Octombrie 2011A

nu

l X

III

10

Culturi de celule...de la o maşină

Fără îndoială, avem vârsta arterelor noastre, dar ne aducem aminte de această sentinţă medicală cel mai adesea abia atinşi de o suferinţă acută. Puţini ştiu că lungimea totală a vaselor de sânge din organismul uman, socotind şi capilarele, concurează lungimea Ecuatorului.

Dacă această inimaginabilă zestre naturală nu ar fi amendată de fiecare, zi de zi, depunerile din pereţii vaselor de sânge nu le-ar îngusta diametrul, iar sângele n-ar circula cu dificultate, ci şi-ar îndeplini misiunea, irigând la maximum organele. Obturarea unui vas care irigă o porţiune din muşchiul inimii provoacă infarctul. Dacă bloca-

rea intervine pe traseul sângelui spre creier, se instalează accidentul vascu-lar cerebral.

Factorii de risc pentru accelera- rea depunerilor de grăsimi care în-gustează vasele de sânge până la obturare fac parte din comportamen- tul cotidian şi pot fi ţinte ale unei conduite preventive: fumatul, hiper-tensiunea arterială, nivelul crescut al colesterolului şi al trigliceridelor din sânge, obezitatea şi sedentarismul. Colesterolul, cel mai împovărător pentru vase, dar şi trigliceridele, scad printr-o dietă alimentară rezonabilă.

S.O.S. inima!

YOUR MED.CO NEWSLETTER

Mai multe informaţii » » » www.medco.ro

Octombrie 2011 3

boratori din Japonia – a încercat să imite modul în care evoluţia normală a dat naştere, pe parcursul timpului, versiunilor de proteine de protecţie. Ei au inventat o modalitate de a intro-duce, în genomul pisicii, versiuni ale proteinelor de apărare împotriva imu-nodeficienţei, eficiente la maimuţă.

„Unul dintre cele mai remarcabi-le aspecte ale acestei cercetări bio- medicale este faptul că urmăreşte atât beneficiul sănătăţii umane, cât şi al celei feline“, a subliniat dr. med. Eric Poeschla, specialist în biologie moleculară în cadrul Clinicii „Mayo“ şi lider al studiului internaţional.

Dr. Poeschla tratează pacienţii cu HIV şi cercetea-ză modul în care se replică virusul. HIV/SIDA a ucis peste 30 de mili-oane de persoane şi a lăsat orfani nenumăraţi copii, fără ca, până în prezent, să se iden-tifice vreun vac- cin eficient la ori-zont. Mai puţin cu-noscut este faptul că milioane de pi-sici suferă şi mor, de asemenea, în fiecare an, datorită FIV/SIDA.

ercetătorii de la Clinica „Mayo“ au dezvoltat o strategie de imu-nizare genomică pentru lupta

împotriva SIDA felinelor şi iluminarea căilor de combatere a HIV/SIDA şi a altor boli la om.

Scopul este de a crea pisici cu imunitate intrinsecă la virusul imu-nodeficienţei feline. Constatările – considerate de unul dintre referenţi „fascinante“ şi „punct de reper“ – au fost publicate în ultima ediţie online a periodicului „Nature Methods“.

Virusul imunodeficienţei feline (FIV) provoacă SIDA la pisici, aşa cum virusul imunodeficienţei umane (HIV) provoacă boala oamenilor: prin epuizarea „celule-lor T“ care apără organismul împo- triva infecţiilor.

Versiunile feli-nă şi umană ale proteinelor-cheie care apără puter-nic mamiferele îm- potriva infecţiilor virale – numite fac- tori de restricţie – sunt ineficiente îm- potriva FIV şi, re-spectiv, HIV. Echi-pa de medici de la „Mayo“– virusologi, veterinari şi cerce-tători specializaţi în terapia genică, împreună cu cola-

Cristina SORESCU

AC

CE

NT

Din sumar

Culturi de celule… de la o maşină

Bacteriile revelă modul în care celulele sincronizează ceasurilebiologice

Operaţie de cancer ovarian ghidatăprin fluorescenţă

O inimăde aur

Un micro-păianjen autonomar putea repara vaselede sânge

Nefrectomia robotizatăasistată de o metodă de imagistică

Minigeneratoare de oxigen sporesc eficienţa tratamentuluianti-cancer

Puterea creierului mută obiecte virtuale

Mod obiectivde a măsura durerea, în curs de dezvoltare la Stanford

Un tranzistor –în comunicarea între dispozitiveşi sistemebiologice

C

Pag. 5

Pag. 6

Pag. 8

Pag. 9

Pag. 12

Pag. 14

Pag. 16

Pag. 18

Pag. 19

Pag. 20

Cercetătoriide laClinica Mayo„fac echipă“cu pisici strălucitoare,în lupta anti-SIDA

(Continuareîn pag. 22)

4 Octombrie 2011

anal France 2“ a informat, recent, despre lansarea pri-milor pantofi cu sistem de

geolocalizare încorporat în toc, pen-tru persoane afectate de maladia

Colegiul Ştiinţific:

Prof. Dr. Radu NEGOESCUInstitutul de Sănătate PublicăDr. Ing. Ioan VOICUInstitutul pentru Tehnologii Avansate, BucureştiProf. Dr. Florian PURGHEL,Spitalul clinic de Urgenţă„Bagdasar Arseni“Dr. Ing. Gheorghe SAJIN,Institutul de Cercetare-Dezvoltarepentru Microtehnologie, Bucureşti

Dr. Corneliu MOLDOVANConf. Univ. Dr. Manole COJOCARU(CS I, EurClinChem)Dr. Lilia MORARI

Recenziile articolelor ştiinţificeau fost făcute de:Prof. Dr. Ing. Constantin BUCŞANConf. Dr. Ing. Sorin KOSTRAKIEVICI

Corespondenţi în străinătate:München - dipl. fiz. Maria ŢIŢEICA

Responsabilitatea asupra textului,reclamelor şi conţinutului articolelorrevine în întregime autorilor.Reproducerea totală sau parţialăa articolelor publicate în această revistă este posibilă numai cu acordul scrisal editorilor.

este marcăînregistrată.

Director fondator: Mihai CHEŢAN

Redactor şef: Iuliana BUNEA

Redacţia şi administraţia:Str. Rucăr, nr. 32, Sector 1, BucureştiTel. (021) 666.24.82, (021) 666.25.22

ISSN 1583-3631

Editor

Închiderea ediţiei: 28-10-2011

ZO

OM

C Alzheimer, pe care au menirea să le protejeze împotriva riscurilor impli-cate de degradarea cerebrală. Noile dispozitive, lansate în Statele Unite de Compania GTX, permit monito-

rizarea discretă, de la distanţă, pe computer, a deplasării pa-cienţilor cu deficienţe grave de memorie şi orientare, într-un perimetru stabilit. Ieşirea din acest perimetru, însemnând în-depărtarea de domiciliu sau de aşezământul de ocrotire, şi, în acelaşi timp, pericol de a se ră-tăci sau accidenta, declanşează o alarmă care avertizează fami-lia sau personalul de asistenţă. Pantofii având un aspect obiş-nuit şi GPS-ul fiind încorporat în toc, pacientul nu este deranjat de monitorizare. (A.B.)

Sistem de geolocalizare discret pentru Alzheimer

n studiu publicat în ediţia on- line din octombrie a periodicu-lui „Nature Communications“

detaliază descoperirea unui grup de cercetători de la „University Buffolo’s School of Medicine and Biomedical Sciences“, care au pus la punct un nou medicament capabil să ajute la menţinerea integrităţii ţesutului ce-rebral.

Cercetătorii şi-au concentrat atenţia asupra receptorilor „n-metil-d-aspartat“ (NMDA) cerebrali, cău-

tând un medicament care să-i blo-cheze, pentru a preveni dizabilităţile declanşate de accidentele vasculare cerebrale, maladia Alzheimer şi alte boli neurodegenerative. Punând în evidenţă rolul receptorilor cerebrali, pentru neurotransmiţătorul gluta-mat, ei au constatat comportamen- tul diferit afişat de principalii recep-tori implicaţi în procesele de învăţa-re şi memorie: NMDA şi AMPA.

Un nou medicament ţinteşte maladia Alzheimer

U

(Continuare în pag. 8)

Octombrie 2011 5

te de când calamarii aveau cochilie. Materialul este compatibil cu structu-rile vii, este uşor de fabricat şi poate fi reciclat din înveliş de crab şi resturi de calamar aruncate de industria ali-mentară.

Primul autor al studiului, cercetă-torul post-doctoral Zhong Chao, de la U.W., şi cel de-al doilea autor, mas-terandul Yingxin Deng, de la U.W., au descoperit că această formă de chitosan acţionează remarcabil de bine la mişcarea protonilor. Chitosa-nul absoarbe apa şi formează multe legături de hidrogen, protonii fiind apoi capabili să sară de la o legătură de hi-drogen la alta.

Modelele informatice ale transpor-tului de sarcină dezvoltate de co-auto-rii M.P. Anantram, profesor de ingine-rie electrică la U.W., şi Anita Roudsari Fadavi, de la University of Waterloo, Canada, au venit în întâmpinarea re-zultatelor experimentale.

„Astfel încât, acum avem o paralelă protonică la circuitul electronic, lucru pe care începem acum să-l înţelegem destul de bine“, a spus Rolandi.

În opinia aceluiaşi cercetător, în aproximativ zece ani, o aplicaţie po-sibilă ar fi detecţia directă a celulelor în laborator. Prototipul actual, pe bază de siliciu, nu putea fi utilizat într-un corp uman. Pe termen mai lung, însă, o versiune biocompatibilă a dispozi-tivului ar putea fi implantată direct în organisme vii pentru a monitoriza, sau chiar a controla anumite procese bio-logice în mod direct.

INF

O

ispozitivele create de om, de la becuri la „iPod“-uri, trimit infor-maţii prin electroni. Pe de altă

parte, corpurile umane şi toate cele-lalte organisme vii trimit semnale ale activităţii lor prin ioni sau protoni.

Cercetătorii specialişti în ştiinţa materialelor de la Universitatea din Washington (U.W.) au construit un nou tranzistor care foloseşte protoni, cre-ând o piesă-cheie pentru dispozitive care pot comunica direct cu organis-mele vii. Studiul referitor la dispozitivul nou dezvoltat a fost publicat online, în luna octombrie, în jurnalul interdisci-plinar „Nature Communications“.

Dispozitivele care se conectează cu procesele corpului uman sunt ana-lizate pentru detectarea indicatorilor biologici sau pentru protezare, dar acestea comunică, de obicei, folosind electroni, care sunt particule încăr-cate negativ, mai degrabă decât protoni, care sunt atomi de hidrogen cu sarcină poziti-vă, sau ioni, care sunt atomi cu sar-cină pozitivă sau negativă.

„Deci exis-tă întotdeauna o provocare, la in-terfaţă – cum se traduce un sem-nal electronic într-un semnal ionic, sau vice-versa?“, a subliniat auto-rul principal al studiului, prof. Marco Rolandi, specialist în ştiinţa şi ingine-ria materialelor, de la U.W. „Am găsit un biomaterial care este foarte bun la conducerea protonilor şi are potenţia-lul de a interfaţa cu sistemele vii“.

În organism, protonii acţionează ca întrerupătoare „pornit“ şi „oprit“, şi sunt actori-cheie în transferul de energie biologică. Ionii deschid şi în-chid canale în membrana celulelor pompând constituenţi în şi afară din

celulă. Animalele, inclusiv oamenii uti-lizează ioni pentru a-şi încorda muş-chii şi transmit semnale creierului. Un dispozitiv compatibil cu un astfel de sistem viu ar putea, pe termen scurt, să monitorizeze astfel de procese. În-tr-o zi, acesta ar putea genera curenţi de protoni pentru a controla în mod direct anumite funcţii.

Un tranzistor care poate trimi-te impulsuri de curent de protoni reprezintă un prim pas către acest tip de control. Pro-totipul aparatului este un tranzistor cu efect de câmp, care include un terminal de poar-tă, unul de drenă şi unul de sursă pentru curent. Prototipul U.W. este primul astfel de dispozitiv care

utilizează protoni. El are o lărgime de aproape 5 microni, aproximativ 1/20 din grosimea unui fir de păr uman.

„În dispozitivul nostru molecule mari bio-inspirate pot deplasa protoni şi un curent de protoni poate fi pornit şi oprit, în mod analog unui curent electronic din orice alt tranzistor cu efect de câmp“, a precizat Rolandi.

Dispozitivul utilizează o formă mo-dificată a compusului chitosan extras dintr-o structură care supravieţuieş-

Un tranzistor pe bază de protoniar putea facilita comunicarea între

dispozitive şi sisteme biologiceIoana OLTEANU

D

6 Octombrie 2011

NE

UR

OL

OG

IE Mod obiectiv de a m\sura durerea, în curs de dezvoltare la Stanfordercetătorii de la Stanford University School of Medici-ne au făcut primul pas spre

dezvoltarea unui instrument de diagnostic care ar putea elimina un obstacol major în medicina du-rerii – dependenţa de auto-rapor-tare, pentru a măsura prezenţa sau absenţa durerii. Noul instru-ment va folosi modele ale activită-ţii cerebrale pentru a oferi o eva-luare fiziologică obiectivă a unei persoane care acuză durere.

Cu ajutorul imagisticii prin re-zonanţă magnetică funcţională, cercetătorii au folosit scanări ale creierului, asociate cu algoritmi avansaţi, pentru a prezice cu exactitate durerea cauzată termic în 81% din timp la subiecţii sănă-toşi, publicând rezultatele studiu-lui în jurnalul online „PLoS ONE“, în luna septembrie.

„De multă vreme se caută un detector de durere“, a precizat prof. dr. Sean Mackey, şeful Divi-ziei de gestionare a durerii şi pro-fesor asociat de anestezie. „Nu-trim speranţa că vom putea folosi noua noastră tehnologie pentru o mai bună detectare şi un tratament mai bun al durerii cronice“.

Cercetătorii au subliniat că sunt necesare noi studii pentru a stabili dacă aceste metode vor fi capa-bile să măsoare diferite tipuri de durere, precum durerile cronice, şi dacă acestea vor putea distinge cu precizie între durere şi alte stări de excitaţie emoţională, cum ar fi

anxietatea sau depresia.„Este de reţinut faptul că abor-

darea noastră a măsurat obiectiv durerea de cauză termică într-un mediu controlat, de laborator“, a precizat Mackey. „Nu trebuie să extrapolăm aceste constatări spu-nând că putem măsura şi detecta dureri în toate circumstanţele“.

Nevoia de a dispune de o mo-dalitate mai bună pentru a măsura în mod obiectiv durerea, în loc să se bazeze pe metoda actuală de auto-raportare, a fost recunoscută de mult. Dar natura extrem de su-biectivă a durerii a făcut ca acest scop să fie unul evaziv.

Progresele în domeniul tehnici-lor neuroimagistice au revigorat dezbaterea asupra faptului da-

că ar fi posibil să se măsoare dure-rea fiziologic şi, de fapt, au condus la acest studiu cu-rent.

„Ne bazăm pe auto-raportarea pa-cientului referitor la durere, şi aceasta rămâne standardul de aur“, a declarat Mackey, autorul principal al studiu-lui. „Asta e ceea ce fac eu, ca medic, când îngrijesc un pacient cu durere cronică. Dar există un număr mare de

pacienţi, în special, din rândul ce-lor foarte tineri şi a celor foarte bătrâni, care nu pot să comunice nivelul durerii lor. Nu ar fi minunat dacă am dispune de o tehnică în stare să măsoare durerea fiziolo-gic?“.

Un studiu publicat, de curând, de Institutul de Medicină a rapor-tat că mai mult de 100 de milioane de americani suferă de durere cro-nică, cheltuielile medicale pentru tratarea lor şi pierderile de pro-ductivitate costă în fiecare an aproximativ 600 de miliarde de dolari. (Mackey a fost membru al comisiei care a realizat raportul).

Mai mult, comisia a constatat că există o prejudecată culturală împotriva persoanelor care suferă de dureri cronice, percepute ca fiind slabe sau chiar mai rău – acestea sunt adesea suspectate că mint în legătură cu durerea lor – ceea ce complică livrarea unui tratament adecvat. „Prejudecăţi similare se întâlnesc şi în dome-niul juridic, cu sute de mii de ca-zuri în fiecare an, care depind de existenţa durerii“, a declarat pro-fesorul de drept Hank Greely, de la Stanford, expert în probleme juridice, etice şi sociale referitoare la bioştiinţe.

„O modalitate robustă de a sta-bili cu precizie dacă cineva este afectat de durere sau nu ar fi o mană cerească pentru sistemul ju-ridic“, a spus Greely, care nu a participat la studiu.

Alina VÂLCEA

C

Octombrie 2011 7

NE

UR

OL

OG

IE

Mod obiectiv de a m\sura durerea, în curs de dezvoltare la StanfordIdeea pentru acest studiu s-a

conturat în 2009, la un eveniment organizat de Greely, la „Stanford Law School“, care a reunit neuro-logi şi cercetători în domeniul juri-dic, pentru a discuta modul în care neuroimagistica durerii ar putea prilejui utilizare şi abuz în sistemul juridic. La eveniment au participat Mackey şi doi asistenţi din labora-torul lui.

„La sfârşitul simpozionului, au fost luate în discuţie provocările de a crea un dispozitiv care să măsoare durerea. Am discutat, ipotetic, cum am putea face aceas-ta în viitor“, a relatat Mackey. „După discuţie, doi tineri cercetă-tori din laboratorul meu au venit la mine şi mi-au spus: «Credem că putem face acest lucru. Ne-ar plăcea să încercăm». Am fost sceptic“.

Într-o discuţie, după simpozion, cei doi cercetători – Neil Chatter-jee (în prezent, doctorand la Uni-versitatea Northwestern) şi primul autor al studiului, prof. dr. Justin Brown, specialist în biologie, de la Colegiul „Simpson“ – au prezentat conceptul.

„Ne-am gândit că poate nu vom putea face instrumentul perfect, dar a încercat vreodată cineva cu adevărat să facă acest lucru la un nivel de bază? S-a dovedit a fi surprinzător de simplu de făcut acest lucru“, a amintit Chatterjee.

Cercetătorii au supus opt pa-cienţi scanării creierului. Pe ante-braţele lor au fost apoi aplicate sonde cu căldură, cauzând dureri moderate. Tiparele cerebrale, atât cu durere, cât şi fără, au fost apoi înregistrate şi interpretate de al-goritmi avansaţi, pentru a crea un model al durerii. Procesul a fost repetat cu un al doilea grup de opt subiecţi.

Ideea a fost de antrenare a unei maşini cu vectori-suport li- niari – un algoritm inventat în 1995 – pe un set de indivizi, şi de a fo-

losi apoi modelul informatic pentru a clasifica corect durerea pe un set complet nou de indivizi.

Computerul a fost apoi setat să ia în considerare scanarea creie-rului a opt noi subiecţi şi să deter-mine dacă aceştia au înregistrat durere cauzată termic. „Apoi am putut măsura rezultatul oferit de computer şi am constatat o clasifi-care corectă în proporţie de 81% din timp“, a conchis Chatterjee.

Studiul a fost finanţat de „Na-tional Institutes of Health“ şi „Chris Redlich Pain Research Fund“.

YOUR MED.CO NEWSLETTER

Ciroza este ultimul stadiu în cazul bolilor cronice ale ficatului. O cicatrice fibroasă, extrem de evoluată şi ireversibilă. Boala evoluează asimptomatic. În 50% dintre cazurile de hepatită cronică C, cancerul hepatocelular este deja instalat, apare hemoragia sau altă complicaţie. Întrucât, practic, nici un simptom nu este asociat cu debutul cirozei, interesul pentru un test noninvaziv, care să sesizeze prezenţa acestei boli în organism este cu atât mai mare.

Dacă, până în anul 2000, examenul cel mai concludent pentru precizarea diagnosticului de ciroză era analiza microscopică a celulelor hepatice prelevate prin biopsie – examen efectuat sub anestezie locală, invaziv şi costisitor – după 2001, apariţia testelor pe bază de sânge a simplificat diagnosticul. Acestea măsurau, însă, doar gradul de fibrozare a ficatului, fără a stabili cu precizie diagnosticul de ciroză.

Noul test de sânge – „CirrohoMetre“ – pus la punct de prof. Paul Cales, din cadrul Serviciului de hepato-gastroenterologie de

la „Centre Hospitalier Universitaire d’Angers“, face posibilă, în 75% din cazuri, afirmarea sau excluderea diagnosticului de ciroză. Rezultatul analizei probei de sânge poate fi indicat după cinci zile de la prelevare, când este evaluat de un computer care apreciază probabi l i ta-tea de ciroză. Costul noului test este de 37 de euro, comparativ cu 1.000 de euro, costul mediu pentru o bio-psie efectuată în spital.

Ciroza – diagnosticată cu ajutorul unui nou test de sânge

Mai multe informaţii » » » www.medco.ro

8 Octombrie 2011

ING

INE

RIE

GE

NE

TIC

ĂEMMA – promisiunea

detectării rapide a mutaţiilor genelor BRCA1 şi BRCA 2

ulturile de celule formează baza muncii de cercetare de zi cu zi în aplicaţii care variază de la dez-

voltarea de medicamente şi vaccinuri până la decodarea de funcţii ale unor gene individuale. Până în prezent, culturile de celule au fost însămân-ţate, ţinute, observate şi transferate în vasele de laborator – manual. Un dispozitiv nou automatizează complet aceşti paşi ai activităţii.

Genomul uman a fost decodificat. Dintre toate puzzle-urile pe care le conţine, multe au rămas, totuşi, nere-zolvate. Se ştie că structura genomu-lui conţine diferite proteine, cărămizile de bază ale fiecărei celule. Dar ce rol joacă acestea? De exemplu, care pro-teine controlează diviziunea celulară într-un corp sănătos? Şi ce are loc în ţesutul tumoral, în care celulele se subdivid neîncetat şi proteinele scapă de sub control?

Pentru a ajunge la descifrarea func-ţionării diferitelor proteine, cercetătorii

încep prin creşterea unor culturi de ce-lule. Ei aşează câ-teva celule într-un vas Petri, adaugă nutrienţi şi verifică periodic rezultatul creşterii celulelor. O dată ce s-au obţinut colonii adecvate de celule, cercetătorul utilizează o pipetă pentru a le transfe-ra într-un nou vas unde investigarea celulelor poate con-tinua. Până în pre-

zent, cercetătorii au efectuat manual cea mai mare parte a acestor paşi – muncă de rutină consumatoare de timp. Cercetătorii de la „Fraunhofer In-stitute for Manufacturing Engineering and Automation“ (I.P.A.), din Stuttgart, de la „Fraunhofer Institute for Physical Measuremant Techniques“ (I.P.M.), din Freiburg, şi de la „Fraunhofer Institute for Applied Information Technology“ (F.I.T.), din Sankt Augustin, au făcut echipă cu colegii de la „Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics“, din Dresda, pentru a crea un sistem care automatizează com-plet procesul de cultivare a celulelor.

Dispozitivul constă dintr-un set de module: unul dintre acestea este un robot care transportă vasele care con-ţin culturile de celule, cunoscute sub numele de plăci multititru, dintr-un loc în altul. Dr. Albrecht Brandenburg, conducătorul grupului de la I.P.M., descrie un alt modul: „Un microscop inspectează în mod regulat celulele pentru a evalua starea şi creşterea culturilor. Se transferă astfel plăcile

la stadiul de microscop, se focalizea-ză lentilele şi se activează sursele de lumină de care este nevoie. Întregul sistem optic este proiectat să reziste şi să opereze în condiţiile de umiditate ridicată necesitată de celule. Rezulta-tele analizei microscopice sunt furni-zate sistemului de control, o funcţie care nu a fost până acum obţinută în cultivarea automată de celule“.

Un exemplu: un program informa-tic evaluează imaginile microscopice pentru a determina cât de dens este stratul de celule care acoperă deja suprafaţa vasului. Dacă s-au format coloniile adecvate de celule, un alt modul, un ac gol, preia porţiuni variind între 100 şi 200 de microni în dimen-siune şi le transferă într-un recipient nou.

Utilizatorii de sistem pot antrena software-ul responsabil pentru aceas-tă recunoaştere de model – şi, ca atare, pentru identificarea celulelor se procedează astfel: în cazul unor tipuri de celule noi, acestea pot defi-ni zone de probă ca planuri frontale şi fundaluri. În paşii ulteriori, sistemul identifică, apoi, în mod automat, tipul de celule.

Dispozitivul, suficient de mare pen- tru a umple un mic laborator, a fost instalat recent la Institutul „Max Planck“. Acolo, el va ajuta cercetătorii să decodeze funcţiile diferitelor pro-teine. Cercetătorii injectează celule cu un segment al genomului uman care furnizează planul de proteine ce face obiectul investigaţiei. S-a con-statat că locul în care proteinele sunt, apoi, găsite în celulă oferă indicii cu privire la funcţiile proteinelor respecti-ve. Sistemul atinge un debit de 500 de culturi de celule în fiecare lună. Fabri-ca de celule poate fi adaptată pentru a fi utilizată şi în alte aplicaţii precum testarea eficienţei diferitelor medica-mente. Deoarece sistemul este mo-dular, cercetători din domeniul ştiinţei şi al industriei pot opta, de asemenea, pentru a automatiza doar unele dintre etapele implicate.

C

Culturi de celule… de la o maşină

Cristina SORESCU

Modificând interfaţa dimerilor, cercetătorii au obţinut inhibarea acti-vităţii la nivelul NMDA şi, ca urmare, reducerea numărului ionilor de cal-ciu care încarcă neuronii ca răspuns la stimularea de către neurotrans-miţătorul glutamat. În cazul acci-dentelor vasculare cerebrale, în boli neurodegenerative şi în glaucom,

hiperstimularea receptorilor NMDA atrage supraîncărcarea cu calciu a neuronilor şi moartea acestora.

Principalul autor al studiului este prof. dr. Gabriela K. Popescu, pro-fesor asociat de biochimie şi neuro- ştiinţe la U.B., care a efectuat nume-roase studii asupra creierului, neuro- transmiţători, sinapse, structura pro-teinelor. (A.B.)

Un nou medicament ţinteşte maladia Alzheimer

(Urmare din pag. 4)

ZO

OM

Octombrie 2011 9

Culturi de celule… de la o maşină

iologii au ştiut, de mult, că or-ganismele vii, de la bacterii la om, utilizează ciclul de 24 ore

de lumină şi întuneric pentru a-şi seta ceasurile biologice. Dar modul exact în care aceste ceasuri sunt sincroniza-te la nivel molecular pentru a efectua interacţiunile într-o populaţie de celule care depind de sincronizarea precisă a ritmurilor circadiene este mai puţin în-ţeles.

Pentru a lămuri mai bine acest pro-ces, biologii şi bioinginerii de la U.C. San Diego au creat un model de sis-tem biologic format bacterii E. coli care strălucesc intermitent. Acest sistem cir-cadian simplu, despre care cercetătorii au raportat, în septembrie, în periodi-cul „Science”, le-a permis să studieze în detaliu modul în care o populaţie de celule îşi sincronizează ceasurile bio-logice şi să descrie, pentru prima dată matematic, acest proces.

„Celulele din corpul nostru sunt an-trenate sau sincronizate de lumină şi ar deriva din fază dacă nu ar primi lumina soarelui”, a declarat Jeff Hasty, profe-sor de biologie şi de bioinginerie la U.C. San Diego, care a condus echipa de

cercetare. „Înţelegerea fenomenului de antrenare a fost dificilă, deoarece mă-surătorile sunt dificil de făcut. Dinamica procesului implică multe componente şi este dificil de caracterizat exact cum funcţionează. Biologia sintetică oferă un instrument excelent pentru a reduce complexitatea unor astfel de sisteme, în scopul înţelegerii cantitative de jos în sus. Acesta este reducţionism apli-cat perfect”.

Pentru a studia procesul de antre-nare la nivel genetic, Hasty şi echipa sa de cercetători de la U.C. San Diego Biocircuits Institute au combinat tehnici din biologia sintetică, tehnologii micro-fluidice şi modelarea computerizată pentru a construi un cip microfluidic cu o serie de camere care conţin populaţii de bacterii E. coli. În interiorul fiecărei bacterii, mecanismul genetic respon-sabil pentru oscilaţiile ceasului biologic a fost legat de o proteină fluorescentă verde, care a determinat fluorescenţa periodică a bacteriei.

Pentru a simula ciclurile de zi şi noapte, cercetătorii au modificat bac-teriile să strălucească şi să clipească ori de câte ori arabinoza – un produs chimic care a declanşat mecanisme-

Str\lucind intermitent, bacteriile revel\ modul în care celulele sincronizeaz\

ceasurile biologiceCristina SORESCU

Ble ceasului oscilatoriu din bacterii – a inundat cipul microfluidic. În acest fel, cercetătorii au fost capabili să simuleze periodic ciclurile noapte-zi pe o perioa-dă de numai câteva minute, în loc de zile, pentru a înţelege mai bine cum îşi sincronizează ceasurile biologice o po-pulaţie de celule.

Hasty a declarat că un sistem mi-crofluidic similar ar putea fi construit, în principiu, cu celule de mamifere pentru a studia modul în care celulele umane se sincronizează cu lumina şi întune-ricul. Asemenea modele de sisteme genetice ar avea aplicaţii importante în viitor, întrucât cercetătorii au des- coperit că apariţia unor probleme în funcţionarea ceasului biologic poate duce la multe tulburări medicale co-mune, de la diabet la perturbări ale somnului.

Din echipa condusă de Hasty au mai făcut parte: Lev Tsimring, director asociat al „BioCircuits Institute”, şi mas-teranzii în bioinginerie Octavio Mondra-gon, Tal Danino şi Jangir Selimkhanov. Cercetarea fost susţinută de subvenţii acordate de „National Institute of Ge-neral Medical Sciences” şi „San Diego Center for Systems Biology”.

BIO

LO

GIE

CE

LU

LA

RĂ

Octombrie 2011 11

bacteriologie speciali-zat, rezultatele fiind disponibile după câ-teva zile. Echipa de la U.S. este convinsă că noua ei tehnologie poate reduce timpul necesar detectării cu precizie a infecţiei bac-teriene la câteva ore sau chiar mai puţin.

Cercetarea a de-monstrat deja că poli-merul (PNIPAM), mo-dificat cu un antibiotic (vancomicina) şi care conţine un colorant fluorescent (bro-mură de etidiu), prezintă un semnal clar fluorescent atunci când întâlneşte bacterii gram negative. S-a dovedit

că alţi polimeri răs-pund la S. aureus, o bacterie gram poziti-vă. Aceste progrese arată că acum poate fi dezvoltat un dispo-zitiv senzor portabil utilizabil într-un cadru clinic.

Rezultatele cerce-tării încununează un proiect care a început în 2006, parţial finan-ţat de „Engineering and Physical Scien-ces Research Coun-

cil“ (EPSRC) şi de „Defence Science and Technology Laboratory“ (DSTL) – o agenţie a ministerului apărării, inte-resată de aplicarea medicală a cer-cetării în condiţii de câmp de luptă, şi o finanţare ulterioară a EPSRC pen-tru doctorat.

Echipa de la U.S. investighează, de asemenea, dacă, folosind o teh-

ercetătorii de la Universitatea din Sheffield (U.S.) au dezvoltat po-limeri care devin fluorescenţi în

prezenţa bacteriilor, deschizând calea pentru detectarea rapidă şi evaluarea de infecţii cu lumină ultravioletă.

Atunci când noul polimer este in-clus într-un gel şi aplicat pe o rană, detectarea nivelului său de fluores-cenţă îi va alerta pe clinicieni cu privire la severitatea infecţiei. Polimerii, care sunt ireversibil ataşaţi la fragmente de antibiotice, care se leagă fie la bacte-rii gram negative, fie la bacterii gram pozitive – ambele provocând infecţii foarte grave – îi informează astfel pe clinicieni pentru a stabili dacă vor fo-losi sau nu antibiotice, şi indică tipul cel mai potrivit de tra-tament cu antibiotice care trebuie prescris. Echipa a constatat, de asemenea, că ar putea folosi aceleaşi geluri pentru a elimi-na bacteriile din răni-le infectate din ţesutul uman obţinut prin in-ginerie tisulară.

Profesorul Sheila MacNeil, expert în in- ginerie tisulară şi vin- decarea rănilor, a ex- plicat: „Polimerii în-corporează o vopsea fluorescentă şi sunt proiectaţi să recunoască şi să se ataşeze bacteriilor, mulându-se pe acestea atunci când se ataşează. Schimbarea formei polimerului gene-rează un semnal fluorescent pe care am fost capabili să-l detectăm folo-sind o lampă portabilă cu UV“.

„Disponibilitatea acestor geluri i-ar putea ajuta pe medici şi asis-tentele medicale la îngrijirea plăgilor, pentru a lua decizii rapide cu privire la mana-gementul plăgii, şi ajută la reducerea excesului de anti-biotice“, a adăugat dr. Steve Rimmer, conducătorul pro-iectului.

În prezent, determinarea nivelurilor semnificative ale infecţiilor bacteriene implică tamponarea rănii şi cultura prelevării într-un laborator de

nică sofisticată, numită fluorescenţa transferului de energie non radiativ (NRET) pentru a genera semnalul luminos, ar putea permite realizarea unei tehnologii de senzori extrem de rafinaţi care să aibă aplicaţii în alte domenii.

„De exemplu, credem că NRET ar putea fi foarte util în aplicaţii anti-tero-riste şi de sănătate publică, prin detec-tarea agenţilor patogeni sau a conta-minării, accidentală sau deliberată, cu bacterii patogene“, spune dr. Rimmer. „De asemenea, NRET ne permite să aflăm mai multe despre modul în care polimerii modificaţi se mulează pe lângă bacterii, ceea ce este important pentru dezvoltarea înţelegerii modului în care interacţionează cu aceste bac-terii noii polimeri receptivi“.

Echipa este interesată acum de potenţiali parteneri care să ducă această tehnologie mai departe.

Proiectul reuneşte o gamă de ex-pertiză din întreaga Universitate din campusul Sheffield: ingineria tisulară a vindecării pielii şi a plăgilor (prof. Sheila MacNeil, ingineria materiale-lor); proiectarea şi sinteza polimerilor

receptivi (dr. Steve Rimmer, chimie); fotofizica polimerilor (dr. Linda Swanson, chimie); microbiologia plăgilor umane (dr. Ian Douglas, stomatolo-gie).

Bacteriile gram negative sunt responsabile de infecţii precum Legionella, Salmo-nella şi E. Coli.

Bacteriile gram pozitive sunt responsabile pentru in-fecţii precum MRSA, C. diffi-cile, meningita şi peritonita.

C

BA

CT

ER

IOL

OG

IE

Cercetătorii au iluminatdepistarea infecţiei bacteriene

Cristina SORESCU

12 Octombrie 2011

ON

CO

LO

GIE Prima intervenţie chirurgicală de cancer ovarian ghidată prin fluorescenţă

rima intervenţie chirurgicală ghidată prin fluorescenţă, la o pacientă cu cancer ovarian, a

fost efectuată folosind un „dispozitiv de localizare“ a celulelor canceroa-se şi agentul de imagistică create de un cercetător de la Universitatea Purdue.

Operaţia a fost una dintre cele zece efectuate, ca parte din prima fază a unui studiu clinic, pentru a evalua o nouă tehnologie menită să ajute chirurgii în îndepărtarea ţe- sutului malign la pacientele cu can-cer ovarian. Metoda iluminează ce-lulele canceroase pentru a ajuta chi-rurgii să identifice şi să elimine tu-morile mai mici, care altfel ar putea fi ratate.

Potrivit prof. dr. Philip Low, spe-cialist în chimie, care a inventat teh-nologia, chirurgii au fost capabili să vadă, cu ajutorul ei, grupuri de celu-le canceroase de o zecime de mili-metru, spre deosebire de dimensiu-nea minimă de 3 mm în diametru a dispersiei, bazată pe metodele ac-tuale de detectare vizuale şi tactile.

„Cancerul ovarian este foarte di-ficil de văzut, şi noua noastră tehni-că a permis medicilor de la faţa locu-lui să vadă o tumoră de 30 de ori mai mică decât cea mai mică tumoră care s-ar putea detecta folosind teh-nici standard“, a spus Low, care este, de asemenea, component al echipei „Purdue University Center

for Cancer Research“. „Prin îmbună-tăţirea semnificativă a detectării cancerului – care, literalmente, stră-luceşte – eliminarea cancerului este îmbunătăţită în mod dramatic“.

Tehnica ataşează un agent de imagistică fluorescent la o formă modificată a vitaminei acidului folic, care acţionează ca un „dispozitiv de localizare“ căutând şi ataşându-se la celulele canceroase ovariene. Pa-cienţii sunt injectaţi cu această com-binaţie, cu două ore înainte de inter-venţia chirurgicală, şi un sistem de cameră specială, numită cameră foto multispectrală fluorescentă, ilu-minează apoi celulele canceroase şi afişează locaţia lor pe un monitor cu ecran plat situat lângă pacient în timpul intervenţiei chirurgicale.

Chirurgii implicaţi în acest studiu au raportat o medie de 34 de depo-zite tumorale folosind această tehni-că, comparativ cu o medie de şapte depozite tumorale folosind doar ob-servaţiile vizuale şi tactile. Un articol detaliind concluziile acestui studiu a fost publicat online, în septembrie, în periodicul „Nature Medicine“.

Prof. dr. Gooitzen van Dam, chi-rurg la Universitatea din Groningen, Olanda, unde au avut loc interven-ţiile chirurgicale cuprinse în studiu, a declarat că sistemul de imagistică se potriveşte bine cu practica chirur-gicală curentă.

„Acest sistem este foarte uşor de utilizat şi se potriveşte perfect cu ca-lea intervenţiei chirurgicale deschise

şi laparoscopice, care este direcţia cea mai de viitor în intervenţiile chi-rurgicale“, a declarat van Dam, care este chirurg în cadrul Diviziei de chi-rurgie oncologică şi imagistică bio-optică de la Universitatea din Gro-ningen. „Cred că această tehnologie va revoluţiona viziunea chirurgicală. Prevăd că va deveni un nou stan-dard în chirurgia oncologică într-un timp foarte scurt“.

Conform cercetărilor, cu cât ră-mâne mai puţin ţesut canceros, cu atât este mai uşoară sarcina chimio-terapiei sau imunoterapiei, a subli-niat Low.

„În cazul cancerului ovarian, este clar: cu cât ai posibilitatea de a eli-mina mai mult ţesut canceros, cu atât prognosticul pacientului este mai bun“, a precizat cercetătorul. „Acesta este motivul pentru care am ales să începem cu cancerul ovarian. Pare că este cel mai bun loc pentru a începe să se facă o di-ferenţă în viaţa oamenilor“.

Concentrându-se pe îndepărta-rea ţesutului malign, spre deosebire de evaluarea rezultatului pacientu-lui, Low a redus dramatic timpul ne-cesar până la finalizarea studiului clinic.

„Ceea ce obţinem cu adevărat este un rezultat mai bun pentru pa-cienţi, în schimb, dacă am fi proiec-tat studiul clinic pentru a evalua im-pactul avut de chirurgia ghidată prin fluorescenţă asupra speranţei de viaţă, ar fi trebuit să urmărim pacien-ţii ani şi ani“, a subliniat el. „Însă, evaluând dacă putem identifica şi elimina mai mult ţesut malign cu aju-torul imaginilor de fluorescenţă, sun-tem capabili să cuantificăm impactul acestei noi abordări în două ore după intervenţia chirurgicală. Spe-răm că acest fapt va permite ca teh-nologia noastră să fie aprobată pen-tru uz general într-un timp mult mai scurt“.

Low şi echipa sa fac acum de-mersuri pentru a desfăşura urmă-toarea fază a studiilor clinice împre-ună cu Clinica „Mayo“.

Tehnologia se bazează pe des-coperirea lui Low că acidul folic, sau folatul, poate fi folosit ca un „cal tro-ian“ care ajută să se strecoare un agent de imagistică sau medicament într-o celulă de cancer. Cele mai multe celule de cancer ovarian ne-cesită cantităţi mari de vitamină pen-

Cristina SORESCU

P

Octombrie 2011 13

ON

CO

LO

GIE

Prima intervenţie chirurgicală de cancer ovarian ghidată prin fluorescenţătru ca să crească şi să se dividă, şi receptorii speciali de pe suprafaţa celulei antrenează vitamina – şi tot ce este legat de ea – şi o trag în in-terior. Nu toate celulele canceroase exprimă receptorul de acid folic şi este necesar un test simplu pentru a se determina dacă cancerul unui anumit pacient îşi exprimă recepto-rul în cantităţi suficient de mari pen-tru ca tehnica să lucreze în cazul său, a explicat cercetătorul.

Cancerul ovarian are una dintre cele mai mari rate de exprimare a receptorilor de acid folic: aproxima-tiv 85%. Aproximativ 80% din cazuri-le de cancer endometrial, pulmonar şi de rinichi, şi 50% din cancerele de sân şi de colon exprimă, de aseme-nea, receptorul, a mai spus el.

Low investighează, de aseme-nea, molecule de ţintire care ar pu-tea fi folosite pentru a transporta ataşaţi agenţi de imagistică sau me-dicamente în forme de cancer care nu au receptori de acid folic.

El intenţionează să dezvolte un agent de imagistică roşu fluorescent, care să poată fi văzut prin piele şi în profunzime în corp. Agentul actual foloseşte un colorant verde, care a trecut deja prin procesul de aproba-re pentru a fi utilizat la pacienţi, dar nu poate fi uşor de văzut când este prezent în ţesuturile profunde. Lumi-na verde are o lungime de undă re-lativ scurtă, care limitează capacita-tea acesteia de a trece prin corp, în timp ce lungimile de undă mai lungi

ale unui colorant roşu fluorescent pot fi mai uşor de văzut prin ţesut.

„Vrem să putem vedea mai adânc în ţesut, dincolo de suprafaţă“, a specificat Low. „Diferite tipuri de cancer au tumori cu caracteristici di-ferite, iar unele se ramifică şi îşi cro-iesc calea mai adânc în ţesut. Vom continua să perfecţionăm această tehnologie şi să-i aducem îmbună-tăţiri care să ajute pacienţii cu can-cer“.

Pe lângă Low şi van Dam, au fost

autori ai comunicării şi George The-melis, Athanasios Sarantopoulos şi Vasilis Ntziachristos, de la „Institute for Biological and Medical Imaging“, din cadul Technical University of München, Germania; Lucia Crane, Niels Harlaar, Rick Pleijhuis, Wendy Kelder şi Johannes de Jong, din ca-drul Diviziei de chirurgie oncologică de la „BioOptical Imaging Center“ (University of Groningen); Henriette Arts şi Ate van der Zee, din cadrul Diviziei de oncologie ginecologică (University of Groningen), şi Joost Bart, de la Departamentul de patolo-gie şi biologie moleculară al Univer-sity Medical Center of Groningen.

Low este director ştiinţific al „En-docyte Inc.“ (din cadrul „Purdue Re-search Park“), compania care dez-voltă receptoarele-ţintă terapeutice pentru tratamentul cancerului şi al bolilor autoimune. „Endocyte“ deţine licenţa tehnologiei receptorilor-ţintă ai acidului folic şi va dezvolta aceas-tă tehnologie într-o nouă companie numită „OnTarget“.

Ntziachristos a condus echipa de la Universitatea Tehnică din Mün-chen, care a dezvoltat sistemul de cameră foto. De comercializa- rea sistemului se ocupă Compania „SurgOptix BV“.

Studiul clinic a fost finanţat de „Endocyte Inc.“ şi University Medical Center of Groningen.

14 Octombrie 2011

ON

CO

LO

GIE O inim\ de aurCancerul

de colon – declanşat de o bacterie?

usobacterium – o bacterie în-tâlnită, în mod obişnuit, în tubul digestiv – a fost descoperită în

număr foarte mare la persoanele cu cancer de colon. Studii publicate, în octombrie, în revista „Genome Research“ acreditează ideea că re- zultatele cercetărilor întreprinse de echipa condusă de Mathew Meyer-son de la Universitatea Harvard, care a analizat genomul prezent în carcinoamele de colon, indică posi-bilitatea ca bacteria să fie motor de carcinogeneză.

Principalul autor al studiului pu-blicat în „Genome Research“, dr. Aleksandar Kostic, subliniază că dovezile pe care cercetătorii ame-ricani le aduc referitor la legătura dintre cancerul de colon şi rect şi fu-sobacterium deschid calea unor noi tratamente. Kostic are în vedere şi posibilitatea ca bacteria incriminată să se acumuleze după formarea tu-morii, concluzie la care au ajuns şi cercetătorii canadieni care au iden-tificat fusobacterium în eşantioane congelate de tumori ale colonului.

Pentru a demonstra, însă, rolul cauzal al bacteriei în apariţia cance-rului de colon, este necesară efec- tuarea unui studiu pe animale de la-borator, iar, în opinia dr. François Ghi-ringhelli, directorul de cercetare de la „Inserm“, se impune şi o precizare privitoare la influenţa chimioterapiei asupra florei intestinale. (C.S.)

liniază Kohane. Cercetătorii cred că tehnologia poa-te conduce, în cele din urmă, la dez-voltarea unor plas-turi implantabili, pentru a înlocui ţesutul care a fost deteriorat într-un atac de cord.

Co-autori ai pri-mului studiu sunt: postdoc. Brian Ti-mko, de la M.I.T., Tal Dvir, de la Uni-

versitatea din Tel Aviv, Israel, cole-gii lor de la H.S.T., Spitalul de Co-pii din Boston şi Departamentul de Inginerie Chimică al M.I.T., Robert Langer, Institutul „David H. Koch“.

Pentru a dezvolta ţesut nou, bi-oinginerii folosesc, de obicei, struc-turi miniaturale asemănătoare bu-reţilor spongioşi pentru a organiza celulele în forme funcţionale, care să le permită să crească. În mod tradiţional, însă, aceste construcţii au fost realizate din materiale cu conductivitate electrică slabă – şi, pentru celulele cardiace, care se bazează pe semnale electrice pen-tru a-şi coordona contracţia, aceas-ta este o mare problemă.

„În cazul de miocitelor cardiace, în special, ai nevoie de o joncţiu-ne bună între celule pentru a obţi-ne conducerea semnalului“, spune Timko. Dar schela acţionează ca

echipă de cercetători de la M.I.T. şi Spitalul de Copii din Boston au dezvoltat plasturi

cardiaci străbătuţi de mici fire de aur, care ar putea fi utilizaţi pen-tru a crea piese de ţesut ale căror celule „bat“ toate în acelaşi timp, mimând dinamica muşchiului inimii naturale. Dezvoltarea acestora ar putea ajuta, într-o zi, persoanele care au suferit atacuri de cord.

Studiul, ale cărui rezultate au fost publicate, în luna octombrie, în „Nature Nanotechnology“, promite să îmbunătăţească plasturii cardi-aci existenţi, care au dificultăţi în atingerea conductivităţii necesare pentru a asigura o „bătaie“ unifor-mă, continuă la nivelul unei porţiuni mai mari de ţesut.

„Inima este o maşinărie des-tul de sofisticată din punct de vedere elec-tric“, spune autorul principal al lucrării, prof. dr. Daniel Ko-hane, din Divizia de Știinţe şi Tehnologie de la Harvard-M.I.T. (H.S.T.). „Este im-portant ca celulele să bată împreună, sau ţesutul nu va funcţio-na corect“.

Noua abordare, unică, utilizează na-nofire de aur împrăş-tiate printre celulele cardiace care au fost cultivate in vitro, o tehnologie care „spo-reşte semnificativ performanţele plas-turilor cardiaci“, sub-

Ana BARBU

O

F

Octombrie 2011 15

NA

NO

TE

HN

OL

OG

II

O inim\ de aurun izolator, blocând trecerea semnalelor mult mai depar-te de celulele din vecinăta-tea imediată, ceea ce face aproape imposibil să se obţi-nă ca toate celulele din ţesut să bată împreună ca o uni-tate.

Pentru a rezolva proble-ma, Timko şi Dvir au profitat de trecutul lor complementar – al lui Timko în nanofire semiconductoa-re, al lui Dvir în ingineria ţesutului cardiac – pentru a proiecta un nou tip de material pentru nanoschele, care să permită trecerea semnale-lor electrice.

„Am început dezbaterea şi am realizat că, în ce mă priveşte, este destul de uşor să cresc nanocon-ductori de aur, care sunt foarte con-ductivi“, spune Timko. „Avem posi-bilitatea să le creştem astfel încât să atingă până la doi microni lun-gime, ceea ce este mai mult decât suficient pentru a trece prin pereţii schelei“.

De la micrometrila milimetri

Echipa a utilizat ca material de bază alginatul, o substanţă organi-că asemănătoare gumei, care este adesea folosit pentru construcţii de ţesuturi. Cercetătorii au amestecat alginatul cu o soluţie care conţi-ne nanofire de aur, pentru a crea o schelă compozită cu miliarde de mici structuri metalice trecând prin ea.

Apoi, au însămânţat celule car-diace pe compozitul aur-alginat,

testând conductivitatea ţesutului cultivat pe compozit, comparativ cu ţesut crescut pe alginat pur. Deoa-rece semnalele sunt efectuate de ionii de calciu în şi între celule, cer-cetătorii au putut verifica cât de de-parte răzbat semnalele prin obser-varea cantităţii de calciu prezente în diferite zone ale ţesutului.

„Practic, calciul indică modul în care celulele cardiace comunică una cu cealaltă, aşa că am etiche-tat celulele cu un indicator de calciu şi am pus schela sub microscop“, a spus Timko. Acolo, ei au obser-vat o îmbunătăţire semnificativă în cazul celulelor cultivate pe schela compozită: gama de semnale de conducere a crescut cu aproximativ trei ordine de mărime.

„În ţesutul sănătos, al inimii nati-ve, se vorbeşte despre conducerea semnalului pe distanţe de centime-tri“, spune Timko. „Anterior, ţesutul cultivat pe alginat pur a permis con-ducerea peste doar câteva sute de micrometri, sau miimi de milimetru. Dar combinaţia de alginat şi nano-fire de aur a realizat conducerea semnalului pe o scară de mai mulţi milimetri“.

„Performanţa pe care schelele au cu aceste nanomateriale este

cu adevărat remarcabilă“, spune Kohane.

Charles Lieber, profesor de chi-mie la Universitatea Harvard, sub-liniază, de asemenea: „Cred că re-zultatele sunt lipsite de ambiguitate şi foarte interesante. Au demon-strat fundamental că s-a îmbunătă-ţit conductivitatea acestor schele, cât şi modul clar în care intervin în consolidarea dinamicii colective a ţesutului cardiac“.

Cercetătorii plănuiesc să-şi con-tinue studiile in vivo pentru a stabili modul în care funcţionează ţesutul crescut pe compozit atunci când este implantat în inimă vie. În afară de implicaţiile pentru pacienţii care au suferit atac de cord, Kohane adaugă că experimentul de succes, „deschide o grămadă de uşi“ pentru alte tipuri de inginerie a ţesuturilor. Lieber este de acord.

„Cred că şi alte persoane pot profita de această idee pentru alte sisteme: în alte celulele muscula-re, alte construcţii vasculare, poate chiar în sisteme neuronale, aceasta este o modalitate simplă de a avea un impact mare asupra comunicării colective între celule“, afirmă Li-eber. „O mulţime de oameni vor fi salvaţi de aceasta“.

YOUR MED.CO NEWSLETTER

Într-un studiu publicat, recent, în periodicul „Circulation“, revistă aparţinând „American Heart Association“, sunt prezen- tate concluziile cercetării efectuate de o echipă norvegiană care a analizat riscul de criză cardiacă.

Potrivit cercetătorilor norvegieni, insomnia, care afectează peste o treime din populaţia globului, sporeşte riscul de criză cardiacă.

În cadrul studiului, cercetătorii au delimitat trei simptome ale insomniei corespunzând fiecare unei evaluări a riscului car- diac. Astfel, simptomul care determină cea mai mare creştere a riscului unei crize cardiace – cu 45% – este dificultatea de a adormi repetată cu consecvenţă pe parcursul unei luni. Întreru-

perea somnu-lui în timpul fiecărei nopţi din ultimele 30, creşte ris-cul unui atac de cord cu 30%, în timp ce oboseala manifestată la trezire, mai des de o dată pe săptă-mână, sporeşte riscul de infarct cu 27%.

Insomnia şi riscul cardiac

Mai multe informaţii » » » www.medco.ro

16 Octombrie 2011

TE

HN

ICI

DE

VÂ

RF Vasele de sânge... din imprimantă

ercetătorii au studiat creşterea ţesutului şi a organelor în labora-tor, de multă vreme. În prezent,

ingineria tisulară permite dezvoltarea de ţesut artificial, deşi ştiinţa nu a în-registrat încă succese cu organe mai mari. De curând, cercetătorii de la Fraunhofer, aplicând tehnici şi mate- riale noi, au dezvoltat vase de sânge artificiale, în cadrul proiectului „Bio-Rap“, care va fi în măsură să furnizeze, în viitor, ţesuturi şi poate chiar organe complexe. Ei şi-au prezentat conclu- ziile studiului la Târgul de Biotehnică organizat la Hanovra, în Germania, în-tre 11-13 octombrie 2011.

Peste 11.000 de persoane erau înscrise, la începutul acestui an, în Germania, pe lista de aşteptare pentru transplant de organe deşi, în medie, abia jumătate din transplanturi sunt efectuate. Scopul ingineriei tisulare este de a crea organe în laborator pen-tru deschiderea unor noi oportunităţi în acest domeniu. Din păcate, cercetătorii nu au fost încă în măsură să furnizeze ţesut artificial cu nutrienţi, deoarece nu au avut sistemul vascular necesar.

Cinci institute Fraunhofer şi-au unit forţele, în 2009, pentru a dezvolta vase de sânge artificiale biocompatibile. Pă-reau imposibil de construit structuri, precum vasele capilare, care sunt atât de mici şi complexe, în mod special ra-murile şi spaţiile creându-le dificultăţi cercetătorilor. Dar proiectarea pentru producţie a adus salvarea, deoarece realizarea rapidă a prototipului cre-ează posibilitatea să se construiască piesele în conformitate cu orice model complex 3-D.

Acum, cercetătorii de la Fraunho-fer lucrează la transferul acestei tehno-logii pentru generarea unor mici struc-turi din biomateriale, prin combinarea a două tehnici diferite: tehnologia 3-D de imprimare stabilită în prototipuri rapide şi cea de polimerizare multifo-tonică dezvoltată în domeniul ştiinţei polimerilor.

Combinaţie de succes

O imprimantă 3-D cu jet poate ge-nera solide tridimensionale dintr-o va-rietate largă de materiale, foarte repe-de. Se aplică materialul în straturi de formă definită şi aceste straturi sunt legate chimic de radiaţiile UV. Acest procedeu creează deja microstructuri,

CSorina RADU

Ana BARBU

n nou micro-dispozitiv asemă-nător cu un „păianjen“ ar putea înota prin vasele de sânge ale

unei persoane, vindecând zonele deteriorate şi livrând medicamente pe parcursul deplasării.

Ayusman Sen, de la Pennsylva-nia State University Park, şi colegii săi au creat „micro-păianjeni“ auto-propulsaţi folosind sfere de dimen-siuni mai mici de un micron. Fiecare sferă este compusă din două jumă-tăţi – o emisferă este de aur, cealal-tă de siliciu – şi arată ca un globuleţ de aur şi argint pentru Crăciun.

Pentru a „motoriza“ sferele, cer-cetătorii le-au ataşat un catalizator Grubbs – o moleculă care constru-ieşte lanţuri lungi de molecule mai mici – în emisfera de siliciu. Când Sen picură microsferele într-un sol-vent care conţine substanţa chimi-că norbornene, catalizatorul con-struieşte polimerul din moleculele produsului chimic. În final, există mult mai multe molecule unice ne-polimerizate de norbornene în jurul emisferei de aur decât în jurul părţii de siliciu, creând un gradient osmo-tic, fluidul deplasându-se întotdeau-na dintr-o regiune cu un număr mai mare de particule către o regiune cu un număr mai mic de particule. Solventul se precipită spre partea de aur a sferei, determinând depla-sarea întregii sfere.

Echipa condusă de Sen a fost în măsură să controleze direcţia de mişcare a sferelor plasând bucăţi de gel înmuiat în norbornen într-un colţ al rezervorului de solvent. Sferele rotitoare au urmat traseul descris de

norbornen, îndepărtându-se către gel.

În continuare, Sen speră să dez-volte versiuni ale acestor micro-pă-ianjeni acvatici care să interacţione-ze cu produsele chimice disponibile în organism, cum ar fi glucoza. În viitor, micro-păianjeni mai sofisticaţi, echipaţi pentru a fi capabili să de-tecteze substanţele chimice secre-tate de ţesutul deteriorat, ar putea înota prin vasele de sânge, aplicând un lipici medical, pentru a ajuta la vindecarea deteriorărilor din pereţii vaselor sanguine. Dotaţi cu alte mi-cro-dispozitive şi enzime, aceştia ar putea înota prin sistemului circula-tor eliminând tumori, curăţând plă-cile de aterom din pereţii vaselor de sânge şi ajutând sistemul imunitar să lupte cu infecţiile.

Micro-păianjenul reprezintă un „nou model de micro-dispozitiv ba-zat pe chimie“, spune Joseph Wang, un nanoenginer de la University of California, San Diego, în La Jolla. „Este primul exemplu de micro-mo-tor care funcţionează pe bază de polimerizare. Conceptul este preli-minar, dar, când va fi îmbunătăţit, ar putea fi foarte puternic“.

U

Un micro-p\ianjen autonomar putea repara vasele de sânge

Octombrie 2011 17

BIO

TE

HN

OL

OG

II

Vasele de sânge... din imprimantădar tehnologia de imprimare 3-D este încă prea imprecisă pentru structurile fine ale vaselor capilare. Este moti-vul pentru care cercetătorii combină această tehnologie cu polimerizarea bifotonică.

Impulsurile laser, scurte, dar in-tense, proiectate asupra materialului stimulează moleculele într-un punct de focalizare foarte mic, determinând astfel reticularea moleculelor. Mate-rialul devine un solid elastic, datorită proprietăţilor moleculelor precursoare, care au fost ajustate de chimiştii din echipa proiectului. În această manie-ră, structurile elastice extrem de pre-cise sunt construite în conformitate cu un plan de construcţie tridimensional. Dr. Günter Tovar, manager de proiect la Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology I.G.B., din Stuttgart, a descris cele mai recen-te realizări: „tehnicile individuale sunt deja funcţionale şi, în prezent, sunt în faza de testare, prototipul pentru siste-mul combinat se află în construcţie“.

Când cerneala devinesistem de vas artificial

Trebuie să ai materialul perfect pen- tru fabricarea solidelor elastice tri-dimensionale. Acesta este motivul pentru care cercetătorii au venit cu cerneluri speciale, deoarece tehnolo-gia de imprimare cere ea însăşi pro- prietăţi foarte specifice. Vasele de sân-ge de mai târziu trebuie să fie flexibile şi elastice şi să interacţioneze cu ţesu-tul natural. Prin urmare, tuburile sinte-tice sunt biofuncţionalizate, astfel încât celulele vii din organism să se poată ancora de ele. Cercetătorii au integrat biomolecule modificate – precum hepa-rina şi peptidele-ancoră – în pereţii inte-riori. Ei dezvoltă, de asemenea, cerne-luri fabricate din materiale hibride, care conţin un amestec de polimeri sintetici şi biomolecule, chiar de la început. Al doilea pas este atunci când celulele endoteliale, care formează stratul cel mai profund al peretelui fiecărui vas de sânge din organism, se pot ataşa în sistemele de tub. Günter Tovar subli-niază: „Este important să ne asigurăm că părţile componente ale sângelui nu se lipesc, dar sunt transportate mai departe“. Vasul de sânge artificial poa-te funcţiona în acelaşi mod ca modelul natural transportând nutrienţii direct la destinaţia lor, numai dacă vom putea obţine un strat întreg de celule vii.

Oportunităţi pentru medicină

Simularea virtuală a pieselor finite este la fel de importantă pentru suc-cesul proiectului ca şi noile materiale şi tehnici de producţie. Cercetătorii au calculat cu precizie proiectul acestor structuri, precum şi cursul sistemelor vasculare pentru a fi asigurate viteze optime de curgere, evitând, în acelaşi timp, întoarcerile. Cercetătorii de la Fraunhofer se află încă în zorii acestei tehnologii complet noi pentru proiecta-rea de biomateriale elastice în formă tridimensională, o tehnologie care ofe-ră o serie întreagă de oportunităţi de dezvoltare în continuare.

Günter Tovar recunoaşte: „Am sta-bilit o bază pentru aplicarea rapidă a prototipului biomaterialelor elastice şi organice. Sistemele vasculare ilus-trează, în modul cel mai evident, ce oportunităţi are de oferit această teh-nologie, dar care, cu siguranţă, nu este singurul lucru po-sibil. Un exemplu ar fi construirea de organe complet ar- tificiale bazate pe un sistem de cir-culaţie cu vasele de sânge create în acest mod pentru a furniza nutrienţi. Ele nu sunt încă potrivite pentru transplanturi, dar un complex de or-gane poate fi fo-losit ca sistem de testare, pentru a înlocui experimen-tele pe animale.

Ar putea fi, de asemenea, concepute pentru a trata pacienţii cu by-pass din vase de sânge artificiale. În orice caz, va fi necesar încă destul timp până când vom avea, de fapt, posibilitatea de a implanta organe create în labora-tor, cu vasele lor proprii de sânge.

La acest proiect au participat cer-cetători de la Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research I.A.P. din Potsdam, Fraunhofer Institute for In-terfacial Engineering and Biotehnolo-gy, din Stuttgart, Fraunhofer Institute for Laser Technology I.L.T. din Aachen, Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation I.P.A., din Stuttgart, şi Fraunhofer Institute for Ma-terial Mechanics I.W.M. din Freiburg.

La ultima ediţie a Târgului de Bio-tehnică a fost prezentat modelul unui mare vas de sânge artificial realizat cu tehnologii convenţionale de impri-mare rapidă şi probe ale dezvoltării lor actuale.

18 Octombrie 2011

RO

BO

TIC

Ă M

ED

ICA

LĂ

otrivit cercetătorilor de la Uni-versity of Rochester Medical Center, NY, imagistica cu fluo-

rescenţă aproape de infraroşu, cu injectarea intravenoasă de indocia-nină verde, în timpul nefrectomiei la-paroscopice parţiale asistată robotic (RALPN), poate identifica cu exacti-tate vascularizaţia renală şi diferen-ţia, cu succes, tumora care încadrea-ză parenchimul.

Primul autor, dr. med. Scott Tobis, a comunicat rezultate dintr-un stu-diu pilot iniţial, în care a fost utilizat un sistem de imagistică cu fluores-cenţă apropiată de infraroşu, care a fost integrat direct în Sistemul robotic chirurgical „da Vinci“ („Intuitive Sur-gical Inc.“, Sunnyvale, CA). Această tehnică a fost evaluată la 11 pacienţi supuşi RALPN şi, potrivit dr. Tobis, rezident în chirurgie urologică, de la Universitatea din Rochester, care lu-crează cu dr. med. Dragan Golijanin, şi colegii săi, poate fi aplicat siste-melor robotice chirurgicale „da Vinci“ existente.

În studiul lor, care a fost prezen-tat la reuniunea anuală A.U.A. de la Washington şi, ulterior, publicat în Journal of Urology, imagistica cu fluo-rescenţă aproape de infraroşu a fost utilizată pentru trei scopuri: pentru a diferenţia tumora de parenchimul înconjurător, pentru a asista la iden-tificarea marginii tumorii şi pentru ob-ţinerea de imagini ale vascularizaţiei renale.

Anterior, imagistica cu fluores-cenţă aproape de infraroşu, în timpul RALPN, a fost relativ greoi de efec-tuat, necesitând o sondă, cameră şi sistem de iluminare separate.

„Deşi imagistica 3-D, care este deja disponibilă în chirurgia robotică, este destul de bună, credem că exis-tă loc de mai bine când este vorba de nefrectomia parţială robotizată“, a spus dr. Tobis. „Între posibilităţile unei imagini intraoperatorii mai bune se includ: reducerea timpului de ische-mie caldă, o mai bună identificare a vaselor renale anormale, cauzarea selectivă de ischemie renală şi, de asemenea, îmbunătăţirea identifică-rii marginii tumorii. Se are în vedere nu numai reducerea potenţială a ra-tei marginii pozitive, ci şi reducerea, cât mai mult posibil, a parenchimului renal normal deteriorat în timpul inter-venţiei chirurgicale“.

Indocianina verde (ICG) este o mică moleculă, care, când este ilu-minată, prezintă o uşoară fluores-cenţă la o anumită lungime de undă, în porţiunea apropiată de infraroşu a spectrului electromagnetic. Imagis-tica fluorescentă pentru Sistemul ro-

botic „da Vinci SI“ conţine o sursă de lumină specială şi camera foto con-cepută pentru a detecta fluorescen-ţa apropiată de infraroşu. Imagistica standard cu lumină albă este, de ase-menea, disponibilă, potrivit dr. Tobis, „pentru a permite imagini cu adevărat multimodale, chirurgul poate comuta cu uşurinţă înainte şi înapoi, între lu-mină albă şi lumină apropiată de in-fraroşu“.

ICG se leagă de albumină, astfel încât rămâne în principal în vascula-rizaţie şi oferă o definiţie vasculară excelentă, apreciază dr. Tobis. S-a demonstrat, de asemenea, că ICG intră în celulele tubulare proximale normale, „astfel încât parenchimul renal străluceşte destul de viu, dar strălucirea este redusă la intrarea în celulele carcinoamelor renale, astfel încât tumora apare întunecată. Prin urmare, există un contrast perfect în-tre tumora întunecată şi luminozitatea parenchimului“, a spus el.

P

Nefrectomia robotizată asistată de o metodă de imagistică

Alina VÂLCEA

Octombrie 2011 19

ON

CO

LO

GIE

Nefrectomia robotizată asistată de o metodă de imagistică Sorina RADU

ercetătorii au creat şi testat dispozitive miniaturale, care sunt implantate în tumori pen-

tru a genera oxigen, stimulând pu-terea de ucidere a radiaţiilor şi a chimioterapiei.

Tehnologia este concepută pen-tru a trata tumorile solide, care sunt hipoxice la centru – miezul lor conţi-ne un nivel scăzut de oxigen.

„Acest aspect nu este favorabil, deoarece radioterapia are nevoie de oxigen pentru a fi eficientă“, a precizat prof. Babak Ziaie, specialist în inginerie electrică, IT şi inginerie biomedicală, de la Purdue Univer-sity. „Zonele hipoxice sunt greu de distrus. Cancerul pancreatic şi cel de col uterin sunt de notorietate hi-poxice. Dacă generăm oxigen pu-tem mări eficienţa atât a radiotera-piei, cât şi a chimioterapiei“.

Noul „microgenerator de oxigen implantabil“ este un dispozitiv elec-tronic care primeşte semnale sub formă de ultrasunete şi utilizează

energia lor pentru a genera o ten-siune slabă şi a separa oxigenul şi hidrogenul din apă – operaţiune chi-mică numită electroliza apei.

„Plasăm aceste dispozitive în interiorul tumorilor şi apoi expunem tumorile la ultrasunete“, a precizat Ziaie. „Energia ultrasunetelor per-mite dispozitivului să genereze oxi-gen“.

Dispozitivele au fost create la Centrul de Nanotehnologie „Birck“ din Parcul universitar „Discovery“. Cercetătorii de la Purdue colabo-rează cu Song-Chu (Arthur) Ko, profesor de oncoradiologie clinică la Şcoala de Medicină a Universită-ţii Indiana.

Cercetătorii au testat dispoziti-vele în tumori pancreatice implan-tate la şoareci, arătând că tumorile în care s-a generat oxigen s-au di-minuat, în urma tratamentului, mai rapid decât tumorile fără dispozi-tive. Dispozitivele sunt uşoare, au mai puţin de un centimetru lungime şi se introduc în tumori cu un ac hipodermic de biopsie.

C

Generatoare minuscule

de oxigen sporesc eficienţa tratamentului împotriva cancerului

ICG este un agent ideal pentru nefrectomie parţială, a spus cercetă-torul, pentru că este non-nefrotoxic şi este eliminat prin ficat. Este eliminat din rinichi prin drenaj limfatic.

Lumina apropiată de infraroşu poate penetra până la 2 mm de ţesut moale. În urma unei injectări intrave-noase a ICG, „se poate vedea fluo-rescenţă arterială după 10-15 secun-de, fluorescenţa ţesuturilor moi după un minut, şi persistă aproximativ 10 minute în ţesuturi“.

Prinderea selectivă a arterelor poate fi facilitată, cu această tehni-că, deoarece segmentele de vase din hil pot fi identificate cu uşurinţă, „şi este, probabil, mult mai important că, o dată ce ai prins segmentul de vas, poţi injecta o altă doză de ICG şi poţi obţine, în timp real, imaginea deficitu-lui de perfuzie“.

Radiografia mediană a leziunii a fost de 3,8 cm, scorul nefrometriei mediane a fost de 7,5, iar timpul me- dian al ischemiei calde de 19,3 mi-nute. Nu au existat complicaţii intra-operatorii sau postoperatorii. Doza medie de ICG a fost de 5 mg/injecţie, iar numărul median de injecţii ICG de trei/pacient.

Zece din cele 11 leziuni studiate au fost maligne; dintre acestea, opt au fost hipofluorescente la imagis- tica iniţială înainte de rezecţie.

„Au fost trei carcinoame cu celule renale convenţionale, care au părut iniţial isofluorescente, comparativ cu parenchimul din jur, dar, o dată ce am început rezecţia şi am putut vedea sub capacul parenchimului normal, am văzut diferenţa între tumoră şi parenchim“, a specificat dr. Tobis. Nu au existat margini chirurgicale pozi- tive în serie.

Dr. Tobis, dr. Golijanin şi colegii lor au convingerea că această tehnolo-gie poate ajuta la îmbunătăţirea, în continuare, a rezultatelor excelente pe care cei mai mulţi pacienţi le-au înregistrat beneficiind de RALPN. Ei cred, de asemenea, că imagisti-ca bazată pe fluorescenţă apropiată de infraroşu reprezintă viitorul ima-gisticii intraoperatorii şi pentru alte aplicaţii.

„Diferenţierea tumorilor benig-ne comparativ cu cele maligne şi efectuarea cartografierii regionale a ganglionilor limfatici pot fi, de aseme- nea, realizabile cu această tehnolo-gie. Există multe posibilităţi acolo, dincolo de ceea ce se poate vedea cu ochiul liber“, a subliniat dr. Tobis.

Finanţarea pentru studiu a fost furnizată de „Intuitive Surgical, Inc.“.

20 Octombrie 2011

NE

UR

OIN

GIN

ER

IE

TALON DE ABONAMENT DA, doresc ABONAMENT la revistaNume, Prenume

Str.: Nr. Bl. Sc. Ap.

Loc.: Cod: Jud.:

Telefon:

Am plătit . . . . . . . . . . . . . . . . . lei în data de . . . . . . . . . . . . . . . . . cu mandat poştal nr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . q ordin de plată nr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . q

pe o perioadăde: 3 luni la preţul de q 12 lei 6 luni la preţul de q 24 lei12 luni la preţul de q 48 leiîncepând cu luna

Puterea creierului mut\ obiecte virtuale

Generatoare minuscule de oxigen...„Mulţi dintre noi au fost atinşi de cancer într-o formă sau alta“, a spus Ziaie. „Tatăl meu este un supravieţuitor al

cancerului şi a trecut prin mai multe runde de chimioterapie foarte dureroase. Noua noastră tehnologie are potenţialul de a îmbunătăţi eficacitatea acestui fel de terapie“.

Aprecierile sunt detaliate într-o lucrare de cerceta-re apărută online, în luna octombrie, în „Transactions on Biomedical Engineering“. Lucrarea a fost scrisă de prof. Teimour Maleki, doctoranzii Ning Cao, Seung Hyun, Song Ko şi prof. Ziaie.

„Proiectul mini-generatoarelor de oxigen implantabile este unul dintre cele 11 proiecte sponsorizate de Institutul pentru Dezvoltare Biomedicală «Alfred Mann», de la Uni-

versitatea Purdue («AMIPurdue»)“, a precizat prof. Ziaie. „«AMIPurdue» a avut un rol esenţial în furnizarea fonduri-lor de dezvoltare de aproximativ 500.000 de dolari pentru acest proiect şi, dincolo de finanţare, echipa «AMIPurdue» ne-a ajutat cu cercetarea de piaţă, cu obţinerea de feed-back medical, cu informaţii din industrie, precum şi cu privi-re la proprietatea intelectuală şi strategia de reglementare. Datorită colaborării cu «AMIPurdue», am avut posibilitatea de a realiza o afacere mare într-un timp scurt“.

Pentru proiect a fost depusă o cerere de brevet.Activităţile viitoare se pot concentra asupra reproiectării

dispozitivului pentru a rezolva aspecte practice legate de fabricaţie şi studiile clinice.

Cristina SORESCUn prima demonstraţie a interac-ţiunii cu dublu sens între creierul unei primate şi un corp virtual,

două maimuţe, antrenate în cadrul Centrului de Neuroinginerie de la Universitatea „Duke“, au învăţat să folosească doar activitatea creierului pentru a mişca un avatar de mână şi

a identifica textura unor obiecte virtuale.

„Într-o zi, în viitorul apropiat, pacienţii tetra-plegici vor profita de această tehnologie nu nu-mai pentru ca să-şi mişte braţele şi mâinile şi să poată merge din nou, ci şi pentru ca să simtă tex-tura obiectelor pe care le prind în mâini, sau să per-ceapă relieful terenului pe care se deplasează cu ajutorul unui exoschelet robotic portabil“, a antici-pat conducătorul studiu-lui, prof dr. Miguel Nicole-

lis, specialist în neurobiologie la „Duke“ University Medical Center, şi director al Centrului pentru Neuroin-ginerie „Duke“.

Fără a mişca vreo parte a corpu-lui lor real, maimuţele şi-au utilizat activitatea electrică a creierului pen-tru a dirija mâinile virtuale ale unui avatar la suprafaţa unor obiecte vir-tuale şi, la contact, au fost capabile

să diferenţieze texturile acestora.Deşi obiectele virtuale folosite în

acest studiu au fost identice vizual, ele au fost concepute pentru a avea diferite texturi artificiale, care să poa-tă fi detectate numai în cazul în care animalele le-ar explora cu mâinile virtuale controlate direct de activita-tea electrică a creierului lor.

Textura obiectelor virtuale a fost exprimată ca un model de mici sem-nale electrice transmise la creierul maimuţelor. Trei modele electrice di-ferite au corespuns celor trei texturi diferite ale obiectelor.

Deoarece nici o parte a corpului real al animalului nu a fost impli- cată în funcţionarea interfeţei creier-maşină-creier, aceste experimente sugerează că, în viitor, pacienţii cu paralizii severe datorate unei leziuni a coloanei vertebrale, vor putea să profite de noua tehnologie, nu numai pentru ca să-şi recapete mobilitatea, ci şi pentru a-şi restaura simţul tac-til, a precizat Nicolelis, autorul princi-pal al studiului publicat în revista „Nature“, la 5 octombrie 2011.

Î

ON

CO

LO

GIE

Octombrie 2011 21

NE

UR

OIN

GIN

ER

IE

ABONAŢI-VĂ LA REVISTAVeţi putea afla, cu siguranţă, răspuns la întrebările dvs. şi nu veţi pierde nici o informaţie solicitată!

Decupaţi talonul din revistă, completaţi-l şi expediaţi-l, împreună

cu dovada achitării contravalorii abonamentului, pe adresa societăţii:

Str. Rucăr nr. 32,Bucureşti, sector 1

Plata abonamentului se face în contul firmei MEDRO SRL deschis la Banca Transilvania, sucursala Chibrit ROBTRL 0480 1202 G339 0801 sau prin mandat poştal în acelaşi cont. Taloanele care nu vor fi însoţite de dovada plăţii NU VOR FI LUATE ÎN CONSIDERARE.

TOATE CHELTUIELILE DE EXPEDI}IEVOR FI SUPORTATE DE C|TRE

Puterea creierului mut\ obiecte virtuale„Aceasta este prima demonstra-

ţie a unei interfeţe creier-maşină-cre-ier (BMBI), care stabileşte o legătură directă, bidirecţională între un creier şi un corp virtual“, a spus Nicolelis. „În acest ansamblu BMBI, corpul vir-tual este controlat direct de activita-tea creierului animalului, în timp ce mâna sa virtuală generează informa-ţii de feedback tactil, care este sem-nalizat prin microstimulare electrică directă a unei alte regiuni din corte-xul animalului“.

„Sperăm că, în următorii câţiva ani, această tehnologie va putea aju-ta la restabilirea vieţii autonome a multor pacienţi care sunt, în prezent, blocaţi în nemişcare, fără a fi capa-bili să se mişte sau să înregistreze orice senzaţie tactilă a lumii înconju-rătoare“, a adăugat Nicolelis.

„Aceasta este, de asemenea, pri-ma dată când am observat un creier controlând un braţ virtual care explo-rează obiectele în timp ce creierul primeşte simultan semnale electrice de feedback care descriu textura fină a obiectelor «atinse» de mâna vir- tuală nou achiziţionată de maimuţă“, a precizat Nicolelis.

„O astfel de interacţiune între cre-ier şi un avatar virtual a fost total independentă de corpul animalului real, deoarece animalele nu-şi miş-cau braţele şi mâinile reale, nici nu foloseau pielea reală pentru a atin-ge obiectele şi a identifica textura acestora“.

„Este aproape ca şi cum am crea un nou canal senzorial prin care cre-ierul poate relua prelucrarea infor-maţiilor care nu mai pot ajunge prin trupul real şi nervii periferici“.

Activitatea electrică combinată a populaţiilor de 50-200 de neuroni din cortexul motor al maimuţei contro-lează direcţia braţului avatar, în timp

ce mii de neuroni din cortexul tactil primar au primit simultan un feed-back electric continuu de la palma mâinii virtuale care permite maimuţei diferenţierea între obiecte, doar pe baza texturii lor.

„Succesul remarcabil cu primate-le ne face să credem că oamenii ar putea realiza aceeaşi sarcină mult mai uşor în viitorul apropiat“, a ob-servat Nicolelis.

În cazul uneia dintre maimuţe, au fost suficiente doar patru încercări pentru a învăţa cum să selecteze corect obiectul – şi, în cazul alteia, de nouă – în timpul fiecărui test. Mai multe teste au demonstrat că mai-muţele au sesizat, de fapt, obiectul şi nu l-au selectat la întâmplare.

Descoperirile oferă dovezi supli-mentare privind posibilitatea creării unui exoschelet robotic pentru echi-parea pacienţilor grav paralizaţi care ar putea, astfel, explora lumea exte-rioară şi primi feedback de la aceas-ta, a spus Nicolelis.

Un astfel de exoschelet ar fi con-trolat direct de activitatea voluntară a creierului pacientului, permiţându-i acestuia să se mişte în mod auto-nom. În acelaşi timp, senzori distri-buiţi în exoschelet ar genera tipul de feedback tactil necesar creierului

pacientului pentru a identifica textu-ra, forma şi temperatura obiectelor, precum şi multe caracteristici ale su-prafeţei pe care merge.

Această abordare terapeutică globală a fost aleasă de „Walk Again Project“, un consorţiu internaţional, non-profit, întrunind o echipă de cer-cetători brazilieni, americani, elveţi-eni şi germani, care are drept scop restabilirea integrală a mobilităţii or-ganismului la pacienţii quadriplegici, printr-o interfaţă creier-maşină-cre-ier pusă în aplicare împreună cu un exoschelet robotizat al întregului corp.

Echipa ştiinţifică internaţională a propus, recent, să efectueze prima demonstraţie publică a unui astfel de exoschelet autonom în timpul me-ciului de deschidere a Cupei Mon- diale FIFA Soccer 2014, care va avea loc în Brazilia.

Printre autorii studiului se numără Joseph E. O’Doherty, Mikhail A. Le-bedev, Peter J. Ifft, Katie Z. Zhuang, de la Centrul pentru Neuroinginerie al Universităţii „Duke“, şi Shokur So-laiman şi Hannes Bleuler, de la Éco-le Polytechnique Fédérale din Lau-sanne (EPFL), Elveţia.

Cercetarea a fost finanţată de U.S. National Institutes of Health.

22 Octombrie 2011

AC

CE

NT Cercet\torii de la clinica Mayo „fac echip\“

cu pisici str\lucitoare în lupta anti-SIDA

Proiectul, care se referă la moda-lităţi de introducere a genelor, poate proteja speciile împotriva virusuri-lor imunodeficienţei, îmbunătăţirea cunoaşterii în domeniu şi tehnolo-gia pe care o va genera, în cele din urmă, ar putea ajuta la conservarea speciilor de feline sălbatice, toate cele 36 de specii de acest fel fiind, în prezent, pe cale de dispariţie.

Tehnica se numeşte transgene-ză lentivirală, care ţinteşte gameţii – în esenţă, introducerea genelor în ovocite de felină înainte de fertili- zare. Echipa a reuşit aplicarea teh-nicii pentru prima dată la un carni-vor, inserând o genă de la un macac rhesus al cărui factor de restricţie era

cunoscut pentru că bloca infectarea celulelor cu FIV, precum şi o genă de meduză, în scopuri de urmărire. Aceasta din urmă face ca puii pisi-cii să aibă strălucire verde. Factorul de restricţie al macac-ului – „TRIM-Cyp“ – blochează FIV prin atacarea şi dezactivarea scutului exterior al virusului, în timp ce acesta încearcă să invadeze o celulă.

Cercetătorii ştiu că noua tehnică funcţionează bine într-un vas de cul-tură şi doresc să determine cum se va comporta in vivo. Această trans-geneză specifică (modificare a geno-mului), ca abordare, nu va fi folosită direct pentru tratarea persoanelor cu HIV sau a pisicilor cu FIV, dar îi va ajuta pe cercetătorii medicali şi ve-terinari să înţeleagă modul în care

factorii de restricţie pot fi folosiţi pentru a avansa terapia ge- nică în imunodefi- cienţa cauzată fie de HIV, fie de FIV.

Metoda pentru in- serarea de gene în genomul pisicii este extrem de eficientă, astfel încât, practic, toţi descendenţii au noile gene. Şi pro-teinele de apărare

sunt realizate tot în corpul pisicii. Pi-sicile cu gene de protecţie sunt per-fect sănătoase şi au născut pui ale căror celule generează proteine de apărare, dovedind astfel că genele inserate rămân active la generaţii succesive.

Alţi cercetători implicaţi în stu-diu sunt: dr. în med. vet. Pimprapar Wongsrikeao, dr. med. Dyana Sa-enz şi Tommy Rinkoski, de la Clinica „Mayo“, şi dr. med. Takeshige Otoi, de la Universitatea „Yamaguchi“, Ja-ponia.

Cercetarea a fost susţinută de Clinica „Mayo“ şi Fundaţia „Helen C. Levitt“. Granturile oferite de National Institutes of Health au constituit un suport-cheie al dezvoltărilor ante- rioare ale tehnologiei în laborator.

YOUR MED.CO NEWSLETTER

Cancerul de pancreas evoluează cu simptome discrete, boa-la fiind descoperită în stadii avansate, investigând alte suferinţe digestive. În statisticile medicale, cancerul pancreatic este aso- ciat cu obezitatea, diabetul sau contactul îndelungat cu substan-ţe toxice.

Diagnosticat târziu, de obicei în ultimele faze ale evolu- ţiei, când apar durerile abdominale, icterul, starea inexplicabilă de oboseală, scăderea poftei de mâncare şi pierderea rapidă în greutate, cancerul de pancreas are o rată de supravieţuire sub 5% la cinci ani de la depistarea bolii.

Pentru majoritatea pacienţilor cu cancer pancreatic singurele opţiuni terapeutice sunt radioterapia şi chimioterapia.

Depistată, de obicei, la persoane cu vârste cuprinse între 60-70 de ani, această boală este acum diagnosticată către 30-40 de ani, apariţia maladiei fiind pusă în legătură cu incidenţa crescută

a diabetului şi cu alimentaţia dezechilibra-tă, mâncarea tip fast-food şi preparatele condimentate în exces.

Pentru un fumător, potrivit cercetătorilor francezi, riscul de a se declanşa cancerul de pancreas este de trei ori mai mare, excesul de alcool fiind, de asemenea, factor favorizant pentru dezvoltarea acestui tip de cancer.

Tabagismul creşte de trei oririscul cancerului de pancreas

(Urmare din pag. 3)

Mai multe informaţii » » » www.medco.ro

Cercet\torii de la clinica Mayo „fac echip\“cu pisici str\lucitoare în lupta anti-SIDA