Ученые из Института им. Вайцмана создали ДНК-чип, способный быстро синтезировать вирусные белки и тестировать реакцию на них иммунной системы конкретного человека.
Необходимость создания такого чипа стала ясна после пандемии коронавируса. Человечество явно оказалось не готово к такому развитию событий. Пока разрабатывали тест-системы для анализа иммунного ответа на один штамм, уже циркулировали другие варианты. Традиционные методы требуют недель на производство и очистку каждого вирусного белка, а вирус мутирует быстрее. И вот команда профессора Роя Бар-Зива из Института им. Вайцмана разработала биочип, который решает эту проблему за счет универсальности и скорости. Созданная ими методика позволяет синтезировать десятки вирусных белков непосредственно на кремниевой поверхности чипа и тестировать их взаимодействие с антителами из крови конкретного пациента.
На поверхность чипа ученые нанесли фрагменты вирусной ДНК с генетическими инструкциями для синтеза конкретных белков. При добавлении бесклеточной смеси биологических молекул эта ДНК начинает создавать вирусные белки. Затем на чип наносят каплю сыворотки крови пациента и наблюдают, к каким белкам прилипают антитела, то есть каким вирусам готова противостоять иммунная система. Каждый биочип может производить 30-40 вирусных белков одновременно. Это позволяет определить, защищен ли конкретный человек от разных вариантов вируса. Система дает количественные результаты о силе иммунного ответа, а не только отвечает «да» или «нет».
«Если завтра возникнет новая вспышка, мы сможем взять генетическую последовательность этого вируса, произвести его белки на чипе и немедленно протестировать антитела, – говорит соавтор работы профессор Рой Бар-Зив. – Не нужно месяцами разрабатывать новые тест-системы под каждый вариант».
Ученые из Еврейского университета в Иерусалиме создали газовый сенсор, способный распознавать стереоизомерные («зеркальные») версии одних и тех же молекул запаха, которые в силу расположения одних и тех же атомов в пространстве могут пахнуть по-разному. К примеру, одна зеркальная форма такого терпена, как лимонен, пахнет апельсином, другая – лимоном, а зеркальные формы карвона пахнут тмином или мятой. Сенсор, который не различает эти формы, не может считаться полноценным аналогом обоняния.
Чтобы решить эту проблему, ученые покрыли углеродные нанотрубки специально синтезированными рецепторами на основе сахаров. Используя компьютерное моделирование, ученые показали, что зеркальные молекулы по-разному взаимодействуют с покрытой сахаром поверхностью нанотрубки, влияя на движение электронов и создавая различимый электрохимический сигнал. В экспериментах сенсоры четко распознавали зеркальные версии лимонена и карвона. Система обнаруживала лимонен при концентрации 1,5 части на миллион. Это в десять раз лучше существующих аналогов.
Ученые подчеркивают, что разработка важна для медицинской диагностики. В воздухе, выдыхаемом пациентом, присутствуют специфические зеркальные маркеры заболеваний. В будущем массивы таких сенсоров могут стать основой полноценных «электронных носов» для неинвазивной диагностики заболеваний по дыханию и мониторинга течения болезней. Они могут использоваться и для контроля качества пищевых продуктов.
Израильская компания «Skana Robotics» представила автономный амфибийный аппарат «Аллигатор», способный самостоятельно выходить на сушу и возвращаться в воду. Устройство предназначено для доставки грузов и персонала. «Аллигатор» может работать как в пилотируемом, так и в беспилотном режиме, а также нести и запускать другие автономные системы, например, подводные аппараты.
Аппарат имеет грузоподъемность 1500 кг, дальность около 555 км и развивает скорость до 40 узлов (74 км/ч). Конструкция «Аллигатора» обеспечивает устойчивую работу на мелководье и надежное сцепление с поверхностью на суше. По словам разработчиков, главной задачей было создать систему, в которой характеристики для работы на суше и на море не противоречили бы друг другу.
«Аллигатор» является частью «подключенного флота» «Skana Robotics» и обменивается данными в реальном времени с надводными и подводными аппаратами через систему «SeaSphere», разработанную компанией для планирования миссий и распределения ресурсов.
Ученые Еврейского университета создали реактор, позволяющий значительно сократить выбросы углекислого газа в атмосферу электростанциями и промышленными предприятиями. Реактор представляет собой емкость, заполненную известняком и доломитом, через который пропускают морскую воду и углекислый газ. В результате процесс, занимающий в природе тысячелетия, в контролируемом эксперименте потребовал всего несколько часов.
Ученые определили оптимальное соотношение CO2 и морской воды, при котором система наиболее эффективно поглощает углекислый газ. Они обнаружили, что умеренная циркуляция газа в воде ускоряет реакцию, а слишком интенсивная — снижает эффективность. Размер зерен известняка или доломита также имеет значение: мелкие зерна растворяют больше углерода, но крупные создают более равномерную работу реакции. Доломит оказался предпочтительнее известняка, поскольку не производит вторичных карбонатных осадков, способных выделять углерод обратно в атмосферу.
Сейчас реактор поглощает около 20% введенного CO2, но ученые считают, что тонкая настройка параметров позволит значительно увеличить этот процент.
Исследователи Еврейского университета создали метод точного измерения белковых скоплений при болезни Альцгеймера, что позволяет следить за ее развитием и тестировать лекарства.
Болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные заболевания связаны с аномальными скоплениями белка Тау в мозге. Эти скопления разрастаются и меняются со временем, и их развитие отражает прогрессирование болезни. Размер скоплений в принципе позволяет отслеживать развитие болезни, но до сих пор было крайне сложно их измерить.
Основа нового метода — короткая белковая молекула-пептид из 22 аминокислот. Она действует как флуоресцентный маркер волокон белка Тау. Пептид связывается с волокнами и подсвечивает болезнетворные структуры. Технология дает возможность в динамике отслеживать рост и фрагментацию болезнетворных волокон, позволяет тестировать эффективность лекарств и в перспективе поможет создать диагностические инструменты для мониторинга по размеру волокон в спинномозговой жидкости пациентов.
