신장 발달은 줄기 세포와 전구 세포의자가 재생 (self-renewal)을 통해 그 수를 유지하고 확장하는 것과 이러한 세포를보다 전문화 된 세포 유형으로 분화하는 것 사이의 균형을 이루는 행위입니다. 저널의 새로운 연구에서 eLife USC Keck School of Medicine의 줄기 세포 생물학 및 재생 의학과에있는 Andy McMahon의 실험실에서 온 전직 대학원생 Alex Quiyu Guo와 과학자 팀은 이러한 균형을 맞추는 데있어 β-catenin이라는 분자의 중요성을 보여줍니다.

β- 카테닌은 Wnt 경로로 알려진 복잡한 신호 전달 단계의 끝에서 핵심적인 동인입니다. Wnt 신호 전달은 신장을 포함한 여러 기관의 배아 발달에 중요한 역할을합니다. 다른 Wnt 경로 분자와 결합함으로써 β-catenin은 세포 내 수백에서 수천 개의 유전자의 활동을 제어합니다.

이 새로운 연구는 Wnt / β-catenin이 네프론이라고하는 신장에 구조를 형성하는 길고 고도로 조직화 된 프로그램을 실행하기 위해 전구 세포를 시작할 수 있다는 McMahon Lab의 이전 발견을 기반으로합니다. 건강한 사람의 신장에는 체액 균형을 맞추고 용해성 노폐물을 제거하는 백만 개의 네프론이 들어 있습니다. 네프론이 너무 적 으면 신장 질환이 발생합니다.

McMahon Lab의 전 박사후 연수생 인 Thomas Carroll의 UT Southwestern Medical Center 실험실에서 실시한 이전 연구에서는 Wnt / β-catenin 신호 전달이 적절한 수의 네프론을 보장하는 데 반대 역할을한다고 제안했습니다. 즉 선조 유지 및자가 재생을 촉진하고 자극 전구 세포 분화.

Guo는“Wnt / β-catenin이 유지와 차별화의 두 가지 작업을 수행하는 것처럼 들렸습니다. 이는 반대 작업 인 것 같습니다. “그러므로 가설은 Wnt / β-catenin의 다른 수준이 네프론 선조의 다른 운명을 지시 할 수 있다는 것입니다. 높을 때 차별화를 유도합니다.”

2015 년에 뉴욕 로고 신 연구소의 과학자이자 공동 저자 인 Leif Oxburgh가이 가설을 테스트하는 것이 더 가능해졌습니다. eLife 연구는 페트리 접시에서 많은 수의 네프론 전구 세포 또는 NPC를 성장시키는 시스템을 개발했습니다.

게임을 바꾸는이 새로운 시스템에 의존하여 Guo와 그의 협력자들은 NPC를 성장시키고 β- 카테닌을 활성화하는 다양한 수준의 화학 물질을 추가했으며 그들의 가설이 페트리 접시에서 실행되는 것을 보았습니다.

그들은 높은 수준의 β- 카테닌이 TCF / LEF로 알려진 다른 전사 인자 계열에 의존하는 Wnt 경로의 일부에서 "전환"을 유발한다는 것을 관찰했습니다. TCF / LEF 전사 인자에는 두 가지 유형이 있습니다. 한 유형은 분화와 관련된 유전자를 억제하고 다른 유형은 이러한 유전자를 활성화합니다. 높은 수준의 β- 카테닌에 대응하여 TCF / LEF의 "활성화"구성원은 "억제"구성원과 자리를 바꾸어 효과적으로 담당했습니다. 이 "스위치"는 NPC가 더 특수화 된 유형의 신장 세포로 분화하도록 촉발했습니다.

낮은 수준의 β-catenin을 보았을 때 NPC가 예상대로 자체 재생하고 인구를 유지하는 것을 보았습니다. 그러나 그들은 β-catenin이 자기 재생 및 유지와 관련된 알려진 유전자와 관련이 없다는 것을 알고 놀랐습니다.

"β-catenin은 무언가를합니다."Guo가 말했다. “확실합니다. 하지만 그것이 어떻게되는지는 지금 당장 신비 스럽습니다.”

이 결과를 게시 한 후 eLife, Guo는 USC에서 박사 학위를 받고 UCLA에서 박사후 과정을 시작했습니다. Helena Bugacov, 현재 McMahon Lab의 박사 과정 학생이자 eLife 연구는 현재 신체 전반에 걸친 Wnt의 광범위한 역할로 인해 신장 분야를 훨씬 넘어서는 의미를 갖는 프로젝트를 계속하는 데 앞장서고 있습니다.

“Wnt가 신장 발달에 매우 중요한 자기 재생과 분화의 두 가지 매우 다른 세포 결과를 조절하는 방법을 이해하는 것은 Wnt 신호가 거의 모든 분야에서 중요한 역할을하기 때문에 다른 기관과 성체 줄기 세포의 발달을 이해하는데도 중요합니다. 개발 시스템”이라고 Bugacov는 말했습니다. 이 과정은 암에서 잘못 될 수 있기 때문에 암 연구자들로부터 많은 관심을 받고 있습니다. 많은 치료제가이 과정을 목표로하고 있습니다.”

그녀는“우리가 사물에 대해 더 많이 알수록 인간의 건강, 재생 및 발달의 문제를 이해하는 데 더 쉽게 사용할 수있는 인간 신장 오가 노이드 배양 개발에 대한 작업을 더 잘 알릴 수 있습니다.”라고 덧붙였습니다.

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의 추가 공동 저자 eLife 연구 : USC의 Albert Kim, Andrew Ransick, Xi Chen 및 Nils Lindstrom; Maine Medical Center Research Institute의 Aaron Brown; 그리고 샌디에이고 캘리포니아 대학의 Bin Li와 Bing Ren. 이 연구는 국립 당뇨병 및 소화기 및 신장 질환 연구소 (허가 번호 R01 DK054364)의 연방 기금으로 지원되었습니다.

연구자들은 서 남극의 파인 아일랜드 빙하가 티핑 포인트를 건너 지구 해수면에 중대한 영향을 미칠 수있는 신속하고 돌이킬 수없는 후퇴로 이어질 수 있음을 처음으로 확인했습니다.

Pine Island Glacier는 영국 크기의 약 XNUMX/XNUMX 크기의 남극 서부 지역에서 빠르게 흐르는 얼음 지역입니다. 빙하는 남극 대륙의 다른 빙하보다 더 많은 얼음을 잃고 있기 때문에 특히 우려할만한 원인입니다.

현재 Pine Island Glacier는 이웃하는 Thwaites 빙하와 함께 전 세계 해수면 상승의 약 10 %를 담당하고 있습니다.

과학자들은 남극 대륙의이 지역이 전환점에 도달하여 회복 할 수없는 돌이킬 수없는 후퇴를 겪을 수 있다고 주장 해 왔습니다. 일단 시작된 그러한 후퇴는 지구 해수면을 XNUMX 미터 이상 높이기에 충분한 얼음을 포함하는 서 남극 빙상 전체의 붕괴로 이어질 수 있습니다.

빙상 내에서 이러한 티핑 포인트의 일반적인 가능성이 이전에 제기되었지만 Pine Island Glacier가 불안정한 후퇴에 들어갈 가능성이 있음을 보여주는 것은 매우 다른 질문입니다.

이제 Northumbria 대학의 연구자들은 이것이 실제로 사실임을 처음으로 보여주었습니다.

그들의 연구 결과는 주요 저널 인 The 빙권.

Northumbria의 빙하 학 연구 그룹에서 개발 한 최신 얼음 흐름 모델을 사용하여 팀은 빙상 내의 티핑 포인트를 식별 할 수있는 방법을 개발했습니다.

Pine Island Glacier의 경우, 그들의 연구에 따르면 빙하에는 적어도 세 개의 뚜렷한 티핑 포인트가 있습니다. 세 번째이자 마지막 사건은 바다 온도가 1.2C 상승하면서 촉발되어 전체 빙하가 돌이킬 수없는 후퇴로 이어집니다.

연구자들은 아문센 해의 변화하는 바람 패턴과 함께 극지 심해의 장기적인 온난화 및 얕은 경향이 파인 아일랜드 빙하의 빙붕을 더 오랜 시간 동안 더 따뜻한 물에 노출시켜이 정도의 온도 변화를 점점 더 많이 일으킬 수 있다고 말합니다. 아마도.

이 연구의 주 저자 인 Sebastian Rosier 박사는 Northumbria의 지리 및 환경 과학과의 부총장 연구 연구원입니다. 그는 대륙이 미래의 해수면 상승에 어떻게 기여할 것인지를 이해하기 위해 남극 대륙의 얼음 흐름을 제어하는 ​​모델링 프로세스를 전문으로합니다.

Rosier 박사는 Hilmar Gudmundsson 교수가 이끄는 대학 빙하 학 연구 그룹의 일원으로, 현재 기후 변화가 남극 빙상을 티핑 포인트로 몰고 갈 것인지 조사하기위한 주요 4 백만 파운드 연구를 진행하고 있습니다.

Rosier 박사는 다음과 같이 설명했습니다.“이 지역이 티핑 포인트를 넘을 가능성이 과거에 제기되었지만 우리의 연구는 Pine Island Glacier가 실제로 이러한 임계 임계 값을 실제로 넘었 음을 확인한 최초의 연구입니다.

“전 세계의 다양한 컴퓨터 시뮬레이션이 기후 변화가 서 남극 빙상에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 정량화하려고 시도하고 있지만 이러한 모델의 후퇴 기간이 전환점인지 여부를 확인하는 것은 어렵습니다.

"그러나 이것은 중요한 질문이며이 새로운 연구에서 사용하는 방법론은 잠재적 인 미래 전환점을 훨씬 쉽게 식별 할 수 있도록합니다."

빙하 학 및 극한 환경 교수 인 Hilmar Gudmundsson은 연구를 위해 Rosier 박사와 함께 작업했습니다. 그는 다음과 같이 덧붙였습니다.“Pine Island Glacier가 불안정한 후퇴에 들어갈 가능성이 이전에 제기되었지만이 가능성이 엄격하게 확립되고 정량화 된 것은 이번이 처음입니다.

“이것은이 분야의 역학에 대한 우리의 이해에서 중요한 진전이며, 이제이 중요한 질문에 대한 확고한 답변을 드디어 제공 할 수있게되어 기쁩니다.

“그러나이 연구의 결과는 저에게도 관심이 있습니다. 빙하가 불안정한 돌이킬 수없는 후퇴로 들어가면 해수면에 대한 영향을 미터 단위로 측정 할 수 있으며,이 연구에서 알 수 있듯이 후퇴가 시작되면 빙하를 멈추는 것이 불가능할 수 있습니다.”

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서 남극의 소나무 섬 빙하에 대한 티핑 포인트 및 조기 경보 지표는 이제 The 빙권.

Northumbria는 남극 및 극한 환경 연구를위한 영국 최고의 대학으로 빠르게 성장하고 있습니다.

TiPPACC로 알려진 4 백만 파운드의 티핑 포인트 연구뿐만 아니라 Northumbria는 영국과 미국이 남극 대륙에서 수행 한 최대 공동 프로젝트 인 20 천만 파운드의 International Thwaites Glacier Collaboration에서 두 프로젝트에 참여한 유일한 영국 대학입니다. 70 년 이상 – Northumbria가 PROPHET 및 GHC 프로젝트를 주도하고 있습니다. 이 특정 연구는 TiPPACC와 PROPHET을 통해 자금을 지원 받았습니다.

최근 텍사스의 정전은 전력망이 나머지 국가와 분리되어 있다는 점에 주목했습니다. 국가 전력망의 다른 부분과의 통합이 가동 중단의 필요성을 완전히 제거했는지 여부는 즉시 명확하지 않지만, 정전에서 상당한 양의 전기를 수입 할 수 없었던 주정부가 결정적이었습니다.

더 큰 전력망에는 특전이 있지만 Northwestern University의 연구원들이 시스템 통합 및 개선을 촉진하기 위해 해결하고자하는 위험도 있습니다.

더 큰 그리드에서 명백한 문제는 장애가 텍사스의 경우 주 경계선을 넘어 더 전파 될 수 있다는 것입니다. 또 다른 하나는 에너지를 전송하기 위해 모든 발전기가 공통 주파수로 동기화되어야한다는 것입니다. 미국은 XNUMX 개의 "분리 된"그리드에 의해 공급됩니다. 동부 상호 연결, 서부 상호 연결 및 텍사스 상호 연결은 직류 전력선으로 만 연결됩니다. 한 지역 내에서 주파수의 지속적인 편차는 중단으로 이어질 수 있습니다.

결과적으로 연구원들은 발전기 주파수 편차를 완화하는 방법을 찾아 그리드를 안정화하는 방법을 찾고 있습니다.

노스 웨스턴의 새로운 연구에 따르면 일부의 가정과는 반대로 전력망의 이질성에 대한 안정성 이점이 있습니다. 북서부 물리학 자 Adilson Motter가 이끄는 팀은 미국과 유럽 전역의 여러 전력망을 조사하면서 최근에 서로 다른 주파수에서 작동하는 발전기가 주변 발전기와 다른 속도로 "차단기"에 의해 감쇠 될 때 더 빨리 정상 상태로 돌아 간다고보고했습니다.

이 논문은 5 월 XNUMX 일 저널에 게재되었습니다. 자연 통신.

Motter는 Weinberg College of Arts and Sciences의 물리학 및 천문학과의 Charles E.와 Emma H. ​​Morrison 교수입니다. 그의 연구는 복잡한 시스템과 네트워크의 비선형 현상에 중점을 둡니다.

Motter는 전력망을 합창단과 비교합니다.“지휘자가없는 합창단과 조금 비슷합니다. 발전기는 다른 사람의 말을 듣고 동시에 말해야합니다. 그들은 서로의 주파수에 반응하고 반응합니다.”

엉뚱한 주파수를 들으면 그 결과가 실패 할 수 있습니다. 시스템의 상호 연결된 구성이 주어지면 장애가 네트워크를 통해 전파 될 수 있습니다. 역사적으로 이러한 오작동은 활성 컨트롤러를 사용하여 방지되었습니다. 그러나 고장은 종종 제어 및 장비 오류로 인해 정확하게 발생합니다. 이는 시스템 설계 내에서 추가적인 안정성을 구축해야 함을 의미합니다. 이를 달성하기 위해 팀은 그리드의 자연스러운 이질성을 활용하는 방법을 조사했습니다.

발전기의 주파수가 동기 상태에서 멀어지면 오랜 시간 동안 진동 할 수 있으며 심지어 더 불규칙해질 수 있습니다. 이러한 변동을 완화하기 위해 그들은 문을 가장 빨리 닫는 데 사용되는 문 메커니즘과 유사한 것을 생각해 냈습니다.

Motter는“수학적으로 발전기의 주파수 편차 감쇠 문제는 도어가 가장 빨리 닫히도록 최적으로 감쇠하는 문제와 유사합니다. 이는 단일 도어의 경우 알려진 솔루션입니다. “그러나이 비유에서는 단일 문이 아닙니다. 문을 발전기로 상상할 수 있다면 서로 연결된 많은 문의 네트워크입니다.”

"최적 댐핑"효과를 생성 할 때, 그들은 각 댐퍼를 동일하게 만드는 것보다 발전기를 서로 적절하게 다른 방식으로 댐핑하면 가능한 한 빨리 동일한 주파수로 동기화하는 능력을 더욱 최적화 할 수 있다는 것을 발견했습니다. 즉, 네트워크 전체에서 적절하게 이질적인 댐핑은 팀이 연구 한 전력망의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

이 발견은 개발자가 기술을 최적화하고 현재 분리 된 네트워크를 추가로 통합하기위한 고려 사항을 고려함에 따라 미래의 그리드 설계에 영향을 미칠 수 있습니다.

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이 논문의 제목은 "비대칭은 전력망의 안정성의 기초"입니다. 추가 공동 저자로는 전 박사 후 연구원 Ferenc Molnar와 연구 교수 인 Takashi Nishikawa가 있습니다.

이 연구는 Northwestern University의 Finite Earth Initiative (Leslie 및 Mac McQuown 지원) 및 ARPA-E Award No. DE-AR0000702의 지원을 받았으며 Northwestern Institute for Sustainability and Energy의 물류 지원의 혜택을 받았습니다.

비디오 게임은 학생들에게 공부의 스트레스로부터 명백한 휴식을 제공하며, 현재 오타와 대학 의대생의 연구에 따르면 수술 기술 훈련에 도움이 될 수 있음을 발견했습니다.

Arnav Gupta는 의학부에서 XNUMX 학년 때 많은 과정을 거치기 때문에 젤다의 전설 게임으로 끝내는 것은 항상 엄격한 연구에서 벗어나게합니다. 그러나 굽타와 토론토 대학의 연구팀이 최근 의학 저널에 게재 한 논문에서 발견 한 것처럼 젤다는 수술 교육을 개선하는데도 도움이 될 수 있습니다. 외과.

"시뮬레이터의 제한된 가용성과 비디오 게임의 높은 접근성을 감안할 때, 외과 전문 분야에 관심이있는 의대생들은 비디오 게임이 특히 중요 할 수있는 외과 전문 분야에서 의료 교육을 향상시키기위한 귀중한 보조 교육이 될 수 있음을 알아야합니다." Gupta는 16 명의 참가자가 참여한 575 건의 연구에 대한 체계적인 검토에서 결과를 해독했습니다.

“특히 로봇 수술에서 비디오 게이머가되는 것은 완료 시간, 움직임의 경제성 및 전반적인 성능 향상과 관련이 있습니다. 복강경 수술에서 비디오 게임 기반 훈련은 특정 작업의 지속 시간, 움직임의 경제성, 정확성 및 전반적인 성능 향상과 관련이 있습니다.”라고 8 세부터 게이머로 활동해온 굽타는 설명합니다.

이 연구는 과거의 리뷰를 기반으로하며 이러한 스타일의 교육을 실행 가능하게 구현할 수있는 특정 의대생 집단에 초점을 맞춘 최초의 연구입니다. 그들의시기 적절한 연구에 따르면 로봇 수술 및 복강경 검사 학생들에게 가장 유익한 게임 중 일부는 Super Monkey Ball, Half Life, Rocket League 및 Underground였습니다. Underground는 비디오 게임 콘솔을 통해 로봇 수술 훈련을받는 의대생을 돕기 위해 의도적으로 설계되었습니다.

“비디오 게임은 직접 경험의 가치를 대체 할 수 없지만, 특히 중요한 동작을 수술에 복제하려고 할 때 보조 도구로서의 장점이 있습니다. 예를 들어 4 인칭 슈팅 게임에서는 복강경 수술의 개념과 같은 XNUMX 차원 모션을 XNUMX 차원 화면으로 변환해야합니다.”라고 Resident Evil과 같은 게임을 만드는 안과 수술에 중점을 둔 Gupta는 말합니다. XNUMX 또는 트라우마 센터 : 자신의 야망에 맞는 New Blood.

"Fortnite와 같은 게임이 필요한 움직임을 강화하고 더 강력한 동기 부여 구성 요소를 제공하고 위험 부담이 적은 환경에서 잠재력이 있다고 말할 때 농담이 아닙니다."

보고서에 따르면 대학생의 55 %가 게이머이며 비디오 콘솔에 능숙합니다. 그러나 많은 의대생은 게임 콘솔을 소유하고 사용하는 것을 인정하지 않습니다.

Witcher 3의 팬이기도 한 굽타는“의학 분야에서 비디오 게임에 대해 어느 정도 양가적인면이 있다고 생각합니다. 어떤면에서 그들을 사랑하는 학생들을 위해. 희망은이 연구가 누군가에게 비디오 게임의 고유 한 기능을 활용하고, 비디오 게임에 대한 일반적인 양면성을 줄이며, 학생들이 수술 교육에 참여할 수있는 재미있는 방법을 개발하도록 영감을 줄 수 있다는 것입니다.”

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