О результатах войны с раком в последние 50 лет, социологах, которые помогут сохранить биоразнообразие, и «зеленой» урбанистике — в новом выпуске Nature. Science рассказывает о новой технологии сортировки клеток, принципах научной добросовестности в демократии и извержении вулкана, вызвавшем атмосферную рябь, обогнувшую Землю. The Lancet призывает мировых лидеров к борьбе с супермикробами, рассказывает о проблеме самолечения долгого ковида и дает надежду любителям арахиса с аллергией на него. Подробнее — в новом обзоре научных журналов от InScience.News.
Nature
На обложке нового выпуска художник изобразил спиновые кубиты, структурные единицы кремниевого квантового компьютера. Две красные сферы — это ядра атомов, вокруг них — волновая функция связанного с ними электрона (эллипс). Четыре «лепестка» показывают запутанность между кубитами. В выпуске этой недели три статьи независимо друг от друга представляют основанные на кремнии платформы для квантовых вычислений, в которых использовалась многокубитная запутанность. Андреа Морелло и его коллеги используют имплантированные в кремний атомы, а Ливен Вандерсипен и Сейго Таруча и их коллеги — электроны в квантовых точках. Важно отметить, что точность всех трех систем превышает 99%, а это означает, что ошибки возникают реже, чем раз на 100 операций. Это как раз тот порог, который может сделать квантовые компьютеры на основе кремниевых кубитов жизнеспособной технологией.
Первая редакционная статья — о войне науки с раковыми опухолями, которая еще далека от завершения. В 1970 году советники Сената США попытались спрогнозировать дальнейшее развитие в лечении рака. «Далекое будущее принадлежит иммунологу и генетику, промежуточное будущее — химиотерапевту, — писали они, — но настоящее и ближайшее будущее принадлежит в основном хирургу и в некоторой степени рентгенологу». Сегодня, спустя более 50 лет, мы находимся в том самом «далеком будущем» генетики и иммунологии и видим, что эти предсказания оказались удивительно пророческими. Советники были собраны для консультаций по поводу того, что станет Национальным законом о раке 1971 года, первым залпом «войны против рака» тогдашнего президента Ричарда Никсона. Рак был второй по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах, и закон, принятый в декабре 1971 года, призывал вложить 1,5 млрд долларов США в исследования рака в течение трех лет. Сегодня эта сумма эквивалентна более 10 млрд долларов. Закон укрепил национальную инфраструктуру исследований рака — была создана национальная сеть клинических испытаний, а также множество специализированных центров исследования рака.
Но с самого начала стремление Никсона найти быстрое лекарство от рака было раскритиковано как наивное. Некоторые исследователи предупреждали, что рак — это сложное заболевание и что прогресс, скорее всего, будет достигнут небольшими, с трудом достигнутыми шагами, а не одним решительным лекарством. К 1976 году специалист по цитогенетике рака Питер Ноуэлл понял, что генетическая изменчивость раковых клеток сделает задачу поиска методов лечения намного сложнее. Сегодня мы знаем, что рак — это не одно, а множество различных заболеваний. И это одна из причин, почему рак так трудно вылечить. Крупномасштабные проекты по секвенированию опухолей (Cancer Genome Atlas и Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes) показали, что каждый тип рака можно разделить на подтипы и подтипы подтипов, а каждая отдельная опухоль имеет уникальный молекулярный состав. Кроме того, эта молекулярная сигнатура меняется по мере прогрессирования рака и лечения. Открытия, сделанные в ходе исследований клеточного цикла, привели к разработке противоопухолевых препаратов, нацеленных на определенные белки клеточного цикла. Так, в прошлом году FDA одобрило лекарство от некоторых видов немелкоклеточного рака легкого, которое отключает мутантную форму белка KRAS.
Рак и спустя 50 лет остается второй причиной смерти в США. Сохраняются и социальные проблемы — лечение по-прежнему остается дорогим: 42% больных раком испытывают серьезные финансовые трудности в течение двух лет после постановки диагноза, а во многих странах инновационные методы лечения рака, такие как иммунотерапия, недоступны для большинства. Однако миллионы жизней были спасены. В 1971 году только половина людей в Соединенных Штатах, у которых был диагностирован рак, прожили более пяти лет после этого диагноза; сейчас эта доля составляет около двух третей. Стала понятна и необходимость раннего выявления — теперь существуют программы скрининга некоторых из наиболее распространенных видов рака, включая рак молочной железы и толстой кишки.
Изучение взаимодействиях раковых клеток поспособствовало более широкому пониманию межклеточных взаимодействий в принципе. Уже сейчас иммунные клетки, предназначенные для борьбы с опухолью, изучаются как потенциальные средства лечения фиброза сердца и легких.
Впереди еще много работы — рак уже не приговор и часто всего лишь неизбежное следствие старения. Следующие задачи: уменьшить побочные эффекты от терапии опухолей, устранить расовое и социально-экономическое неравенство, влияющее на доступ к клиническим испытаниям и лечению. Большая часть данных, тщательно собранных за последние полвека, была получена от белых людей — предвзятость, которую необходимо исправить. Технологические достижения вместе с непрерывным сотрудничеством между фундаментальными и клиническими исследователями помогут продвинуть борьбу с раком еще дальше от тех дней, когда хирургия и лучевая терапия были единственными методами лечения.
Вторая редакционная статья рассказывает о том, как социология и политология помогут справиться с угрозой биоразнообразию. Айтинские целевые задачи в области биоразнообразия — часть международного соглашения под названием «Конвенция ООН о биологическом разнообразии». Большинство из 20 целей, сформулированных десять лет назад, не выполнены, и в настоящее время завершается работа над их заменой. Ожидается, что новые цели — Глобальная рамочная программа в области биоразнообразия на период после 2020 года (GBF) — будут согласованы этим летом на второй части Конференции сторон конвенции (COP15) в Куньмине, Китай. Проект GBF был опубликован в июле 2021 года. Он направлен на замедление темпов утраты биоразнообразия к 2030 году. Главные цели включают сохранение 30% суши и морских территорий к 2030 году и сокращение государственных субсидий, наносящих ущерб биоразнообразию, на 500 млрд долларов США в год. Один из ключевых моментов — необходимость определиться с конкретными цифрами: кому и в каких количествах можно вымирать. Это будет эквивалентом климатической цели 2 °C. Одно из предложенных в недавнем исследовании — менее 20 видов в год во всех основных группах. В целом цели и задачи предназначены для борьбы с каждым из основных факторов, способствующих утрате биоразнообразия, включая сельское хозяйство и продовольственные системы, изменение климата, инвазивные виды, загрязнение и неустойчивое производство и потребление. Завершение работы над рамочной программой будет поручено представителям правительства, работающим с ведущими мировыми специалистами по биоразнообразию. Но вклад исследователей в области социальных наук, особенно тех, кто изучает, как работают организации и правительства, повысит его шансы на успех.
Борьба за биоразнообразие ведется с 1990-х годов, но большинство стратегий не смогли оказать долговременного воздействия на два из трех ключевых требований: сохранение глобального биоразнообразия и устойчивое использование природных ресурсов. Некоторые из этих неудач напрямую связаны с управлением, поэтому важно привлекать не только исследователей в области биологических наук, но и ученых, которые изучают работу организаций и правительств. Для успеха потребуются системные изменения в государственной политике, причем во всех ее сферах. Фокусирование, например, только на расширении охраняемых территорий в лучшем случае окажет незначительное влияние на достижение целей и задач конвенции ООН. Правительства, как и неправительственные организации и предприятия, склонны решать проблемы устойчивого развития по частям, в то время как необходим комплексный подход. Более того, у природы границ нет, и потому страны должны интенсивно сотрудничать. Как это сделать — нужно спросить социологов, иначе нас ждут новые проигрышные стратегии и десятки вымерших видов.
В рубрике World View — о последствиях стремительной неразумной урбанизации, обращение к мэрам городов. В период с 2000 по 2012 год антропогенная среда во всем мире выросла на две трети. При этом почти половина экономической продукции городов зависит от природных систем, которым угрожают изменение климата и утрата биоразнообразия. К 2050 году 70% людей будут жить в городах, а 3 из 4 горожан рискуют столкнуться с нехваткой воды.
С последствиями урбанизации мы сталкиваемся уже сейчас. В ноябре прошлого года школы Нью-Дели были закрыты более чем на неделю из-за неприемлемого качества воздуха. По этой причине за последние 5 лет учащиеся пропустили как минимум 26 дней в школе. Урбанисты все больше говорят об изменениях, в которых нуждается город, чтобы быть устойчивым перед лицом глобального потепления: необходимы открытые зеленые насаждения; конструкции для предотвращения наводнений; зеленые крыши и стены, которые снижают температуру и производят пищу; леса, высаженные в виде зеленых зон для насыщения кислородом городских районов и восстановления экосистем. По одной из оценок, только 0,3% расходов на городскую инфраструктуру идет на подобные решения — немыслимо мало. Исторически города развивались там, где природа могла удовлетворить потребности человека: у воды, на плодородной земле, где условия были мягкими. Инфраструктура и социальные институты, которые делают города такими, какие они есть, все больше ухудшают те самые условия, которые позволяли им процветать. Риск наводнений, ураганов или пожаров растет из-за изменения климата или деградации экосистем. Но большинство оценок проектов не учитывают эти риски или способы их снижения.
В прошлом году Международный институт устойчивого развития подсчитал, что природная инфраструктура может решить многие проблемы вдвое дешевле по сравнению с обычной «цементной». Во многом это связано с меньшими затратами, понесенными из-за экстремальных погодных условий. Одна из целей проекта BiodiverCities по внедрению новых практик в урбанизацию к 2030 году — помочь мэрам получить доступ к исследованиям и анализам, наиболее актуальным для их городов. За последний год автор статьи и ее коллеги работали вместе с политиками, бизнес-лидерами и специалистами в области городского развития, охраны природы, биоэкономики и многого другого. Стало ясно, насколько незнакомы большинство городских властей с возможностями расширения природы в застроенной среде.
Есть и хорошие новости. Так, в Сингапуре уже спланировано обновление городской среды: ожидается расширение зеленых насаждений — вдоль дорог, на крышах и даже на стенах. Это повысит качество жизни за счет более низких температур в городах и устойчивости к повышению уровня моря и внутренним наводнениям. Мэр столицы Сьерра-Леоне запустил кампанию «Фритаун — город на деревьях», направленную на выращивание 15 видов деревьев на 11 участках; это снизит риск наводнений и оползней. К концу 2022 года площадь, покрытая растительностью, увеличится на 50%.
Наука, в том числе и гражданская, может помочь в продвижении изменений. Например, BiodiverCities 2030 организовала краудсорсинговые международные проекты, в рамках которых люди следили за биоразнообразием вокруг своих домов с помощью приложений для мобильных телефонов. А исследование, проведенное в 2021 году, показало, что в многоквартирных домах в районах с низким доходом в городах США было на 15% меньше лесного покрова и было на 1,5 °C жарче, чем в многоквартирных домах в районах с высоким уровнем дохода — снова необходимость борьбы с социальным неравенством.
Рубрика News и News Round-Up выделим следующие новости:
97% палеонтологических данных исходят от ученых из стран с высоким уровнем дохода и выше среднего. Исследователи говорят, что чрезмерное влияние богатых стран на палеонтологию может привести к искаженному взгляду на историю.
На фоне опасений по поводу потери эффективности антител против новых штаммов некоторые исследователи утверждают, что следует уделять больше внимания Т-киллерам, убивающим инфицированные клетки. При этом они могут распознавать гораздо больше участков на спайк-белке, чем антитела, поэтому лучше способны распознавать мутировавшие варианты. На данный момент компьютерный и лабораторный анализы показывают, что это относится и к омикрону.
Беременные женщины не были представлены в первоначальных клинических испытаниях, в которых тестировались вакцины. Новые данные показывают, что риски заражения COVID-19 во время беременности, включая материнскую смерть, мертворождение и преждевременные роды, намного перевешивают риски вакцинации. Последняя не вызывает роста риска выкидыша, эффективна, а некоторые исследования показывают, что антитела передаются плоду через плаценту, защищая ребенка и после рождения.
Исследовательские статьи:
Циркулирующие в крови внеклеточные РНК помогут предсказывать развитие преэклампсии, потенциально опасного для жизни состояния, без инвазивных тестов.
V-SYNTHES — инновационный подход к идентификации молекул потенциальных лекарств из исключительно больших химических баз данных. Исследователи продемонстрировали его эффективность при скрининге ингибиторов трех белков-мишеней.
Хиральные наночастицы, которые имеют идентичную химическую структуру, могут различаться по своей способности активировать иммунные клетки из-за различий в пространственном расположении их атомов.
Ученые из США, Швеции и Норвегии использовали наблюдения за ледниками на норвежских островах, входящих в состав Шпицбергена, для прогнозов массы ледников, которая, как ожидается, исчезнет в этой области в течение XXI века.
Экспансия викингов была связана с конкуренцией за торговые пути, а не с набегами — уточненные данные радиоуглеродного анализа.
Российские ученые и их коллеги показали, что микроскопический жук-перокрылка «изобрел» уникальный способ полета — по траекториям в виде восьмерок. Подробнее в нашем материале.
Science
На обложке нового выпуска — клетка, экспрессирующая белок, сшитый с зеленым флуоресцентным белком (GFP), она подсвечена синим лазером. Новая технология немецких ученых — высокоскоростная сортировка клеток с поддержкой изображений (ICS) на основе проточной цитометрии и флуоресцентной микроскопии — позволяет чрезвычайно быстро сортировать клетки со сложным фенотипом. Флуоресцирующие клетки фотографируются, а затем сортируются с помощью обработки изображения со скоростью до 15 000 событий в секунду. Это позволит совершать полногеномные скрининги на основе изображений примерно за 9 часов работы.
В выпуске две редакционные статьи: одна из них посвящена анализу решений для выхода из кризиса системы здравоохранения в США, а вторая — проблеме надежного источника информации для демократий. В первые дни своего пребывания в должности президента США Джо Байден заверил, что принятие решений, основанное на фактах, сильных научных данных и не сдерживаемое политическим вмешательством, будет опорой его администрации. Он предпринял масштабные действия для достижения этой цели, включая создание межведомственной целевой группы по научной добросовестности, которая только что выпустила первую в истории всестороннюю оценку политики и практики научной добросовестности в правительстве США. В состав группы вошли 48 ученых: статистики, инженеры, юристы и политики, а также сотни консультантов. В отчете рекомендуется создать постоянно действующий межведомственный Совет по научной этике для содействия распространению и внедрению передового опыта, а также проводить тренинги по коммуникации для ученых, чтобы они могли более эффективно объяснять результаты своим политическим руководителям, средствам массовой информации и общественности. В 2009 г. при президенте США Обаме Управление по научно-технической политике (OSTP) определило шесть принципов научной добросовестности: научно-технические должности в исполнительной власти должны занимать кандидаты с соответствующим опытом; агентства должны иметь правила, обеспечивающие целостность их научного процесса; исследования, на основе которых принимаются решения агентства, должны подвергаться экспертной оценке; за исключением ограничений, научные или технологические результаты, которые служат основой для принятия политических решений, должны быть доступны для общественности; учреждениям следует рассматривать случаи, когда целостность научно-технических процессов и информации может быть нарушена; и агентства должны принять меры, обеспечивающие целостность научных и технологических процессов и информации, используемой для обоснования принятия решений. Их предложено дополнить новыми признаками: право ученых свободно выражать законное несогласие не должно ограничиваться; политика научной добросовестности должна применяться ко всем федеральным агентствам и ведомствам, занимающимся производством, анализом, использованием науки и технологий; науку необходимо понимать и активно учитывать при принятии решений — поэтому ученые должны постоянно активно участвовать в разработке политики.
В рубрике News at a glance — кратко о новостях науки.
Извержение на Тонге стало крупнейшим за 30 лет: взрыв в Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай 15 января вызвал цунами и, вероятно, создал самое высокое облако, зарегистрированное за три последних десятилетия — выше 39 километров. Вызванная извержением атмосферная рябь несколько раз обернулась вокруг планеты — впервые такая волна была зафиксирована современными спутниками. Блокирующие свет частицы, испущенные после извержения горы Пинатубо в 1991 году, привели к снижению глобальной средней температуры примерно на полградуса в течение двух лет — в этот раз такого точно не ожидается.
Соединенные Штаты уступили Китаю свое первое место рейтингов ученых в последние годы по нескольким показателям, включая общее количество опубликованных статей и патентов.
Schmidt Futures, благотворительная организация, соучредителем которой является бывший генеральный директор Google Эрик Шмидт, заявила на этой неделе, что выделит университетам 40 млн долларов в течение следующих 5 лет, чтобы помочь их ученым получить лучшее программное обеспечение для использования в своих исследованиях.
Сторонники исследований, в которых люди намеренно заражаются болезнью для тестирования вакцин, получили поддержку в размере 2 млн долларов от Open Philanthropy, организации, финансируемой в соучредителем Facebook Дастином Московицем и его супругой Кари Туной. Компания в этом месяце выделила деньги некоммерческой организации 1Day Sooner.
Кролики и их сородичи, как правило, домоседы, редко удаляющиеся от своего жилья более чем на несколько километров. Но как минимум один арктический заяц преодолел рекордные 388 километров в Канаде недалеко от Гренландии.
Бромпропан станет первым за 30 лет веществом, которое внесено в список загрязнителей воздуха Агентством по охране окружающей среды США (EPA). Это растворитель вызвал беспокойство исследователей по поводу безопасности еще в 1990 году.
О работе над этическими рекомендациями для исследований с использованием внутричерепных инвазивных методик, а также о впечатлениях участников таких экспериментов можно прочитать в рубрике Feature. Неинвазивные методы изучения работы мозга, такие как функциональная магнитно-резонансная томография и электроэнцефалография, могут дать хорошее пространственное или временное разрешение, но не то и другое одновременно, поэтому приходится использовать инвазивные методы. Их развитие стало толчком для развития нейрохирургии при лечении болезни Паркинсона и эпилепсии.
Исследовательские статьи:
Данные миллионов американских военных за более чем 20 лет показывают, что инфицирование вирусом Эпштейна — Барр существенно повышает риск развития рассеянного склероза. Подробнее в нашем материале.
Новый метод позволит создавать белки, способные обратимо связываться в олигомеры с их белками-партнерами.
The Lancet
На обложке выпуска этой недели — цитата из редакционной статьи, посвященной резистентным микробам. По мнению авторов, угроза устойчивых к терапии бактерий должна стать срочным стимулом для пересмотра и расширения миссии Глобального фонда, который зарекомендовал себя как высокоэффективный инструмент для защиты населения от предотвратимых и излечимых болезней, особенно в бедных странах. Устойчивые бактерии — глобальная проблема, и она требует внимания мировых лидеров и ученых. Пандемия COVID-19 может усугубить проблему из-за неправильного использования антибиотиков и длительного пребывания в больнице. В 2019 г. смерть 4,95 млн человек была связана с лекарственно-устойчивыми бактериальными инфекциями, а 1,27 млн смертей — непосредственно вызваны ими. Среди необходимых мер: повышение осведомленности населения, улучшение эпиднадзора, улучшение диагностики, более рациональное использование антибиотиков, доступ к чистой воде и гигиеническим принадлежностям, принятие концепции «Единое здоровье» и инвестиции в новые противомикробные препараты и вакцины. В 2015 г. ВОЗ запустила Глобальную систему наблюдения за устойчивостью к противомикробным препаратам и их использованием. В 2015 г. был создан Фонд Флеминга (программа помощи 24 странам Африки и Азии в борьбе с устойчивыми микробами). Тем не менее действия были эпизодическими и неравномерными, что привело к глобальному неравенству: в странах Африки к югу от Сахары и Южной Азии проблем больше всего, что, вероятно, обусловлено высоким уровнем инфицирования и отсутствием доступа к антибиотикам.
Письмо в рубрике Correspondence — о проблеме самолечения «долгого ковида» антиретровирусными препаратами, пенициллином, витамином С, традиционными методами и хлорохином или гидроксихлорохином. Пациенты сообщают об отсутствии своевременной поддержки и плохой диагностике затяжного COVID-19, отчасти из-за недостаточных знаний о нем, отчасти из-за перегруженности систем здравоохранения. Это привело к разочарованию в предоставлении медицинских услуг и вынудило людей с искать альтернативные источники поддержки и лечения в соцсетях.
Исследовательские статьи:
У детей с аллергией на арахис начало пероральной иммунотерапии арахисом в возрасте до 4 лет было связано с усилением десенсибилизации и ремиссией. Развитие ремиссии подтвердили иммунологические биомаркеры.
Атидарсаген аутотемцел (арса-цел) при метахроматической лейкодистрофии (МЛД) привел к устойчивым, клинически значимым преимуществам у детей с первыми симптомами за счет сохранения когнитивных функций и двигательного развития у большинства пациентов, а также замедления демиелинизации и атрофии головного мозга.
Многопрофильная программа повышения безопасности в отделениях интенсивной терапии новорожденных SEPREVEN снизила частоту нежелательных явлений, а также тяжелых и предотвратимых нежелательных явлений у особо уязвимых пациентов. Эта программа может значительно улучшить уход за новорожденными в критическом состоянии.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
