Corona-Impfstoffe sind Durchbruch des Jahres

Proteinfaltung, Gentherapie und HIV

Neben dem Coronavirus und seinen medizinischen, wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Auswirkungen hat es aber in diesem Jahr auch weitere Durchbrüche in der Forschung gegeben. Einer davon ist eine künstliche Intelligenz, die eine der größten Herausforderungen der Biomedizin geknackt hat: die Vorhersage der dreidimensionalen Struktur eines Proteins allein anhand seiner Aminosäurestruktur. Weil diese Faltung der Proteine von einer Vielzahl von Faktoren abhängt, kann sie nur in oft Jahre dauernden Analysen entschlüsselt werden. Von den rund 200 Millionen bekannten Proteinen sind deshalb erst rund 170.000 dreidimensional kartiert. Doch das von der Google-Tochter Deep Mind entwickelte KI-System “AlphaFold” könnte dies nun ändern. In einem Wettbewerb gelang es dem lernfähigen System, die Struktur von 70 Proteinsequenzen mit im Schnitt 92,4-prozentiger Präzision vorherzusagen – und damit ähnlich genau wie langwierige Analysen.

Ebenfalls im Bereich der Biomedizin liegt ein weiteres Highlight des Jahres: Wissenschaftler haben erstmals eine Gentherapie mit der Genschere Crispr/Cas9 dazu eingesetzt, Menschen von einer erblichen Blutkrankheit zu heilen. Dafür entnahmen sie Patienten mit Sichelzellenanämie Blutstammzellen und veränderten in deren Erbgut einen Genschalter. Nachdem dann eine Chemotherapie die defekten körpereigenen Blutstammzellen abgetötet hatte, erhielten die Patienten dieses reparierte Blut wieder zurück. Inzwischen liegt diese Gentherapie 17 Monate zurück und die Patienten sind noch immer geheilt. Ein weiterer Medizin-Durchbruch könnte die HIV-Forschung weiterbringen. Denn Wissenschaftler haben herausgefunden, warum einige wenige mit dem HI-Virus infizierte Menschen nicht krank werden. Offenbar liegt dies daran, dass ihr Immunsystem das Virus daran hindert, seine Gene in wichtige Bereiche des menschlichen Erbguts einzubauen.

Radioblitze, Supraleiter und die älteste Jagdszene der Welt

Im Bereich der Astronomie brachte ein galaktischer Glücksfall einen entscheidenden Durchbruch: Am 28. April 2020 fing das CHIME-Radioteleskop in Kanada erstmals einen Fast Radioburst aus unserer eigenen Galaxie auf – einen ultrakurzen, aber extrem starken Radiopuls. Das ermöglichte es den Astronomen erstmals, die Ursache für diese Radiopulse zu identifizieren. Demnach werden zumindest einige von ihnen von Magnetaren erzeugt, schnell rotierenden Neutronensternen mit einem intensiven Magnetfeld. In der Physik ist das Highlight des Jahres ein Material, das bei Raumtemperatur zum Supraleiter wird und Strom widerstandsfrei leitet. Das kohlenstoffhaltige Schwefelhydrid wird schon bei 14,5 Grad supraleitend, allerdings geschieht dies nur unter enormem Druck. Doch die Forscher hoffen, bald auch Materialien zu finden, die ihre supraleitenden Eigenschaften auch unter Normaldruck beibehalten.

Ein weiteres Highlight des Jahres 2020 ist laut “Science” die Entdeckung der ältesten Jagdszene der Menschheit auf Sulawesi. Die mehr als 40.000 Jahre alte Höhlenmalerei zeigt acht Mensch-Tier-Mischwesen, die mit Speeren Jagd auf größere Wildtiere machen. Dieses Bild ist nicht nur die älteste figürliche Darstellung weltweit, sie gibt auch ganz neue Einblicke in die spirituelle Vorstellungswelt unserer Vorfahren. Weniger spirituell, aber ebenfalls tierisch ist ein Highlight der Biologie: In gleich mehreren Studien haben Wissenschaftler neue Einblicke in die Arbeitsweise des Vogelgehirns gewonnen. Das ist deshalb spannend, weil einige Vögel ähnlich fortgeschrittene kognitive Leistungen vollbringen wie Menschenaffen oder der Mensch, obwohl Vögel keine Großhirnrinde besitzen wie wir Primaten. Als weitere Highlights listet “Science” verbesserte Informationen darüber, wie das Klima auf den Anstieg der Treibhausgas-Emissionen reagiert, aber auch die zunehmende Präsenz und Anerkennung von People of Colour in der akademischen Welt.

Quelle: Science