Zahvaljujući novoj metodi japanskih istraživača koja uključuje CRISPR tehnologiju za uređivanje gena, komunikacija između stanica odsad se može analizirati na potpuno novi način. CIBER, nova platforma za probir omogućava proučavanje tisuća gena odjednom, osmišljena na Tokijskom sveučilištu, male izvanstanične vezikule (sEV) označava nekom vrstom RNK "crtičnog koda". Tako bi se trebalo otkriti faktore uključene u oslobađanje sEV-a iz stanica domaćina, što bi pak moglo unaprijediti naše razumijevanje osnovne biologije sEV-a i omogućilo razvoj novih tretmana za bolesti poput raka.

Ovaj sustav omogućuje probir regulatora otpuštanja sEV-a na cijelom genomu u roku od nekoliko tjedana do nekoliko mjeseci, što je superučinkovito u usporedbi s konvencionalnim metodama koje uključuju odvajanje stanica u jažice, remećenje ekspresije i aktivnosti gena u stanicama u svakoj jažici, a zatim i mjerenje kako to utječe na količinu otpuštenih sEV-ova. Uz pomoć CIBER metode tisuće stanica s različitim genima sad se mogu proučavati zajedno. Uz to, kažu istraživači, sEV-ovi s barkodom mogli bi se koristiti i za procjenu dinamike stanične populacije bez uništavanja stanica.

Aplikacijom protiv depresije

Depresija se može ublažiti digitalnim zdravstvenim intervencijama, odnosno igranjem specijaliziranih igara, temeljenih na desetljeću istraživanja Harvardovog Medicinskog fakulteta. Studija, objavljena u Journal of Medical Internet Research, otkriva da pacijenti pokazuju značajno smanjenje simptoma depresije zahvaljujući posebnoj mobilnoj aplikaciji, odnosno igrama usmjerenim na ometanje ruminativnog razmišljanja kod kojeg ljudi stalno ponavljaju i vrte negativne misli o teškim događajima, njihovim uzrocima i posljedicama.

Aplikacija korištena u ovoj studiji uključuje pet mini-igara osmišljenih da pomognu korisnicima da razbiju cikluse negativnih misli. Sudionici ispitivanja provedenog u Općoj bolnici Massachusettsa pokazali su brže i značajno poboljšanje simptoma, a pozitivni učinci korištenja aplikacije bili su vidljivi i četiri tjedna nakon završetka studije. Ova studija, kažu istraživači, dokazuje da gamificirane aplikacije mogu biti moćan alat i ispomoć u liječenju depresije.

AI predviđa aktivnost tisuća gena u tumorima

Kako bi odredili vrstu i težinu raka, patolozi obično analiziraju tanke kriške biopsije tumora pod mikroskopom. Ali da bi otkrili koje genomske promjene pokreću rast tumora, znanstvenici moraju provesti dugotrajno i skupo genetsko sekvenciranje RNK izolirane iz tumora. No, sad su istraživači Stanford Medicine razvili računalni program koji aktivnost tisuća gena unutar tumorskih stanica predviđa na temelju standardnih mikroskopskih slika biopsije. AI alat, nazvan SEQUOIA i opisan u časopisu Nature Communications, stvoren je uz pomoć podataka iz više od 7000 različitih uzoraka tumora i već je uspješno iskorišten za predviđanje genetskih varijacija kod raka dojke i za predviđanje ishoda. Pacijenti koje je SEQUOIA identificirala kao visokorizične imali su lošije ishode, s višim stopama recidiva raka i kraćim vremenom prije ponovne pojave raka.

Model tek treba testirati u kliničkim ispitivanjima i čeka odobrenje FDA, no njegovi tvorci vjeruju da bi SEQUOIA mogla smanjiti potrebu za skupim testovima ekspresije gena: "Pokazali smo koliko ovo može biti korisno za rak dojke, a sada ga možemo koristiti za sve vrste raka i pogledati bilo koji genski potpis koji postoji. To je potpuno novi izvor podataka koji prije nismo imali", objašnjavaju istraživači.

Čišći i učinkovitiji elektro-biodizel

Istraživači Sveučilišta Washington u St. Louisu, Sveučilišta u Missouriju i Sveučilišta Texas A&M upotrijebili su elektrokatalizu ugljičnog dioksida za stvaranje elektro-biodizela koji je 45 puta učinkovitiji i koristi 45 puta manje zemlje od biodizela na bazi soje. Rezultati njihova rada, objavljeni u časopisu Joule, mogu se primijeniti na proizvodnju goriva, kemikalija, materijala i prehrambenih sastojaka s negativnim emisijama uz puno veću učinkovitost od fotosinteze i s manje emisija ugljika od petrokemijskih proizvoda, kažu istraživači.

Novi mikrobni i katalizatorski proces omogućio je njihovom elektro-biodizelu da postigne 4,5 % učinkovitosti solarne molekule za pretvaranje ugljičnog dioksida u lipid, što je znatno učinkovitije od biodizela. Istraživači su pritom dizajnirali i novi katalizator na bazi cinka i bakra koji proizvodi međuprodukte dvoatomnog ugljika koji se mogu pretvoriti u lipide s pomoću bakterije Rhodococcus jostiii (RHA1). 

Mobilni 3D pisač ispisuje ​izravno na pod

Robotičari Sveučilišta u Washingtonu osmislili su robota za 3D ispis koji se može kretati po prostoriji ispisujući dizajne izravno na pod. Njihov MobiPrint sastoji se od modificiranog gotovog 3D pisača na kućnom robotu za usisavanje. On prvo autonomno mapira prostor, bilo da je to soba, hodnik ili cijeli kat kuće. Korisnici tad mogu birati iz unaprijed izrađene biblioteke ili učitati vlastiti dizajn za ispis, bilo gdje u mapiranom području. Robot zatim obilazi prostoriju i ispisuje dizajn.

Istraživači su vakuumskom robotu Roborock S5 instalirali firmware koji mu je omogućio komunikaciju s programom otvorenog koda Valetudo koji robota isključuje iz oblaka proizvođača i povezuje ga s lokalnim poslužiteljem. Prikupljene podatke korisnici mogu vidjeti na robotovoj karti koju je izradio LIDAR. Posebni softver pak robotovu percepciju okoline povezuje s naredbama za ispis iz modificiranog 3D pisača Prusa Mini+  koji može ispisivati ​​na tepih, tvrdo drvo i vinil, s maksimalnim dimenzijama ispisa 180 x 180 x 65 mm.

Automatsko sidrenje autonomnih brodova

Korejski institut za strojeve i materijale (KIMM) razvio je napredni automatizirani sustav sidrenja autonomnih plovila. Dizajniran da prevlada ograničenja konvencionalnih metoda privezivanja brodova, ovaj inovativni sustav trebao bi biti dostupan dogodine, a njegovi tvorci nadaju se da će značajno pridonijeti razboju tehnologija pametnih luka.

Kako bi osigurali sigurno i precizno pristajanje bez ručne intervencije, istraživači su kombinirali vakuumske usisne jastučiće s fleksibilnim hidrauličkim mehanizmom. Riječ je o tehnologiji koja omogućuje sigurno pristajanje plovila putem integrirane kontrole vakuumskog usisnog jastuka i hidrauličkog mehanizma s četiri stupnja slobode. Korejska federacija društava strojarskog inženjerstva ovo je rješenje uvrstila među 10 najboljih korejskih mehaničkih tehnologija ove godine.

Dizajnirane stanice pokreću imunološki sustav

Medicinski istraživači Sveučilišta Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg nedavno su predstavili rezultate malog ispitivanja koje bi, pokažu li se slični rezultati i na puno većem uzorku, moglo promijeniti način na koji liječimo autoimune bolesti. Naime, oni su takozvane CAR T stanice iskoristili za ponovno pokretanje imunološkog sustava pacijenata s tri autoimune bolesti, ali još je prerano reći hoće li liječenje dugoročno funkcionirati. Ispitivanje je koristilo oblik T-stanične terapije himernim antigenskim receptorom (CAR) koji je postao glavni tretman za rak krvi, poput leukemije.

Ispitivanje je bilo "studija košarice" (basket trial) u kojem pacijenti s različitim stanjima imaju isti tretman. U ovom slučaju, istraživači su liječili 11 pacijenata s teškim lupusom, tri sa sistemskom sklerozom i jednog s idiopatskim upalnim miopatijama. Ove autoimune bolesti imaju različite simptome, ali sve ih uzrokuje podskup tjelesnih B-stanica. Markeri bolesti u krvi pacijenata sugeriraju da su autoimuni procesi ugašeni, barem privremeno, pokazalo je ispitivanje predstavljeno na sastanku Američkog koledža za reumatologiju.

Tehnologija koja oponaša prirodu

Ljudi i životinje kreću se izuzetno štedljivo, nesvjesno koristeći prirodne obrasce oscilacija svojih tijela. Istraživači Tehničkog sveučilišta u Münchenu (TUM) iskoristili su ovo znanje i razvili alat koji poboljšava učinkovitost robota. Naime, poznato je da četveronošci koji postupno ubrzavaju u jednom trenutku iz hoda automatski prelaze u kas. Iste principe "intrinzične dinamike" sad su bavarski robotičari primijenili na kretanje robota. Oni su razvili alat koji ove intrinzične, vrlo učinkovite pokrete čini izračunljivim i pokazuje koji su pokreti sustava najekonomičniji.

Novi alat iskušali su na BERT-u, četveronožnom robotu koji izgleda poput malog psa. U istraživanju, predstavljenom u časopisu PLOS Computational Biology, identificirali su šest obrazaca učinkovitog kretanja iskorištavanjem prirodnih obrazaca oscilacija. Robot se pokreće uz pomoć računalno kontroliranog regulatora koji daje impuls u pravom trenutku. To robotu programiranom metodom intrinzičnog kretanja omogućava da skače i kreće se mnogo brže i dinamičnije od drugih robota iste vrste koji se oslanjaju na konvencionalnije obrasce kretanja.

Čuvanje virtualnog stada za bolje razumijevanje AI

Znanstvenici su dugo pretpostavljali da naši mozgovi brzo izrađuju detaljne karte okoline i zatim planiraju kako ćemo se kretati kroz nju. Ali sve veći broj istraživanja sad podržava tezu da se, umjesto izrade detaljnog plana, krećemo prirodno uzimajući u obzir svoj cilj i prepreke na koje nailazimo na putu. Na tom tragu našli su se i istraživači australskog Sveučilišta Macquarie; oni su uz pomoć talijanskih i britanskih kolega pokrenuli eksperiment s video igrom u kojoj treba paziti na virtualne krave i uvesti ih u tor. Redoslijed kojim su sudionici istraživanja, objavljenog u izdanju Royal Society Open Science, premještali virtualne krave istraživači su unosili u matematički DPMP (dynamical perceptual-motor primitives) model koji nam pomaže razumjeti kako koordiniramo pokrete kao odgovor na ono što se događa oko nas.

Model je otkrio tri obrasca biranja meta: prvo su birali kravu najbližu u kutnoj udaljenosti, sve uzastopne krave bile su najbliže u kutnoj udaljenosti prethodno odabranoj, a između dvije krave igrači bi odabrali onu najudaljeniju od središta zatvorene zone. DPMP je tako mogao predvidjeti gotovo 80 posto sljedećih izbora, ali i predvidjeti kako će se sudionici ponašati u novim situacijama s više krava. Ta bi nam saznanja, kažu istraživači, mogla pomoći u učinkovitijoj interakciji s umjetnom inteligencijom i poboljšati način na koji se kreću roboti.

Bioinspirirana kapsula za isporuku lijekova

Nadahnuti načinom na koji lignje koriste mlaznice da bi se kretale morima i ispaljivale oblake tinte, istraživači s MIT-a i Novo Nordiska razvili su kapsulu koja ispušta lijekova izravno u stijenku želuca ili druge organe probavnog trakta. Ova bi kapsula mogla ponuditi alternativni način isporuke lijekova koji se inače moraju ubrizgavati, poput inzulina i drugih velikih proteina, uključujući antitijela. Strategija, predstavljena u časopisu Nature, mogla bi se iskoristiti i za isporuku RNK, bilo kao cjepivo ili kao terapeutska molekula za liječenje dijabetesa, pretilosti i drugih metaboličkih poremećaja.

Kako bi oponašali lignje, istraživači su koristili komprimirani ugljični dioksid ili čvrsto namotane opruge za stvaranje sile potrebne za izbacivanje tekućih lijekova iz kapsule. Plin ili opruga se održavaju u komprimiranom stanju okidačem ugljikohidrata koji se otapa kad je izložen vlazi ili kiselom okruženju kao što je želudac. Otapanjem okidača plin ili opruga se šire i izbacuju mlaz lijeka iz kapsule. Ove kapsule mogu ciljati različite dijelove probavnog trakta; verzija s ravnim dnom i visokom kupolom izbacuje ​lijek prema dolje u tkivo želuca, dok se druga verzija u obliku cijevi pripija uz cjevaste organe kao što su jednjak ili tanko crijevo. i lijek se izbacuje prema bočnoj stijenci. Izrađene od metala i plastike, kapsule mogu proći kroz probavni trakt i izlučuju se nakon otpuštanja lijeka.

Model za društveno ponašanje samovozećih automobila

Za mnoge vozače uključivanje na autocestu rutinski je čin. Ali kad ovo ponašanje pokušate simulirati u računalnom modelu shvatit ćete koliko je to složena operacija. Trenutačni modeli temelje se na teoriji igara koja pretpostavlja da se ljudi uvijek pokušavaju ponašati optimalno kako bi izašli kao "pobjednici". Ali, pokazalo se da se ljudi u stvarnosti u većini situacija ponašaju drugačije. Oni naime ne žele nužno biti prvi, već im je prioritet zajednički cilj: izbjegavanje sudara, zaključili su istraživači TU Delft. Oni su stoga razvili novi model koji, kažu, bolje opisuje ljudsko ponašanje prilikom uključivanja u promet i daje bolji uvid u ljudske interakcije na autocesti, zbog čega bi se mogao iskoristiti za poboljšanje autonomnih automobila.

Novi model interakcije temeljen na percepciji rizika i komunikaciji, predstavljen u časopisu PNAS Nexus, ljudske interakcije objašnjavana više razina: od načina na koji ljudi ubrzavaju, preko održavanja razmaka do donošenja odluke o tome tko ide prvi.

"Kad shvatimo što se nalazi u osnovi naših odluka, moći ćemo dizajnirati bolje sustave i omogućiti autonomnim vozilima da rade na način koji smatramo društveno prihvatljivim", kažu istraživači koji su se prihvatili velikog izazova automatizirane vožnje: kako osigurati da vozači razumiju i vjeruju samovozećim automobilima? Novi model samo je jedan korak u tom smjeru.