Близький кінець ВІЛ, погляд на ранній Всесвіт та провалені екологічні перемовини. Головні перемоги та невдачі науки у 2024 році

2024 рік для науки був насиченим на події, що здатні змінити наше життя. Одні з них вселяють надію на краще майбутнє для людства, а деякі, навпаки, змушують напружитися й залишають осад невизначеності. Серед найвагоміших досягнень року, що ось-ось мине, заслужено можна виділити створення нової ефективної профілактики ВІЛ-інфекції. Багато років активного вивчення цієї недуги дали гарні плоди, і тепер у науки з'явилася нова зброя для приборкання смертельного вірусу. Інші ж події стосуються кращого розуміння світу, в якому ми живемо, та далеких у часі й просторі світів маловідомих галактик. Що ж запропонувала наука для боротьби з ВІЛ та які досягнення й провали визначали її у 2024 році читайте в нашому підсумковому переказі матеріалу Science.

Зворотний відлік для ВІЛ

ВІЛ залишається глобальною проблемою, що не втрачає актуальності навіть після десятиліть наукового прогресу. Щороку понад мільйон людей інфікується вірусом, а ефективної вакцини досі немає. Проте сучасна медицина у 2024 році зробила значний крок уперед, виявивши, що препарат ленакапавір із вражаюче високою ефективністю захищає людей від зараження ВІЛ.

Спочатку, у червні цього року результати масштабного дослідження серед африканських підлітків і молодих жінок продемонстрували 100-відсоткову ефективність препарату в запобіганні інфікуванню. Потім ці висновки підтвердило вересневе дослідження, проведене на чотирьох континентах, яке зафіксувало ефективність у 99,9% серед різних груп, включно з людьми різної гендерної ідентичності. Через це ленакапавіру пророкують долю змінити хід боротьби з ВІЛ-інфекцією — він може вберегти мільйони людей від зараження.

Ленакапавір виділяється серед інших ВІЛ-препаратів тим, що націлюється на білки вірусного капсиду — структуру, яка формує захисну конусоподібну оболонку навколо генетичного матеріалу вірусу. Ці білки виконують важливі функції на різних етапах зараження, забезпечуючи проникнення вірусу в ядро клітини. А ленакапавір порушує стабільність білків, наче «цементуючи їх», та перешкоджаючи проникненню в клітинне ядро. Крім того, препарат сковує й новоутворені капсидні білки, не даючи їм складатися в нові вірусні частинки при виході з інфікованої клітини.

Низька розчинність ленакапавіру, яку через погану здатність всмоктуватися в організмі вважали недоліком, виявилася перевагою. Завдяки їй при внутрішньовенному введенні препарат залишається в організмі тривалий час, забезпечуючи захист на пів року після єдиного введення, як показали цьогорічні випробування.

Оскільки ленакапавір вже два роки як доступний на ринку як ліки для вже інфікованих ВІЛ, його схвалення для профілактики цієї інфекції не мало б затягнутися. Очікується, що це станеться наступного року. Однак дива від цього очікувати не варто, принаймні поки що.

Компанія-розробник ленакапавіру, Gilead, ще не анонсувала ціну на потенційний профілактичний препарат, але уклала угоди з шістьма компаніями з виробництва генериків, щоб випускати дешевші версії для 120 країн, що розвиваються. Водночас наразі немає знижки для країн із середнім рівнем доходу, як-от Бразилії, де найбільше в Південній Америці людей із ВІЛ. А уряди з сильно обмеженими ресурсами, можливо, не матимуть бюджету навіть на дешевші генерики.

Також науковці наголошують, що всупереч величезному потенціалу ленакапавіру знизити циркуляцію ВІЛ серед вразливих груп населення, медицині все ще потрібна вакцина проти ВІЛ. Вакцина, яку можна без побоювань призначати всім людям, яка коштуватиме всього кілька доларів і яка надаватиме імунітет до зараження на роки.

Інші претенденти на звання «Прорив року»

Імунні клітини проти автоімунних хвороб

Невиліковні автоімунні захворювання, як системний червоний вовчак або розсіяний склероз, виникають через неадекватну роботу імунної системи, що починає атакувати власні клітини. Всупереч цьому, потенційне лікування таких хвороб, може полягати у використанні самих імунних клітин пацієнтів.

Цьогорічне дослідження показало, що можна досягти суттєвого покращення стану та ремісії, змінивши Т-лімфоцити пацієнтів. Дослідники взяли порцію клітин та генетично націлили їх знешкоджувати імунні В-клітини, залучені до атаки на власні тканини, перш ніж повернути пацієнтам. Метод відомий як CAR-T-терапія і вже багато років використовується для націлення Т-клітин на рак, однак нові результати вказали, що вона здатна без супутньої терапії позбавити пацієнтів і від виснажливих симптомів автоімунних недуг. Залишається уточнити, як добре сприймається таке лікування та наскільки тривалий його ефект.

«Джеймс Вебб» спостерігає за космічним світанком

Телескоп «Джеймс Вебб» розпочав життя трохи менш як три роки тому, але вже встиг виявити більше яскравих галактик із найперших епох Всесвіту, ніж вчені вважали за можливе. При цьому частина з них виявилася розмірами з теперішній Чумацький Шлях, змушуючи науковців міркувати, коли та як ці первісні галактики встигли накопичити таку масу.

Нові дані від «Вебба» пояснюють неочікувані результати, підкріплюючи одразу дві раніше висунуті гіпотези. Вони свідчать, що насправді галактики з «початку часів» не стільки великі, як просто дуже яскраві. У них виявилося дуже багато важких елементів, що залишилися від вибухів гігантських зірок, здатних швидко зростати до колосальних розмірів. Водночас дані вказують на існування в ранньому Всесвіті масивних активних чорних дір, які поглинали великі обсяги міжзоряного газу та випромінювали потужні спалахи енергії, що їх і міг зафіксувати телескоп. Інше питання, яким чином у такий ранній час з'явилися, власне, масивні чорні діри.

РНК проти шкідників у полі

Інсектициди — засоби для знищення комах-шкідників — продовжують рятувати урожай, а з ним і людей від голоду в усьому світі. Але недоліком більшості є невибірковість, через яку вони вбивають не лише самих шкідників, а й численних безпечних, а часто навіть корисних у рослинництві комах. Уникнути цього можуть допомогти РНК-інсектициди. Метод полягає в тому, щоб ввести в організм шкідника РНК, яка націлюється на життєвоважливий білок, наявний лише в бажаного виду комах.

У 2024 році аграріям на поміч прийшов РНК-інсектицид від компанії GreenLight Biosciences проти колорадського жука. Його личинки гинуть протягом кількох діб після того, як скуштують обробленого препаратом листя картоплі. Зараз компанія працює над створенням аналогічного інсектициду з вибірковою дією проти молей та інших метеликів, які загрожують сільському господарству. Також вона готується випустити засіб на основі РНК для знищення кліщів, які паразитують на медоносних бджолах.

Нова органела для рослин

Ще зі школи багато хто пам'ятає, що рослини значною мірою покладаються на ґрунтові бактерії, які здатні фіксувати азот. І донедавна наука не знала, що можливість фіксації азоту доступна й організмам із групи еукаріотів — тих, чиї клітини мають ядро, на відміну від бактерій та інших простіших істот. Це змінилося лише з відкриттям нової органели в однієї з морських водоростей, про що стало відомо раніше цього року.

Нова структура в клітинах водоростей виявилася задіяною саме в азотфіксації, тож отримала назву нітропласт. Дослідження вказали, що водорості надбали її приблизно 100 мільйонів років тому, коли поглинули здатних до фіксації азоту ціанобактерій. Подібним чином еукаріоти колись отримали хлоропласти та мітохондрії. І тепер учені припускають, що рослинам можна було б перенести й нітропласти, дозволивши добувати важливий для росту азот самостійно.

Раніше небачений магнетизм

Протягом майже 100 років учені знали про два види магнітних матеріалів. У феромагнетиках (наприклад, у залізі) електрони на сусідніх атомах обертаються в одному напрямку, через що матеріал стає магнітним. В антиферомагнетиках (наприклад, у хромі) сусідні електрони обертаються в протилежних напрямках, і їхній сумарний магнетизм дорівнює нулю. Але цього року стало відомо про новий тип магнітних матеріалів — альтермагнетики. Хоча в них теж загальний магнетизм нульовий, але вони мають унікальні властивості, які поєднують риси як феромагнетиків, так і антиферомагнетиків.

Альтермагнетики особливі тим, що їхні електрони розташовуються в просторі по-іншому, ніж у вже відомих матеріалів. Учені пояснюють це через фермі-поверхні — уявні 3D-моделі, які показують, як електрони розподіляються в кристалі. В альтермагнетиках ці поверхні однакові за розміром, але повернуті під різними кутами. Це порушує певну симетрію, пов’язану з уявною зміною напрямку часу, яка допомагала розрізняти два раніше відомі типи магнетизму. Дослідники вже знайшли такі матеріали, як-от телурид мангану, і вважають, що альтермагнетики можуть стати основою для нових, дуже швидких пристроїв у магнітній електроніці.

Недооцінена історія багатоклітинності

У Китаї знайшли мікроскопічні викопні рештки водоростей, яким 1,6 мільярда років. Це перевернуло уявлення вчених про те, коли з'явилося багатоклітинне життя. Нові знахідки засвідчили, що прості багатоклітинні організми з’явилися на мільярд років раніше, ніж вважали.

Знайдені рештки належать до виду Qingshania magnifica, який відкрили ще кілька десятків років тому, але тоді це не привернуло уваги. Нові дослідження показали, що ці організми були схожі на сучасні нитчасті зелені водорості: їхні клітини утворювали ланцюжки, а деякі з них мали спеціальні структури для розмноження. Аналіз підтвердив, що це не бактерії, а саме еукаріоти. Поряд з іншими подібними знахідками з Індії, Канади й Австралії, вони показують, що багатоклітинність виникла дуже рано, але складним організмам знадобилося багато часу, щоб еволюціонувати до того, що ми бачимо сьогодні.

Новий погляд на походження континентів

Коли тектонічні сили розривають континенти, це хоч і повільний, але дуже потужний процес. Раніше вважалося, що зміни відбуваються лише в рифтовій зоні, де підіймається гаряча мантія, а решта континенту залишається стабільною. Проте нові дослідження показали, що ці розриви створюють величезні «хвилі» в мантії, які змінюють увесь континент. Ці хвилі виникають через тертя між гарячою мантією та холодними внутрішніми породами континенту, утворюючи вихори, які можуть підіймати частини поверхні.

Рухаючись під континентами, хвилі можуть пояснити формування плато, як-от Бразильське нагір’я чи Західні Гати в Індії. Вони «зчищають» важкі породи з основи, через що легші підіймаються, утворюючи підвищення. Хвилі також можуть спричиняти вибухові виверження, які приносять алмази на поверхню, збільшувати ерозію, що впливає на екосистеми, і навіть підвищувати сейсмічну активність у спокійних регіонах. Це відкриття змінює уявлення про взаємодію між мантією та континентами, показуючи, що вона значно динамічніша, ніж вважали раніше.

Нові перемоги Starship

Цього року 120-метровий ракетоносій Starship із 33 двигунами здіймався в небо чотири рази, але 13 жовтня він здійснив справжній прорив. Нижній ступінь ракети вперше успішно посадили, схопивши його після падіння з надзвуковою швидкістю за допомогою гігантських «клешнів» стартової вежі — тієї самої, з якої стартував лише сім хвилин тому. Цей прорив у технологіях знаменує нову еру багаторазових ракет.

Компанія SpaceX уже знизила вартість запуску вантажів на орбіту вдесятеро завдяки частково багаторазовим Falcon 9 і Falcon Heavy. Starship, яка стане повністю багаторазовою, може зменшити витрати ще в 10 разів. Якщо це станеться, польоти на Марс, про які мріє Ілон Маск, можуть стати реальністю.

Регулярні запуски Starship відкривають нові перспективи для науки, дозволяючи запускати флотилії супутників, групи марсоходів чи складати гігантські телескопи в космосі. Попри критику Маска за його політичні погляди та союз із президентом США Дональдом Трампом, навіть його опоненти визнають, що Starship може стати каталізатором змін для NASA.

Сімейні зв'язки у витках ДНК

Учені дедалі краще розшифровують генетичні історії наших предків завдяки новим методам виділення давньої ДНК і здешевленню її аналізу. Якщо раніше дослідження обмежувалися великими групами, щоб зрозуміти, як рухалися популяції, то тепер учені відтворюють родинні зв’язки між окремими людьми. Вивчаючи схожі ділянки ДНК, вони можуть визначити спорідненість аж до шостого ступеня. Наприклад, вдалося з’ясувати, що двоє людей, похованих на відстані 1500 кілометрів один від одного, були далекими родичами. А аналіз кладовищ із сотнями поховань, з урахуванням віку скелетів, місць поховань та генетичний даних, дозволяє створювати родинні дерева до восьми поколінь.

Це відкриває нові подробиці про життя давніх суспільств. Наприклад, генетика показала, що 2500 років тому кельтські вожді в Німеччині успадковували статус по материнській лінії, а фермери кам’яного віку Європи — по батьківській. Інше дослідження довело, що жінки, які жили понад 40 тисяч років тому, належали до однієї родини, хоч і жили далеко одна від одної. Чим більше зразків ДНК досліджують, тим ближчим і зрозумілішим стає наше минуле.

Провали року

Незасвоєні уроки ковіду

Світ, здається, не зробив висновків із пандемії COVID-19. Мільйони смертей, економічні збитки на трильйони доларів і нерівний доступ до вакцин мали б стати уроком, але реальність — інакша. Рекомендації ВООЗ із 2021 року, які закликали до посилення епіднагляду, рівного доступу до ліків і зміцнення організації, залишилися переважно на папері. Натомість ми бачимо нові кризи: пташиний грип H5N1 у США вразив худобу та людей, але уряд не поспішає із заходами, а віспа мавп бушує в Африці, залишаючи дітей без вакцин. На цьому тлі переговори про «пандемічний договір» зависли через конфлікти між бідними й багатими країнами, а можливе повернення Дональда Трампа на посаду президента США викликає ще більше побоювань.

Експерти прямо заявляють, що прогресу майже немає, а політики «грають із нашим майбутнім». Навіть за наявності нових інфекцій і нагальних проблем міжнародна спільнота діє занадто повільно. Без ефективних дій пандемії залишатимуться не просто трагедією минулого, а реальним ризиком майбутнього.

Наука поміж вогнів

Війна та економічні труднощі цього року сильно вплинули на наукові спільноти в різних куточках світу. В Україні атаки Росії пошкодили та зруйнували низку наукових закладів, завдаючи шкоди освіті та дослідженням. Росія ж продовжує спрямовувати на війну значні кошти з бюджету, зокрема уряд планує скоротити фінансування цивільної науки на 25 відсотків у найближчі два роки.

Водночас у Секторі Гази ізраїльські удари знищили 12 університетських кампусів, а витрати на війни змусили ізраїльський уряд розглядати скорочення фінансування вищої освіти. В Аргентині новий президент Хав’єр Мілей скоротив науковий бюджет на 31 відсоток задля економічної стабілізації, що спричинило масове скорочення співробітників у головній науковій установі країни, CONICET.

Психоделіки не пройшли в медицину

Препарат MDMA, відомий як екстазі, мав стати першим психоделіком, схваленим для лікування постравматичного стресового розладу. Але спроба компанії Lykos Therapeutics отримати дозвіл від Американського управління з продовольства та медикаментів (FDA) зазнала невдачі. Регулятор висловив сумніви щодо якості даних і методів дослідження, включно з нечітким описом психотерапії. У результаті FDA відхилило заявку та вимагало додаткових доказів.

Попри затримку, галузь не відступає. Компанії шукають способи спростити дослідження, зосереджуючись лише на фармакологічному ефекті MDMA, щоб оминути суворі вимоги до комбінованої терапії. Якщо ці підходи спрацюють, невдача Lykos може стати новим стартом для психоделічної революції в медицині.

Екологічні перемовини не вдалися

Попри посилення кліматичних викликів, учасники міжнародних переговорів цього року не досягли суттєвого прогресу. На цьогорічній Конференції ООН зі зміни клімату лише в останні години багаті країни пообіцяли збільшити фінансування для країн, що розвиваються — до 300 мільярдів доларів на рік до 2035-го. Але це все ж значно менше за необхідні 1,3 трильйона. Країни, зокрема Індія та Панама, розкритикували результат як «жалюгідний» та «провал».

Конвенція про біорізноманіття також не змогла визначити, як направити необхідні кошти на охорону природи. На переговорах щодо пластикового забруднення в Пусані плани обмежити виробництво нового пластику заблокували країни, що видобувають нафту. Усі погодилися з необхідністю кращого перероблювання, але без обов'язкових обмежень результат залишився невизначеним.

---