Открытия 2024 года: прививка от ВИЧ, прозрачная кожа и комары-вакцинаторы 

Препарат от ВИЧ

Профилактические препараты, которые сильно снижают риск заражения ВИЧ, существуют, но их нужно принимать ежедневно. Теперь у людей из зоны риска (врачей, пациентов с иммунными нарушениями и других) будет альтернатива. Американские ученые из Emory University синтезировали препарат «Ленакапавир», который успешно прошел все три этапа испытаний на людях, продемонстрировав 99-процентную эффективность. Для правильной работы активного вещества инъекцию достаточно делать всего лишь два раза в год. Разработчики препарата рассчитывают, что он будет одобрен для коммерческого использования в США в начале 2025 года. Затем наступит очередь и других стран.

Химическое соединение препарата «Ленакапавир» Изображение: © Public domain

Кубиты по-новому

Квантовые компьютеры намного мощнее бытовых благодаря кубитам, но для их работы требуются экстремально низкие температуры, что затрудняет и массовое производство, и коммерческое использование. Швейцарские ученые предложили новый подход к созданию таких элементов, основанный на использовании механических колебаний. Такая технология повышает время максимальной продуктивности кубитов и снижает вероятность ошибок, связанных с потерей квантовой информации. Если разработка будет реализована, она откроет новые перспективы в создании стабильных и долговечных квантовых компьютеров.

А еще в этом году Россия стала третьим государством в мире (после Австрии и США), где начали изготавливать процессоры, основанные на технологии кубитов. Наша страна присоединилась к технологическим лидерам благодаря созданию 50-кубитного ионного квантового компьютера. Важнейший компонент этой машины — ионную ловушку — представили на форуме «Микроэлектроника — 2024», который прошел в Сириусе. Разработкой занимаются научные группы Российского квантового центра и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН.

Около 90 % предложений, которые были озвучены на Форуме «Микроэлектроника 2023» уже реализованы Фото: © Юрий Славин / Медиадом «Сириус»

Омоложение мышей 

Продлить жизнь подопытным мышам и даже улучшить их здоровье смогли ученые из University of Connecticut. Такого эффекта они добились, воздействуя на клетки, которые производят белок p21. Те с годами накапливаются в разных тканях и способствуют старению, как считают исследователи. Они попробовали периодически уничтожать такие клетки с помощью специального препарата, благодаря чему удалось продлить животным жизнь в среднем на 9 % (эквивалентно семи человеческим годам). Причем у грызунов стали лучше работать сердце и печень, а также повысилась чувствительность к инсулину. Очередной шаг к таблетке молодости для людей. 

Антималярийные комары

Английские ученые генетически модифицировали одноклеточного паразита Plasmodium falciparum, вызывающего малярию. Внесение точечных изменений в ДНК плазмодия превратило его из смертельного оружия в вакцину. Исследователи добились того, что он ведет себя обычным образом только до тех пор, пока не проникает в клетки печени человека и не начинает там размножаться. Спустя шесть дней после заражения такие микроорганизмы перестают развиваться. Вместо того чтобы выпускать новых вредителей в кровь, они производят набор антигенов, которые стимулируют иммунную систему человека, вызывая мощную воспалительную реакцию. Благодаря этому иммунитет учится распознавать и уничтожать настоящего немодифицированного паразита, вызывающего малярию, как только тот попадает в печень.

Микрофотография мазка крови содержит макро- и микрогаметоциты паразита Plasmodium falciparum Изображение: © Public domain

Иначе говоря, малярийные комары, которые переносят плазмодий, вместо того чтобы распространять смертельно опасную болезнь, становятся вакцинаторами. Оригинальный метод уже проверили на нескольких десятках добровольцев, и он оказался эффективным на 90 %. Впереди масштабные испытания. Если они завершатся успешно, насекомые обеспечат регулярную «ревакцинацию» жителям регионов, где высок риск заражения.

Пожирательница пластика

Такой пирог из пластика моли по вкусу  Фото: © Новосибирский государственный технический университет

Новосибирские ученые придумали, как сделать восковую моль полезнее для общества. Этого вредителя, который уничтожает все, что создают пчелы, хотят приучить есть пластиковые отходы. Дело в том, что воск моли по своей химической структуре очень схож с пластиком. Исследователи подсчитали, что 200 личинок пчелиной огневки за 10 дней съедают 4 кг пластика. Правда, чтобы вредитель позарился на такую еду, ее нужно сделать аппетитнее: измельчить пластиковый мусор и смешать его с медом, кукурузной крупой, воском и другими ингредиентами.

Прозрачная кожа

Зачем делать кожу прозрачной? Это пригодится в диагностической медицине, а еще в оптических исследованиях в биологии. И добиться такого эффекта, как оказалось, достаточно просто — нужно лишь обработать кожу раствором из воды и пищевого красителя тартразина. В эксперименте, который устроили в Stanford University, это вещество наносили на голову и живот мыши, после чего можно было невооруженным глазом наблюдать кровеносные сосуды на поверхности мозга, а также внутренние органы в брюшной полости и перистальтику. Если раствор смыть, то животное постепенно принимает прежний вид. А краситель, который уже попал в кожу, постепенно выводится с мочой.

Тартразин – один из самых дешёвых красителей, получаемых синтетическим путем Фото: © Public domain

Прозрачный эффект достигается благодаря тому, что молекулы тартразина поглощают большую часть света, особенно синего и ультрафиолетового, а кожа выступает рассеивающей средой. По сути, краситель уменьшает степень рассеивания света в ткани. На людях аналогичный эксперимент пока не проводили, поскольку кожа человека примерно в 10 раз толще мышиной. Так что предстоит точно рассчитать дозировку красителя и найти метод доставки, который позволит раствору проникнуть на нужную глубину. 

«Нейрожгут»

Кровотечение можно замедлить, воздействуя электричеством на блуждающий нерв. Стимуляция селезенки, которая хранит около трети тромбоцитов организма, повышает активность этих частиц крови, способных формировать сгустки. Устройство, генерирующее необходимые для этого импульсы, разработали американские ученые. Чтобы проверить его эффективность, они делали свиньям небольшие надрезы на ушах. Животные, на которых воздействовали электрическими импульсами, потеряли на 50 % меньше крови, чем остальные. А продолжительность кровотечения была на 40 % короче. Аналогичный эксперимент на мышах с гемофилией дал схожий результат. Теперь предстоит испытать новый подход на людях. Если все пройдет успешно, «нейрожгут» можно будет использовать перед операциями, родами и другими хирургическими вмешательствами, которые сопряжены с риском неконтролируемого кровотечения.

К сожалению, «нейрожгут» не подойдет пациентам скорой помощи, потому что наиболее интенсивно тромбоциты активизируются лишь через два часа после стимуляции Фото: © Haggardous50000 / Shutterstock / FOTODOM

Повязка от бессонницы

Если вы постоянно не можете уснуть, но при этом не хотите пить таблетки от бессонницы, вас наверняка заинтересует разработка Массачусетского технологического института. Там придумали умную головную повязку на базе искусственного интеллекта. Она непрерывно оценивает активность  головного органа с помощью электроэнцефалографии и на основе полученных данных генерирует специальные звуковые сигналы, которые воздействуют на его участки, связанные с засыпанием. Нейросеть изучает мозговые ритмы человека и определяет индивидуальные особенности. Благодаря этому повязка знает, когда нужно усилить мозговые волны, которые связаны с глубоким сном, либо погасить их активность, ведущую к пробуждению. Эксперименты показали, что полчаса использования устройства сокращает время засыпания на 10–15 минут. Разработчики уже тестируют первые образцы на людях.

Возможно, скоро такие устройства от бессоницы появятся в продаже Фото: © Massachusetts Institute of Technology / MIT News

Протез, который чувствует

Как сделать так, чтобы человек без руки или ноги мог чувствовать прикосновения с помощью протеза? Ответ на этот вопрос нашла международная группа ученых, в числе которых был профессор Университета «Сириус», научный руководитель направления «Нейробиология» Научного центра генетики и наук о жизни Павел Мусиенко. Исследовательский коллектив разработал нейропротез на базе модифицированного способа электрической стимуляции. Удалось сократить число нейронов, задействованных в первоначальном восприятии сигнала, что привело к более натуральному ответу на раздражитель. Люди с ампутированными конечностями, испытавшие новинку, заявили, что ощущения от нейропротеза значительно естественнее и привычнее, чем от стандартного. 

Древнейшие календарь и алфавит

В Турции на территории храмового комплекса Гёбекли-Тепе (юго-восток страны), где давно ведутся археологические раскопки, обнаружили самый древний в мире календарь, высеченный на большом каменном столбе почти 13 тыс. лет назад. Там 365 символов в форме буквы V, каждый из которых, считают ученые, обозначает один день. Весь календарь охватывает 12 лунных месяцев и 11 дополнительных дней. На столбе изображен и птицеподобный зверь, на шее которого тоже высечена V — так обозначено летнее солнцестояние, предполагают археологи. По их прикидкам, календарь был сделан примерно в 10 850 году до нашей эры, когда на Землю упали фрагменты кометы. По одной из версий, тогда начался мини-ледниковый период — он длился более 1 200 лет и привел к исчезновению многих видов крупных животных.

«Камень Стервятника» из Гёбекли-Тепе Фото: © Sailingstone Travel / Shutterstock / FOTODOM

А недалеко оттуда в сирийской деревне Умм-эль-Марра в окрестностях Алеппо обнаружены глиняные цилиндры с надписями, сделанными с использованием древнейшего алфавита в истории человечества. Находка была сделана несколько лет назад, но только в этом году американский археолог Глен Шварц, чья команда и откопала эти артефакты, заявил о сенсации. 

Считается, что прообраз алфавита был изо­бре­тен на территории современной Сирии западно-се­мит­ски­ми на­ро­да­ми в середине третьего тысячелетия до нашей эры. Ха­наа­ней­ские пис­цы за­им­ст­во­вали из Ме­со­по­та­мии сло­го­вые зна­ки кли­но­пи­си и придумали для них собственную классификацию. Получилось передающее согласные звуки слоговое письмо — консонантно-слоговое. Четыре цилиндра, обнаруженные в одной из наиболее хорошо сохранившихся гробниц Умм-эль-Марра, датируются примерно 2400 годом до н. э. Их использовали в качестве бирок для обозначения содержимого сосудов или их владельца, считают ученые. Нанесенные на них символы Глен Шварц соотнес со звуками «а», «ка», «эль», «эн» и другими.