Velaquí os fitos científicos máis importantes do 2021 segundo Science

Para a revista, a capacidade de predicir a estrutura tridimensional das proteínas mediante intelixencia artificial é a descuberta do ano

Modelos de estrutura en 3D de distintas proteínas polo algoritmo RoseTTAFold. foto: Minkyung Baek & AAAS
Modelos de estrutura en 3D de distintas proteínas polo algoritmo RoseTTAFold. foto: Minkyung Baek & AAAS

Con motivo do remate deste ano 2021, a prestixiosa revista Science da Asociación Estadounidense para o Avance da Ciencia (AAAS) vén de publicar un listado coas descubertas máis destacadas no eido científico dos últimos 12 meses. Velaquí un repaso aos fitos máis destacados para a publicación.

Predición da estrutura das proteínas mediante IA

O primeiro posto desta lista ocúpao a solución a un problema que ten tido ocupados aos científicos desde hai anos. Xa en 1972, no seu discurso de aceptación do Premio Nobel, o bioquímico estadounidense Christian Anfinsen expuña unha visión: que un día sería posíbel predicir a estrutura 3D de calquera proteína só a partir da súa secuencia de bloques de aminoácidos. Con centos de miles de proteínas xa só no corpo humano, tal avance tería amplas aplicacións, ofrecendo coñecementos sobre a bioloxía básica e revelando novos obxectivos farmacolóxicos prometedores.

Consideradas os ladrillos fundamentais da vida, a funcionalidade das proteínas depende directamente da estrutura tridimensional que adopten. No pasado, determinar esta estrutura requiría moito tempo, así como o uso de complexos e custosos procesos de laboratorio. Agora, casi 50 anos despois, os investigadores teñen demostrado que o software impulsado por intelixencia artificial (IA) pode predicir estructuras de proteínas precisas por milleiros.

Así, dous artigos simultáneos publicados este ano en Nature e Science presentaron os algoritmos de aprendizaxe automática AlphaFold e RoseTTA-Fold. Ambos resolven o “problema do dobramento de proteínas”, demostrando que poden determinar a estrutura na que esta se dobra baseándose só nos aminoácidos que contén. Todo un fito histórico en biotecnoloxía que non só fai realidade o soño de Anfinsen, senón que ten posibilidades de converterse “nunha ferramenta revolucionaria que incrementará o desenvolvemento científico, como no seu día o foron CRISPR ou a criomicroscopía electrónica”, sinala o editor xefe de Science, Holden Thorp.

Dúas descubertas na loita contra a covid-19

Este segundo ano de loita contra a pandemia ten estado marcado, sen dúbida, polas vacinas. Con todo, uns novos reforzos téñense sumado a elas: pílulas antivirais que, de tomarse ao comezo da infección, preveñen os síntomas e mesmo a morte.

Os antivirais reducen o risco de hospitalización e morte mesmo en pacientes de risco non vacinados. Foto: MERCK SHARP & DOHME CORP
Os antivirais reducen o risco de hospitalización e morte mesmo en pacientes de risco non vacinados. Foto: MERCK SHARP & DOHME CORP

No outono, os fabricantes Merck & Co. e Pfizer promocionaron os resultados positivos dos ensaios clínicos que estaban a levar a cabo. O antiviral de Merck, molnupiravir, reduciría o risco de hospitalización ou morte nun 30% en persoas non vacinadas de alto risco. Pola súa banda, o PF-07321332 de Pfizer reduciría a hospitalización, de iniciarse dentro dos 3 días posteriores aos síntomas, até nun 89%. Xunto a estes, estanse a pobar outros medicamentos xenéricos existentes, incluído o tratamento fluvoxamina para o trastorno obsesivo-compulsivo, así como máis antivirais, que tamén poderían resultar útiles.

Antivirais que, así mesmo, representan outro dos fitos a destacar para Science neste 2021: o desenvolvemento de medicamentos baseados en anticorpos monoclonais (mAb) que teñen sido efectivos contra o SARS-CoV-2 e outros patóxenos potencialmente mortais, incluidos o virus sincitial respiratorio (RSV), o VIH e os parasitos da malaria.

De ser empregados nas primeiras etapas da infección, estes medicamentos poden reducir significativamente a hospitalización e as mortes en pacientes con risco de covid grave. Algúns exemplos son Ronapreve e Regkirona, considerados o pasado novembro como opcións terapéuticas prometedoras para a Comisión Europea, ou casirivimab e imdevimab, recomendados pola OMS nalgúns casos.

Para producir mAbs, os científicos illan os anticorpos máis potentes de animais de laboratorio e humanos, reproducíndoos despois en cantidades masivas. No caso da covid-19, o obxetivo das investigacións é a proteína da espiga ou S do virus, que este emprega para penetrar nas células humanas, de cara a impedir a súa función.

Novas medidas de muon que cuestionan o modelo estándar

En abril de 2021 publicáronse as conclusións do experimento Muon g-2, realizado polo laboratorio estadounidense Fermilab. Os resultados, de gran repercusión na comunidade científica, mostraban que os muones —partículas fundamentais 200 veces máis masivas que o electrón— estarían a comportarse dun xeito distinto o predito polo modelo estándar de física de partículas, o que parece insinuar que están interaccionando con outras partículas ou forzas descoñecidas.

Ben é certo que os datos, combinados con outro experimento anterior realizado no Laboratorio Nacional de Brookhaven (EE UU), evidencian unha discrepancia coa teoría que presenta unha desviación estándar de 4,2 sigma, algo menos das cinco que os científicos requiren para afirmar unha verdadeira descoberta. Aínda así, é un sinal convincente de nova física xa que, segundo os investigadores, a probabilidade de que os resultados sexan unha flutuación estatística é de aproximadamente 1 entre 40.000.

A análise dos datos do segundo e terceiro run (ou período de execución) de Muon g-2 xa se está realizando, a cuarta fase está en curso, e hai prevista unha quinta. A combinación dos resultados das cinco execucións proporcionará aos científicos unha medición aínda máis precisa do bamboleo do muon, revelando máis certeiramente se, en efecto, se esconden forzas ou física descoñecida dentro da escuma cuántica.

Observacións sísmicas do núcleo de Marte

En xullo de 2021 publicábanse os primeiros datos do módulo de aterraxe Insight da NASA, deseñado para recoller a actividade sísmica de Marte. Insight conta con participación española na estación medioambiental TWINS, deseñada polo Centro de Astrobiología.

As ondas sísmicas mostraron que Marte ten unha codia delgada, un manto pouco profundo y un núcleo líquido inusualmente grande. Foto: C. BÍQUEL / SCIENCE
As ondas sísmicas mostraron que Marte ten unha codia delgada, un manto pouco profundo y un núcleo líquido inusualmente grande. Foto: C. BÍQUEL / SCIENCE

As observacións do Insight teñen proporcionado información clave sobre a estrutura interna e composición do planeta vermello do sistema solar, que ofrecen pistas sobre como se formou hai miles de millóns de anos e como evolucionou até o seu estado actual. Nun ano, o módulo de aterraxe foi quen de detectar un puñado de sismos moderados, incluídos varios derivados de Cerberus Fossae, unha rexión gretada a 1.600 quilómetros de distancia. Combinadas coas estimacións da composición do interior, esas lecturas axudaron a trazar as profundidades do planeta. As compensacións nas ondas sísmicas dos terremotos revelaron que a codia marciana ten capas e menos de 40 quilómetros de espesor, sendo máis delgada que a codia continental da Terra. Esta teríalle permitido a Marte desfacerse rapidamente da súa calor interna inicial.

Nunha observación máis profunda, InSight descubriu que o manto marciano carecía da capa inferior illante que se ve na Terra. O manto tamén era pouco profundo, apertado entre a codia e un núcleo líquido inusualmente grande que ocupa máis da metade do ancho de Marte. Dada a masa do planeta, os científicos concluíron que a densidade do núcleo é baixa e que unha mestura de elementos lixeiros como o xofre probabelmente manteña o ferro e o níquel líquidos, a pesar da rápida perda de calor do planeta, do mesmo xeito que o sal prevén a formación de xeo.

Obtención de ADN humano antigo mediante sedimentos

Hai pouco máis dunha década, o sueco Svante Pääbo revolucionaba o campo da paleontoloxía fundando a paleoxenómica, a análise de ADN antigo a partir de restos fósiles. Agora, os científicos descubriron unha fonte moito máis grande de ADN antigo: o chan dos pisos das covas. Así, este ano demostrouse que xa non son imprescindíbeis os restos humanos fósiles para secuenciar o ADN, senón que basta con analizar o sedimento dunha cova prehistórica.

Por primeira vez, a suciedade das cavernas facilitou ADN que algunha vez estivo aloxado no núcleo das células humanas, e que o equipo liderado por Benjamin Vernot, do Instituto Max Planck de Antropoloxía Evolutiva (Alemaña), utilizou para reconstruír a identidade dos habitantes das cavernas de todo o mundo, e dos que non existen restos fósiles. Por exemplo, na Galería de las Estatuas de la Cueva Mayor da Sierra de Atapuerca (Burgos), o ADN nuclear revelou a identidade xenética e o sexo dos humanos que viviron alí fai 80.000 e 113.000 anos, e suxeriu que unha liñaxe de neandertales substituíu a outros despois dun período glacial que terminou hai 100.000 anos.

Aplicación in vivo da técnica CRISPR

Merecedora do Nobel de Química en 2020, as aplicacións da técnica de edición xenética CRISPR-Cas9 non paran de aumentar. Até o de agora, todos os tratamentos que usaban estas tesoiras xenéticas eran ex vivo, é dicir, administrados nunha mostra no laboratorio. A revista Science destaca que este ano se deu un paso máis, aplicando a tecnoloxía CRISPR directamente no corpo, in vivo.

O ARN guía (azul) dunha inxección de CRISPR leva un enzima de corte de ADN (branco) ao seu obxectivo (laranxa). Foto: ELLA MARU STUDIO/SCIENCE SOURCE
O ARN guía (azul) dunha inxección de CRISPR leva un enzima de corte de ADN (branco) ao seu obxectivo (laranxa). Foto: ELLA MARU STUDIO/SCIENCE SOURCE

Para loitar contra a amiloidosis hereditaria mediada por transtiretina (AhTTR), unha enfermidade na que unha proteína TTR mal dobrada acumúlase e dana os nervios e o corazón, investigadores de Intellia Therapeutics e Regeneron Pharmaceuticals (EE UU) administraron a seis pacientes diminutas bólas de graxa cun ARN guía e as instrucións dunha encima CRISPR para cortar o xene defectuoso. E funcionou. Segundo informaron en The New England Journal of Medicine, ao cabo de catro semanas, os niveis medios de TTR en sangue reducíronse un 52 % ou un 87 %, segundo a dose.

Noutra investigación, científicos de Editas Medicine (EE UU) inxectaron un virus inofensivo portador de ADN CRISPR nos ollos de seis adultos cun trastorno hereditario da visión, denominado amaurosis conxénita de Leber. Ao cabo duns meses, dous pacientes, previamente nun estado de case completa cegueira, podían percibir máis luz e, un deles, foi quen den correr unha carreira de obstáculos con pouca luz.

O desenvolvemento exitoso deste tipo de terapia pode sentar as bases para o tratamento de multitude de doenzas de orixe xenética, se ben estas investigacións aínda se atopan nunha fase incipiente.

Resultado inesperado na fusión nuclear

A fusión nuclear, que alimenta ao Sol e outras estrelas, considérase como unha futura solución aos problemas enerxéticos da Terra, pero conseguir as enormes presións e temperaturas que require é extremadamente difícil. Por iso, semellaba que este eido de coñecemento permanecería coa reputación de moito prometer pero nunca cumprir. Porén, a publicación científica destaca unha reacción de fusión na National Ignition Facility (NIF), que se achegou como nunca antes ao ‘punto de equilibrio’ oficial, no que unha reacción produce máis enerxía que a que necesita o láser para acendela.

O que utiliza o NIF é o pulso do láser de maior enerxía do mundo para comprimir unha cápsula, do tamaño dun gran de pementa, con isótopos de deuterio e tritio. A principios deste ano, este método xerou 170 kiloxulios de enerxía de fusión por disparo, moi por baixo da entrada do láser de 1,9 megajulios. Con todo, outro ‘tiro’ o 8 de agosto aumentouno a 1,35. Un bo resultado que, pola contra, aínda non ten sido analizado por unha revista científica, e os investigadores están tratando de entendelo (e mesmo melloralo).

Outros fitos a sinalar

A lista de Science sinala tamén a “cría” de embrións como un avance científico destacado. O coñecemento das primeiras etapas do desenvolvemento embrionario axuda a entender os abortos espontáneos e os defectos conxénitos, así como a perfeccionar os protocolos de fecundación in vitro, pero limitacións legais e éticas restrinxen o estudo con humanos. Agora, os traballos con embrións de rato ou as réplicas de blastocisto abren novos camiños á hora de comprender mellor os defectos do desenvolvemento temperán e a avanzar en novas terapias de reprodución asistida.

Igualmente controvertido, a revista tamén fai mención aos estudos sobre a utilidade e efectividade de drogas psicodélicas actualmente ilegais, como o MDMA (éxtase) ou o alucinóxeno psilocibina, no tratamento de enfermedades psiquiátricas como o trastorno de estrés postraumático, doenza que afecta á vida de centos de millóns de persoas ao ano. O poder de alteración da mente destas substancias, combinadas con terapia conversacional, poderían crear unha sensación de benestar e empatía que axude ás persoas a procesar as súas experiencias traumáticas, se ben poucos ensaios grandes e rigurosos teñen demostrado a súa eficacia.


Podes consultar o información do ranking completa na páxina web de Science.

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.