Szacunkowo około 17% ludzi na świecie umiera na raka. Tymczasem w przypadku żyjących w niewoli słoni, które dożywają około 70 lat i mają około 100 razy więcej potencjalnie nowotworowych komórek niż ludzie, mniej niż 5% tych zwierząt ginie z powodu tej choroby. Dzięki najnowszym badaniom ustalono, dlaczego słonie są praktycznie odporne na raka.

3 lata temu, naukowcy z Uniwersytetu w Chicago i Uniwersytetu w Utah rozpoczęli swoje badania. Człowiek, podobnie jak wiele innych zwierząt, posiada jedną kopię białka P53 o własnościach supresora nowotworowego. Umożliwia on ludziom i słoniom wykrywać uszkodzenia DNA, prekursora raka, a następnie powoduje śmierć uszkodzonych komórek.

Podczas badań nieoczekiwanie odkryto, że słonie posiadają aż 20 kopii białka P53. Dzięki temu, komórki tych zwierząt są znacznie bardziej wrażliwe na uszkodzenia DNA i szybciej angażują się w apoptozę, czyli szybciej popełniają kontrolowane samobójstwo.

Naukowcy z Uniwersytetu w Chicago opisali na łamach czasopisma Cell Reports drugi element tego procesu. Chodzi o gen przeciwnowotworowy, który był martwy, ale dawno temu został ożywiony. Badając białko P53 u słoni odkryto pseudogen, zwany czynnikiem hamującym białaczkę LIF6, który w jakiś sposób ożył i stał się cennym genem roboczym. Gdy jest aktywowany przez białko P53, reaguje na uszkodzenia DNA zabijając komórki. Gen LIF6 wytwarza białko, które dość szybko przedostaje się do mitochondriów, głównego źródła energii komórki, a następnie dziurawi je, powodując śmierć komórkową.

Słonie posiadają osiem genów LIF, lecz dzięki badaniom zdołaliśmy poznać tylko jeden z nich i wiemy, że LIF6 jest funkcjonalny. Naukowcy przypuszczają, że LIF6 mógł zostać ożywiony około 25-30 milionów lat temu, gdy na Ziemi istniały małe prekursory dzisiejszych słoni i mógł być kluczowym elementem, umożliwiającym uzyskanie tak wysokiego wzrostu.

Duże zwierzęta, takie jak słonie, mają znacznie więcej komórek i mają też tendencję do dłuższego życia, co z kolei oznacza, że gromadzenie się mutacji powodujących raka zajmuje więcej czasu. Długowieczne zwierzęta musiały więc rozwinąć silne mechanizmy antynowotworowe, aby faktycznie mogły długo żyć i osiągać wielkie rozmiary. Duże zwierzęta mają większe szanse na rozwój komórek nowotworowych i można to także odnieść do człowieka – wyżsi ludzie są nieco bardziej narażeni na niektóre typy nowotworów, w przeciwieństwie to ludzi krótszych.

Zdaniem naukowców, gen LIF6 został ożywiony jeszcze zanim powstało zapotrzebowanie na utrzymanie większego ciała. Pozwolił on małym zwierzętom rozwinąć się i osiągać wielkie rozmiary. Podczas przyszłych badań, naukowcy chcą sprawdzić, w jaki sposób LIF6 indukuje apoptozę, ale na dzień dzisiejszy trudno powiedzieć, czy odkrycia na tym polu przysłużą się ludziom.

Źródła:

https://news.uchicago.edu/story/zombie-gene-protects-elephants-against-cancer

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124718311458?via%3Dihub

Odwracanie procesu starzenia się jest możliwe, choć wciąż pozostaje to poza naszym zasięgiem. Nie chodzi tylko o to, abyśmy żyli dłużej – ważne jest również zachowanie zdrowia. Nie byłoby sensu przedłużać swojego życia mając świadomość, że będziemy dłużej zmagać się z różnymi chorobami. Jednak badania nad długowiecznością trwają w najlepsze, a podczas najnowszego eksperymentu udało się odwrócić proces starzenia w ludzkich komórkach.

Wielu naukowców postrzega proces starzenia się jako postępujący spadek funkcji organizmu i łączy go z większością powszechnych chorób przewlekłych, takich jak nowotwór, cukrzyca czy otępienie. Istnieje wiele powodów, dla których nasze komórki i tkanki przestają funkcjonować, lecz biolodzy zaczynają się bardziej skupiać na gromadzeniu starzejących się komórek.

Komórki senescentne to starsze komórki, które nie tylko nie funkcjonują tak, jak powinny, ale także zagrażają sąsiednim komórkom. Badania prowadzone na zwierzętach wykazały, że usuwanie tych starych dysfunkcyjnych komórek poprawia wiele cech starzenia, np. opóźnia pojawienie się zaćmy.

Wciąż nie do końca wiadomo, dlaczego komórki starzeją się, ale naukowcy przypuszczają, że za senescencję mogą odpowiadać uszkodzenia DNA, ekspozycja na stan zapalny i uszkodzenia cząsteczek ochronnych na końcu chromosomów. Niektórzy sugerują również, że jedną z przyczyn starzenia komórkowego może być utrata naszej zdolności do włączania i wyłączania genów we właściwym czasie i we właściwym miejscu.

Wraz z wiekiem tracimy zdolność do kontrolowania tego, jak regulowane są nasze geny. Każda komórka w organizmie zawiera wszystkie informacje potrzebne do życia, ale nie wszystkie geny włączają się we wszystkich tkankach lub przy wszystkich warunkach. Jest to jeden ze sposobów, w jakim komórka serca różni się od komórki nerkowej, pomimo faktu, że zawierają przecież te same geny.

Gdy gen jest aktywowany przez sygnały z wnętrza lub z zewnątrz komórki, powstaje wiadomość molekularna (RNA), która zawiera wszystkie informacje niezbędne do stworzenia tego, co tworzy dany gen. Obecnie wiemy, że ponad 95% naszych genów faktycznie może wytwarzać kilka różnych rodzajów wiadomości, w zależności od potrzeb komórki.

Grupa około 300 białek, nazywanych czynnikami splicingu, decyduje o tym, jaki rodzaj wiadomości powstaje w danym czasie. W miarę starzenia się, możemy zmniejszyć liczbę tych czynników splicingowych, a wtedy starzejące się komórki staną się mniej zdolne do włączania i wyłączania genów w odpowiedzi na zmiany w ich otoczeniu. Naukowcy z Uniwersytetu w Exeter wykazali, że w próbkach krwi osób starszych, a także w izolowanych ludzkich komórkach senescentnych, poziomy tych istotnych regulatorów zmniejszają się.

Uczeni poszukiwali metod, które pozwolą na ponowne włączenie czynników splicingowych. Podczas najnowszych badań wykazano, że traktując stare komórki chemikaliami, które uwalniają niewielkie ilości siarkowodoru, udało się zwiększyć poziomy niektórych czynników splicingowych i odmłodzić stare komórki ludzkie. Siarkowodór jest cząsteczką, która naturalnie występuje w naszych organizmach. Naukowcy udowodnili, że związek ten poprawia kilka cech, związanych z wiekiem chorób wśród zwierząt.

Ponieważ siarkowodór w dużych ilościach może być toksyczny, badacze zastosowali tzw. molekularny kod pocztowy, dzięki czemu dostarczyli związek chemiczny bezpośrednio do mitochondriów – struktur, które wytwarzają energię w komórkach. W ten sposób można było wprowadzić mniejsze dawki siarkowodoru dokładnie tam, gdzie był on potrzebny i zminimalizowano ryzyko wystąpienia działań niepożądanych.

Naukowcy mają nadzieję, że dzięki zastosowanym narzędziom molekularnym będzie można w przyszłości całkowicie usuwać ludzkie komórki senescentne, co daje nadzieję na jednoczesne zwalczenie wielu chorób związanych z wiekiem.

Organiczne panele słoneczne powstają z materiałów na bazie węgla, dzięki czemu są lekkie, giętkie i półprzezroczyste. Można je drukować na plastiku i są bardziej przyjazne dla środowiska, niż standardowe panele słoneczne, oparte o krzem. Jednak największą przeszkodą, jaka stoi na drodze do ich powszechnego wykorzystania, jest zbyt niska wydajność w przetwarzaniu promieni słonecznych na prąd elektryczny. Tymczasem naukowcy z Chin twierdzą, że właśnie rozwiązani ten problem.

Badacze z Nankai University wykazali, że organiczne panele fotowoltaiczne mogą posiadać wydajność porównywalną do paneli krzemowych. Opracowane przez nich ogniwo zawiera nie jedną, lecz dwie warstwy materiału organicznego, a każda z nich pochłania różne długości fal światła.

Dzięki temu rozwiązaniu, organiczny panel słoneczny uzyskał rekordową dla siebie wydajność 17,3%. Co więcej, wynalazcy twierdzą, że dalsza optymalizacja materiałów pozwoli uzyskać wydajność na poziomie nawet 25%, a zatem ogniwa te dorównałyby standardowym panelom, opartym o krzem.

Organiczne panele słoneczne posiadają wiele zastosowań. Dzięki ich przezroczystości, mogłyby zastąpić szyby w oknach i generować w ciągu dnia darmową energię elektryczną. Z powodzeniem można byłoby je umieszczać na samochodach lub w smartfonach, aby stale wytwarzały energię dla naszych urządzeń elektrycznych. Organiczne panele fotowoltaiczne, gdy tylko uzyskają odpowiednią wydajność, będą mogły natychmiast zdetronizować krzemowe odpowiedniki.

Agencja NASA przeprowadziła długo zapowiadany eksperyment na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W specjalistycznym urządzeniu o nazwie Cold Atom Lab, naukowcy stworzyli piąty stan skupienia.

Cold Atom Lab to niewielkie urządzenie, które w zeszłym roku zostało dostarczone na stację ISS. W jego wnętrzu, z pomocą laserów, schłodzono atomy rubidu do ekstremalnie niskiej temperatury jednej miliardowej części stopnia powyżej zera absolutnego, tj. 100 pikokelwinów.

Zwykle badania tego typu wymagają dużej ilości sprzętu, który zajmuje całe pomieszczenie i wymaga niemal ciągłej obserwacji przez naukowców. Z kolei Cold Atom Lab, dla odmiany, jest bardzo małym urządzeniem, które może być obsługiwane zdalnie.

Źródło: NASA/JPL-Caltech

W wyniku schłodzenia atomów rubidu na stacji ISS, uzyskano kondensat Bosego-Einsteina. Cząstki przeszły w zerowy stan pędu, dzięki czemu można było zaobserwować efekty kwantowe. Podobne eksperymenty przeprowadzano już w ziemskich laboratoriach, lecz obserwacje mogły być prowadzone jedynie przez ułamek sekundy ze względu na grawitację, dlatego tym razem zdecydowano się przeprowadzić badania na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W warunkach mikrograwitacji, naukowcy mogli przyglądać się efektom kwantowym od 5 do 10 sekund.

Powyższy eksperyment może pozwolić na opracowanie lepszych czujników lub zegarów atomowych i pomoże w pracach nad komputerami kwantowymi. Być może poszerzy również naszą wiedzę na temat ciemnej energii.