Subiektywny ranking osiągnięć nauki w 2020 r.

Nauka robi podsumowania 2020 roku. Najważniejsze naukowe periodyki zrobiły listy największych osiągnięć uczonych. Postanowiłam na tej bazie zrobić listę subiektywną wielkich osiągnięć nauki 2020 roku, które rozumiem i jestem w stanie docenić. Ostatnimi czasy bowiem głęboko zatęskniłam za światem, w którym ludzie wypowiadają się publicznie tylko o tym, na czym się znają.

Czy ktoś jeszcze pamięta, jakie odkrycie naukowe wygrało taki ranking tygodnika „Science” rok temu?Międzynarodowa grupa radioastronomów , m.in. z Radboud University w holenderskim Nijmegen, sfotografowała czarną dziurę czy właściwie jej cień. Bo żeby coś sfotografować, musi się to dać oświetlić, a jak wiadomo, tajemniczy urok czarnych dziur polega waśnie na tym, że światło jak w nie wpadnie, to już z nich nie wychodzi.

Ten obraz absolutnej czarności otoczonej przez halo bardzo jasnego światła to ostateczne potwierdzenie istnienia czarnych dziur. Może właśnie ono było potrzebne Komitetowi Noblowskiemu, by w 2020 r. wreszcie dać tę wspaniałą nagrodę odkrywcom czarnych dziur, matematykowi Rogerowi Penrose'owi i astronomom: Reinhardowi Genzelpwi i Andrei Ghez. Choć jednak Nobel  był wielce zasłużony, a osiągnięcie radioastronomów w 2019 r. istotnie przełomowe, tzw. publiczność już dawno zajęła się innymi sprawami. Zwłaszcza, że ze względu na pandemię żadnego balu noblowskiego w grudniu nie było.

COVID-19 zabrał życie i zdrowie

Nie tylko balu ze szwedzkim królem brak. COVID-19 zabrał życie i zdrowie wielu uczonym na całym świecie. Naukę zaś robią ludzie, a nie roboty czy instytucje. Nauka, choć jako jedyna może tu służyć pomocą – i posłużyła – generując w rekordowym tempie  szczepionkę przeciw COVID-19, została także bardzo ekonomicznie i rozwojowo osłabiona przez pandemię. Nie ma „czasu i atłasu” na naukę spoza tematyki koronawirusowej.

A jednak w 2020 r. nauka zdobyła się – przy zamkniętych laboratoriach, masowych zwolnieniach, braku nowych konkursów i kontraktów, pracy 24/7 na zmiany, aby zachować dystans, braku doktorantów i innych „tanich rąk” do pracy niezdalnej, wykrzesać z siebie wiele interesujących odkryć, które, jeśli chodzi o nauki biomedyczne i przyrodnicze, spróbuję na tym miejscu usystematyzować.

Po pierwsze zatem szczepionka przeciw COVID-19. Zasadniczo każdy z obmyślonych preparatów, a zwłaszcza te innowacyjne, na bazie kwasów nukleinowych wirusa SARS-CoV-2, wydaje się absolutnie największym naukowym osiągnięciem i sporym przełomem, choć nad tym rozwiązaniem w wakcynologii pracowano od 10 lat.

Dwoje niemieckich Turków, Ugur Sahin i Ozlem Tureci – nie jest wykluczone, że przyszłych noblistów z medycyny – poświęciło swoje życie pracom nad immunoterapiami nowotworów. Bo w tej właśnie branży nauki powstały idee, które zaowocowały dzisiejszą szczepionką genetyczną Pfizer/BioNtech, ale także innych firm. To osiągniecie jest na szczycie tabeli według tygodnika „Science”,  a ja opisałam je tu.

Na drugim miejscu moim zdaniem, a w ocenie tygodnika „Nature” na pozycji dziewiątej, wieloośrodkowe badania genomowe, które ustaliło, jak wielką rolę we wrażliwości ludzi na wirusa SARS-CoV-2 pełnią predyspozycje genetyczne warunkujące funkcjonowanie interferonów. Zwłaszcza 1. i 2., czyli podstawowych białek wrodzonej odpowiedzi immunologicznej.

Chodzi nie tylko o Sars-Cov-2

W tym badaniu uczestniczyli Polacy,  a opisywałam je tu . Nie tylko o koronawirusa tu chodzi. Badania nad genomiką ludzi w starciu z nowym wirusem już zaowocowały odkryciem nowego genu kodującego regulator cytokin. Na trzecim miejscu na mojej liście wielkie naukowe osiągnięcie, które zawdzięczamy twórcom sztucznych inteligencji brytyjskiej firmy DeepMind. Ich „myśląca maszyna” zdołała wygrać przeprowadzany od 1994 r. konkurs na przewidywanie struktur białkowych. A po co to nam, zwykłym zjadaczom chleba?

Życie jest formą istnienia białka, a białka są polimerami aminokwasów. Nie są jednak na ogół jedynie prostymi nitkami – łańcuszkami aminokwasów – ale ze względu na chemiczny charakter poszczególnych cegiełek budulcowych, przybierają trójwymiarową strukturę. I to ona odpowiada za ich funkcje. A te funkcje warunkują m.in., jak będą działać leki czy wirusy.

Do tej pory te struktury były odkrywane metodami krystalografii rentgenowskiej. A dziś, choć przebadano tak jedynie promil białek człowieka, udało się tak zaprogramować sztuczną inteligencję, że gdy jej podać dowolną sekwencję aminokwasową (po prostu ciąg literek), to zwinie nam na ekranie te konkretną cząsteczkę białkową w obraz 3D tak zgrabnie, jak natura to robi. Nic tak nie przyspieszy badań nad nowymi lekami czy wyjaśniania tajemnic funkcjonowania naszego ciała na poziomie molekularnym.

Po czwarte – inżynieria genetyczna, a dokładnie technologia CRISP-R/Cas 9 (za która był Nobel z medycyny i fizjologii w tym roku,  o czym pisałam tu ) zaczęła realnie leczyć ludzi z chorób genetycznych. W „Science” srebrny medal, w moim rankingu tuż za podium.

Wyleczyli anemię sierpowatą

Udało się bowiem ta metodą wyleczyć trzech pacjentów z anemią sierpowatą, wrodzoną chorobą genetyczną, uodparniającą wprawdzie człowieka na malarię, ale jednocześnie powodującą poważną niedokrwistość, bóle oraz wyraźnie skracającą życie. Do tej pory nie znano dobrej terapii zachowawczej.

Naukowcy pobrali od każdego z chorych niedojrzałe krwinki, zwane komórkami macierzystymi krwi. Następnie użyli CRISPR do wyłączenia wyłącznika, który u dorosłych zatrzymuje produkcję płodowej postaci hemoglobiny, co może przeciwdziałać efektom mutacji sierpowatej.

Po tym, jak pacjenci otrzymali chemioterapię w celu usunięcia ich chorych komórek macierzystych krwi, komórki traktowane CRISPR zostały ponownie wprowadzone do ich ciał. Pacjenci wytwarzają teraz dużo hemoglobiny płodowej i nie doświadczyli bolesnych ataków, poinformowały w grudniu firmy CRISPR Therapeutics i Vertex Pharmaceuticals – niemal 17 miesięcy po przeprowadzeniu terapii. Jedna pacjentka, młoda matka czworga dzieci, mówi, że leczenie zmieniło jej życie.

Pandemia HIV

I wreszcie pozycja piąta, dwa badania nad pandemią HIV, w której żyjemy od 40 lat. Oba opublikowane w „Nature”, ale jedno z nich dostrzeżone jako przełom 2020 r. przez tygodnik „Science”.

Po pierwsze, HIV jak wszystkie retrowirusy ma paskudną cechę, która pozwala mu uniknąć ataku: integruje swój materiał genetyczny z ludzkimi chromosomami, tworząc „rezerwuary”. W nich to może się ukryć niewykryty przez układ odpornościowy i niewrażliwy na leki przeciwretrowirusowe.

To zrobiło ostatnio wielką burzę w pseudonaukowych, antyszczepionkowych rewirach internetu, bo jednemu panu z tytułem profesora ewidentnie się koronawirusy mylą z retrowirusami i twierdzi, że nam się mRNA ze szczepionki wbuduje w genom. Pomińmy ten skandal jednak milczeniem, jest on bowiem dla tego pana profesora kompromitujący, a ja tu mam opowiadać o największych naukowych osiągnięciach, a nie kompromitacjach.

To zatem, gdzie się wirus HIV ukrywa, może mieć znaczenie. W tym roku badanie 64 osób zakażonych wirusem HIV, które były zdrowe od lat bez leków przeciwretrowirusowych, przeprowadzone w Brigham and Women’s Hospital w Bostonie (USA) ujawniło związek między ich niezwykłym sukcesem w walce z AIDS a miejscem, w którym wirus ugrzązł w ich genomach.

Nowe zrozumienie tych tzw. „elitarnych kontrolerów” infekcji utajonej nie doprowadzi bezpośrednio do wyleczenia innych chorych (którym wirus się wbudował gdzie indziej). Otwiera jednak szansę na nową strategię, która może rutynowo pozwalać innym zarażonym ludziom żyć przez dziesięciolecia bez leczenia.

Po drugie, wiadomo było że HIV może ukrywać się w „utajonej” postaci w komórkach, co stanowi rezerwuar wirusa do nawrotów. Ulega wtedy tylko śladowej transkrypcji (wytwarza bardzo mało RNA i białek), a zatem pozostaje niewykrywanym przez układ odpornościowy. Terapie typu „obudź i wykończ go” (ang. shock and kill) mają na celu odwrócenie tego „stanu uśpienia” wirusa i zwiększenie ekspresji genów wirusa (wstrząs), czyniąc komórki rezerwuaru wirusa podatnymi na eliminację (zabicie) przez układ odpornościowy. Dwie grupy badawcze opisały niezależnie w 2020 r. interwencje w modelach zwierzęcych, które powodują prawdopodobnie najsilniejszy i najbardziej powtarzalny „szok immunologiczny”, jaki do tej pory opisano.

Można odwrócić „uśpienie” wirusa

Pierwszy wywołał lek pod kryptonimem AZD5582, który może aktywować czynnik transkrypcyjny NF-κB, czyli główny inicjator ekspresji genów wbudowanego w nasz genom wirusa HIV-1. Inni badacze połączyli dwie interwencje immunologiczne. Przeciwciała, które wyczerpią działanie limfocytów T zmniejszających aktywność wirusa wbudowanego w nasze komórki i lek o nazwie N-803, który aktywuje transkrypcję HIV-1. „Uśpienie” wirusa można zatem odwrócić i wymusić na układzie odporności zwalczanie go.

Choć oba powyższe podejścia badawcze (dać wirusowi schować się tak bezpiecznie dla nas, aby mu się nigdy nie chciało wyleźć i – jeśli wlazł w jakiś kąt niekoniecznie idealny, „wkurzyć go”, aby się ujawnił i aby układ odporności ponownie zaczął go zwalczać, zanim sam nie zostanie zwalczony) wydają się przeciwne, to nie jest bezsensowne.

Walka z SARS-CoV-2 nauczyła nas, że wirusy potrafią zaskakiwać i że czasem trzeba przestać myśleć, jakby głowa nasza tkwiła w pudełku.

Było też niemało sprawozdanych wielkich odkryć paleontologicznych, np. okazało się, że jaja dinozaurów miały miękkie skorupy, jak jaja wielu dzisiejszych wężów i żółwi, a nie twarde, jak jaja ptaków. A także archeologicznych, np. odkrycie najstarszego naskalnego malowidła przedstawiającego łowy w indonezyjskiej jaskini na wyspie Sulawesi sprzed ponad 40 tys. lat, eksploracje wielkiego grobowca w Newgrange (Irlandia) sprzed 5 tys. lat czy wykazanie pierwszego w historii ludzkości rozwarstwienia majątkowego 6,6 tys. lat temu w ramach eksploracji pochówków w Osłonkach Kujawskich, o czym pisałam tu.

Wymienić wszystko, o czym naprawdę warto wspomnieć, oznaczałoby podlinkować moje teksty z ostatniego roku i dorzucić dwa razy tyle – o czym nie zdołałam lub nie umiałam państwu napisać.

Jak na rok pandemii nauka i dydaktyka akademicka starała się dawać rady. Pracowali wydajnie i z wielkimi sukcesami astronomowie. Znaleźli źródło wielkich pól magnetycznych w galaktykach, czyli magnetary – gwiazdy neutronowe o polach magnetycznych 100 mln razy silniejszych niż jakikolwiek magnes na Ziemi.

Mają się czym pochwalić fizycy (osiągniecie nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej to nie byle co!), anatomowie (odkryto nową, nieznaną dotąd ludzką śliniankę i fakt, że mamy wolne mitochondria w osoczu krwi), a mikroskopia krioelektronowa uzyskała rozdzielczość jednego atomu.

Nauka się nie poddała

Nauka się nie poddała, jest twórcza, płodna i walczy z przeciwnościami, daje rady wyzwaniom. Dlatego warto jej zaufać. Nawet w najtrudniejszych czasach utalentowani ludzie z pasją próbują rozwiązywać podstawowe dla ludzkości problemy.

Czy mogą się mylić? Oczywiście. Czy robią wszystko, co w ich mocy, bo znaleźć odpowiedzi na otaczające nas zagadki i znaleźć rozwiązania trapiących nas sytuacji? Prawdopodobnie. I mają w rękach coś, czego pseudonauka i inne wariacje na temat „hokus pokus” nie mają. Metodę. I tego się w 2021 roku trzymajmy.

#koronawirus #pandemia #covid-19 #nauka