Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.967 RSS
←   Октябрь 2006   →
 1
 2
02.10.2006
08:40:24
16:20:40
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
13.10.2006
12:57:40
17:56:36
14
15
16
17
18
18.10.2006
17:43:11
20:08:22
19
20
21
22
23
23.10.2006
15:26:53
15:39:33
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.967 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Клетки меланомы выдадут себя особенным звучанием


Научно-популярная библиотека на «Элементах»

В. Н. Тутубалин и др. Математическое моделирование в экологии: Историко-методологический анализ.

Книга о реальной эффективности применения математических моделей в экологии и других науках, о «колодках мышления» и о чернобыльской катастрофе.

Клетки меланомы выдадут себя особенным звучанием

19.10.2006

В норме меланин, синтезируемый в меланоцитах (1), по отросткам-дендритам (2) попадает в кератиноциты (3) и накапливается в них, вызывая потемнение кожи (загар). При возникновении меланомы перерожденные меланоциты разносятся кровью по всему организму. Благодаря наличию в них гранул меланина и стал возможен фотоакустический метод их детектирования (изображение с сайта www.scf-online.com)
В норме меланин, синтезируемый в меланоцитах (1), по отросткам-дендритам (2) попадает в кератиноциты (3) и накапливается в них, вызывая потемнение кожи (загар). При возникновении меланомы перерожденные меланоциты разносятся кровью по всему организму. Благодаря наличию в них гранул меланина и стал возможен фотоакустический метод их детектирования (изображение с сайта www.scf-online.com)

Исследователи из Миссурийского университета в г. Колумбия (University of Missouri-Columbia) разработали принципиально новый метод диагностики злокачественной меланомы. Он основан на выявлении раковых клеток с помощью регистрации издаваемых ими звуков. Это первая в мире методика идентификации опухолевых клеток посредством электронного «прослушивания».

Меланома — чрезвычайно коварная и агрессивная опухоль кожных покровов. В начальной стадии ее нетрудно прооперировать, причем в этом случае вероятность полного выздоровления приближается к 100%. Однако у таких пациентов опухоли могут возникать вновь, поэтому они должны регулярно обследоваться на протяжении всей жизни. С другой стороны, неудаленная меланома быстро растет и через кровь и лимфу дает метастазы в печень и другие органы, которые почти всегда быстро приводят к летальному исходу. Поэтому ключ к спасению больного — как можно более ранняя диагностика опухоли.

Новая методика как раз и обеспечивает такую возможность. Чтобы понять, как она работает, необходимы кое-какие дополнительные сведения. Меланома возникает в результате злокачественного перерождения меланоцитов — клеток базального слоя кожного эпидермиса (чаще всего тех, которые содержатся в родимых пятнах). Эти клетки производят темный пигмент меланин, которому мы обязаны загаром (и, следовательно, защитой от солнечных ожогов).

Механика этого процесса любопытна и сама по себе. Меланоциты расположены в эпидермисе довольно глубоко, так что солнечные лучи их не достигают. Падающие на кожу фотоны проникают в кератиноциты — другие клетки эпидермиса, лежащие вблизи его поверхности. Если эти фотоны достаточно энергичны (сильнее всего действует ультрафиолет), они вынуждают кератиноциты секретировать гормон меланотропин. Меланоциты обладают мембранными рецепторами этого гормона и поэтому реагируют на его появление.

Получив меланотропиновый сигнал, меланоцит приступает к выработке циклического аденозинмонофосфата, одного из важнейших регуляторов внутриклеточного метаболизма. Этот нуклеотид передает гормональное послание клеточному ядру, где в результате активируются гены, ответственные за синтез меланина. Меланиновые гранулы синтезируются в цитоплазме меланоцита и накапливаются в специализированных контейнерах — меланосомах, — которые по мере созревания (заполнения гранулами меланина) мигрируют к близлежащим кератиноцитам (для этой цели меланоциты вытягивают из своего тела особые транспортные отростки-дендриты — природа изобретательна!). Кератиноциты с наполненными меланосомами и придают коже «цвет загара».

Так в результате воздействия ультрафиолета, стресса и некоторых гормонов происходит синтез меланина и миграция меланосом, заполненных гранулами меланина, из меланоцитов в кератиноциты (изображение с сайта www.riken.go.jp)
Так в результате воздействия ультрафиолета, стресса и некоторых гормонов происходит синтез меланина и миграция меланосом, заполненных гранулами меланина, из меланоцитов в кератиноциты (изображение с сайта www.riken.go.jp)

Теперь вернемся к тестированию на меланому. У пациента берут пробу крови и раскручивают ее в центрифуге. Это позволяет отделить плазму, тромбоциты и красные кровяные тельца от лейкоцитов. У больного меланомой опухолевые клетки циркулируют в крови, поэтому после центрифугирования они будут подмешаны к лейкоцитам. Проблема состоит в том, чтобы безошибочно обнаружить такие клетки среди великого множества других, тем более что число опухолевых клеток может быть очень небольшим.

Ученые из Миссури применили для этого так называемое фотоакустическое детектирование, которое до сих пор еще ни разу не использовалось в онкологии. Оставшуюся после центрифугирования клеточную взвесь помещают в солевой раствор и обстреливают очень короткими импульсами голубого лазера длительностью всего в пять миллиардных долей секунды. Эти импульсы вынуждают меланомные клетки быстро колебаться, в то время как содержащиеся в той же взвеси белые кровяные клетки ведут себя спокойно.

Собственно говоря, лазерные лучи первоначально приводят в движение даже не сами клетки этой опухоли, а содержащиеся в них микроскопические зерна меланина. Поглощая энергию лазерной волны, эти гранулы претерпевают быстрое расширение, которое после прохождения импульса сменяется сжатием. Поэтому они начинают быстро вибрировать и возбуждают звуковые волны в клеточной цитоплазме. В результате клетки меланомы делаются источником ультразвуковых колебаний, которые улавливаются специальными микрофонами. Сигналы с микрофонов поступают на вход компьютера, который идентифицирует акустическую подпись меланина.

Как показали эксперименты, выполненные Райаном Уэйтом (Ryan M. Weight) и его коллегами, фотоакустическое детектирование позволяет обнаружить присутствие в образце всего лишь десятка опухолевых клеток. Правда, пока что экспериментаторы добавляли такие клетки в пробы крови здоровых людей, однако вскоре они рассчитывают приступить к настоящим клиническим испытаниям этой техники.

Этот метод анализа отличается не только очень высокой чувствительностью, но и большой надежностью. Дело в том, что нормальные меланоциты в кровь никогда не попадают, так что меланиновые звуковые сигналы, индуцированные лазерным полем, однозначно свидетельствуют о наличии опухолевых клеток. Правда, опухолевые клетки могут и не содержать меланин (это так называемые беспигментные меланомы), но такое бывает довольно редко. Во всяком случае, разработчики утверждают, что у их метода большое будущее.

Источники:
1) Ryan M. Weight, John A. Viator, Paul S. Dale, Charles W. Caldwell, Allison E. Lisle. Photoacoustic detection of metastatic melanoma cells in the human circulatory system // Optics Letters, Vol. 31, Issue 20, pp. 2998-3000.
2) Listening to the Sound of Skin Cancer, Newswise.com, 17.10.2006.

Алексей Левин

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

18.10 Сложные РНК-переключатели — новый механизм регуляции генов

Считалось, что регуляция при помощи РНК-переключателей — активных участков молекул РНК, регулирующих работу генов, — проста: переключатель реагирует на определенное вещество и подавляет или активизирует работу гена. Американские исследователи обнаружили более сложное регуляторное устройство, представляющее собой комплекс из двух РНК-переключателей, реагирующих на разные вещества.

18.10 Обнаружен эффект памяти в поведении пузырьков воздуха под водой

Открыто новое явление в гидродинамике: эффект памяти формы при отрыве от поверхности пузырьков воздуха под водой. Гидродинамические течения, движимые сингулярностями, но обладающие памятью, встречаются физикам впервые.

16.10 Прочтен самый маленький геном

Бактерия Carsonella, внутриклеточный симбионт насекомых листоблошек, оказалась обладательницей самого маленького генома среди всех живых организмов, не считая вирусов. Карсонелла сохранила лишь 182 гена, кодирующих белки. Значительная часть этих генов отвечает за синтез аминокислот, необходимых насекомому-хозяину.

13.10 Клопы кормят свое потомство полезными бактериями

Японские биологи изучили необычную симбиотическую систему, состоящую из клопов семейства Plataspidae и бактерий ишикаваелл, живущих в их кишечнике и необходимых для их нормального развития и размножения. И хотя бактерии находятся в полости кишечника, а не внутри клеток, у них обнаружены характерные черты внутриклеточных симбионтов.

13.10 Вертикальные миграции планктона способствуют перемешиванию океана

Давно высказывалось предположение, что планктонные животные могут вносить свой вклад в перемешивание разных слоев океана, обогащая поверхностные воды биогенными элементами. Но только недавно в одной из бухт на юго-западе Канады удалось инструментально зафиксировать резкое повышение турбулентности в период массового подъема к поверхности рачков Euphasia pacifica.

12.10 Тропики — колыбель эволюции и ее музей

Американские ученые-эволюционисты показали, что в тропиках видообразование идет гораздо интенсивнее, чем в умеренной и холодной зонах. Разрыв разнообразия еще больше увеличивается за счет низкой скорости вымирания в тропиках. Со временем некоторые из тропических видов перемещаются в высокие широты, где конкуренция заметно ниже.

12.10 Для чего медузам сложные глаза?

Кубомедузы отличаются активным охотничьим поведением и хорошо развитыми камерными глазами, сходными по строению с глазами позвоночных. Однако выяснилось, что фокусное расстояние превышает расстояние до сетчатки, поэтому глаз не может видеть мелких деталей. Тем не менее, похоже, кубомедузы успешно используют такое зрение для решения конкретных задач.

11.10 Доказан скачкообразный характер эволюционного процесса

Анализ «эволюционных деревьев» различных групп организмов показал, что в среднем 22% различий в ДНК возникают во время кратких периодов интенсивного видообразования, а остальные 78% накапливаются постепенно. Скачкообразность эволюции в большей мере свойственна растениям и грибам и в меньшей — животным.

10.10 Новое в науке о знаменитых Hox-генах, регуляторах развития

Принято считать, что дифференцировка основных частей тела у многоклеточного двусторонне симметричного животного происходит в том порядке, в каком располагаются в хромосоме регуляторные Hox-гены. Однако за последнее время генетики выяснили о работе Hox-генов много новых подробностей, не укладывающихся в эту стройную систему.
В избранное