Fortschritte bei Augenscans und Proteinstruktur gewinnen Lasker Awards 2023

Die prestigeträchtigen Lasker Awards wurden am Donnerstag an Wissenschaftler verliehen, die Fortschritte bei der Diagnose von Augenkrankheiten, der Vorhersage der zellulären Proteinstruktur und den Feinheiten des Immunsystems erzielten. Die Auszeichnungen, die von Forschern in biomedizinischen Bereichen genau beobachtet werden, sind oft ein Vorgeschmack auf Nobelpreise.

Der Lasker-DeBakey Clinical Medical Research Award wurde an ein Team von drei Wissenschaftlern unter der Leitung von James G. Fujimoto verliehen, einem Professor für Elektrotechnik am Massachusetts Institute of Technology, der an der Erfindung der optischen Kohärenztomographie beteiligt war.

Die Technologie kann Erkrankungen wie Makuladegeneration und diabetische Retinopathie früher als bisherige Methoden erkennen und so Blindheit verhindern. OCT wird heute häufig in Augenarztpraxen eingesetzt, wo der Patient für einen kurzen Scan einfach Kinn und Stirn gegen ein Instrument legt.

Die 1991 erfundene Methode liefert eine erstaunliche Menge an Details über die Netzhaut, eine Gewebeschicht im hinteren Teil des Auges, die für das Sehvermögen von entscheidender Bedeutung ist.

„Es ist nicht viel dicker als eine Haarsträhne, hat aber zehn innere Schichten“, sagte Dr. David Huang, Augenarzt am Casey Eye Institute der Oregon Health & Science University, der an der Erfindung der Methode mitgewirkt hat.

Vor der OCT könnte ein Augenarzt die Augen eines Patienten mit Augentropfen erweitern, um die Pupille zu vergrößern, und dann mit einer Vergrößerungslinse und Speziallicht die Netzhaut untersuchen. Ein OCT-Scan „kann die Dicke der Netzhaut, die Flüssigkeitstaschen darin und das abnormale Blutgefäßwachstum messen“ und kleine Läsionen erkennen, die noch keine Symptome verursacht haben, fügte Dr. Huang hinzu.

Er schätzte, dass jedes Jahr weltweit etwa 40 Millionen OCT-Untersuchungen durchgeführt würden.

Eric A. Swanson, ein MIT-Forscher und Mitglied des Teams, das die Technik erfunden hat, stellte fest, dass die heute für die OCT verwendeten Instrumente auf enormen Fortschritten basieren.

„Systeme sind heute tausendmal schneller“, sagte Herr Swanson. „Sie haben eine höhere Auflösung, sie sind automatisierter, sie sind hochauflösender.“

OCT-Tests sind in der Regel viel günstiger als CT-Scans oder andere Technologien zur detaillierten Untersuchung des Körpers. OCT wurde zur Untersuchung von Arterien eingesetzt, ein Hinweis darauf, wie es an anderen Stellen im Körper angewendet werden kann.

Zellulares Origami

Im Jahr 2020 löste das in London ansässige Labor für künstliche Intelligenz DeepMind das sogenannte „Proteinfaltungsproblem“. Die von Demis Hassabis, dem Vorstandsvorsitzenden des Unternehmens, und John Jumper, einem Forscher, geleitete Arbeit wurde mit dem Albert Lasker Basic Medical Research Award ausgezeichnet.

Proteine ​​sind Arbeitspferde in der Zellmaschinerie aller Lebewesen, einschließlich Viren, Bakterien und des menschlichen Körpers. Sie beginnen als Ketten chemischer Verbindungen, bevor sie sich zu dreidimensionalen Formen falten, die definieren, was sie können und was nicht.

Die Bestimmung der Form eines Proteins ist oft wichtig für die Bekämpfung von Krankheiten und die Entwicklung neuer Therapien. Ein Bakterium könnte beispielsweise einem Antibiotikum widerstehen, indem es ein bestimmtes Protein bildet. Wenn Wissenschaftler seine Form bestimmen könnten, könnten sie diesen Widerstand umgehen.

Diese Aufgabe erforderte jahrzehntelang umfangreiche Experimente mit Röntgenstrahlen, Mikroskopen und anderen physikalischen Werkzeugen im Labor. Dann entwickelten Dr. Jumper und andere DeepMind-Forscher AlphaFold, ein KI-System, dem die Aminosäurekette, aus der ein bestimmtes Protein besteht, zugewiesen werden kann und seine Form innerhalb von Minuten zuverlässig vorhersagt.

Ein Jahr später teilte DeepMind das Tool kostenlos mit Wissenschaftlern auf der ganzen Welt und beschleunigte damit sofort die Bemühungen, Krankheiten zu verstehen, neue Medikamente zu entwickeln und verschiedene Geheimnisse des menschlichen Körpers zu erforschen. Bis 2022 hatte das Labor Vorhersagen für nahezu jedes der Wissenschaft bekannte Protein veröffentlicht – mehr als 200 Millionen Proteine, die in einer Million Arten beobachtet wurden.

Einige Wissenschaftler haben die Technologie genutzt, um das Coronavirus besser zu verstehen. Andere haben AlphaFold verwendet, um vorherzusagen, wie Viren mutieren oder wie Proteine ​​vom Körper ausgeschieden werden – beides kann das Fortschreiten von Krankheiten und anderen Beschwerden beeinflussen.

In den letzten Monaten haben sich Forscher dieser Art von Technologie zugewandt, um völlig neue Proteine ​​zu erzeugen, die in der Natur nicht vorkommen, und so die Entdeckung von Arzneimitteln zu beschleunigen. „Ich bin erstaunt darüber, auf wie viele verschiedene und kreative Arten Menschen es nutzen“, sagte Dr. Jumper in einem Interview.

Den Abwehrkräften des Körpers ausweichen

Der Lasker-Koshland Special Achievement Award in Medical Science ging an Dr. Piet Borst, einen Biochemiker am Niederländischen Krebsinstitut, der für seine Entdeckungen über die Tücke bestimmter parasitärer Krankheiten und die Resistenz von Krebszellen gegenüber Chemotherapie-Medikamenten bekannt ist.

Der Autor von mehr als 400 Artikeln, Dr. Borst, entdeckte, dass Parasiten, darunter Trypanosomen, die Ursache der Afrikanischen Schlafkrankheit, ihre Oberflächenproteine ​​ersetzen, um sich vor der Abwehr des Immunsystems zu verstecken.

„Es gibt keinen Organismus in der Natur und keinen Parasiten in der Natur, der über ein so enormes Repertoire verfügt, seine Oberfläche zu verändern“, sagte er.

Dr. Borst wird auch die Entdeckung zugeschrieben, wie einige Chemotherapeutika durch Transportproteine ​​vom Gehirn und Körper ferngehalten werden, was Ärzte dazu zwingt, intravenöse Methoden anzuwenden.

Seine Forschung sei so umfangreich gewesen, „dass es chaotisch sei“, sagte er.

In den letzten Jahren hat Dr. Borst auf die Schäden durch Desinformation im Bereich der öffentlichen Gesundheit hingewiesen. Er verwies darauf, dass Präsident Donald J. Trump unwirksame Medikamente und Desinfektionsmittel einsetzte, von denen er fälschlicherweise behauptete, sie könnten das Coronavirus stoppen.

„Das ist eine große Aufgabe der Wissenschaft – nicht nur darin, neue Dinge zu finden, sondern auch die breite Öffentlichkeit davon zu überzeugen, dass es sich bei den Fakten, die wir finden, nicht um alternative Fakten, sondern um echte Fakten handelt“, sagte er.

„Unsere Gesellschaft, die immer komplexer und wissenschaftsgetriebener wird, ist absolut auf die wissenschaftliche Methode angewiesen, um herauszufinden, wo die Wahrheit ist und was Verschwörungstheorie, Quacksalberei, Alternativmedizin oder Pseudowissenschaft sind.“