10 grootste medische doorbraken van 2015

Wetenschappers hebben een druk jaar achter de rug, met 2015 een bijzonder productief jaar voor de geneeskunde. We hebben spannende ontdekkingen gedaan, doorbraken in de technologie en nieuwe toepassingen voor bestaande producten. Hier zijn 10 medische krantenkoppen uit 2015 die de komende jaren ongetwijfeld een belangrijke impact zullen hebben op de wereld.

10 Ontdekking van Teixobactin

In 2014 waarschuwde de Wereldgezondheidsorganisatie dat de wereld een tijdperk van post-antibiotica binnenging, en dat ze gelijk hadden. We hebben geen nieuw antibioticum gevonden dat sinds 1987 bijna 30 jaar geleden als medicijn werd gebruikt. Geneesmiddelresistente infecties worden een steeds vaker voorkomend probleem. Maar in 2015 hebben wetenschappers een ontdekking gedaan die is beschreven als een "wisselaar van de naam"

Wetenschappers ontdekten een nieuwe klasse antibiotica met 25 nieuwe antimicrobiële middelen, waaronder een krachtige klasse genaamd teixobactine. Dit nieuwe antibioticum doodt microben door hun vermogen om celwanden te bouwen te blokkeren, zodat de microben geen resistentie tegen het medicijn kunnen ontwikkelen. Tot nu toe is teixobactine efficiënt gebleken in het doden van MRSA en verschillende bugs die tuberculose veroorzaken.

Misschien nog belangrijker, het team achter de ontdekking gebruikte een nieuwe methode om antibiotica te laten groeien om deze resultaten te krijgen. Ze creëerden een 'onderaards hotel' waar elke pod (of 'Äúkamer') is gescheiden van de rest en een enkele bacterie bevat.

Dat Äúhotel,Äù wordt dan in de grond geplaatst, waardoor veel antibiotica kunnen worden gekweekt in laboratoria die daarvoor niet in staat waren. Wat teixobactine betreft, leiden veelbelovende testen op muizen tot testen bij mensen, die in 2017 zouden moeten beginnen.

9 Artsen laten stemmen uit krassen groeien

Een van de meest opwindende, futuristische medische gebieden is weefselregeneratie. In 2015 heeft de lijst met geregenereerde orgels een nieuw gegeven toegevoegd toen artsen aan de Universiteit van Wisconsin menselijke stembanden uit het niets ontwikkelden.

Onder leiding van dr. Nathan Welham heeft het team biologisch weefsel ontwikkeld dat het stembandmucosa nabootst, dat de flappen vertegenwoordigt die trillen in het strottenhoofd om menselijke spraak te creëren. De gedoneerde cellen waren afkomstig van vijf menselijke patiënten en werden gedurende twee weken in het laboratorium gekweekt. Daarna werden ze vastgemaakt aan larynges met valse windpijpen.

De wetenschappers beschreven het geluid gemaakt door de koorden als een, Äúeeee-achtig geluid, 'als een robotachtige kazoo. Dit komt echter overeen met het geluid dat normaal gesproken alleen door echte menselijke stembanden zou worden gegenereerd. Met behulp van extra structuren zoals een keel of mond zijn wetenschappers ervan overtuigd dat de stembanden in het laboratorium de geluiden van echte koorden kunnen evenaren.

In de laatste fase van het experiment testten wetenschappers of muizen die werden gemanipuleerd met menselijke immuunsystemen het weefsel zouden afwijzen. Gelukkig deden ze dat niet, en Welham denkt nu dat het stembandweefsel immuun is, wat betekent dat het geen reactie van het immuunsysteem veroorzaakt.

8 Cancer Drug zou Parkinson-patiënten kunnen helpen

Tasigna (ook bekend als nilotinib) is een door de FDA goedgekeurd medicijn dat regelmatig wordt gebruikt om mensen met leukemie te behandelen. Een nieuw onderzoek in het Universitair Medisch Centrum in Georgetown suggereert echter dat Tasigna extreem krachtig kan zijn in het beheersen van de symptomen van de ziekte van Parkinson door cognitie, motoriek en niet-motorische functies te verbeteren.

Fernando Pagan, een van de artsen die verantwoordelijk is voor de studie, is van mening dat nilotinib-therapie de eerste in zijn soort zou kunnen zijn om cognitieve en motorische achteruitgang bij patiënten met een neurodegeneratieve aandoening zoals Parkinson om te keren.

De studie duurde zes maanden en betrof 12 patiënten die steeds hogere doses nilotinib namen. Alle 11 proefpersonen die de proef hadden beëindigd, hadden enig voordeel van de therapie, waarvan er 10 significante klinische verbeteringen rapporteerden.

Het primaire doel van deze studie was veiligheid - om ervoor te zorgen dat het menselijk lichaam nilotinib zonder bijwerkingen kon verdragen. De gebruikte doses waren veel kleiner dan die normaal worden gegeven aan leukemiepatiënten.

Hoewel het medicijn succesvol is gebleken, werd de studie uitgevoerd bij een kleine groep mensen zonder controle- of placebogroepen. Meer onderzoek is nodig voordat Tasigna een levensvatbare behandeling voor de ziekte van Parkinson wordt.

7 's werelds eerste driedimensionale ribbenkast

In de afgelopen jaren heeft 3D-printen de krantenkoppen gehaald door opwindende innovaties te produceren op vele gebieden, waaronder de geneeskunde. In 2015 voerden artsen in het Universitair Ziekenhuis van Salamanca in Spanje 's werelds eerste ribbentransplantatie uit met behulp van een 3-D bedrukte borstprothese.

De patiënt leed aan sarcomen op de borstwand. Om de tumoren te bereiken en te voorkomen dat ze zich verspreiden, moesten de artsen delen van zijn ribbenkast verwijderen. Een titaniumimplantaat om die ontbrekende stukken te vervangen bestond al.

Een implantaat voor een groot deel van het skelet is echter gemaakt van meerdere componenten die na verloop van tijd kunnen losraken en nieuwe medische complicaties kunnen veroorzaken. Bovendien is de skeletstructuur van elke persoon uniek, waardoor het ingewikkeld wordt om het implantaat perfect te passen.

Artsen beseften dat een 3D-printer kan worden gebruikt om een ​​zeer op maat gemaakte titaniumstructuur te maken die beter bij deze specifieke patiënt past. Na het verkrijgen van 3D-CT-scans met een hoge resolutie, hebben wetenschappers de Arcam-printer met een waarde van 1,3 miljoen dollar gebruikt om met succes een implantaat te maken met delen van het borstbeen en de ribbenkast. De operatie om het implantaat in het lichaam te fixeren verliep goed en de patiënt herstelde volledig.

6 Huidcellen omgezet in hersencellen

De wetenschappers van het Salk Institute in La Jolla, Californië, hebben een druk jaar gehad met het bestuderen van het menselijk brein. Ze ontwikkelden een methode om huidcellen in hersencellen te veranderen en hebben al verschillende nuttige toepassingen voor deze nieuwe techniek gevonden.

Om te beginnen vonden wetenschappers een manier om huidmonsters in oude hersencellen om te zetten.Dit maakt het voor de specialisten van de ziekte van Alzheimer en Parkinson gemakkelijker om hersenweefsel te bestuderen dat de gevolgen van veroudering heeft ondervonden. Historisch gezien werden dierlijke hersenen gebruikt voor onderzoek, maar er zijn grenzen aan wat we van andere soorten kunnen leren.

Meer recent zijn stamcellen voor onderzoek in hersencellen veranderd. Deze hebben echter tijdens hun conversie een proces van verjonging doorgemaakt en hebben de hersenen van een oudere persoon niet nauwkeurig nagebootst.

Toen onderzoekers eenmaal de techniek ontwikkelden voor het kunstmatig creëren van hersencellen, specialiseerden zij zich in het maken van neuronen die serotonine produceren. Hoewel deze een klein deel van het menselijk brein vormen, zijn ze in verband gebracht met ernstige aandoeningen zoals autisme, schizofrenie en depressie.

Tot nu toe produceerden neuronen, ontwikkeld onder laboratoriumomstandigheden, een andere hersenstof, bekend als glutamaat. Deze nieuwe techniek zou echt een zegen moeten zijn voor onderzoekers die geestesziekten bestuderen.

5 mannelijke anticonceptie pil

In Japan hebben wetenschappers van het Osaka University Research Institute for Microbial Diseases nieuw onderzoek gepubliceerd dat in de nabije toekomst zou kunnen leiden tot een mannelijke anticonceptiepil. Ze werkten met medicijnen die tacrolimus en cyclosporine A worden genoemd.

Normaal gesproken worden deze geneesmiddelen toegediend aan orgaantransplantatiepatiënten om hun immuunsysteem te onderdrukken en de kans te verminderen dat hun lichaam nieuwe organen afwijst. Dit wordt gedaan door de productie te remmen van een enzym genaamd calcineurine, dat PPP3R2 en PPP3CC bevat, twee eiwitten die ook in sperma worden aangetroffen.

De onderzoekers bestudeerden muizen en ontdekten dat degenen die niet konden reproduceren lage hoeveelheden PPP3CC hadden, wat suggereert dat de afwezigheid van dit eiwit onvruchtbaarheid zou kunnen veroorzaken. Bij nadere bestudering concludeerden de wetenschappers dat het eiwit verantwoordelijk was voor het geven van de spermacel genoeg flexibiliteit en kracht om het membraan van het vrouwelijke ei te penetreren.

Een test uitgevoerd op normale, gezonde muizen bevestigde hun bevindingen. Het duurde slechts vier en vijf dagen voordat tacrolimus en cyclosporine de muizen onvruchtbaar maakten. Hun vruchtbaarheid werd een week na het innemen van de medicijnen weer normaal. Nog belangrijker is dat calcineurine geen hormoon is, dus het richten ervan zou de iemands drift van iemand niet mogen beïnvloeden.

Ondanks de veelbelovende resultaten, is een mannelijke anticonceptiepil nog jaren verwijderd, als deze al komt. Ongeveer 80 procent van de studies met muizen is niet van toepassing op mensen. Onderzoekers blijven echter hoopvol omdat het effect op de menselijke vruchtbaarheid al is gemeld. Vergelijkbare geneesmiddelen zijn al klinisch onderzocht en worden gebruikt bij mensen.

4 DNA-afdrukken

De technologie van 3D-printen heeft een unieke, nieuwe industrie gecreëerd, een die DNA afdrukt en verkoopt. Hoewel de term 'drukken' veel wordt gebruikt omdat het een commerciële aantrekkingskracht heeft, beschrijft het niet nauwkeurig wat er gebeurt.

Zoals de CEO van Cambrian Genomics uitlegt, lijkt het proces meer op een high-tech versie van "spellingscontrole" dan op afdrukken. Miljoenen stukjes DNA op kleine metalen kralen worden gescand door een computer die degene selecteert die nodig zijn om de gewenste DNA-sequentie te maken. Daarna vuurt een laser op de juiste korrels en plaatst het DNA in een schaal om de streng te vormen die door de klant wordt gevraagd.

Bedrijven zoals Cambrian zien een nabije toekomst waarin mensen computersoftware kunnen gebruiken om nieuwe organismen te verzamelen, gewoon voor de lol. Het is begrijpelijk dat sommige mensen zich zorgen maken over de ethische en praktische implicaties van dergelijke macht in de handen van uw gemiddelde Joe, laat staan ​​iemand die deze kwaadwillig wil gebruiken.

Voor nu wordt het afdrukken van DNA beschouwd als een zegen voor het medische veld. Geneesmiddelenfabrikanten en onderzoeksbedrijven zijn de belangrijkste klanten van organisaties zoals Cambrian.

Wetenschappers van het Karolinska Instituut in Zweden gingen nog een stap verder en construeerden DNA-strengen in de vorm van een konijn. DNA-origami, zoals ze het noemen, lijkt misschien gewoon een coole feesttruc, maar het kan ook medische toepassingen hebben als een nieuwe, effectievere medicijnafleveringsmethode. Het proces kan worden gebruikt om meer resistente structuren te maken die niet in het menselijk lichaam zullen afbreken.

3 Nanobots werken in een levend wezen

Begin 2015 scoorde het veld van de robotica een grote overwinning toen een team van onderzoekers van de Universiteit van Californië in San Diego aankondigde dat ze de eerste succesvolle tests hadden uitgevoerd waarin nanobots werden gebruikt om een ​​taak in een levend wezen uit te voeren.

De wezens in kwestie waren laboratoriummuizen. Na geïmplanteerd te zijn in de dieren, reisden de micromachines naar de magen van de muizen en leverden hun nuttige lading - kleine goudvlekken. Aan het einde van de procedure hadden de muizen geen schade aan hun maagwand, wat aantoont dat het veilig is voor dieren om deze microscopische nanobots in te nemen.

Daaropvolgend onderzoek onthulde dat er meer goudvlokken in de maag bleven door deze methode te gebruiken dan door ze gewoon in te nemen. Dit suggereert dat nanobots in de toekomst een effectievere medicijnafgiftemethode zou kunnen worden.

De motoren op de machines zijn gemaakt van zink. Wanneer ze in contact komen met zuren in het lichaam, treedt er een chemische reactie op die waterstofbellen genereert en de nanobots voortstuwt. Na een tijdje lossen de motoren gewoon op in het maagzuur.

Hoewel deze procedure tien jaar in de maak was, duurde het tot 2015 tot het met succes werd uitgevoerd op dieren in plaats van celculturen in petrischalen. In de toekomst kunnen nanorobots worden gebruikt om een ​​breed scala aan ziekten te detecteren en zelfs te behandelen door individuele cellen aan te vallen.

2 Injecteerbaar Brain Nano-implantaat

Een team van Harvard ontwikkelde een hersenimplantaat dat belooft een groot aantal ziektes te behandelen, variërend van neurodegeneratieve ziekten tot verlamming. Het implantaat bestaat uit een elektronisch apparaat gemaakt van steigers dat op verschillende machines kan worden aangesloten nadat het in de hersenen is ingebracht.Het kan dan worden gebruikt om neurale activiteit te controleren, weefsel te stimuleren en regeneratie van neuronen te bevorderen.

Het elektronische gaas is gemaakt van geleidende polymeerdraden met ofwel transistoren of nanoschaalelektroden op hun kruispunten. Flexibel en zacht om hersenweefsel na te bootsen, het gaas bestaat voornamelijk uit lege ruimte zodat cellen zich er gemakkelijk omheen kunnen plaatsen.

Vanaf begin 2016 voert het team van Harvard nog steeds tests uit om te zien hoe veilig de procedure is. Tot nu toe hebben twee muizen apparaten gehad die zijn gemaakt van 16 elektrische componenten die in hun hersenen zijn geïmplanteerd. Deze apparaten hebben met succes individuele neuronen gevolgd en gestimuleerd.

1 THC-producerende gist

Jarenlang werd marihuana gebruikt om symptomen te behandelen die werden veroorzaakt door HIV of chemotherapie. Als alternatief zijn er pillen die de synthetische versie van de belangrijkste psychoactieve stof van marihuana, tetrahydrocannabinol (ook bekend als THC), gebruiken.

Nu hebben biochemici van de Technische Universiteit van Dortmund in Duitsland aangekondigd een nieuwe giststam te hebben ontwikkeld die THC kan produceren. Verder hebben ze ook niet-gepubliceerde gegevens over een giststam die cannabidiol produceert, een ander actief bestanddeel van marihuana.

Marihuana heeft verschillende moleculaire verbindingen die van belang zijn voor onderzoekers. Daarom zou een efficiënte, betrouwbare methode om het gewenste molecuul in grote hoeveelheden te genereren een enorme zegen voor de medische wereld zijn. Op dit moment is het kweken van de plant echter nog steeds de meest effectieve methode. Tot 30 procent van het droge gewicht van een moderne marihuana-soort kan THC zijn.

Toch zijn de onderzoekers van Dortmund hoopvol dat dit in de toekomst zal veranderen. Op dit moment is de gist gebaseerd op precursormoleculen in plaats van het voorkeursalternatief van eenvoudige suikers. Dit leidt tot kleine hoeveelheden THC die bij elke batch worden aangemaakt.

Echter, verder onderzoek kan het proces verfijnen tot het punt waarop biochemici de THC-productie kunnen maximaliseren en opschalen voor industriële doeleinden. Dit zou medische onderzoekers en Europese regelgevers tevreden stellen, die op zoek zijn naar een nieuwe manier om THC te produceren zonder marihuana te verbouwen.