Science: Κορυφαίο επίτευγμα του 2018 η μέθοδος παρακολούθησης της ανάπτυξης κυττάρων του εμβρύου. 2018 Breakthrough of the Year

Από την εποχή του Ιπποκράτη οι επιστήμονες έχουν μαγευτεί από το μυστήριο της μεταμόρφωσης ενός μόνο κυττάρου σε ένα ζώο με δισεκατομμύρια κύτταρα και πολλά όργανα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το νέο επίτευγμα θα μεταμορφώσει τη βασική βιοϊατρική έρευνα μέσα στην επόμενη δεκαετία. With a trio of techniques, scientists are tracking embryo development in stunning detail. A zebrafish embryo at an early stage of development. Fluorescent markers highlight cells expressing genes that help determine the type of cell they will become. (JEFFREY FARRELL, SCHIER LAB/HARVARD UNIVERSITY)

Το κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό «Science» ανακήρυξε ως το σημαντικότερο επιστημονικό επίτευγμα του 2018 μια «τριπλέτα» νέων μεθόδων, που επιτρέπουν στους επιστήμονες να παρακολουθούν για πρώτη φορά διαχρονικά και με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από κάθε άλλη φορά τη γονιδιακή δραστηριότητα και την ανάπτυξη μεμονωμένων κυττάρων ενός εμβρύου.

Αλλά και οι υψηλού επιπέδου αναγνώστες του περιοδικού, σε ηλεκτρονική ψηφοφορία με τη συμμετοχή άνω των 12.000 ατόμων, επέλεξαν την ίδια επιστημονική «τριπλέτα» ως τη σημαντικότερη επιστημονική εξέλιξη για φέτος.

Από την εποχή του Ιπποκράτη οι επιστήμονες έχουν μαγευτεί από το μυστήριο της μεταμόρφωσης ενός μόνο κυττάρου σε ένα ζώο με δισεκατομμύρια κύτταρα και πολλά όργανα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το νέο επίτευγμα θα μεταμορφώσει τη βασική βιοϊατρική έρευνα μέσα στην επόμενη δεκαετία, ανοίγοντας το δρόμο για τη δημιουργία υψηλής ανάλυσης «ταινιών» σε κυτταρικό επίπεδο, τόσο της εμβρυϊκής ανάπτυξης όσο και διαφόρων ασθενειών.

Χάρη στη νέα τριπλή τεχνική «αλληλούχισης RNA μεμονωμένου κυττάρου» (single-cell RNA-seq) οι ερευνητές είναι σε θέση αρχικά να απομονώνουν χιλιάδες κύτταρα έμβιων οργανισμών, στη συνέχεια να τα αναλύουν ώστε να γνωρίζουν σε επίπεδο ενός και μόνο κυττάρου ποιά γονίδια ενεργοποιούνται και ποιά «σωπαίνουν», και τελικά να βλέπουν σαν σε ταινία στην πορεία του χρόνου πώς συνδέονται και εξελίσσονται αυτά τα κύτταρα, καθώς το έμβρυο αναπτύσσεται.

«Η ικανότητα να απομονώνονται χιλιάδες μεμονωμένα κύτταρα και να αλληλουχίζεται το γενετικό υλικό καθενός από αυτά, παρέχει ένα «φωτογραφικό στιγμιότυπο» του RNA που παράγεται μέσα σε κάθε κύτταρο την κάθε στιγμή. Επειδή οι αλληλουχίες του RNA είναι εξειδικευμένες για κάθε γονίδιο που τις παράγει, οι ερευνητές μπορούν αμέσως να δουν ποιά γονίδια είναι ενεργά. Και αυτά τα ενεργά γονίδια καθορίζουν τι κάνει ένα κύτταρο», εξήγησε η επιστημονική συντάκτρια Ελίζαμπεθ Πενίζι.

Ερευνητικές ομάδες διεθνώς ήδη εφαρμόζουν τη νέα τεχνική για να μελετήσουν πώς ωριμάζουν τα ανθρώπινα κύτταρα στην πορεία του χρόνου, πώς αναγεννιούνται οι ιστοί και πώς τα κύτταρα αλλάζουν σε ασθένειες όπως ο καρκίνος.

Άλλες σημαντικές επιστημονικές ανακαλύψεις

Στις αξιοσημείωτες εξελίξεις το 2018, σύμφωνα με το «Science», περιλαμβάνονται:

A computer visualization of asteroid fragments falling toward Greenland. (NASA SCIENTIFIC VISUALIZATION STUDIO)

-Η ανακάλυψη το Νοέμβριο με εναέριο ραντάρ κάτω από πάγους πάχους ενός χιλιομέτρου στη Γροιλανδία ενός τεράστιου κρατήρα πρόσκρουσης αστεροειδούς, διαμέτρου 31 χιλιομέτρων, ενός από τους 25 μεγαλύτερους κρατήρες που έχουν βρεθεί στη Γη, ο οποίος είναι αρκετά πρόσφατος, καθώς χρονολογείται προ 13.000 έως 100.000 ετών.

A bone fragment found in a cave in the Denisova valley in Russia. (THOMAS HIGHAM, UNIVERSITY OF OXFORD)

-Η γενετική ανάλυση του οστού μιας γυναίκας (η οποία ζούσε πριν 50.000 χρόνια), που έχει βρεθεί στη Σιβηρία και αποκαλύπτει ότι η μητέρα της ήταν Νεάντερταλ και ο πατέρας της Ντενίσοβαν, άρα αποδεικνύεται ότι υπήρχαν επιμειξίες ανάμεσα στις δύο ομάδες που προϋπήρξαν του Homo sapiens.

Joseph James DeAngelo, the alleged Golden State Killer. (PAUL KITAGAKI JR./THE SACRAMENTO BEE VIA AP/POOL

-H εγκαινίαση του νέου επιστημονικού πεδίου της «εγκληματολογικής γενεαλογίας», με τον εντοπισμό από την αστυνομία των ΗΠΑ τον Απρίλιο ενός κατά συρροή δολοφόνου και βιαστή, ο οποίος είχε τελέσει τα εγκλήματά του στην Καλιφόρνια στις δεκαετίες του ’70 και του ’80, αλλά πιάστηκε μόλις τώρα χάρη στη συσχέτιση παλιού DNA με μια δημόσια online βάση γενεαλογικών δεδομένων.

Short RNA molecules attach to messenger RNA (blue), preventing translation into proteins. (VAL ALTOUNIAN/SCIENCE)

-Η χορήγηση της έγκρισης κυκλοφορίας για το πρώτο φάρμακο «παρεμβολής RNA» (RNAi), που χρησιμοποιεί μια νέα μέθοδο «σίγασης» (απενεργοποίησης) γονιδίων.

An illustration of detectors buried in ice beneath the South Pole that record rare flashes triggered by neutrinos. (JAMIE YANG AND SAVANNAH GUTHRIE. ICECUBE/NSF)

-Η διεύρυνση της λεγόμενης «αστρονομίας πολλαπλών μηνυμάτων» με την προσθήκη των νετρίνων στα φωτόνια, στα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας και στα βαρυτικά κύματα, καθώς για πρώτη φορά φέτος το τηλεσκόπιο Fermi της NASA εντόπισε μια φωτεινή πηγή (μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός άλλου γαλαξία) ως την προέλευση ενός νετρίνου που είχε προηγουμένως ανιχνεύσει ο ανιχνευτής Ice Cube κάτω από τους πάγους του Νοτίου Πόλου.

..και τα άσχημα του 2018

Ως τις πιο αρνητικές εξελίξεις στον κόσμο της επιστήμης διεθνώς το 2018, το «Science» χαρακτηρίζει:

Four tropical cyclones were active in the Atlantic Ocean on 12 September: Florence (left), Helene (right), Isaac (bottom), and Joyce (middle). This was the first occurrence of four named storms at the same time since 2008. (NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION)

-Τις απανωτές πυρκαγιές, πλημμύρες και άλλες φυσικές καταστροφές που σχετίζονται με την κλιματική αλλαγή, ενώ την ίδια στιγμή οι κυβερνήσεις (ιδίως οι ΗΠΑ του Ντόναλντ Τραμπ) δεν στάθηκαν στο ύψος των περιστάσεων.

Brazil’s National Museum, following a devastating fire. (MAURO PIMENTEL/AFP/GETTY IMAGES)

-Την πυρκαγιά που στις αρχές Σεπτεμβρίου κατέστρεψε το ιστορικό Εθνικό Μουσείο της Βραζιλίας στο Ρίο ντε Τζανέιρο, κάνοντας στάχτες πλήθος επιστημονικών εκθεμάτων.

In vitro fertilization, the first step in gene editing. (MEDICALRF/SCIENCE SOURCE)

-Την ανακοίνωση το Νοέμβριο του Κινέζου γενετιστή Χε Τζιανκούι ότι δημιούργησε τα πρώτα γενετικά τροποποιημένα μωρά, τα οποία -υποτίθεται ότι- είναι πιο ανθεκτικά στον ιό HIV (κάτι που μένει να αποδειχθεί), ανοίγοντας έτσι το «κουτί της Πανδώρας».

Πηγές: https://vis.sciencemag.org/breakthrough2018/finalists/#cell-development - https://www.in.gr/2018/12/20/tech/science-epistimoniko-epiteygma-tou-2018-parakolouthisi-tis-anaptyksis-kyttaron-tou-emvryou/