1.
В традиционном декабрьском списке 10 самых выдающихся научных достижений 2008 года журнал Science (www.sciencemag.org) на первое место поставил исследования, позволяющие перепрограммировать клетки человеческого тела, меняя их специализацию, изготавливая таким образом клеточные линии “по индивидуальному заказу”. Подобные методы в конечном счете способны дать в руки врачей инструменты для лечения неизлечимых до сих пор или трудноизлечимых недугов вроде болезни Паркинсона или инсулинозависимого диабета (первого типа).
Два года назад в экспериментах с мышами исследователи из Японии показали, что существует возможность “стирать” память клетки, связанную с ее развитием, вставив с помощью вируса четыре гена. После этого возвращенная к своему эмбриональному состоянию клетка может стать основой для любого другого типа клеток. В нынешнем году ученые, продолжившие работу в данном направлении, получили еще более интересные результаты. Так, две исследовательских группы взяли клетки от пациентов, страдающих множеством различных заболеваний, и повторно “запрограммировали” их (использовав в качестве подобия стволовых клеток, из которых в потенциале можно выращивать любой орган). Преобразованные клетки способны расти и делиться (размножаться) в лабораторных условиях (в отличие от большинства взрослых клеток, которые не поддаются выращиванию в виде отдельной культуры).
Еще одна исследовательская группа не стала возвращать клетки в эмбриональное состояние, а, работая с клетками мыши, преобразовала один из типов взрослых клеток поджелудочной железы (производящих пищеварительные ферменты) непосредственно в другой тип, именуемый бета-клетками (они производят инсулин). Соответствующая статья была опубликована в Nature.
Многие из болезней трудно или невозможно изучить, основываясь лишь на моделированиях или экспериментах с животными, что и вызывает потребность в получении соответствующих линий человеческих клеток. Применение для этого благого дела клеток, изъятых из эмбрионов, порождает проблемы этического характера и вызывает протесты у различных религиозных групп. Использование же для исследования клеток, изъятых у самого пациента, может в принципе как-то разрешить этот конфликт (хотя, конечно, решение этических вопросов и изменения во взаимоотношениях науки и религии нельзя предсказывать, исходя лишь из рациональных посылок). Таким образом, по мнению журналистов Science, именно клеточное перепрограммирование достойно звания “прорывного” направления года. Впрочем, некоторые пункты из оставшихся девяти позиций выглядят не менее впечатляющими.
2.
На втором месте (которое так же особо выделено журналистами Science) – фотографии экзопланет, полученные в оптическом и инфракрасном диапазонах. Эти достижения стали возможным благодаря современным телескопам и специальным методам, позволяющим выделять слабый свет планет на фоне яркой засветки от родительских звезд (см. подробнее в “ТрВ-18”).
Космический телескоп NASA “Хаббл” сфотографировал планету у гиганта Фомальгаута (HD 216956) – самой яркой звезды в созвездии Южной Рыбы и одной из ярчайших звезд на всем земном небосклоне. Открытие принадлежит группе американского астронома Пола Каласа из Калифорнийского университета в Беркли. Имеется уже две фотографии экзопланеты, полученные в 2004 и 2006 годах, которые свидетельствуют о том, что она движется по орбите в полном соответствии с законами небесной механики. Новооткрытая планета (Фомальгаут b), вероятно, близка по массе к Юпитеру, но при этом удалена от своей звезды в четыре раза дальше, чем Нептун от Солнца.
Практически одновременно с этой работой стало известно и еще об одном достижении. С помощью крупнейших гавайских наземных телескопов Keck II и Gemini North, способных работать в инфракрасном диапазоне, группе астрономов из Канады, США и Великобритании под руководством Кристиана Маруа из канадского Института астрофизики имени Герцберга удалось получить фотографии сразу трех планет у еще одной гигантской звезды – HR 8799 из созвездия Пегаса, которая удалена от нас на 130 световых лет (публикации в журнале Science).
3.
На третьем месте в списке Science – расширение каталога генов рака. Изучая генетический состав различных раковых клеток, включая панкреатический рак (рак поджелудочной железы) и глиобластому (опухоль мозга), входящие в число наиболее смертельных раковых образований, исследователи отметили множество мутаций, которые снимают ограничения на деление клеток и открывают путь к развитию раковых опухолей.
4.
Высокотемпературные сверхпроводники – то есть материалы, сквозь которые электричество проходит без всякого сопротивления, причем при необъяснимо высоких температурах, – стали четвертой научной темой, отмеченной Science. В 2008 году японскими специалистами было обнаружено целое новое семейство высокотемпературных сверхпроводников на основе железа (а не соединений меди с кислородом, как прежде).
5.
На пятом месте – предсказание структуры белков, что очень важно для поиска новых лекарств. Биохимики с помощью компьютерного моделирования научились предсказывать, как и с какими малыми молекулами белок взаимодействует.
6.
Возобновляемые источники энергии также получили статус “героев года”. Удалось отыскать многообещающий новый способ хранения избыточного электричества, производимого с помощью энергии ветра или же солнечных батарей в промышленных масштабах. Сравнительно простой и дешевый катализатор на основе соединения фосфора и кобальта может использовать электрическую энергию для того, чтобы расщеплять молекулы воды, высвобождая водород, который в свою очередь способен питать топливные элементы, производя вновь электричество, когда оно потребуется (например, в безветренную или же пасмурную погоду).
7.
На седьмом месте – видео из жизни эмбрионов. В 2008 году германским исследователям удалось пронаблюдать в беспрецедентных деталях своеобразный “танец” клеток развивающегося эмбриона рыбешки – популярного среди ученых и аквариумистов данио рерио. Была сделана детальная запись и проанализирован весь этот своеобразный “кинофильм”, который позволяет проследить за поведением примерно 16 тысяч отдельных клеток, образующих в результате единый эмбрион.
Исследование, предлагающее новые подходы к решению проблемы ожирения, которая заботит существенную часть человечества, поставлено на восьмое место. Ученые обнаружили возможность взаимопреобразования “хорошего” бурого жира, который “утепляет” нас в холода, и “плохого” белого жира, скапливающегося в виде неприятных отложений.
На девятом месте – также проблема веса. Правда, на этот раз не веса собственного живота, а веса всей Вселенной. Путем кропотливых подсчетов группа германских физиков и компьютерщиков сумела показать, что так называемая Стандартная модель, которая описывает поведение всех известных элементарных частиц в видимой Вселенной, может предсказать также и массу протонов и нейтронов.
И, наконец, на десятом месте – прогресс в области секвенирования геномов, позволяющий проводить анализ более дешевыми и быстрыми средствами. Благодаря этому были изучены (хотя бы частично) геномы многих созданий Земли – от вымерших мамонтов до людей, болеющих раком. А в будущем эти методы обещают еще более радужные перспективы…