Наука 2013: что мы узнали о мозге, генах и космосе

Мозг

Это похоже на каламбур, но по совокупности заслуг, перспективных проектов и новых знаний в 2013 году лидируют мозги - точнее, науки о мозге.

Во-первых, речь, конечно, о двух проектах, по амбициозности напоминающих Вавилонскую башню. В апреле Барак Обама объявил, что государство потратит $100 млн на создание новых методов исследования живого мозга, чтобы затем с их помощью можно было построить подробную карту работы мозга на всех уровнях - от каждой клетки до целого органа. Американская программа называется BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnology).

Европейские нейробиологи не остались в долгу у своих американских коллег и начали в октябре строительство Human Brain Project, который будет чем-то вроде нейро-адронного коллайдера: 130 научных организаций по всей Европе (со штаб-квартирой в Швейцарии) создадут на шести платформах суперкомпьютер для симуляции работы мозга человека.

В конечном итоге оба проекта нацелены на то, чтобы понять, как работает самая сложная система во вселенной, в которой миллиарды клеток связаны сотнями миллиардов связей. Поняв, что и как творится у человека в голове, ученые смогут подобрать ключи к неврологическим болезням, поднимать на ноги парализованных людей, лечить душевные болезни. Словом, действительно человечество сможет подняться туда, куда по легенде должна была привести вавилонская башня.

Однако запуск двух мегапроектов - не единственное, что произошло хорошего в нейробиологии. Nature отмечает первую работу, в которой удалось наглядно продемонстрировать, как загораются отдельные клетки и весь живой мозг, когда по ним пробегают электрические импульсы, и это действительно завораживающее зрелище.

Не уступает ему по красоте номинант журнала Science под названием CLARITY - новый метод обработки нервной ткани (не живой), который позволяет промыть мозги, сделать их прозрачными, а затем светящимся гелем прокрасить в нем отдельные клетки.

Наконец, MIT Technology Review рассказывает о совсем уж невероятном проекте Теодора Бергера из Университета Южной Калифорнии, который строит электронные биосовместимые чипы памяти. Их буквально можно будет вставлять в мозги, чтобы компенсировать разрушение собственной ткани мозга. Для этого, конечно, сначала нужно понять, что такое память и как она устроена, и, по словам Бергера, он уже приблизился к этому пониманию.

Гены

Журнал Science отмечает технику редактирования генома, которую ученые позаимствовали у бактерий, чтобы исправлять мелкие, но роковые ошибки в структуре ДНК, которые приводят к болезням вроде серповидно-клеточной анемии. Недавно мы подробно писали об этой технике CRISPR/Cas и бостонском стартапе Editas на $43 млн, в основе которого лежит этот метод.

Другое достижение, связанное с генами, лежит в правовой плоскости: американский верховный суд постановил, что гены не могут быть запатентованы. Это значит, что пациенты получат более доступное тестирование на наследственные мутации (в первую очередь, речь шла о мутациях предрасположенности к раку груди BRCA1 и 2), а для компании Myriad Genetics, которая обладала патентами на многие гены, наступают не лучшие времена.

MIT Technology Review посвящает одну из номинаций, напротив, крайне противоречивому с точки зрения генетическому стартапу. В уходящем году компания Illumina, лидер по продаже секвенаторов (машин для расшифровки ДНК), вложила $500 млн в калифорнийский стартап Verinata, который располагает технологией расшифровки ДНК плода на ранних стадиях беременности. Причем, что важно, эта неинвазивная процедура не требует опасных манипуляций: у матери берут кровь, из нее вылавливают фрагменты ДНК плода и тестируют. Пока что эту технологию используют для диагностики заболеваний вроде синдрома Дауна. Но что будет, когда будущая мама без усилий сможет узнавать пол, цвет глаз и волос, музыкальные и спортивные способности ребенка? Стоит порефлексировать над этими вопросами, если мы собираемся жить в ближайшем будущем, поскольку такое тестирование, очевидно, вот-вот станет нормой.

ВИЧ и рак

Вряд ли сговариваясь, Nature и Science будто бы поделили между собой две главные болезни 21 века. В обоих случаях есть масса поводов для оптимизма.

Прогресс, которого ученые достигли в профилактике и лечении ВИЧ и СПИДа в уходящем году, внушает большой оптимизм. В марте Nature писал про случай полного излечения ребенка от ВИЧ. А вакцинологи обнаружили слабое место у неуязвимого вируса и создали вакцину, которая защищала от вируса лабораторных обезьян.

Science главную номинацию года посвятил иммунотерапии рака - хитрым генно-инженерным методам, посредством которых можно обучить собственные иммунные клетки организма распознавать злокачественные новообразования и атаковать их. Недавно Slon подробно писал о них.

Вирусы и вакцины

Science в этой номинации прорывом года называет вакцину респираторно-синцитиального вируса, которую ученым удалось создать посредством компьютерного моделирования. Сначала они кристаллизовали белок - антитело, которое организм вырабатывает, чтобы бороться с вирусом, - затем проанализировали его структуру и, отталкиваясь от нее, сконструировали иммуноген, то есть вакцину. Есть надежда, что этот метод в ближайшем будущем позволит создать вакцину для ВИЧ.

Nature, в свою очередь, в этой номинации присудил приз медицинским работникам, которые буквально под страхом смерти продолжают вакцинировать от полиомиелита детей в Афганистане, Нигерии и Пакистане - трех последних странах, где постоянно циркулирует этот вирус. Впрочем, периодически вспышки возникают еще в 180 странах, так что до полной победы над вирусом пока далеко.

Космос

Вселенная оказалась примерно на миллиард лет старше, чем мы думали. 13,82 миллиарда лет - таков ее новый возраст, рассчитанный с помощью точных снимков микроволнового излучения, сделанных телескопом Планк. Подробно о том, что такое реликтовое излучение и как с его помощью можно определить возраст вселенной, в интервью Slon рассказывал астроном Дмитрий Сурдин.

Кроме того, в этом году ученые пришли к выводу, что Вселенная на 84 процента состоит из темной материи.

Журнал Science тихо помянул "Вояджер", который в этом году вышел за пределы солнечной системы: топливо у него на исходе, миссия окончена и впереди у него вечность.

Но главное событие, связанное с космосом, это, конечно, Челябинский метеорит; он упал достаточно далеко от города и не уничтожил его, но достаточно близко, чтобы оставить множество бесценных для науки фото- и видеосвидетельств. О двух основательных научных исследованиях этого метеорита Slon писал месяц назад.

Микрокосм

Science также отмечает начало эры микробиома, точнее, переосмысления микробов, живущих в человеке. О том, что человек - это ходячая колония микроорганизмов, и что дружба и сотрудничество с внутренними бактериями спасут человечество, Slon писал в начале декабря.

Роботы