Профилактика ВИЧ, полет Starship и новый вид магнетизма

Ежегодно журнал Science, вслед за коллегами из Nature, подводит итоги уходящего года. Редакция составляет список из десяти научных событий и выделяет одно из них как особо выдающееся. В прошлом году важнейшим открытием стали агонисты глюкагоноподобного пептида-1, среди которых семаглутид или «Оземпик», а в 2022 — полет JWST (без телескопа, к слову, не обошлось и в этот раз).

Главный прорыв: инъекция защитила от ВИЧ на полгода

Около 40 миллионов людей по всему миру живут с ВИЧ, и примерно 1,2 миллиона из них находится в России — в некоторых регионах страны инфекция даже перешла в стадию эпидемии. ВИЧ считается неизлечимым, однако антиретровирусная терапия, которую получают 77 процентов людей с этим заболеванием, способна замедлить развитие инфекции и добиться нулевой вирусной нагрузки.

Антиретровирусная терапия ВИЧ появилась в 1996 году — тогда выяснилось, что сочетание определенных препаратов способно полностью подавить вирус и предотвратить развитие СПИДа. В том же году редакция Science объявила открытие научным событием года. А спустя почти 30 лет журнал назвал прорывом новую стратегию доконтактной профилактики ВИЧ, основанную на инъекциях ленакапавира, который способен защитить человека от инфекции на 6 месяцев.

Ранее ленакапавир, относящийся к группе ингибиторов вирусного капсида, уже применялся в комбинации с другими антиретровирусными препаратами в тех случаях, когда пациентам с ВИЧ не помогали другие лекарства. Однако недавно исследователи решили использовать вещество как средство профилактики. Оно не только смогла защитить людей из групп риска (раз, два) от инфицирования на полгода, но и превзошла по эффективности комбинацию эмтрицитабина с тенофовиром, которую нужно принимать ежедневно перорально.

Теперь фармацевтические компании планируют проверить, может ли модифицированный препарат на основе ленакапавира защитить человека от ВИЧ-инфекции на год. Однако новый препарат — все еще не замена полноценной вакцине от вируса (у нас ее до сих пор нет, а почему — читайте в материале «Без вакцины»): на инъекцию возлагают надежды как на эффективное средство для снижения заболеваемости в регионах со сложной ситуацией.

Роборука поймала Starship

В итоговый список не мог не попасть Илон Маск и SpaceX. 13 октября первая ступень сверхтяжелой ракеты-носителя Starship наконец-то смогла вернуться на стартовый стол — с первой попытки ее поймали роботизированные манипуляторы. Вторая ступень приводнилась в океане.

Главная цель многочисленных экспериментов SpaceX — сделать Starship многоразовой ракетой. Повторное использование компонентов Falcon 9 и Falcon Heavy уже удешевило доставку грузов на орбиту в 10 раз. Если Starship снизит стоимость полетов еще на порядок, то мечты Маска о путешествии людей на Марс перестанут казаться такими неосуществимыми, пишет Science.

Древняя ДНК раскрыла родственные связи

Еще одним прорывом года редакция Science назвала новые методы анализа древних геномов — они позволили проследить родственные связи до десятой степени (к ней относятся, например, пятиюродный дядя и племянник). Новая методика основана на исследовании общих по происхождению блоков в геномах (IBD), которые люди наследуют от общего предка без рекомбинации.

Понимание генетического родства, во-первых, может пролить свет на организацию древних обществ. Так, анализ ДНК кельтской элиты, чьи останки обнаружили на юге современной Германии, установил, что статус в обществе передавался по материнской линии, а не по отцовской. Во-вторых, новый метод позволяет проследить древние миграции — например, недавно палеогенетики подтвердили, что в этногенезе венгров участвовало население, мигрировавшее из Приуралья. Подробнее об этом исследовании читайте в материале «С Урала на Дунай».

CAR-T-терапия поборолась с аутоиммунными заболеваниями

Итоги года от Science (впрочем, как и от журнала Nature) не обошлись без CAR-T-терапии. Изначально эту технологию разрабатывали для лечения рака, и с 2017 года используют клинически по этому показанию. Она работает так: из крови пациента выделяют Т-лимфоциты и оснащают их рецепторами, которые позволяют распознавать и уничтожать клетки-мишени с определенным антигеном, не повреждая при этом здоровые ткани. Подробно о том, как работает метод, мы рассказывали в материале «Химера против рака».

Недавно CAR-T-терапию начали применять для лечения не только раковых, но и аутоиммунных заболеваний. В феврале немецкие исследователи успешно протестировали ее при лечении тяжелых нарушений работы иммунитета: экспериментальная группа состояла из 15 человек с красной волчанкой, идиопатической воспалительной миопатией или системной склеродермией. CAR-T-терапия позволила всем пациентам уйти в ремиссию или отказаться от иммунодепрессантов. Другие группы ученых также успели испытать технологию для лечения миастении и синдрома мышечной скованности.

Все еще неизвестно, как долго будет продолжаться ремиссия у пациентов и какие побочные эффекты могут потенциально возникнуть. Тем не менее в Science считают, что терапия CAR-T открыла принципиально новую главу в лечении аутоиммунных заболеваний.

«Джеймс Уэбб» открыл глаза на первый миллиард лет Вселенной

Три года назад, в декабре 2021 года, телескоп «Джеймс Уэбб» покинул Землю и отправился в открытый космос, чтобы добыть данные о первом миллиарде лет жизни Вселенной. За это время аппарат увидел намного больше кандидатов в самые ранние галактики, чем рассчитывали ученые. Некоторые из них оказались размером с Млечный путь, что противоречит современным знаниям об эволюции галактик.

Пока астрономы нашли два объяснения полученным данным: либо галактики на самом деле не большие, а просто яркие из-за массивных звезд, либо ранняя Вселенная была полна черных дыр, которые поглощали межзвездное вещество и выбрасывали энергию. В любом случае, оба сценария имеют место, и ученым только предстоит выяснить, как все-таки выглядел космос миллиарды лет назад.

РНК отправили в поле

В этом году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) одобрило выход на рынок инсектицидного спрея на основе РНК. Продукт компании GreenLight Biosciences предназначен для борьбы с колорадским жуком, который в последнее время выработал устойчивость к существующим химикатам и каждый год приносит фермерам по всему миру убытки на полмиллиарда долларов.

Существующие химикаты действуют без разбора, убивая не только вредителей, но и другие виды. А вот РНК-пестицид истребляет прицельно: личинки едят обработанные препаратом листья, РНК блокирует экспрессию ключевого белка, и жуки умирают в течение нескольких дней. Этот механизм известен как РНК-интерференция (о нем мы рассказывали в материале «Это на вырост»). Технологию также пытаются адаптировать для борьбы с чешуекрылыми: например, капустной молью (Plutella xylostella) и кукурузной листовой совкой (Spodoptera frugiperda).

Однако не все так радужно: РНК-интерференция не станет последней точкой в борьбе с сельскохозяйственными вредителями, отмечают в Science. Известно, что под воздействием высоких доз насекомые могут развить устойчивость и к РНК-пестицидам.

Физики обнаружили новый тип магнетизма

Материалы с постоянной магнитной структурой принято делить на два основных типа: ферромагнетики и антиферромагнетики Они отличаются спиновым порядком: в ферромагнетиках спины выстраиваются параллельно, в антиферромагнетиках — антипараллельно, то есть навстречу друг другу. В 2024 году физики экспериментально подтвердили существование новой и фундаментальной формы магнетизма — альтермагнетизм.

В отличие от других типов магнетиков, у альтермагнетиков направление спинов электронов и атомов в кристаллической решетке может не совпадать и изменяться независимо друг от друга. Это придает материалам свойства как ферромагнетиков, так и антиферромагнетиков. По оценкам исследователей, потенциально существует более 200 альтермагнетиков — почти вдвое больше, чем известных ферромагнитных материалов.

Новая органелла заставила задуматься об эволюции

В этом году ученые открыли новую органеллу — нитропласт. Ее нашли у некоторых видов морских водорослей, в том числе у Braarudosphaera bigelowii. Органелла участвует в азотфиксации — превращении атмосферного азота в химические соединения (например, аммиак или нитраты), подходящих для построения белков и других биологических макромолекул. Раньше считалось, что этот процесс присущ только бактериям и археям.

ДНК-анализ показал, что нитропласты возникли около 100 миллионов лет назад из-за симбиоза морских водорослей и азотфиксирующих цианобактерий. По схожим сценариями образовались и другие органеллы — например, хлоропласты и митохондрии.

Ученые, обнаружившие нитропласты, считают, что понимание того, как именно органелла взаимодействует с клеткой-хозяином, понадобится для создания новых сельскохозяйственных культур, которые самостоятельно могут фиксировать азот. В таком случае необходимость в азотных удобрениях исчезнет, что позволит уменьшить вред, наносимый окружающей среде.

Волны в мантии сформировали облик континентов

Раньше считалось, что движение континентов из-за сил тектонических плит — локальный процесс: все происходит в рифтовой зоне, в то время как центральные части континентов остаются нетронутыми. Исследование, опубликованное в 2024 году, ставит эту идею под сомнение: в нем говорится, что раскол тектонических плит создает волны в мантии, которые распространяются на протяжении миллионов лет и формируют рельеф внутри континентов.

Ученые предполагают, что такие волны могут объяснить существование некоторых плато — например, Бразильского плоскогорья к северо-западу от Рио-де-Жанейро или Западных Гат в Индии.

Эукариоты объединились на 600 миллионов лет раньше

Редакция Science включила в итоги года еще одно исследование, которое меняет представление науки об эволюции жизни. Недавний анализ микроскопических окаменелостей возрастом более 1,6 миллиарда лет подтверждает идею о том, что многоклеточность возникла намного раньше, чем считалось до сих пор, — дату появления эукариот отодвинули назад на 600 миллионов лет.

История этого открытия началась в 1989 году, когда на севере Китая ученые нашли и описали Qingshania magnifica, микроскопическую окаменелость, которую идентифицировали как зеленую водоросль. Тогда на открытие никто не обратил внимания, и только в 2015 году палеонтологи вернулись на место раскопок, где обнаружили еще 278 образцов Q. magnifica. В статье этого года группа ученых рассказала, что окаменелости представляют собой цепочки из цилиндрических клеток, а у нескольких экземпляров даже есть споры с собственными клеточными стенками.

Кстати, находки на севере Китая — не единственные в своем роде. Известно, что окаменелости аналогичного возраста нашли также в Индии, Канаде и Австралии.

Провалы года

Помимо десятки научных прорывов, журнал Science составил рейтинг из четырех главных провалов 2024 года.

На первое место редакция поставила ситуацию в общественном здравоохранении. В Science считают, что уроки пандемии Covid-19 «остались неуслышанными». Уровень эпиднадзора, доступ к вакцинам, лекарствам и диагностике остались на прежнем уровне, а переговоры Всемирной ассамблеи здравоохранения о глобальном плане по подготовке к будущим пандемиям, кажется, зашли в тупик.

Вторым по значимости провалом редакция назвала сокращение финансирования науки в странах, участвующих в военных конфликтах. Правительство России планирует на четверть урезать бюджет на академические проекты, законодатели Израиля — на пять процентов. В свою очередь, в Украине и секторе Газа из-за военных действий пострадали многочисленные образовательные и научные объекты.

На третьем месте — пробуксовка FDA с одобрением MDMA-терапии для лечения посттравматического стрессового расстройства. Комитет считает, что исследования не отражают, насколько польза такого лечения превосходит потенциальный вред.

Наконец, короткий рейтинг провалов года замыкают безуспешные переговоры по охране окружающей среды на конвенциях ООН. Проблемы изменения климата, утраты биоразнообразия и загрязнения пластиком все еще остаются без решения.