Το 2015 φεύγει και μας αφήνει μια σειρά από επαναστατικές ανακαλύψεις σε ποικίλους τομείς, στο χώρο της Βιολογίας. Εμείς θα ρίξουμε μια ματιά στις πιο σημαντικές από αυτές…
- Το «αποχετευτικό σύστημα» του… εγκεφάλου;
Τον Ιούνιο του 2015 επιστήμονες από το Wihuri Research Institute και το Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι ανακοίνωσαν μια ανακάλυψη που θα αλλάξει πολλά από όσα είναι γνωστά μέχρι σήμερα… Υπάρχει λεμφικό σύστημα στον εγκέφαλο! Οι ερευνητές ανακάλυψαν την ύπαρξη δικτύου λεμφικών αγγείων μέσα στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα, γεγονός που μέχρι σήμερα ήταν παντελώς άγνωστο. Όπως είναι γνωστό το λεμφικό σύστημα αποτελεί ένα δίκτυο αγγείων που εκτείνεται σε όλο το σώμα και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο τόσο στον «καθαρισμό» των διαφόρων ιστών από άχρηστες ουσίες όσο και στην άμυνα του οργανισμού. «Μέχρι σήμερα η επιστημονική κοινότητα θεωρούσε ότι ο εγκέφαλος δεν διαθέτει λεμφικό σύστημα αλλά μια πρόσφατη ανακάλυψή μας ενός λεμφικού αγγείου στο μάτι –το οποίο μέχρι σήμερα θεωρούσαν επίσης ότι δεν διαθέτει λεμφικό σύστημα- με οδήγησε να μελετήσω εκ νέου την πιθανότητα ύπαρξης λεμφικού συστήματος στον εγκέφαλο» δηλώνει ο Aleksanteri Aspelund, οποίος δουλεύει στην ερευνητική ομάδα του Καθηγητή Kari Alitalo. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν το λεμφικό δίκτυο στις μήνιγγες του εγκεφάλου και είδαν ότι συνδέεται με το λεμφικό σύστημα του υπόλοιπου σώματος. Συγκεκριμένα τα λεμφικά αυτά αγγεία ‘εκβάλλουν’ έξω από το κρανίο κατά μήκος των αρτηριών, των φλεβών και των κρανιακών νεύρων. Τα αγγεία αυτά έχουν όλους του μοριακούς δείκτες που τα καθιστούν λεμφικά και χρησιμεύουν ως άμεσες οδοί απομάκρυνσης άχρηστων και τοξικών μακρομορίων του εγκεφάλου και του εγκεφαλονωτιαίου υγρού από το κρανίο προς τους λεμφαδένες. Με άλλα λόγια μπορεί κανείς να πει ότι οι ερευνητές ανακάλυψαν το «αποχετευτικό σύστημα» του εγκεφάλου!
Απεικόνιση του λεμφικού συστήματος όπως το γνωρίζαμε μέχρι σήμερα (αριστερά) και όπως είναι με τα νέα δεδομένα -αφού τελικά υπάρχει και στον εγκέφαλο! (δεξιά)
Δε μας προκαλεί απορία το γεγονός ότι τόσα χρόνια δεν είχε υποψιαστεί κανείς την ύπαρξη λεμφικού συστήματος στον εγκέφαλο, καθώς όπως λέει ο φοιτητής Ιατρικής Salli Antila o οποίος δούλεψε στο συγκεκριμένο project, τα λεμφικά αγγεία μοιάζουν με αποδιοργανωμένες δομές ανάμεσα στις μήνιγγες, επομένως αν δεν ξέρεις πώς να τις ψάξεις δε θα φανούν από μόνες τους. Χρειάστηκε μάλιστα να αναπτυχθούν ειδικές μέθοδοι απεικόνισης προκειμένου να παρατηρήσουν τα λεμφικά αγγεία. Η ανακάλυψη του λεμφικού συστήματος στον εγκέφαλο ωθεί την επιστημονική κοινότητα να εξετάσει διάφορες νόσους που σχετίζονται με το νευρικό σύστημα υπό άλλο πρίσμα, όπως για παράδειγμα τη νόσο Alzheimer’s η οποία εν μέρει οφείλεται στην συγκέντρωση τοξικών πρωτεϊνών στον εγκέφαλο… Μένει να δούμε τα επόμενα χρόνια πώς θα εξελιχθούν οι έρευνες στον τομέα αυτόν…
- Το πρώτο εμβόλιο κατά του Ebola…
Πριν μερικούς μήνες η παγκόσμια κοινότητα συγκλονίστηκε από την επιδημία του ιού Ebola που ξέσπασε στη Δυτική Αφρική. Η Γουινέα, η Σιέρα Λεόνε και η Λιβερία ταλανίζονται από τον θανατηφόρο ιό εδώ και ενάμιση χρόνο περίπου αλλά όταν το φαινόμενο άρχισε να παίρνει διαστάσεις επιδημίας και να εξαπλώνεται σε ολοένα και περισσότερες χώρες, με κρούσματα και στην Ευρώπη, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εντατικοποίησε τις προσπάθειες για αντιμετώπιση του. Η πρώτη αναφορά για κλινικές δοκιμές εμβολίου κατά του καταστροφικού ιού έγινε στο διεθνούς φήμης επιστημονικό περιοδικό Lancet και πρόκειται για τις πρώτες δοκιμές του νέου εμβολίου rVSV-ZEBOV σε πληθυσμούς από περιοχές της Γουινέας –όπου είχαν σημειωθεί πολλά κρούσματα του ιού. Μέχρι στιγμής οι επιστήμονες μιλούν για επιτυχία 100% καθώς κανείς από όσους πήραν το εμβόλιο δεν νόσησε από τον ιό και εξίσου σημαντικό είναι το γεγονός ότι δεν σημειώθηκαν παρενέργειες από το εμβόλιο –γεγονός σπάνιο για εμβόλια όπως αυτό, που περιέχουν ζωντανούς ιούς. Το συγκεκριμένο εμβόλιο είναι απρόσμενα αποτελεσματικό, ειδικά σε σύγκριση με άλλα εμβόλια –πχ έναντι της ελονοσίας ή του δάγγειου πυρετού- τα οποία ενώ ήταν πολλά υποσχόμενα δεν αποδείχθηκαν τόσο αποτελεσματικά.
Οι κλινικές δοκιμές του εμβολίου κατά του Ebola πραγματοποιήθηκαν σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα –αν αναλογιστεί κανείς ότι συνήθως για να φτάσει ένα εμβόλιο σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους περνούν κάποιες
δεκαετείες. Ωστόσο λόγω της υψηλής επικινδυνότητας και του ανεξέλεγκτα επιθετικού χαρακτήρα του κρίθηκε απαραίτητο να προχωρήσουν οι επιστήμονες άμεσα σε κλινικές δοκιμές. Αφού αποδείχθηκε η αποτελεσματικότητά του οι κλινικές δοκιμές θα συνεχιστούν και θα επεκταθούν και στη Σιέρα Λεόνε και τη Λιβερία… Αναμένουμε τα αποτελέσματα…
- Ένας μύκητας που παράγει οπιοειδή!
Ο γνωστός σε όλους μας σακχαρομύκητας ή ζύμη, έκανε ακόμα ένα μικρό θαύμα με τη βοήθεια της γενετικής! Τα τελευταία χρόνια κάποιες ερευνητικές ομάδες έχουν ανακοινώσει ότι κατάφεραν να τροποποιήσουν γενετικά τον σακχαρομύκητα ώστε να παράγει οπιοειδή, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για φαρμακευτικούς σκοπούς. Η Christina Smolke, αναπληρώτρια καθηγήτρια Βιο-Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Stanford ανακοίνωσε πριν ενάμιση χρόνο περίπου ότι η ερευνητική της ομάδα κατάφερε να επαναπρογραμματίσει κύτταρα του σακχαρομύκητα Saccharomyces cerevisiae, ώστε αυτός να παράγει ημι-συνθετικά οπιοειδή, χρησιμοποιώντας γονίδια από παπαρούνα –το κατεξοχήν φυτό που παράγει το όπιο- αλλά και από βακτήρια που συμβιώνουν με το φυτό. Στις 18 Μαΐου 2015 δημοσιεύθηκε στο Nature Chemical Biology, από τον John Dueber και την ομάδα του από το Berkeley της Καλιφόρνιας, ένα άρθρο που αναφέρει την επιτυχή κατασκευή ενός γενετικά τροποποιημένου στελέχους σακχαρομύκητα ο οποίος διαθέτει μέρος του βιοχημικού μονοπατιού που μετατρέπει απλά σάκχαρα σε μορφίνη, μιμούμενο το βιοχημικό μονοπάτι που υπάρχει στις παπαρούνες.
Συγκεκριμένα παράγει την πρόδρομη ένωση (S)-reticuline η οποία μετατρέπεται στη συνέχεια σε μορφίνη. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι σε λίγους μήνες θα είναι δυνατόν να κατασκευαστεί στέλεχος σακχαρομύκητα που θα διαθέτει το πλήρες βιοχημικό μονοπάτι. Πρόκειται για επαναστατική ανακάλυψη που θα συμβάλλει στη διευκόλυνση της παραγωγής φαρμάκων αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι η ύπαρξη ενός στελέχους ζύμης που είναι δυνατόν να παράγει οπιοειδή αποτελεί σαφώς και εξίσου πιθανό κίνδυνο, αν η χρήση του ξεφύγει από τον έλεγχο. Για το λόγο αυτό οι επιστήμονες προβληματίζονται και τονίζουν ότι οι συνθήκες θα είναι απόλυτα ελεγχόμενες ούτως ώστε να μην παρεμποδιστεί η έρευνα αλλά και να μην παρουσιαστεί οποιοδήποτε πρόβλημα για τη δημόσια υγεία, από την πιθανή λανθασμένη χρήση της τεχνολογίας αυτής.
- Να σας συστήσουμε τον… Homo naledi
Η πρόσφατη ανακάλυψη των οστών δεξιού χεριού που ανήκει σε άτομο του γένους Homo, στο σπήλαιο Rising Star στην Νότια Αφρική από ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου του Colorado Denver και του Colorado Anschutz Medical Campus in Aurora αποτέλεσε την αρχή για την ανακάλυψη ενός νέου είδους, του Homo naledi. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μέσα στο σπήλαιο, οστά που ανήκουν σε άτομα όλων των ηλικιών και ο Charles Musiba, αναπληρωτής καθηγητής Ανθρωπολογίας στο CU Denver, δηλώνει ότι «τα χαρακτηριστικά τους ήταν ξεκάθαρο ότι ανήκουν στο γένος Homo αλλά ήταν αρκετά διαφορετικά από αυτά του Homo sapiens». Βάσει των ευρημάτων, «το είδος στο οποίο ανήκουν τα οστά είχε έναν πολύ δυνατό αντίχειρα και η μορφολογία του καρπού παρουσιάζει ομοιότητες με αυτήν του Homo neanderthalensis και του Homo sapiens, και θεωρείται ότι έχει προσαρμοστεί για χειρωνακτική εργασία», σχολιάζει ο Caley Orr, επίκουρος καθηγητής κυτταρικής και αναπτυξιακής Βιολογίας στην Ιατρική Σχολή του πανεπιστημίου του Colorado. Επίσης, σύμφωνα με τον Musiba, πρέπει να είχαν μικρό ανάστημα και ο εγκέφαλός τους δε θα ήταν μεγαλύτερος από τον εγκέφαλο ενός χιμπατζή. Ίσως μάλιστα να έμοιαζαν με τα λεγόμενα «χόμπιτ» των νησιών Flores, τους Homo floresiensis. Μια αναπαράσταση του πώς πρέπει να ήταν το πρόσωπο του Homo naledi βλέπετε στην παρακάτω εικόνα.
Ο Orr συμπληρώνει επίσης ότι η ακριβής θέση του νέου αυτού είδους στο γενεαλογικό μας δένδρο δεν είναι ακόμα γνωστή. Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν αναλυτικότατες μετρήσεις των οστών υπό διερεύνηση και έγιναν συγκρίσεις με οστά που είναι γνωστό ότι ανήκουν σε είδη όπως ο Australopithecus afarensis, ο Homo erectus, ο Homo neanderthalensis και ο Homo sapiens. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα οστά που βρέθηκαν ανήκουν σε ένα ξεχωριστό είδος, τον Homo naledi και τα με βάση τα ευρήματά τους προτείνουν ότι μοιάζει περισσότερο στον Homo erectus. Ονομάστηκε έτσι από το όνομα της σπηλιάς όπου βρέθηκε –naledi σημαίνει ‘star’ (αστέρι) στην τοπική νοτιοαφρικανική διάλεκτο Sesotho. Οι έρευνες συνεχίζονται φυσικά αφού όπως λένε οι συγγραφείς του άρθρου έχουν πολλά ακόμα να ανακαλύψουν στο σπήλαιο της Νότιας Αφρικής…
- Γενετική τροποποίηση ανθρώπινων εμβρύων!
Τον περασμένο Απρίλιο Κινέζοι επιστήμονες ανακοίνωσαν πρώτοι την γενετική τροποποίηση ανθρώπινων εμβρύων! Όπως είναι φυσικό κάτι τέτοιο έχει εγείρει και ζητήματα βιοηθικής, ωστόσο αυτό που είναι πραγματικά εντυπωσιακό και αξίζει να μάθουμε είναι ο μηχανισμός με τον οποίο οι επιστήμονες καταφέρνουν να κόβουν και να ράβουν όπως θέλουν τα γονιδιώματα… Πρόκειται για ένα σύστημα που είναι εδώ και κάποια χρόνια γνωστό και υπάρχει στη φύση, ως μηχανισμός προστασίας των βακτηρίων από τις εισβολές ξένων παθογόνων για αυτά γονιδιωμάτων. Με άλλα λόγια μιλάμε για το «ανοσοποιητικό σύστημα» των βακτηρίων, το σύστημα CRISPR/Cas9. Μόλις ένα βακτήριο προσβληθεί για παράδειγμα από έναν βακτηριοφάγο, και το γενετικό υλικό του εισέλθει στο βακτηριακό κύτταρο το σύμπλοκο των Cas πρωτεϊνών ενεργοποιείται και κόβει το εισερχόμενο DNA του βακτηριοφάγου σε μικρά τμήματα τα οποία ενσωματώνει σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο γονιδίωμα του βακτηρίου. Αυτό αποκαλείται ανοσοποίηση του βακτηρίου. Στη συνέχεια, σε περίπτωση που το βακτήριο προσβληθεί ξανά από τον ίδιο βακτηριοφάγο μπορεί να μεταγράφει τα συγκεκριμένα «ξένα» τμήματα DNA σαν να ήταν δικά του και να δημιουργεί μικρά RNA-οδηγούς τα οποία οδηγούν τις Cas πρωτεΐνες να αναγνωρίσουν, να στοχεύσουν και να διασπάσουν τα συμπληρωματικά τμήματα DNA που εισέρχονται με τη δεύτερη μόλυνση. Με αυτόν τον αξιοθαύμαστο μηχανισμό το βακτήριο καταφέρνει να αντιμετωπίσει τις εισβολές και να προστατευθεί.
Οι επιστήμονες αφού ανακάλυψαν την ύπαρξη αυτού του μηχανισμού είδαν μέσω αυτού έναν πολλά υποσχόμενο τρόπο γενετικής ‘επιδιόρθωσης’ στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Αξιοποιώντας την ικανότητα των Cas πρωτεϊνών να κόβουν το DNA σε συγκεκριμένα σημεία συνειδητοποίησαν ότι με κατάλληλα κάθε φορά εργαλεία –συγκεκριμένα RNA-οδηγούς και κατάλληλα τμήματα DNA που θα χρησιμεύσουν ως μήτρα για την επιδιόρθωση του DNA στόχου – μπορούν να τροποποιούν το αποτέλεσμα ανάλογα με το τι στόχους έχουν. Μπορούν για παράδειγμα να εισάγουν ή να αφαιρέσουν από το DNA μερικές βάσεις αλλά και να επιδιορθώσουν μεταλλαγές όπως είναι οι αντικαταστάσεις βάσεων.
Πολύ απλή απεικόνιση της λογικής πάνω στην οποία στηρίζεται το σύστημα CRISPR/Cas9
Σε αυτή τη λογική κινήθηκαν και οι κινέζοι επιστήμονες, με επικεφαλής τον Junjiu Huang, ερευνητή στο Πανεπιστήμιο Sun Yat-sen επιχειρώντας να επιδιορθώσουν μεταλλαγές στο γονίδιο που είναι υπεύθυνο για τη β-θαλασσαιμία σε πειραματικά έμβρυα που δεν προορίζονταν για εμφύτευση, (για λόγους βιοηθικής) και προέρχονται από κλινικές εξωσωματικής γονιμοποίησης.
«Πιστεύω ότι αυτή είναι η πρώτη προσπάθεια εφαρμογής του συστήματος CRISPR/Cas9 σε ανθρώπινα έμβρυα, στο στάδιο πριν την εμφύτευση και γι’ αυτό πρόκειται για μελέτη-ορόσημο αλλά και με προειδοποιητικό χαρακτήρα» δηλώνει ο George Daley, Βιολόγος με ειδίκευση στα βλαστοκύτταρα από το Πανεπιστήμιο του Harvard.
Οι απόψεις για την έρευνα αυτή πάντως διίστανται μια και υπάρχουν υποστηρικτές που λένε ότι μια τέτοια προσέγγιση θα έχει μέλλον και θα αποτελέσει τη λύση για σοβαρές ασθένειες ενώ οι επικριτές υποστηρίζουν ότι οι οποιεσδήποτε αλλαγές συμβούν στο εμβρυικό αυτό στάδιο είναι κληρονομήσιμες στις επόμενες γενιές και τυχόν ‘παράπλευρα’ λάθη μπορεί να έχουν απρόβλεπτες συνέπειες για τους απογόνους του οργανισμού που θα φέρει την προσδοκώμενη επιδιόρθωση.
Ο Huang και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν τις προσπάθειές τους σε έμβρυα που δε θα κατέληγαν σε ζωντανό οργανισμό –μιας και ήταν τεχνητά γονιμοποιημένα από 2 σπερματοζωάρια- ωστόσο θα περνούσαν από τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης. Από ένα σύνολο 86 εμβρύων στα οποία επιχειρήθηκε η επιδιόρθωση μόνο 28 ήταν αυτά στα οποία πέτυχε ο ανασυνδυασμός και μόνο ένα μέρος αυτών είχε τη σωστά επιδιορθωμένη αλληλουχία. Οι ερευνητές δεν συνέχισαν την προσπάθεια σε άλλα έμβρυα καθώς θεωρούν πως πρέπει πρώτα να βελτιώσουν τα εργαλεία που χρησιμοποιούν και τονίζουν επίσης ότι υπάρχει ο κίνδυνος, παράλληλα με την επιθυμητή επιδιόρθωση να συμβαίνουν και άλλες ‘παράπλευρες’ αλλαγές στο γονιδίωμα, γεγονός που πρέπει να λαμβάνεται πάντα υπόψη. Οι μελέτες φυσικά συνεχίζονται και μένει να δούμε πώς θα εξελιχθούν…
- Ο άνθρωπος του Kennewick ήταν τελικά Αμερικανός…
Ο άνθρωπος του Kennewick είναι ένας από τους πρώτους ανθρώπους που έζησαν στη Βόρεια Αμερική. Ο σκελετός του ανακαλύφθηκε το 1996 τυχαία από 2 φοιτητές που περπατούσαν στην όχθη του ποταμού Columbia, κοντά στην πόλη Kennewick. Στα επόμενα χρόνια έγιναν μεγάλες διαμάχες μεταξύ ιθαγενών Αμερικανών και επιστημόνων σχετικά με την καταγωγή του ανθρώπου αυτού, με τους ιθαγενείς να επιμένουν ότι είναι μακρινός τους πρόγονος και να διεκδικούν τα οστά για παραδοσιακή τελετή ταφής και τους επιστήμονες να υποστηρίζουν ότι πρόκειται για Καυκάσιο.
Τον περασμένο Ιούνιο δόθηκε τέλος σ’ αυτές τις διαμάχες με την πλήρη αλληλούχηση του γονιδιώματος του ανθρώπου του Kennewick από Δανούς επιστήμονες. Αποδείχτηκε ότι δεν πρόκειται για καυκάσιο και όπως δήλωσε ο Eske Willerslev, γενετιστής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης και επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας που δημοσίευσε τη μελέτη στο Nature, πρόκειται μάλλον για πρόγονο των σημερινών ιθαγενών Αμερικανών.
Η παραπάνω μελέτη ρίχνει φως και στο θέμα της μετανάστευσης των πρώτων ανθρώπων στη σημερινή Αμερικανική ήπειρο, καθώς αποδεικνύεται ότι δεν επρόκειτο για ευρωπαίους που διέσχισαν με μυστήριο τρόπο τη θάλασσα πριν χιλιάδες χρόνια αλλά μάλλον για ανθρώπους που μετακινήθηκαν από την Ασία μέσω του Αρκτικού κύκλου. Μια και τα πρώτα αποτελέσματα από την ανάλυση του γονιδιώματος του ανθρώπου του Kennewick έδειξαν ότι μάλλον το δίκιο είναι με το μέρος των ιθαγενών, οι ερευνητές τους ζήτησαν να συμμετάσχουν στη μελέτη δίνοντας δείγμα για ανάλυση του δικού τους γενετικού υλικού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι ιθαγενείς της συγκεκριμένης φυλής (Colville) παρόλο που γενετικά είναι πιο κοντά στον άνθρωπο του Kennewick από οποιαδήποτε άλλη ομάδα ανθρώπων εξέτασαν οι επιστήμονες, έχουν στο γενετικό τους υλικό ασιατικά χαρακτηριστικά που απουσιάζουν από το DNA του ανθρώπου του Kennewick. Τα χαρακτηριστικά αυτά μπορεί να προέκυψαν από τις επιμιξίες με φυλές του αρκτικού κύκλου. Το συμπέρασμα στο οποίο καταλήγουν μέχρι στιγμής οι επιστήμονες είναι ότι ο άνθρωπος του Kennewick και η σημερινή φυλή ιθαγενών Colville ανήκουν γενεαλογικά στον κλάδο που εποίκισε τη βόρεια πλευρά της Αμερικανικής ηπείρου.
Είμαστε έτοιμοι να υποδεχτούμε το 2016 με ακόμα περισσότερες εκπλήξεις!!
Καλή Χρονιά σε όλους!!!!
