"… we geloven dat het remmen van Piezo1 zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor neuro-inflammatoire aandoeningen, zoals MS."
"We ontdekten dat Piezo1 selectief Treg-cellen beperkt [regulerende T-cellen], waardoor hun potentieel om auto-immuun neuro-inflammatie te verminderen wordt beperkt", zegt Michael D. Cahalan, professor en voorzitter van de afdeling fysiologie en biofysica van de University of California, Irvine, School of Medicine . "Het genetisch verwijderen van Piezo1 in transgene muizen resulteerde in een uitgebreide pool van Treg-cellen, die beter in staat waren om neuro-inflammatie en daarmee de ernst van de ziekte effectief te verminderen." T-cellen vertrouwen op gespecialiseerde eiwitten, zoals Piezo1, om verschillende ziekten en aandoeningen te detecteren en erop te reageren, waaronder bacteriële infecties, wondgenezing en zelfs kanker. Ongecontroleerde T-celactiviteit kan echter aanleiding geven tot auto- immuunziekten waarbij het immuunsysteem normale cellen in het lichaam aanvalt. Tregs beheert voortdurend immuunreacties en speelt een cruciale rol bij het voorkomen van auto-immuniteit . "Gezien het aangetoonde vermogen van Piezo1 om Treg-cellen in bedwang te houden, zijn we van mening dat het remmen van Piezo1 zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor neuro-inflammatoire aandoeningen, zoals MS", verklaren Amit Jairaman en Shivashankar Othy, hoofdauteurs van de studie, beide projectwetenschappers in de fysiologie en afdeling biofysica. Piezo1 geleidt ionen wanneer cellen worden blootgesteld aan mechanische krachten. Onderzoek in het afgelopen decennium heeft licht geworpen op de rol van Piezo1 bij het reguleren van vitale fysiologische functies, waaronder het volume van de rode bloedcellen (RBC), bloeddruk, vasculaire ontwikkeling, botvorming en differentiatie van neurale stamcellen. De rol ervan bij het moduleren van de immuunrespons werd echter niet eerder gewaardeerd. En hoewel het bekend was dat calciumgeleidende ionenkanalen, zoals Piezo1, verschillende aspecten van de T-celfunctie aansturen, waren de onderzoekers verrast toen ze ontdekten dat Piezo1 niet essentieel was voor een hele reeks T-celfuncties die afhankelijk zijn van calcium, zoals lymfeklieren. homing, interstitiële motiliteit, activering, proliferatie of differentiatie tot effector-T-cellen. “We ontdekten dat de rol van Piezo1 vrij specifiek lijkt te zijn voor Tregs. Daarom zou het richten op Piezo1 een nieuwe en ideale strategie kunnen zijn om MS te genezen en tegelijkertijd het vermogen van het immuunsysteem om nieuwe infecties te bestrijden te behouden”, voegt Othy toe, wiens onderzoek zich de afgelopen 12 jaar heeft gericht op het vinden van manieren om het therapeutische potentieel van Treg-cellen te benutten. Verder onderzoek naar de functie van Piezo1 is nodig om het therapeutisch potentieel te begrijpen en om de processen waardoor cellen tijdens immuunresponsen mechanische stimuli voelen en erop reageren beter te begrijpen. Ondersteuning voor het onderzoek kwam van de National Institutes of Health, het Howard Hughes Medical Institute en de Hewitt Foundation for Biomedical Research. Bron: UC Irvine Het eiwit post 1 voorkomt dat T-cellen multiple sclerose bestrijden verscheen eerst op Futurity .
Om nuttig te zijn, moeten drones snel zijn. Vanwege hun beperkte levensduur van de batterij moeten ze elke taak die ze hebben – zoeken naar overlevenden op een rampplek, een gebouw inspecteren, vracht afleveren – in de kortst mogelijke tijd voltooien. En ze moeten het misschien doen door een reeks waypoints zoals ramen, kamers of specifieke locaties te inspecteren, waarbij ze de beste baan en de juiste versnelling of vertraging bij elk segment aannemen. De beste menselijke dronepiloten zijn hier erg goed in en hebben tot nu toe altijd beter gepresteerd dan autonome systemen in droneracen. Nu hebben de onderzoekers een algoritme gemaakt dat het snelste traject kan vinden om een quadrotor – een drone met vier propellers – door een reeks waypoints op een circuit te leiden. "Onze drone versloeg de snelste ronde van twee menselijke piloten van wereldklasse op een experimentele racebaan", zegt Davide Scaramuzza, hoofd van de Robotics and Perception Group aan de Universiteit van Zürich en de Rescue Robotics Grand Challenge van de NCCR Robotics, die de Onderzoek. "De nieuwigheid van het algoritme is dat het de eerste is die tijdoptimale trajecten genereert die volledig rekening houden met de beperkingen van de drones", zegt Scaramuzza. Eerdere werken waren gebaseerd op vereenvoudigingen van het quadrotorsysteem of de beschrijving van het vliegpad, en waren dus suboptimaal. "Het belangrijkste idee is dat, in plaats van secties van de vliegroute toe te wijzen aan specifieke waypoints, ons algoritme de drone alleen vertelt dat hij alle waypoints moet passeren, maar niet hoe of wanneer dat moet", voegt Philipp Foehn, een promovendus en eerste auteur van het artikel over het werk. De onderzoekers lieten het algoritme en twee menselijke piloten vliegen met dezelfde quadrotor door een racecircuit. Ze gebruikten externe camera's om de beweging van de drones nauwkeurig vast te leggen en – in het geval van de autonome drone – om realtime informatie aan het algoritme te geven over waar de drone zich op elk moment bevond. Om een eerlijke vergelijking mogelijk te maken, kregen de menselijke piloten de kans om voor de race op het circuit te trainen. Maar het algoritme won: alle ronden waren sneller dan de menselijke en de prestaties waren consistenter. Dit is niet verwonderlijk, want als het algoritme eenmaal het beste traject heeft gevonden, kan het het vele malen getrouw reproduceren, in tegenstelling tot menselijke piloten. Vóór commerciële toepassingen moet het algoritme minder rekenkundig veeleisend worden, omdat het nu tot een uur duurt voordat de computer het tijdoptimale traject voor de drone heeft berekend. Op dit moment vertrouwt de drone ook op externe camera's om te berekenen waar hij zich op elk moment bevond. In toekomstig werk willen de wetenschappers camera's aan boord gebruiken. Maar de demonstratie dat een autonome drone in principe sneller kan vliegen dan menselijke piloten is veelbelovend. “Dit algoritme kan enorme toepassingen in het pakket hebben aflevering met drones, inspectie, opsporing en redding, en nog veel meer,” zegt Scaramuzza. Het artikel verschijnt in Science Robotics . Bron: Universiteit van Zürich Het bericht Algoritme verslaat menselijke piloten voor de eerste keerin dronerace verscheen eerst op Futurity.
In tegenstelling tot wat populaire media doen vermoeden, weten we eigenlijk niet veel over wat haaien eten. Er is nog minder bekend over hoe ze hun voedsel verteren en de rol die ze spelen in het grotere ecosysteem van de oceaan. Al meer dan een eeuw vertrouwen onderzoekers op platte schetsen van het spijsverteringsstelsel van haaien om te onderscheiden hoe ze functioneren – en hoe wat ze eten en uitscheiden andere soorten in de oceaan beïnvloedt. "Het is hoog tijd dat er moderne technologie wordt gebruikt om naar deze werkelijk verbazingwekkende spiraalvormige ingewanden van haaien te kijken", zegt hoofdauteur Samantha Leigh, assistent-professor aan de California State University, Dominguez Hills. "We hebben een nieuwe methode ontwikkeld om deze weefsels digitaal te scannen en kunnen nu de zachte weefsels zo gedetailleerd bekijken zonder erin te hoeven snijden." Twee levende Pacifische doornhaaihaaien. (Tegoed: Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills) De onderzoekers gebruikten voornamelijk een computertomografie (CT) -scanner van de Friday Harbor Laboratories van de University of Washington om 3D-beelden van haaiendarmen te maken, die afkomstig waren van exemplaren die werden bewaard in het Natural History Museum van Los Angeles. De machine werkt als een standaard CT-scanner die in ziekenhuizen wordt gebruikt: een reeks röntgenfoto's wordt vanuit verschillende hoeken genomen en vervolgens gecombineerd met behulp van computerverwerking om driedimensionale afbeeldingen te maken. Hierdoor kunnen onderzoekers de complexiteit van een haaiendarm zien zonder deze te hoeven ontleden of verstoren. "CT-scanning is een van de weinige manieren om de vorm van haaiendarmen in drie dimensies te begrijpen", zegt co-auteur Adam Summers, een professor bij Friday Harbor Labs die een wereldwijde inspanning heeft geleid om de skeletten van vissen en andere gewervelde dieren te scannen. "Darmen zijn zo complex – met zoveel overlappende lagen, dat dissectie de context en connectiviteit van het weefsel vernietigt. Het zou hetzelfde zijn als proberen te begrijpen wat er in een krant stond door met een schaar naar een opgerold exemplaar te gaan. Het verhaal blijft gewoon niet bij elkaar.” Uit hun scans ontdekten de onderzoekers verschillende nieuwe aspecten over hoe de darmen van haaien werken. Het lijkt erop dat deze spiraalvormige organen de beweging van voedsel vertragen en het naar beneden door de darm leiden, waarbij ze afhankelijk zijn van de zwaartekracht naast peristaltiek, de ritmische samentrekking van de gladde spier van de darm. Een CT-scan van een spiraalvormige darm van een hondshaai, van boven naar beneden te zien. (Tegoed: Samantha Leigh/California State University, Dominguez Hills) Zijn functie lijkt op de eenrichtingsklep die meer dan een eeuw geleden door Nikola Tesla is ontworpen en waarmee vloeistof in één richting kan stromen, zonder terugstroming of hulp van bewegende delen. Deze bevinding zou een nieuw licht kunnen werpen op hoe haaien hun voedsel eten en verwerken. De meeste haaien gaan meestal dagen of zelfs weken tussen het eten van grote maaltijden, dus ze vertrouwen erop dat ze voedsel in hun systeem kunnen vasthouden en zoveel mogelijk voedingsstoffen kunnen opnemen, zegt Leigh. Door de vertraagde beweging van voedsel door hun darmen die de spiraalvormige darm veroorzaakt, kunnen haaien waarschijnlijk hun voedsel langer vasthouden en minder energie gebruiken bij het verwerken van dat voedsel. Omdat haaien toproofdieren zijn in de oceaan en ook veel verschillende dingen eten – ongewervelde dieren, vissen, zoogdieren en zelfs zeegras – beheersen ze van nature de biodiversiteit van veel soorten, zeggen de onderzoekers. Weten hoe haaien verwerken wat ze eten en hoe ze afval uitscheiden, is belangrijk om het grotere ecosysteem te begrijpen. “De overgrote meerderheid van de haaiensoorten, en de meerderheid van hun fysiologie, is volledig onbekend. Elke natuurhistorische observatie, interne visualisatie en anatomisch onderzoek laat ons dingen zien die we niet hadden kunnen raden”, zegt Summers. "We moeten beter naar haaien kijken en vooral naar andere delen dan de kaken en de soorten die geen interactie hebben met mensen." De auteurs zijn van plan een 3D-printer te gebruiken om modellen van verschillende haaiendarmen te maken om te testen hoe materialen in realtime door de structuren bewegen. Ze hopen ook samen te werken met ingenieurs om haaiendarmen te gebruiken als inspiratie voor industriële toepassingen zoals afvalwaterzuivering of het filteren van microplastics uit de waterkolom. Andere co-auteurs van het artikel, gepubliceerd in Proceedings of the Royal Society B , zijn afkomstig van de University of California, Irvine; California State University, Dominguez Hills; Toegepaste Biologische Diensten; en de Universiteit van Washington. Friday Harbor Laboratories, de UC Irvine OCEANS Graduate Research Fellowship, de Newkirk Center Graduate Research Fellowship, het National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program en UC Irvine financierden het werk. Bron: Universiteit van Washington Het bericht De spiraalvormige darmen van haaien werken als een uitvinding van Nikola Tesla verscheen eerst op Futurity .
