Увидеть время и гравитацию

Туннель Большого адронного коллайдера в Европейском центре ядерных исследований (Женева). Фото CERN

За ажиотажем, связанным с открытием бозона Хиггса и присуждением за него в прошлом году Нобелевской премии, остались в тени другие исследования, направленные на подтверждение Стандартной модели – теории строения Вселенной, в основе которой лежит квантовая хромодинамика (QCD). Последняя рассказывает нам о взаимодействиях предсказанных Гелл-Маном кварков и «склеивающих» их глюонах (от glue – клей). Это приводит к образованию протонов и нейтронов, из которых состоят атомные ядра.

Взаимодействия эти настолько сильны, что сегодня у физиков нет возможностей выделить кварки, поэтому они довольствуются уточнением параметров так называемых решеток, или сеток. Помогает им в этом адронный калориметр в ЦЕРНе, определяющий тепловое излучение «адронов»-ядер (от греч. hadron – плотный, твердый, ядро ореха).

Энтузиасты дальнейшего углубления нпонимания законов нашего мира уверены, что их результаты помогут понять одну из главнейших загадок природы, а именно – преобладание материи над антиматерией. А это, в свою очередь, позволит пойти дальше и понять природу времени и гравитации. Предварительные результаты, полученные с помощью калориметра, установленного на LHC – Большом адронном коллайдере, были недавно опубликованы на ресурсе Archiv.org.

Однако использование адронного калориметра дорого и трудоемко, а весь прогресс науки, как известно, связан с повышением разрешения научных приборов. Вот почему с таким интересом было встречено сообщение сотрудников университета Северной Каролины, появившееся в журнале Ultramicroscopy. Название его соответствует тому, что удалось сделать ученым, которые на электронном микроскопе получили атомное разрешение.

В Каролине создали так называемый револьверный микроскоп, позволивший убрать мешающие наблюдению температурные колебания атомов и сделать картинку HD (High Definition). В свое время нечто подобное сделали специалисты, придумавшие сканирующий туннельный микроскоп. Это позволило максимально приблизить «стило» микроскопа к образцу. В результате между ними потек «туннельный» ток.

Высокое разрешение биологических методов необходимо и в онкологических исследованиях, где выявилась высокая степень гетерогенности клеток опухоли. Журнал Cell Reports сообщил о результатах «иммуно-фишинга», проведенного в Гарварде. Под фишингом ученые понимают не выуживание персональных данных, а флюоресцентную in situ гибридизацию, то есть окрашивание клеточных продуктов разными светящимися антителами непосредственно на месте (in situ). Исследователям из Гарварда, в частности, удалось увидеть клетки рака груди, различающиеся активностью генов. Помимо этого удалось различить два типа злокачественных клеток, отличающихся цветом – голубым и желтым – маркеров на их поверхности (первые способны метастазировать, а вторые более спокойные).

Новый комбинированный подход позволит онкологам прогнозировать подход к лечению опухолей, которые не так уж часто оказываются резистентными к той же химиотерапии. Недаром статья с результатами этого исследования называется «Эволюция опухоли в ходе химиотерапии на основе in situ анализа ген-разнообразия».

Той же самой проблемой повышения разрешающей способности опухолевого анализа озабочены и в Техническом университете Мюнхена. Его специалисты предложили отойти от дорогостоящего и сопряженного с ошибками геномного анализа отдельных клеток (объявленного в декабре 13-го как «Метод года»). Для анализа их гетерогенности также были применены светящиеся маркеры, но компьютерной обработке подвергались результаты исследования 16–80 образцов по 10 клеток, что резко повысило статистическую достоверность.

Выяснилось, что применение препарата включало активность нескольких «защитных» генов, в результате чего налицо была клеточная мозаика. Красивое сине-голубое свечение биопсийного образца означало низкую генную активность и соответственно благоприятный прогноз. Однако даже в этих образцах имелись желтые и даже красные очаги, свидетельствующие о наличии в них повышенных количеств молекулярных копий раковых генов. Наличие высокой степени геномного разнообразия, проявлявшего себя в интенсивном свечении, говорило о том, что ответ на лечение будет скорее всего частичным.

Тем не менее немецкие специалисты, которым помогали коллеги из Университета штата Вирджиния в г. Шарлотсвилле, пишут в журнале «Труды АН США» (PNAS), что улучшенное разрешение геномного анализа позволит врачам более нацеленно и осознанно выбирать персонализированные, целевые, терапии против рака.