Все выпуски  

Наноматериалы и респираторные вирусные инфекции. Ультразвук разрушает тромбы сосудов головного мозга.


ВЫПУСК 80

 

 

 

Наноматериалы и респираторные вирусные инфекции

 

Ученые Государственного университета Монтаны (Montana State University) решили использовать наноматериалы для борьбы с гриппом и другими респираторными заболеваниями, вызываемыми вирусами.

 

Если такой подход работает в организме человека так же, как на мышах, люди будут готовиться к респираторным вирусным угрозам вдыханием аэрозольного спрея, содержащего мельчайшие белковые клетки (protein cages), активирующие иммунный ответ в легких. Такое активированное состояние иммунитета предотвратит любое респираторное вирусное заболевание и будет сохраняться более месяца. Людям не нужно будет ждать, пока ученые изучат новые вирусы, разработают вакцины, а затем врачи распространят их среди населения.

 

«Это как иметь в вашем полном распоряжении пожарных еще до начала пожара. Если пожар начнется, вам не нужно звонить им и ждать их приезда. Они уже здесь», - говорит Джим Вили (Jim Wiley), доцент кафедры ветеринарной молекулярной биологии сельскохозяйственного колледжа Государственного университета Монтаны (Department of Veterinary Molecular Biology in MSU's College of Agriculture).

 

Вили работает над новым подходом в течение двух с половиной лет. Недавно полученный от Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (National Institutes of Allergy and Infectious Diseases) грант в размере $275,000 позволит ему и его коллегам продолжать работу еще в течение двух лет.

 

Используемые Вили полые белковые клетки созданы в Центре природных бионаноматериалов (Center for Bio-Inspired Nanomaterials) Государственного университета Монтаны. Эти белковые клетки производятся термофильными бактериями и очень похожи на те, что ученые Центра недавно выделили из бактерий, процветающих в термальных источниках Йеллоустонского национального парка. Клетки представляют собой полые сферы, не несущие ничего на своей наружной поверхности. Они так малы, что их нужно увеличить в 50000 раз, чтобы увидеть в электронный микроскоп. Человеческий волос от 7000 до 10000 раз больше их диаметра.

 

Одних таких клеток достаточно, чтобы вызвать иммунный ответ в легких. Если такой подход окажется эффективным в человеческом организме, люди, подготовившие свои легкие с помощью наноматериалов, будут всего лишь сморкаться пару дней, и им не будет нужна госпитализация. Вместо того чтобы несколько дней не ходить на работу, болея гриппом, им нужно будет просто проспать несколько лишних часов в ночное время.

 

«Мы смогли бы подготовить все население к неминуемым респираторным вирусным инфекциям, таким как свиной грипп, который мы только что пережили», - говорит Вили.

 

Вили и его соавторы из Государственного университета Монтаны, Государственного университета Юты (Utah State University) и Медицинского центра Университета Рочестера (University of Rochester Medical Center) уже опубликовали научную статью о своем методе, основанном на активации индуцибельной бронхо- ассоциированной лимфоидной ткани (inducible Bronchus-Associated Lymphoid Tissue – iBALT) в легких . Эта ткань является естественной тканью, развивающей нормальный иммунный ответ на инфекции. В статье утверждается, что такая активация iBALT ускоряет выздоровление инфицированных мышей, не причиняя никакого вреда легким. Эффект активации постепенно исчезает в течение месяца. Не выявлено и каких-либо других вредных побочных эффектов. Статья вышла в сентябре 2009 года в научном интернет-журнале Публичной Научной Библиотека (Public Library of Science) PloS One (Public Library of Science One).

 

В проводимых сейчас экспериментах Вили и его коллеги проверяют основанную на активации iBALT терапию на животных моделях, ответ которых на гриппозную инфекцию близок к тому, что мы наблюдаем у человека. Ученый не знает, когда новый подход будет испытываться на людях, но считает его безусловно перспективным методом лечения уже сейчас. Он добавляет, что наноматериалы могут быть наработаны гораздо быстрее, чем вакцины.

 

Если бы основанные на активации iBALT методы лечения существовали уже сейчас, население было бы лучше подготовлено к гриппу H1N1. «Если бы мы смогли вызвать состояние иммунной готовности в легких или хотя бы частично активировали его, мы смогли бы дать людям определенную степень защиты», - считает Вили.

 

 

По материалам Montana State University.

 

 

Оригинал статьи

 

MSU team developing new way to fight influenza

 

 

 

Новости высоких технологий в медицине

 

 

Ультразвук разрушает тромбы сосудов головного мозга

 

Прибор, генерирующий фокусируемые ультразвуковые волны, в недалеком будущем может быть использован для разрушения причины инсультов – тромбов сосудов мозга – без хирургии и лекарственных препаратов. На сегодняшний день система испытана на кровяных сгустках in vitro и на животных, но ученые имеют свой целью начать клинические испытания к концу 2011 года.

 

Тило Хёльшер (Thilo Hoelscher), невролог из Университета Калифорнии – Сан-Диего (University of California, San Diego), занимается разрушением тромбов с помощью прибора, разработанного израильской компанией InSightec. Прибор охватывает голову пациента и покрывает ее набором датчиков, которые могут направлять пучки ультразвуковых волн к отдельным точкам мозга без повреждения костей черепа.

 

Технология уже проходит испытания на больных для удаления поврежденной мозговой ткани, но лечение инсульта потребует более тонкого подхода. Хёльшеру и его коллегам необходимо будет доказать, что прибор сможет разрушать тромб, не повреждая окружающую здоровую ткань мозга.

 

Инсульт – наиболее частая причина инвалидности в США и третья по частоте причина смерти. Обычно инсульт возникает, когда сгусток крови блокирует артерию и препятствует нормальному притоку крови к мозгу. Чем дольше остается тромб, тем больше мозговой ткани умирает и тем меньше у пациента шансов на выживание. Все, что сможет безопасно восстановить кровообращение в кратчайшие сроки, имеет огромный потенциал в социальном, медицинском и экономическом аспектах.

 

Сегодня для разрушения тромбов используются только два метода. Препарат, называемый активатором тканевого плазминогена (tPA), растворяет тромб, но его можно применять только у определенной группы пациентов и вводить, как правило, не позднее трех часов после самого инсульта. Альтернативой является физическое удаление некоторых тромбов через кровеносные сосуды, но такая технология применяется в очень небольшом количестве больниц. В целом меньше 10% всех больных являются кандидатами на такие манипуляции.

 

Прибор, созданный на основе технологии высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (high-intensity focused ultrasoundHIFU), немного похож на шлем, поверхность которого покрыта более чем 1000 ультразвуковых датчиков. Каждый из них может быть сфокусирован индивидуально. Сфокусированные пучки сходятся на участке размером всего в 4 миллиметра, что достаточно точно, чтобы попасть в заблокировавший сосуд тромб и растворить его меньше чем за минуту. «Вне этого фокуса ультразвуковая энергия совершенно незначительна», - утверждает Хёльшер.

 

В экспериментах на кроликах Хёльшер и его коллеги показали, что система может разрушать тромбы в мозге без повреждения здоровой ткани. Помимо исследований на животных ученые доказали, что HIFU разрушает и кровяные сгустки в черепах человеческих трупов – звуковые волны не задерживаются костью, коварным веществом, поглощающим энергию и способным изменить направление пучка.

 

«Я полон энтузиазма, но энтузиазма острожного», - говорит Роберт Зигель (Robert Siegel), специалист по ультразвуку и кардиолог в Медицинском центре Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе. «Теоретически это вполне выполнимо, но препятствий очень много, и некоторые серьезные вопросы пока остаются без ответа».

 

Первый вопрос - как радиологи смогут определить точное местонахождение тромба, чтобы правильно сфокусировать ультразвуковой луч. Ученые из Университета Виржинии (University of Virginia) в Шарлотсвилле работают над сочетанием HIFU с магнитно-резонансной ангиографией для точной локализации блока.

 

Второй вопрос – это вопрос безопасности. «Нагревание мозговой ткани небезвредно», - говорит Зигель. «Для защиты мозга его в большинстве случаев охлаждают. Если мы собираемся применять ультразвук, значит, мы подводим к черепу тепло. Его невозможно удались, наоборот, его даже может стать больше».

 

Лаборатория Хёльшера сейчас рассматривает все процессы, так или иначе связанные с воздействием ультразвуком. «Нам нужно изучить кости черепа, понять, что они делают с ультразвуком, как ультразвук разрушает тромб, что происходит с окружающей его тканью», - объясняет он.

 

Чтобы сделать технологию более безопасной, Хёльшер хочет соединить HIFU с другим ультразвуковым методом, работающим в сочетании с внутривенным введением контрастных веществ, называемым Definity. Обычно используемый для увеличения контрастности сонограмм сердца метод Definity использует миллионы микропузырьков, усиливающих звуковые волны. «Они функционируют, как маленькие бомбы, в непосредственной близости от тромба», - говорит Хёльшер. «Если микропузырьки смогут увеличить эффект HIFU, появится возможность уменьшить энергию, необходимую для разрушения тромба, а, следовательно, и потенциальный вред для мозговой ткани».

 

 

Оригинал статьи

 

Busting Blood Clots with Sound Waves

 

 

 


В избранное