то, насколько универсальным этот инструмент может быть. Можно ли в результате локального нагрева и деформаций активировать любой рецептор и сигнальный путь?
Есть работы, в которых через магнитные наночастицы димеризовали рецепторы к инсулину. Есть единичные упоминания и про другие тирозинкиназы.
Если мы покажем универсальность такого подхода для многих белков это откроет огромные возможности и для науки и для биотехнологий.
🔥7
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Есть ряд статей с прекрасным разбором магнитогенетики и её критикой и в них озвучены две интересные проблемы. Все воспроизводимые результаты в магнитогенетике получены на наночастицах с диаметром от 20 нм. Было несколько статей в Природе, в которых утверждалось, что возможно использовать железосодержащие белки, типа ферритина, для магнитогенетики. Однако теоритические расчёты и эксперименты показывают, что расположение и количество атомов железа в таких белках не достаточно для механической или термической стимуляции рецептора/ионного канала. При этом эти отличия весьма существенные, на несколько порядков.
Но если предположить, что мы работаем с крупной наночастицей, в которой сотни тысяч атомов железа обеспечивают её магнитные свойства, возникает несколько другая проблема. Активация клеток в магнитном поле происходит в сотни раз медленнее, чем активация светочувствительных белков светом (0,5 секунды против 0,005 секунды).
Есть ряд статей с прекрасным разбором магнитогенетики и её критикой и в них озвучены две интересные проблемы. Все воспроизводимые результаты в магнитогенетике получены на наночастицах с диаметром от 20 нм. Было несколько статей в Природе, в которых утверждалось, что возможно использовать железосодержащие белки, типа ферритина, для магнитогенетики. Однако теоритические расчёты и эксперименты показывают, что расположение и количество атомов железа в таких белках не достаточно для механической или термической стимуляции рецептора/ионного канала. При этом эти отличия весьма существенные, на несколько порядков.
Но если предположить, что мы работаем с крупной наночастицей, в которой сотни тысяч атомов железа обеспечивают её магнитные свойства, возникает несколько другая проблема. Активация клеток в магнитном поле происходит в сотни раз медленнее, чем активация светочувствительных белков светом (0,5 секунды против 0,005 секунды).
🔥3👍2
В недавней статье этот предел был преодолён и учёные смогли сделать магнитоуправляемых мушек дрозофил. В магнитном поле такие мушки меняли поведение и подвижность.
На картинке мухи, пляшущие под действием магнита))
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01281-7
На картинке мухи, пляшущие под действием магнита))
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01281-7
Nature
Subsecond multichannel magnetic control of select neural circuits in freely moving flies
Nature Materials - Here the authors describe a method for remote magnetothermal stimulation of neurons that achieves subsecond behavioural responses in Drosophila fruit flies by combining magnetic...
❤4👍2🔥1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Совсем недавно вышла одна интересная статья про криптохромы. Я писал, что эти белки связывают с магниторецепцией, а в статье рассматривают ещё одну роль этих молекул.
Авторы статьи https://www.nature.com/articles/s41467-022-32562-z утверждают, что криптохромы могут реагировать на фазы луны. Вот оно что! Фазы луны определяют поведение разных животных, их желание размножаться и мигрировать. В дни полнолуния у некоторых животных происходит пик их половой активности.
При чём здесь луна? Рецептор света L-криптохром (L-Cry) различает разную продолжительность лунного света, а также солнечный и лунный свет.
Тот случай, когда можно понять, через какие белки лунная призма даёт силу.
Но к восприятию магнитного поля земли такие белки не имеют никакого отношения.
Совсем недавно вышла одна интересная статья про криптохромы. Я писал, что эти белки связывают с магниторецепцией, а в статье рассматривают ещё одну роль этих молекул.
Авторы статьи https://www.nature.com/articles/s41467-022-32562-z утверждают, что криптохромы могут реагировать на фазы луны. Вот оно что! Фазы луны определяют поведение разных животных, их желание размножаться и мигрировать. В дни полнолуния у некоторых животных происходит пик их половой активности.
При чём здесь луна? Рецептор света L-криптохром (L-Cry) различает разную продолжительность лунного света, а также солнечный и лунный свет.
Тот случай, когда можно понять, через какие белки лунная призма даёт силу.
Но к восприятию магнитного поля земли такие белки не имеют никакого отношения.
Nature
A Cryptochrome adopts distinct moon- and sunlight states and functions as sun- versus moonlight interpreter in monthly oscillator…
Nature Communications - Reproduction in numerous marine organisms is timed to specific moon phases, but the mechanisms for sensing moon phases are incompletely understood. Here the authors report...
🔥4
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Чего только не придумают люди. Магнитоуправляемые микророботы? Почему бы и нет!
Это же лучше, чем робот как в фильме матрица, которого доставали из главного героя! Как пишут авторы статьи (https://link.springer.com/article/10.1007/s10544-021-00590-z), микророботы, изготовленные из мягких материалов, обладают удивительными характеристиками и большим потенциалом для применения, например, в малоинвазивной хирургии. Материалы таких роботов могут быть разными (гели, полимеры), но общей характеристикой является мягкость и способность реагировать на магнитное поле. А что, берёшь робота, и он что-то делает, ещё и контролируется магнитным полем. Проблема в том, что для таких роботов нужно энергоснабжение и хорошая управляемость. Как всегда в подобных статьях говорится о таргетной терапии, использовании их для хирургических операций и даже восстановления окружающей среды.
Проблема подобных прорывных ультрасовременных перспективных нанобиотехнологий в том, что они не идут дальше красивой идеи в статьях. Об этом пишут уже лет 30, много чего сделали, а на практике ничего не используется.
С одной стороны это удобная позиция самих исследователей, когда вы занимаетесь хайповой темой и получаете большое финансирование. Каждый раз вы говорите что вы вот вот совершите очередной прорыв и опубликуете передовые статьи. В такой ситуации не обязательно доводить что-то до «продукта», достаточно предлагать красивые идеи.
Но, что более важно, в нашем организме работают биологические законы и без их понимания невозможно правильно взаимодействовать с живыми клетками. Всё, что работает внутри нас, должно работать по нашим правилам.
В этом отношении мы можем брать подсказки у самой жизни во всём её многообразии.
Чего только не придумают люди. Магнитоуправляемые микророботы? Почему бы и нет!
Это же лучше, чем робот как в фильме матрица, которого доставали из главного героя! Как пишут авторы статьи (https://link.springer.com/article/10.1007/s10544-021-00590-z), микророботы, изготовленные из мягких материалов, обладают удивительными характеристиками и большим потенциалом для применения, например, в малоинвазивной хирургии. Материалы таких роботов могут быть разными (гели, полимеры), но общей характеристикой является мягкость и способность реагировать на магнитное поле. А что, берёшь робота, и он что-то делает, ещё и контролируется магнитным полем. Проблема в том, что для таких роботов нужно энергоснабжение и хорошая управляемость. Как всегда в подобных статьях говорится о таргетной терапии, использовании их для хирургических операций и даже восстановления окружающей среды.
Проблема подобных прорывных ультрасовременных перспективных нанобиотехнологий в том, что они не идут дальше красивой идеи в статьях. Об этом пишут уже лет 30, много чего сделали, а на практике ничего не используется.
С одной стороны это удобная позиция самих исследователей, когда вы занимаетесь хайповой темой и получаете большое финансирование. Каждый раз вы говорите что вы вот вот совершите очередной прорыв и опубликуете передовые статьи. В такой ситуации не обязательно доводить что-то до «продукта», достаточно предлагать красивые идеи.
Но, что более важно, в нашем организме работают биологические законы и без их понимания невозможно правильно взаимодействовать с живыми клетками. Всё, что работает внутри нас, должно работать по нашим правилам.
В этом отношении мы можем брать подсказки у самой жизни во всём её многообразии.
SpringerLink
Bioinspired soft microrobots actuated by magnetic field
Biomedical Microdevices - In contrast to traditional large-scale robots, which require complicated mechanical joints and material rigidity, microrobots made of soft materials have exhibited amazing...
❤2👍2🔥2🤔2
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
👀
В некоторой части своей работы я сталкивался с подходом, который называется биомимикрия (bioinspiration). В этой концепции предполагается, что живые организмы за миллионы лет эволюции приобрели различные свойства, на основе которых человек может сделать новые технологии. Крыло стрекозы супергидрофобно, в крыльях бабочек есть фотонные кристаллы, микроструктуры на коже акул делают её максимально пригодной для плавания и тд. На основе таких «биологических изобретений» учёные разрабатывают гидрофобные покрытия, солнечные панели, «умные предметы». Вы возможно видели в интернете ролики как человека в супергидрофобной одежде поливают грязью и он остаётся чистым - всё с него стекает.
Это всё здорово, но в биологии кроме самих подобных приспособлений есть возможность их обновления. Так, те же гекконы регулярно линяют, тогда как «умное покрытие» статично и обновляться не может. Именно поэтому через несколько стирок вещи, которые были супергидрофобны- теряют свои свойства. Эти применения всё про материаловедение.
Но другой аспект биомимикрии нашёл применение в биоинженерии и биотехнологиях. Использование живых систем для живого даёт возможность менять и регулировать многие биологические процессы. Редактировать ДНК, вставлять фрагменты генов, создавать химерные молекулы и тд. Но и здесь нужно понимать правила, по которым работает человек. Доходит до того, что для регенерации тканей, в том числе костной, используют чайный гриб, паутину, кораллы, шёлк, траву или что-то ещё. И каждый исследователь говорит, что именно его чайный 🍄 можно использовать для заживления ран. Прежде чем использовать что-либо, нужно понимать как работает биологический процесс, по каким правилам. При желании можно вырастить клетки на кусочке сыра (и такие статьи есть https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ra/c7ra02146a), но у него есть лучшее гастрономическое применение)
Или даже комбо: сыр (казеин) + шёлк https://www.researchgate.net/publication/337246965_Incorporation_of_SPION-casein_core-shells_into_silk-fibroin_nanofibers_for_cardiac_tissue_engineering
Магнитосомы это тоже про биомимикрию, когда идею от бактерий мы хотим перенести в клетки животных. Подробнее про это я расскажу в следующий раз.
👀
В некоторой части своей работы я сталкивался с подходом, который называется биомимикрия (bioinspiration). В этой концепции предполагается, что живые организмы за миллионы лет эволюции приобрели различные свойства, на основе которых человек может сделать новые технологии. Крыло стрекозы супергидрофобно, в крыльях бабочек есть фотонные кристаллы, микроструктуры на коже акул делают её максимально пригодной для плавания и тд. На основе таких «биологических изобретений» учёные разрабатывают гидрофобные покрытия, солнечные панели, «умные предметы». Вы возможно видели в интернете ролики как человека в супергидрофобной одежде поливают грязью и он остаётся чистым - всё с него стекает.
Это всё здорово, но в биологии кроме самих подобных приспособлений есть возможность их обновления. Так, те же гекконы регулярно линяют, тогда как «умное покрытие» статично и обновляться не может. Именно поэтому через несколько стирок вещи, которые были супергидрофобны- теряют свои свойства. Эти применения всё про материаловедение.
Но другой аспект биомимикрии нашёл применение в биоинженерии и биотехнологиях. Использование живых систем для живого даёт возможность менять и регулировать многие биологические процессы. Редактировать ДНК, вставлять фрагменты генов, создавать химерные молекулы и тд. Но и здесь нужно понимать правила, по которым работает человек. Доходит до того, что для регенерации тканей, в том числе костной, используют чайный гриб, паутину, кораллы, шёлк, траву или что-то ещё. И каждый исследователь говорит, что именно его чайный 🍄 можно использовать для заживления ран. Прежде чем использовать что-либо, нужно понимать как работает биологический процесс, по каким правилам. При желании можно вырастить клетки на кусочке сыра (и такие статьи есть https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ra/c7ra02146a), но у него есть лучшее гастрономическое применение)
Или даже комбо: сыр (казеин) + шёлк https://www.researchgate.net/publication/337246965_Incorporation_of_SPION-casein_core-shells_into_silk-fibroin_nanofibers_for_cardiac_tissue_engineering
Магнитосомы это тоже про биомимикрию, когда идею от бактерий мы хотим перенести в клетки животных. Подробнее про это я расскажу в следующий раз.
🔥4
Всем привет!
На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
🖐
Начиная наш проект я много размышлял, а куда можно применить магнитосомы из эукариот в биотехнологиях? Некоторые пишут про адресную доставку лекарств (я сомневаюсь что в этом помогут магнитосомы), кто-то пишет про использование магнитосом как контраст для МРТ. Давольно очевидное применение это сортинг клеток и выделение молекул из растворов. Но можно ли использовать сами клетки с магнитосомами для чего-либо? Клетки животных применяются как продуценты ферментов, антител, гормонов и других молекул. В организме человека все процессы синтеза строго регулируются и как правило имеют осцилляционный (волновой) характер - для клеток не свойственно нон-стоп синтезировать что-либо. Те же гормоны выделяются порциями, по мере необходимости. А что если привязать магнитосому к сигнальному пути, активирующему выброс гормона? Мы бы смогли магнитным полем включать-выключать этот сигнальный путь. Возможно, имитируя циклы нашего организма, мы смогли бы повысить выход целевого продукта. Если такой подход сработает, он совершит революцию в биотехнологиях! 🔬
На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
🖐
Начиная наш проект я много размышлял, а куда можно применить магнитосомы из эукариот в биотехнологиях? Некоторые пишут про адресную доставку лекарств (я сомневаюсь что в этом помогут магнитосомы), кто-то пишет про использование магнитосом как контраст для МРТ. Давольно очевидное применение это сортинг клеток и выделение молекул из растворов. Но можно ли использовать сами клетки с магнитосомами для чего-либо? Клетки животных применяются как продуценты ферментов, антител, гормонов и других молекул. В организме человека все процессы синтеза строго регулируются и как правило имеют осцилляционный (волновой) характер - для клеток не свойственно нон-стоп синтезировать что-либо. Те же гормоны выделяются порциями, по мере необходимости. А что если привязать магнитосому к сигнальному пути, активирующему выброс гормона? Мы бы смогли магнитным полем включать-выключать этот сигнальный путь. Возможно, имитируя циклы нашего организма, мы смогли бы повысить выход целевого продукта. Если такой подход сработает, он совершит революцию в биотехнологиях! 🔬
🔥2❤1👍1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell.
Вчера был международный праздник, который отмечает практически каждый студент, в связи с этим постов вчера не было. Каждый год студенты собираются в компании и вспоминают прошедший год. Ежегодно 18 сентября, начиная с 2003 года, отмечается Всемирный день мониторинга воды (World Water Monitoring Day). Именно благодаря этой жидкости написаны миллионы страниц студенческих дипломов.
Всех студентов с прошедшим праздником!
Вчера был международный праздник, который отмечает практически каждый студент, в связи с этим постов вчера не было. Каждый год студенты собираются в компании и вспоминают прошедший год. Ежегодно 18 сентября, начиная с 2003 года, отмечается Всемирный день мониторинга воды (World Water Monitoring Day). Именно благодаря этой жидкости написаны миллионы страниц студенческих дипломов.
Всех студентов с прошедшим праздником!
🔥6❤1🤔1
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell.
Многие процессы в нашем организме имеют волновую природу: как восприятие гормонов происходит не постоянно, так и передача внутриклеточных сигналов осуществляется с определённой частотой и амплитудой.
Используя разный паттерн вне- и внутриклеточных путей клетка может более эффективно определить своё окружение и "чувствовать" силу, продолжительность сигнала, определять каким должен быть ответ на этот сигнал.
За миллиарды лет эволюции клетки научились использовать простые молекулы, вроде ионов кальция, для кодирования сигналов и контроля физиологического ответа. Са2+ - максимально простой вторичный мессенджер, и клетка не различает эти ионы между собой. Благодаря колебаниям концентрации Са2+ клетка избегает перегрузки сигнальных систем и запуска клеточной гибели, а также регулирует запуск долговременных процессов (например, экспрессии генов).
Такие вторичные мессенджеры контролируют многие внутриклеточные процессы, такие как оплодотворение, пролиферацию, дифференцировку, сокращение мышц и гибель клеток.
Активируя потоки вторичных мессенджеров возможно стимулировать в клетке синтез и секрецию белков. Если мы говорим про клетки продуценты антител-рекомбинантных белков, то их секреция тоже циклична. Синхронизируясь с этими циклами, активируя сигнальные пути, возможно усилить выход целевых белков. Можно предположить, что всё это возможно осуществить через магнитосомы, связанные с ионными каналами или с рецепторами.
Многие процессы в нашем организме имеют волновую природу: как восприятие гормонов происходит не постоянно, так и передача внутриклеточных сигналов осуществляется с определённой частотой и амплитудой.
Используя разный паттерн вне- и внутриклеточных путей клетка может более эффективно определить своё окружение и "чувствовать" силу, продолжительность сигнала, определять каким должен быть ответ на этот сигнал.
За миллиарды лет эволюции клетки научились использовать простые молекулы, вроде ионов кальция, для кодирования сигналов и контроля физиологического ответа. Са2+ - максимально простой вторичный мессенджер, и клетка не различает эти ионы между собой. Благодаря колебаниям концентрации Са2+ клетка избегает перегрузки сигнальных систем и запуска клеточной гибели, а также регулирует запуск долговременных процессов (например, экспрессии генов).
Такие вторичные мессенджеры контролируют многие внутриклеточные процессы, такие как оплодотворение, пролиферацию, дифференцировку, сокращение мышц и гибель клеток.
Активируя потоки вторичных мессенджеров возможно стимулировать в клетке синтез и секрецию белков. Если мы говорим про клетки продуценты антител-рекомбинантных белков, то их секреция тоже циклична. Синхронизируясь с этими циклами, активируя сигнальные пути, возможно усилить выход целевых белков. Можно предположить, что всё это возможно осуществить через магнитосомы, связанные с ионными каналами или с рецепторами.
🔥3
Всем привет! На связи Илья Зубарев и команда MagnyCell!
Сегодня День защиты слонов (Elephant Appreciation Day) и Всемирный день носорога (World Rhino Day), просто комбо получается. Вчера у меня в голове возникли некоторые мысли, которыми я хотел бы поделиться с вами. Смотрите, вот живёт в организме человека клетка фибробласт или мезенхимальная стволовая клетка. Используя некоторые методы мы можем откатить эти клетки в состояние индуцированной плюрипотентности (практически в эмбриональное состояние) и поместить в них конструкции, ответственные за формирование магнитосом с антителами к ионным каналам/рецепторам.
Благодаря плюрипотентности мы можем превратить эту клетку в разные типы, например, в предшественник нервной клетки и трансплантировать в целый организм. Теоретически через такие магнитосомы можно было бы синхронизировать какой-либо имплантат и сделать шаг к появлению киборгов.
Понятно, что это всё фантазии, но если сработает- это будут новые возможности для биологии и медицины.
Сегодня День защиты слонов (Elephant Appreciation Day) и Всемирный день носорога (World Rhino Day), просто комбо получается. Вчера у меня в голове возникли некоторые мысли, которыми я хотел бы поделиться с вами. Смотрите, вот живёт в организме человека клетка фибробласт или мезенхимальная стволовая клетка. Используя некоторые методы мы можем откатить эти клетки в состояние индуцированной плюрипотентности (практически в эмбриональное состояние) и поместить в них конструкции, ответственные за формирование магнитосом с антителами к ионным каналам/рецепторам.
Благодаря плюрипотентности мы можем превратить эту клетку в разные типы, например, в предшественник нервной клетки и трансплантировать в целый организм. Теоретически через такие магнитосомы можно было бы синхронизировать какой-либо имплантат и сделать шаг к появлению киборгов.
Понятно, что это всё фантазии, но если сработает- это будут новые возможности для биологии и медицины.
🔥9