Ένας αινιγματικός πλανήτης πέρα από τον Πλούτωνα. Astronomers spot distant world in Solar System’s far reaches

Αστρονόμοι εντόπισαν ακόμα ένα παγωμένο σώμα στις παρυφές του Ηλιακού Συστήματος με παράξενη τροχιά. Ένα έτος στο μυστηριώδες αντικείμενο L91 διαρκεί πάνω από 20.000 γήινα χρόνια. The enigmatic object travels an orbit that reaches well beyond Pluto. An artist’s conception of the view from the outer Solar System. Credit: NASA/ESA/ G. Bacon

Μόλις λίγες ημέρες μετά την ανακοίνωση για έναν νέο υποψήφιο πλανήτη νάνο στο Ηλιακό Σύστημα, αστρονόμοι αναφέρουν ότι εντόπισαν ακόμα ένα παγωμένο σώμα στις παρυφές του Ηλιακού Συστήματος, τόσο μακρινό ώστε χρειάζεται πάνω από 20.000 χρόνια να ολοκληρώσει μια περιφορά γύρω από τον Ήλιο.

Ο εντοπισμός του αντικείμενου, γνωστού με την ονομασία L91, «βρίσκεται ακριβώς στο όριο των δυνατοτήτων μας» σχολιάζει στον δικτυακό τόπο του Science η Μισέλ Μπάνιστερ του Queen's University στο Μπέλφαστ, η οποία ανακοίνωσε την ανακάλυψη σε συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στην Καλιφόρνια.

Το L91 με την περίεργη τροχιά

L91’s 20,000-year orbit may have been shaped by an external force. Credit: L. Calçada/ESO

To L91, του οποίου το μέγεθος και η σύσταση παραμένουν άγνωστα, είναι μέλος μιας οικογένειας μακρινών σωμάτων που ακολουθούν περίεργες τροχιές, oι οποίες δείχνουν να επηρεάζονται από βαρυτικές επιδράσεις που δεν προέρχονται από τον Ήλιο ή τους οκτώ πλανήτες.

Η ιδιόμορφη τροχιά που ακολουθεί το L91 μαρτυρεί ότι το αντικείμενο ίσως επηρεάστηκε στο παρελθόν από τη βαρυτική έλξη του πλανήτη Ποσειδώνα, ή ακόμα και από έναν άγνωστο πλανήτη που ίσως κρύβεται στη μεθόριο του Ηλιακού Συστήματος.

Η απόσταση του L91 από τον Ήλιο αυξομειώνεται δραματικά από τις 50 Αστρονομικές Μονάδες ή AU (ένα AU ισούται με την απόστασης της Γης από τον Ήλιο, περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα) μέχρι τις 1.430 AU.

Αυτό σημαίνει ότι, όταν βρίσκεται στη μέγιστη απόσταση από τον Ήλιο, το αντικείμενο ίσως φτάνει μέχρι το Νέφος του Όορτ, ένα υποθετικό σύννεφο από κομήτες και άλλα παγωμένα σώματα που περιβάλλει το Ηλιακό Σύστημα.

Υπό τη βαρυτική επίδραση του Ποσειδώνα

Strange orbits of small, icy worlds in the far reaches of the solar system could lead researchers to the elusive Planet Nine. Astronomers have discovered that one of these, called L91, sweeps so far out that it may take more than 20,000 years to orbit the sun (artist's impression shown).

Η ερευνητική ομάδα που ανακάλυψε το L91 εκτιμά ότι η ιδιόμορφη τροχιά του αντικειμένου πιθανότατα διαμορφώθηκε από τη βαρυτική επίδραση του Ποσειδώνα στο μακρινό παρελθόν.

Διαφορετική άποψη έχει ωστόσο ο Κονσταντίν Μπατίγκιν, αστρονόμος του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνια (Caltech): η παράξενη τροχιά του L91 θα μπορούσε να εξηγηθεί από τον λεγόμενο Πλανήτη 9 (πλανήτης με μάζα δεκαπλάσια της Γης που «κρύβεται» στο Ηλιακό Σύστημα) του οποίου η ύπαρξη προτάθηκε εφέτος τον Ιανουάριο αλλά παραμένει ως σήμερα ανεπιβεβαίωτη.

Πηγή: nature.com

Ο πιο καυτός Σεπτέμβρης. September an Exclamation Point on String of Hot Months

Έσπασε τα ρεκόρ στα μετεωρολογικά χρονικά. A map of the September 2016 LOTI (land-ocean temperature index) anomaly, showing that much of the warmer temperatures occurred in the northern hemisphere. (Credit: NASA/GISS)

Ένας ακόμη μήνας του 2016, ο Σεπτέμβριος, έσπασε το ρεκόρ θερμοκρασίας στα μετεωρολογικά χρονικά και ήταν -έστω οριακά- ο πιο ζεστός των τελευταίων 136 ετών, σύμφωνα με τα στοιχεία του Ινστιτούτου Διαστημικών Μελετών Goddard της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), στη Νέα Υόρκη.

Η θερμοκρασία του φετινού Σεπτεμβρίου ήταν κατά 0,004 βαθμούς Κελσίου μεγαλύτερη, από εκείνη του Σεπτεμβρίου 2014, που έως τώρα κατείχε το ρεκόρ για τον συγκεκριμένο μήνα. Η διαφορά είναι τόσο μικρή πάντως, που ουσιαστικά πρόκειται για «ισοπαλία».

Τα δεδομένα

September global temperature data. Credit: NASA GISS

Σε μεγαλύτερο βάθος χρόνου, ο Σεπτέμβριος 2016 ήταν κατά 0,91 βαθμούς Κελσίου πιο ζεστός από τον μέσο όρο των ετών 1951-1980, που χρησιμοποιείται ως περίοδος αναφοράς από τη NASA. Ο φετινός Αύγουστος ήταν κατά 0,16 βαθμούς θερμότερος από τον περσινό Αύγουστο.

Monthly temperature anomalies with base 1980-2015, superimposed on a 1980-2015 mean seasonal cycle. (Credit: NASA/GISS/Schmidt)

Το νέο -έστω και οριακό -ρεκόρ του φετινού Σεπτεμβρίου σημαίνει ότι στους 11 από τους 12 τελευταίους συνεχόμενους μήνες (ξεκινώντας από τον Οκτώβριο 2015) έχουν σημειωθεί απανωτά θερμοκρασιακά ρεκόρ. Οι επιστήμονες θεωρούν σχεδόν δεδομένο (με πιθανότητα πάνω από 99%) ότι, με βάση την έως τώρα τάση, το 2016 θα σπάσει το ετήσιο ρεκόρ ζέστης στη Γη. Ήδη το πρώτο εξάμηνο φέτος, σύμφωνα με τη NASA, ήταν το θερμότερο στα μετεωρολογικά χρονικά.

The Nasa Earth Observatory chart created by Joshua Stevens reveals how temperatures have risen since scientists began keeping records in 1880.

Τα στοιχεία του Ινστιτούτου Goddard βασίζονται στην ανάλυση δεδομένων από περίπου 6.300 μετεωρολογικούς σταθμούς σε όλο τον κόσμο. Η σύγχρονη καταγραφή των θερμοκρασιών σε παγκόσμιο επίπεδο θεωρείται ότι άρχισε το 1880, επειδή προηγουμένως δεν υπήρχαν επαρκείς μετρήσεις που να καλύπτουν όλον τον πλανήτη.

Η Αφροδίτη ήταν ο πρώτος φιλόξενος πλανήτης; Was Venus the first habitable planet in our solar system?

Σήμερα η Αφροδίτη είναι μια πραγματική κόλαση. Κάποτε όμως ήταν φιλόξενη στην ζωή και ίσως εκεί να δημιουργήθηκαν οι πρώτες σύνθετες μορφές ζωής στο ηλιακό μας σύστημα. Often referred to as Earth’s evil twin, Venus is the solar system’s hottest planet. But research suggests that Venus may have had vast oceans and a balmy climate. Artist’s concept of lightning on Venus. The Japan Aerospace Exploration Agency’s Venus Climate Orbiter mission is observing the planet’s weather system in unprecedented detail. Illustration: ESA/ Christophe Carreau

Οι επιστήμονες την αναφέρουν ως την «κολασμένη δίδυμη αδελφή»  της Γης επειδή το μέγεθος και διάφορα γεωατμοσφαιρικά χαρακτηριστικά της μοιάζουν με αυτά του πλανήτη μας. Η Αφροδίτη είναι πράγματι ένας κολασμένος, ένας τοξικός κόσμος αλλά οι ειδικοί εκτιμούν ότι στο παρελθόν οι συνθήκες εκεί ήταν πολύ διαφορετικές. Μια νέα μελέτη που έγινε για την Αφροδίτη αναφέρει ότι σίγουρα ήταν ένας πλανήτης φιλικός στη ζωή και πιθανότατα ήταν ο πρώτος φιλόξενος πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα.

Τα ευρήματα

A image of the Venus’ night-side produced by the Akatsuki mission. Photograph: JAXA

Τη νέα μελέτη πραγματοποίησαν επιστήμονες του Ινστιτούτου Διαστημικών Επιστημών Goddard της NASA και θα την παρουσιάσουν στο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Ένωσης που θα γίνει αυτή την εβδομάδα στην Πασαντένα της Καλιφόρνια. Σύμφωνα με τους ερευνητές πριν από περίπου τρία δις έτη, όταν η Γη προσπαθούσε ακόμη να συνέλθει από τις τρομακτικές συγκρούσεις που είχε υποστεί με γιγάντια διαστημικά σώματα από τα οποία προέκυψε ανάμεσα στα άλλα η Σελήνη, στην Αφροδίτη υπήρχαν μεγάλοι ωκεανοί και ήπιες κλιματικές και ατμοσφαιρικές συνθήκες. Οι ωκεανοί είχαν βάθος περίπου δύο χλμ. ενώ σε κάποιες περιοχές της Αφροδίτης οι συνθήκες ήταν παρόμοιες με αυτές στις τροπικές περιοχές της Γης.

Τότε και τώρα

Artist’s impression of an active volcano on Venus. The Akatsuki mission could answer longstanding questions, such as whether the planet has volcanic activity. Illustration: ESA/AOES

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτές οι ιδανικές για την ζωή συνθήκες είχαν διαμορφωθεί πριν από περίπου τρία δις. έτη. Ίσως λοιπόν σε τέτοιες συνθήκες η ζωή στην Αφροδίτη να μην είχε κάνει απλά κάνει την εμφάνιση της σε επίπεδο μικροβιακό, όπως εικάζεται ότι είχε συμβεί την ίδια χρονική περίοδο στη Γη, αλλά να είχαν αναπτυχθεί πιο σύνθετες μορφές ζωής. Μάλιστα οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι οι ωκεανοί και οι φιλικές στη ζωή συνθήκες υπήρχαν στην Αφροδίτη υπήρχαν μέχρι και πριν από περίπου 715 εκ. έτη.

Αυτό σημαίνει ότι υπήρξε άπλετος χρόνος για να αναπτυχθεί και να εξελιχθεί η ζωή στον πλανήτη. Κάποιο γεγονός που δεν έχουν καταφέρει να εξακριβώσουν ακόμη οι επιστήμονες μετέτρεψε την φιλόξενη Αφροδίτη στον πιο καυτό πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος. Η μέση θερμοκρασία του πλανήτη ξεπερνά τους 460 βαθμούς Κελσίου ενώ το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα είναι 90 φορές μεγαλύτερα από αυτά της Γης. Η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης περιέχει επίσης ένα εκατομμύριο περισσότερο διοξείδιο του θείου από ό,τι η ατμόσφαιρα της Γης.

Πηγή: Geophysical Research Letters

Ξεκινά η δημιουργία του «Ανθρώπινου Άτλαντα». Human Cell Atlas project aims to map the human body's 35 trillion cells

Θα καταγράφει κάθε κύτταρο στο ανθρώπινο σώμα για να βοηθήσει στην βιοϊατρική και στη φαρμακευτική έρευνα. The international effort aims to decipher the types and properties of every cell a person contains in a bid to speed up discoveries in medical science. Photograph: Kiyoshi Takahase Segundo / Alamy/Alamy

Επιστήμονες από όλο τον κόσμο ανακοίνωσαν ότι ξεκινούν μια φιλόδοξη παγκόσμια πρωτοβουλία για να δημιουργήσουν έναν «Άτλαντα των Ανθρωπίνων Κυττάρων», που θα καταγράψει κάθε κύτταρο στο ανθρώπινο σώμα. Με αυτό τον τρόπο, ελπίζουν ότι θα επιταχύνουν την πρόοδο στη βιοϊατρική και στη φαρμακευτική έρευνα.

Πρώτη φορά

Credit: Genome Research Limited

Είναι η πρώτη φορά που θα επιδιωχθεί κάτι τέτοιο και το εγχείρημα θυμίζει το Πρόγραμμα Ανθρωπίνου Γονιδιώματος που «διάβασε» το DNA του ανθρώπου. Ο «Ανθρώπινος Κυτταρικός Άτλας» -που αναμένεται να πάρει τουλάχιστον μια δεκαετία για να δημιουργηθεί- θα «χαρτογραφήσει» τα είδη και τις ιδιότητες όλων των ανθρωπίνων κυττάρων σε όλους τους ιστούς και σε όλα τα όργανα, ώστε να δημιουργήσει ένα «χάρτη αναφοράς» του ανθρωπίνου σώματος.

Το πρώτο βήμα έγινε χθες σε διεθνή συνάντηση στο Λονδίνο, μετά από πρωτοβουλία του κοινού Ινστιτούτου Broad των πανεπιστημίων ΜΙΤ και Χάρβαρντ, καθώς και του βρετανικού Ινστιτούτου Wellcome Trust. Αποφασίσθηκε ότι ο Άτλας θα είναι ελεύθερα προσβάσιμος στους επιστήμονες και γιατρούς όλου του κόσμου, βοηθώντας τους έτσι να δώσουν πιο αποτελεσματικά τη μάχη κατά των διαφόρων ασθενειών, διευκολύνοντας τόσο καλύτερες διαγνώσεις όσο και θεραπείες.

Αμέτρητα

Credit: Genome Research Limited

Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από τρισεκατομμύρια κύτταρα, αδύνατο να υπολογισθούν πόσα ακριβώς, αλλά εκτιμώνται σε περίπου 35 τρισεκατομμύρια. Τα εγχειρίδια βιολογίας και ιατρικής αναφέρουν ότι στο σώμα μας υπάρχουν περίπου 200 διαφορετικά είδη κυττάρων, αλλά οι επιστήμονες θεωρούν σίγουρο ότι στην πραγματικότητα υπάρχουν αρκετά περισσότερα.

Σε πρώτη φάση, θα γίνουν ορισμένα πιλοτικά ερευνητικά προγράμματα και θα συνταχθεί μια «Λευκή Βίβλος» για τα επόμενα βήματα. Οι συνεχείς βελτιώσεις στην τεχνολογία γεννούν την αισιοδοξία ότι πλέον ένας τέτοιος κυτταρικός «Άτλας» είναι εφικτός. Η Πρωτοβουλία Τσαν-Ζάκερμπεργκ, που έχουν ιδρύσει ο επικεφαλής του Facebook και η σύζυγός του, έχει ήδη κάνει γνωστό ότι θα στηρίξει χρηματοδοτικά το εγχείρημα.

Απίστευτος ισχυρισμός για νοήμονα ζωή στο Σύμπαν. 234 Strange Signals from outer space could mean Aliens are contacting us

Αστρονόμοι υποστηρίζουν ότι ανακάλυψαν... 234 εξωγήινους πολιτισμούς. Are Alien civilizations trying to contact Earth? Researchers believe Extraterrestrial civilizations with similar technology to ours my be contacting us.

Αν έχουν δίκιο, σίγουρα θα είναι η ανακάλυψη του αιώνα: περίεργες, περιοδικές λάμψεις που καταγράφηκαν σε 234 μακρινά άστρα είναι στην πραγματικότητα μηνύματα εξωγήινων πολιτισμών, υποστηρίζουν δύο ερευνητές στον Καναδά. Άλλοι, πάντως, εκτιμούν ότι πρόκειται όχι για την ανακάλυψη, αλλά για τη μπαρούφα του αιώνα.

Οι διακυμάνσεις

Τα επίμαχα σήματα καταγράφηκαν με τηλεσκόπιο του ερευνητικού προγράμματος Sloan Digital Sky Survey. Twinkle, twinkle? Strange signals from 234 stars could be ET – or human error. Credit: Sloan Digital Sky Survey

Το 2012, υπενθυμίζει το περιοδικό New Scientist, ο Ερμάνο Μπόρα του Πανεπιστημίου του Λάβαλ στο Κεμπέκ διατύπωσε την υπόθεση ότι ένας εξωγήινος πολιτισμός που θα ήθελε να γνωστοποιήσει την παρουσία του θα μπορούσε να στρέψει προς τη Γη ένα ισχυρό λέιζερ που αναβοσβήνει με μεγάλη ταχύτητα. Αυτό θα δημιουργούσε περιοδικές διακυμάνσεις στην ακτινοβολία του μητρικού τους άστρου, τις οποίες θα μπορούσαμε θεωρητικά να ανιχνεύσουμε με μαθηματική ανάλυση της ακτινοβολίας.

Βέβαιος ότι η υπόθεσή του είναι λογική, ο Μπόρα ζήτησε από τον μεταπτυχιακό φοιτητή του Έρικ Τρότιερ να αναζητήσει τέτοια σήματα σε 2,5 εκατομμύρια άστρα που έχουν μελετηθεί στο πλάισιο του Sloan Digital Sky Survey, μια μεγάλη προσπάθεια για την απογραφή των άστρων στον ουρανό.

Πράγματι, παλμοί ακτινοβολίας που επαναλαμβάνονται ανά τακτά χρονικά διαστήματα, περίπου κάθε 1,65 picosecond (10-12 δευτερόλεπτα) καταγράφηκαν όχι σε ένα αλλά σε 234 άστρα. Τα περισσότερα από αυτά έχουν παρόμοια φασματική υπογραφή με τον Ήλιο, κάτι που σύμφωνα με τον Μπόρα ενισχύει την υπόθεση ότι πρόκειται για σήματα εξωγήινων.

Το ερευνητικό δίδυμο διαβεβαιώνει ότι απέκλεισε κάθε άλλη εξήγηση, όπως περιορικές μεταβολές στα ίδια τα άστρα, και εμφανίζεται σχεδόν βέβαιο ότι πρόκειται για σπουδαία ανακάλυψη. «Έχω την έντονη υποψία ότι πρόκειται για σήμα εξωγήινων πολιτισμών» λέει ενθουσιασμένος ο Μπόρα, ο οποίος δημοσιεύει τους υπολογισμούς του στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv.

Οι αμφιβολίες

The Breakthrough Listen project will use the Automated Planet Finder to observe a controversial sampling of stars. (Credit: Vogt et al. 2014 / UC-Berkeley / Lick Observatory)

Μόνο που δεν συμμερίζονται όλοι τον ενθουσιασμό του: ανεξάρτητοι ερευνητές που κλήθηκαν να σχολιάσουν το θέμα στο New Scientist δήλωσαν ότι η επίμαχη μελέτη δεν εξαντλεί όλα τα πιθανά ενδεχόμενα και πηδά σε βεβιασμένα συμπεράσματα. Ένας τόσο προκλητικός ισχυρισμός, εξάλλου, θα έπρεπε να συνοδεύεται από ατράνταχτες αποδείξεις.

Παρόλα αυτά, ο ισχυρισμός του Μπόρα θα μπει στο μικροσκόπιο, ή μάλλον στο τηλεσκόπιο, του Breakthrough Listen, ενός προγράμματος αναζήτησης εξωγήινης νοημοσύνης με επικεφαλής τον Άντριου Σιέμιον του Ερευνητικού Κέντρου SETI στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ.

Σύμφωνα πάντως με ανακοίνωση του προγράμματος, τα επίμαχα σήματα που ανίχνευσε ο Μπόρα είναι πολύ πιθανό να προέρχονται από λάθη στο καλιμπράρισμα οργάνων ή από σφάλματα κατά την ανάλυση των δεδομένων. Στην κλίμακα που χρησιμοποιεί το Breakthrough Listen, τα «εξωγήινα» σήματα βαθμολογήθηκαν μεταξύ του 0 και του 1, κάτι που σημαίνει ότι θεωρούνται μάλλον ασήμαντα. Εκτός αν στο μέλλον αποδειχθούν άκρως σημαντικά...

Πηγή: https://arxiv.org/pdf/1610.03031v1.pdf

Αποκάλυψαν τα «αόρατα» χρώματα δοχείου της Αρχαίας Αθήνας. X-rays uncover surprising techniques in the creation of art on ancient Greek pottery

Πρόκειται για μία λήκυθο από τον 5ο π.Χ αιώνα ο οποίος κατασκευάστηκε με επαναστατική τεχνική. Οι ερευνητές έδωσαν στη δημοσιότητα την εικόνα των αόρατων χρωματικών στρωμάτων της λήκυθου. A chemical map of Greek art revealed that a calcium-based color additive was used for white, which would have added an additional step. It also raised questions about the firing process due to the absence of zinc in the black regions. It had been assumed that a zinc additive was key to achieving the black figures in the heating process. Credit: SLAC National Accelerator Laboratory

Μια σημαντική αποκάλυψη έκανε ομάδα ειδικών στις ΗΠΑ. Χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική (φθορισμό με πηγή σύγχροτρον ακτίνων Χ) κατάφεραν να εντοπίσουν κρυμμένα ή καλύτερα «αόρατα» στρώματα βαφών σε μία λήκυθο της Αρχαίας Αθήνας του 5ου π.Χ αιώνα.

Η ανακάλυψη

Η λήκυθος που μελέτησαν οι αμερικανοί ερευνητές. Athenian oil-flask (lekythos) from 500-480 B.C., decorated in the black-figure technique. Credit: Cantor Arts Center

Οι λήκυθοι ήταν δοχεία στα οποία τοποθετούνταν λάδι και η βασική τους χρήση ήταν για το μύρωμα των νεκρών. Ερευνητές του Κέντρου Τεχνών Cantor και του Πανεπιστημίου Στάνφορντ στην Καλιφόρνια χρησιμοποίησαν την τεχνική και κατάφεραν ουσιαστικά να δημιουργήσουν τον χημικό του χάρτη. Όπως αποκαλύφθηκε ο καλλιτέχνης που ζωγράφισε το δοχείο χρησιμοποίησε διάφορες ουσίες (ασβέστιο, κάλιο, σίδηρο) για την παραγωγή συγκεκριμένων χρωμάτων (πράσινο, κόκκινο, μπλε) τα οποία ανέμιξε με τέτοιο τρόπο ώστε να επιτύχει το καλύτερο δυνατό μαύρο και άσπρο χρώμα που χρησιμοποίησε στην απεικόνιση.

A custom-made mount held the delicate pot during a rotational scan at SSRL. Credit: Cantor Arts Center

Η πιο σημαντική αποκάλυψη όμως είναι ότι στην δημιουργία του δοχείου δεν χρησιμοποιήθηκε ψευδάργυρος που θεωρείται το βασικότερο συστατικό για να επιτευχθεί η παραγωγή μαύρου χρώματος κατά την διαδικασία της θέρμανσης ενός κεραμικού αντικειμένου. Αυτό εντυπωσίασε αλλά και προβλημάτισε τους ειδικούς πιστοποιώντας έτσι την ευρέως διαδεδομένη άποψη ότι οι δημιουργοί των κεραμικών στην Αρχαία Ελλάδα και ειδικά στην Αρχαία Αθήνα είχαν αγγίξει τον ανώτερο βαθμό τελειότητας στην τέχνη τους. Οι ειδικοί δεν έχουν καταφέρει ακόμη να κατανοήσουν πλήρως τον τρόπο κατασκευής αυτών των αντικειμένων και τα νέα ευρήματα αναμένεται να βοηθήσουν σε αυτή την κατεύθυνση.

Πηγή: http://news.stanford.edu/features/2016/slac/art.html

Μαγνητικά βακτήρια εναντίον καρκίνου. Legions of nanorobots target cancerous tumors with precision

Τα βακτήρια MC-1 μπορούν να «κουβαλούν» αντικαρκινικά φάρμακα και να διεισδύουν στους όγκους για να τα εγχύσουν. Καλλιτεχνική απεικόνιση των μαγνητικών βακτηρίων ενόσω μεταφέρουν φάρμακα σε έναν όγκο. Researchers have just achieved a spectacular breakthrough in cancer research. They have developed new nanorobotic agents capable of navigating through the bloodstream to administer a drug with precision by specifically targeting the active cancerous cells of tumors. The legions of nanorobotic agents are actually composed of more than 100 million flagellated bacteria -- and therefore self-propelled -- and loaded with drugs that moved by taking the most direct path between the drug's injection point and the area of the body to cure. Credit: Montréal Nanorobotics Laboratory

«Μαγνητικά βακτήρια» φαίνεται ότι μπορούν να αποτελέσουν ένα άκρως υποσχόμενο «όχημα» μεταφοράς φαρμάκων κατά του καρκίνου σε σημεία-«στόχους», σύμφωνα με πρόσφατη δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature Nanotechnology».

Τα «νανο-οχήματα» μεταφοράς φαρμάκων

Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις σε ό,τι αφορά τις αντικαρκινικές θεραπείες είναι το να φθάσουν τα χημειοθεραπευτικά φάρμακα επιλεκτικά στους όγκους χωρίς να εκτεθούν και οι υγιείς ιστοί του οργανισμού στην τοξική δράση τους. Μια από τις προσεγγίσεις προκειμένου να υπερπηδηθεί αυτό το εμπόδιο αφορά την ανάπτυξη «νανο-οχημάτων» μεταφοράς - πρόκειται για πολύ μικρά σωματίδια τα οποία «κουβαλούν» τα φάρμακα. Αυτά τα «νανο-οχήματα» είναι έτσι σχεδιασμένα ώστε να δεσμεύονται μόνο από τα καρκινικά κύτταρα και όχι από τα υγιή.

Υπάρχει όμως και ένα βασικό μειονέκτημα με τα συγκεκριμένα «οχήματα μεταφοράς». Μπορεί να προστατεύουν τους υγιείς ιστούς, ωστόσο τελικώς η ποσότητα φαρμάκου που φθάνει στους όγκους είναι μικρή.

Τα κύρια αίτια για αυτό είναι ότι τα νανο-οχήματα βασίζονται στο κυκλοφορικό σύστημα προκειμένου να φθάσουν στον όγκο, με αποτέλεσμα ένα μεγάλο ποσοστό τους να αποβάλλεται από τον οργανισμό προτού εκείνα φθάσουν καν στον προορισμό τους. Επιπροσθέτως, διαφορές στην πίεση μεταξύ του όγκου και των γύρω ιστών του αποτρέπουν τους νανο-μεταφορείς να διεισδύσουν βαθιά στους όγκους. Το αποτέλεσμα είναι ότι τα νανο-οχήματα δεν είναι σε θέση να προσεγγίσουν τις υποξικές ζώνες του όγκου, περιοχές όπου γίνεται διαίρεση των κυττάρων σε περιβάλλον πολύ φτωχό σε οξυγόνο. «Μόνο μια πολύ μικρή ποσότητα φαρμάκων φθάνει στις υποξικές ζώνες, οι οποίες πιστεύεται ότι αποτελούν την πηγή των μεταστάσεων. Στοχεύοντας τις συγκεκριμένες περιοχές το πιθανότερο είναι ότι θα μειωθούν οι μεταστάσεις ενώ θα μεγιστοποιηθεί η θετική επίδραση των θεραπειών» ανέφερε ο Σιλβέν Μαρτέλ, διευθυντής του Εργαστηρίου Νανορομποτικής στο Πολυτεχνείο του Μόντρεαλ και κύριος ερευνητής της μελέτης.

Το βακτηριακό «όχημα  της φύσης»

Polytechnique Montréal Nanorobotics Laboratory is unveiling a unique medical interventional infrastructure devoted to the fight against cancer. The outcome of 15 years of research conducted by Professor Sylvain Martel and his team, it enables microscopic nanorobotic agents to be guided through the vascular systems of living bodies, delivering drugs to targeted areas. Credit: Polytechnique Montréal

Ο Μαρτέλ και οι συνεργάτες του προσπαθούσαν να αναπτύξουν ρομποτικά νανο-οχήματα τα οποία θα ταξίδευαν ως τις υποξικές ζώνες των όγκων όταν αντιλήφθηκαν ότι η φύση είχε ήδη δημιουργήσει ένα τέτοιο όχημα με τη μορφή ενός βακτηρίου που ονομάζεται MC-1 (magnetococcus marinus). To MC-1 ζει στα βαθιά νερά, όπου το οξυγόνο είναι ελάχιστο. Προκειμένου να βρει τις υποξικές περιοχές το MC-1 διαθέτει ένα μοναδικό σύστημα πλοήγησης το οποίο διαθέτει δύο τμήματα: Το πρώτο τμήμα αποτελείται από μια αλυσίδα μαγνητικών νανοκρυστάλλων που λειτουργούν ως πυξίδα και οδηγούν τα βακτήρια του είδους στο να κολυμπούν με κατεύθυνση προς τον Βορρά στο βόρειο ημισφαίριο. Το δεύτερο τμήμα αποτελείται από ανιχνευτές που επιτρέπουν στα βακτήρια να εντοπίζουν αλλαγές στα επίπεδα οξυγόνου. Αυτό το σύστημα πλοήγησης επιτρέπει στα MC-1 να μεταναστεύουν και να κρατούν τη θέση τους σε περιοχές με χαμηλό οξυγόνο.

Με χρηματοδότηση από το Εθνικό Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Απεικόνισης και Βιοτεχνολογίας (ένα από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των ΗΠΑ) και άλλους οργανισμούς, η ερευνητική ομάδα διεξήγαγε σειρά πειραμάτων ώστε να δείξει πως αυτό το μοναδικό σύστημα πλοήγησης των βακτηρίων μπορεί να αποτελέσει τη βάση για καλύτερη μεταφορά αντικαρκινικών θεραπειών στους όγκους.

Τα πειράματα

Στο πρώτο πείραμα ποντίκια στα οποία είχαν εμφυτευθεί ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα του παχέος εντέρου έλαβαν είτε ζωντανά κύτταρα βακτηρίων MC-1 είτε νεκρά κύτταρα MC-1 είτε μη μαγνητικά σφαιρίδια με μέγεθος παρόμοιο με εκείνο των βακτηρίων (η ομάδα των σφαιριδίων αποτελούσε την ομάδα ελέγχου). Η έγχυση έγινε σε ιστό παρακείμενο στους όγκους και στη συνέχεια τα πειραματόζωα εκτέθηκαν σε μαγνητικό πεδίο με στόχο να οδηγηθούν τα κύτταρα ή τα σφαιρίδια στον όγκο. Όπως προέκυψε, τα νεκρά βακτηριακά κύτταρα και τα σφαιρίδια κατάφεραν να διεισδύσουν ελάχιστα μέσα στους όγκους, ενώ τα ζωντανά βακτηριακά κύτταρα εντοπίστηκαν βαθιά μέσα στους όγκους και κυρίως στις περιοχές τους με ελάχιστο οξυγόνο. «Μόλις τα βακτηριακά κύτταρα φθάσουν μέσα στους όγκους κλείνουμε το μαγνητικό πεδίο και εκείνα βασίζονται αποκλειστικά στους ανιχνευτές οξυγόνου ώστε να ανακαλύψουν τις υποξικές περιοχές. Τα περιορίζουμε εντός των όγκων και αφήνουμε τη φύση να κάνει τα υπόλοιπα».

Στη συνέχεια οι ερευνητές θέλησαν να ανακαλύψουν αν η πρόσδεση φυσαλίδων γεμάτων με φάρμακα στα κύτταρα θα επηρέαζε την κίνηση των βακτηριακών κυττάρων εντός των όγκων. Οι επιστήμονες προσέδεσαν περί τις 70 φυσαλίδες που περιείχαν φάρμακα σε κάθε βακτηριακό κύτταρο. Τα κύτταρα εγχύθηκαν σε μια άλλη ομάδα ποντικών με όγκους του παχέος εντέρου και εκτέθηκαν στο μαγνητικό πεδίο. Όπως φάνηκε, κατά μέσο όρο, το 55% των βακτηριακών κυττάρων που κουβαλούσαν φάρμακα και εγχύθηκαν στα πειραματόζωα κατάφερε να φθάσει στους όγκους. Συγκριτικά, ορισμένοι ερευνητές εκτιμούν ότι μόνο το περίπου 2% των φαρμάκων που μεταφέρονται μέσω των υπαρχόντων νανο-οχημάτων φθάνει ως τους όγκους.

Το επόμενο βήμα για την ερευνητική ομάδα του δρος Μαρτέλ είναι να προσδιορίσει την επίδραση των βακτηριακών κυττάρων που μεταφέρουν φάρμακα στη μείωση του μεγέθους των όγκων. Οι επιστήμονες επιθυμούν επίσης να διερευνήσουν αν τα βακτήρια αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μεταφορά άλλων τύπων φαρμάκων που εξολοθρεύουν τα καρκινικά κύτταρα, όπως είναι τα μόρια τα οποία διδάσκουν στο ανοσοποιητικό σύστημα να επιτίθεται στους όγκους.

Τα βακτηριακά «υποβρύχια» και οι «τορπίλες»

Τα βακτήρια εκλύονται από μαγνητικά οχήματα, όπως οι τορπίλες από ένα υποβρύχιο, όταν βρεθούν κοντά στον όγκο.

Επιπροσθέτως, η ερευνητική ομάδα προσπαθεί να αυξήσει τους τύπους των όγκων στους οποίους θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα βακτηριακά οχήματα φαρμάκων. Αυτή τη στιγμή τα βακτήρια πρέπει να εγχυθούν πολύ κοντά στον όγκο, διότι, αν εγχυθούν στις αρτηρίες, η μεγάλη ροή του αίματος καθώς και η απόσταση που χρειάζεται να καλύψουν επηρεάζουν τον αριθμό των βακτηρίων που τελικώς φθάνουν στον όγκο. Αυτό, όπως είναι επόμενο, περιορίζει τις δυνατότητες της συγκεκριμένης προσέγγισης σε καρκίνους στους οποίους η πρόσβαση είναι πιο εύκολη, όπως του παχέος εντέρου, του προστάτη και πιθανώς του μαστού. Ωστόσο οι ερευνητές έχουν δείξει σε πειράματα σε ζώα ότι τα βακτήρια μπορούν να ταξιδέψουν μέσω των αρτηριών και να φθάσουν κοντά στον όγκο όταν κλειστούν σε μαγνητικά οχήματα τα οποία προωθούνται μέσω μαγνητικού πεδίου. Στη συνέχεια τα βακτήρια εκλύονται από τα μαγνητικά οχήματα, όπως εκλύονται οι τορπίλες από ένα υποβρύχιο, όταν βρεθούν κοντά στον όγκο. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να ανοίξει τον δρόμο για τη χρήση των βακτηρίων με στόχο τη μεταφορά φαρμάκων σε όγκους που βρίσκονται πιο βαθιά στο σώμα.

Πηγή: Ouajdi Felfoul, Mahmood Mohammadi, Samira Taherkhani, Dominic de Lanauze, Yong Zhong Xu, Dumitru Loghin, Sherief Essa, Sylwia Jancik, Daniel Houle, Michel Lafleur, Louis Gaboury, Maryam Tabrizian, Neila Kaou, Michael Atkin, Té Vuong, Gerald Batist, Nicole Beauchemin, Danuta Radzioch, Sylvain Martel. Magneto-aerotactic bacteria deliver drug-containing nanoliposomes to tumour hypoxic regions. Nature Nanotechnology, 2016; DOI:10.1038/NNANO.2016.137