Acht doorbraken die hoopvol stemmen voor 2023

Eerste remedie tegen alzheimer

In het jaar waarin uit gezondheidsdata bleek dat dementie in ons land doodsoorzaak nummer een is geworden, goed voor bijna 10 procent van alle overlijdens, viel ook een streepje hoop te bespeuren in de bestrijding ervan.

De ziekte van Alzheimer, de meestvoorkomende vorm van dementie, is een notoir harde noot om medisch te kraken. De Zwitserse farmareus Roche moest in november nog melden dat een experimenteel middel niet de gewenste resultaten had opgeleverd. Maar mogelijk zijn we toch een pad naar een vorm van behandeling ingeslagen.

Amper twee weken na Roche kwam het Japans-Amerikaansefarmaduo Eisai-Biogen met goed nieuws. Zijn middel, lecanemab, remt de opmars van alzheimer af. Het medicijn vertraagt de cognitieve achteruitgang door alzheimer in een vroeg stadium na 18 maanden met 27 procent. Dat bleek na een studie met 1.795 patiënten van over heel de wereld.

Lecanemab werkt in op amy-loïdeplakken, de typische eiwit-ophopingen van de ziekte vanAlzheimer. Die eiwitplakken beschadigen de communicatie tussen hersencellen en doen ze afsterven. Lecanemab hecht zich aan de proteïnen en triggert vervolgens het immuunsysteem, dat de ophopingen wegdrijft. Het resultaat lijkt meteen de theorie te bevestigen dat die beruchte amyloïdeplakken de directe schuldige zijn voor de ziekte. Er is namelijk nog een ander eiwit - het tau-eiwit - dat beschadiging aan het geheugen veroorzaakt. Verschillende studies zoeken een middel dat tau in het vizier neemt.

Een succes, maar wel een voorzichtig succes. Er moeten nog meer studies op langere termijn volgen om het effect grondiger te kennen. Bovendien is het heel moeilijk om alzheimer in een vroeg stadium, zoals bij de proefpatiënten, te detecteren, terwijl het middel waarschijnlijk net het efficiëntst is vóór de ophopingen in de hersenen te groot worden. Er zouden ook behoorlijk vervelende bijwerkingen zijn opgetreden bij sommige proefpatiënten, zoals zwellingen en bloedingen in de hersenen. 

Hoewel van lecanemab in eerste instantie geen wonderen verwacht mogen worden - het middel geneest niet - geeft het wel voor de eerste keer uitzicht op een behandeling van alzheimer. Meer werk en geld zijn hoognodig. In 2023 worden meer resultaten verwacht.

Dode dierenorganen tot leven gewekt

Het klinkt als dokter Frankenstein of het horrorverhaal ‘The Monkey’s Paw’, maar wetenschappers van de universiteit van Yale zijn erin geslaagd de organen van een varken dat al een uur dood was opnieuw tot leven te wekken, zo publiceerden ze afgelopen zomer in het vakblad Nature. Dat opent de deur om meer organen beschikbaar te stellen voor transplantie.

Het onderzoeksteam sloot de bloedsomloop van de dieren, die verdoofd en geëuthanaseerd werden, aan op het zogenaamde OrganEx. Dat is een systeem dat een mengsel van bloed en een voedingrijke vloeistof door het lichaam pompt. Cellen in alle belangrijke organen (de nieren, het hart, de lever) van de varkens overleefden niet alleen, ze vertoonden ook tekenen van cellulair herstel na het overlijden.

Zvonimir Vrselja, een van de auteurs van de studie, kon ‘zowel via de meettoestellen als met het blote oog zien dat het hart opnieuw begon samen te trekken. Hoe kwalitatief die hartslagen zijn, is nog voer voor onderzoek.’ Voor alle duidelijkheid: het is niet zo dat de varkens weer bij bewustzijn kwamen.

Al in 2019 konden dezelfde wetenschappers de bloedcirculatie in de hersenen van dode varkens opnieuw op gang brengen. ‘De belangrijkste conclusie toen was dat dingen niet zo snel doodgaan als we denken. En als dat zo was in de hersenen, waarom zou het dan niet zo zijn voor andere organen. Daarom wilden we het in het hele lichaam proberen.’

In principe kan de technologie toegepast worden bij elk dier. Dus ook bij de mens. ‘Het staat nog in de kinderschoenen’, aldus Vrselja. ‘Maar er is nu tenminste een idee dat organen kunnen worden gered en gebruikt voor transplantaties. Er is vandaag zo’n lange wachtlijst. Denk aan nieren, de noodzakelijkste organen. We doen geen onderzoek om het onderzoek, maar in de hoop mensenlevens te redden.’

Dat roept ook ethische vragen op. Als we het hart of andere organen van iemand die net is overleden kunnen reanimeren, kunnen we dan straks plotse sterfgevallen ongedaan maken? Vrselja benadrukt dat het onderzoek onder strikt ethisch toezicht van de universiteit gebeurde. Maar ongemakkelijke vragen zullen onvermijdelijk gesteld moeten worden.

Grootste plant is zo groot als Antwerpen

Voor de kust van West-Australië, in Shark Bay, hebben onder­zoekers de grootste plant ter wereld ontdekt: een zeegras van zo’n 200 vierkante kilometer groot. Dat is te vergelijken met de oppervlakte van Antwerpen. De plant heeft er een eeuwigheid over gedaan om zo groot te worden: ze is ongeveer 4.500 jaar oud.

Eerst dachten de onderzoekers dat ze te maken hadden met verschillende planten van hetzelfde type. Maar toen ze stalen begonnen te vergelijken - die tot meer dan 180 kilometer verspreid werden genomen - stelden ze vast dat het om een enkele plant ging. Meer dan 18.000 genetische markers bleken bij elk staal volledig identiek.

Dat komt omdat de plant, die Poseidons lintkruid of Posidonia australis wordt genoemd naar de Griekse zeegod Poseidon, groeit door zichzelf steeds weer te klonen: uit de wortel komen nieuwe scheuten. Het zeegras groeit ongeveer 35 centimeter per jaar.

Voor biologen is de ontdekking verbijsterend. Ze bewijst dat genetische aanpassingen en seksuele voortplanting - waarbij telkens nieuwe gene­tische combinaties worden gevormd - niet per se de succesvolste manier zijn om met een uitdagende omgeving om te gaan, zoals dat voor Poseidons lintkruid het geval is.

In Shark Bay wisselt de temperatuur van het water van 15 tot 30 graden, de zoutgehaltes variëren en er is extreem veel licht. Ruim tien jaar geleden werd de streek getroffen door een zware hittegolf, die delen van het zeegras beschadigde. Maar volgens de studie toont de plant duidelijke tekenen van herstel.

‘Zeegrassen zijn niet immuun voor de gevolgen van de klimaatverandering. De toename van de temperatuur, de verzuring van de oceaan en extreme weersomstandigheden vormen een belangrijke uitdaging voor ze’, aldus onderzoeker Elizabeth Sinclair. ‘Maar de grote veerkracht van het gras van Shark Bay geeft ons hoop dat ze er nog vele jaren zullen zijn, vooral als serieuze actie wordt ondernomen tegen de klimaatverandering.’

Zeegrassen spelen een cruciale rol in veel ecosystemen: ze zijn een thuis voor een resem wilde dieren, van krabben tot dolfijnen. Ze beschermen ook de kusten tegen stormschade, slaan grote hoeveelheden koolstof op en helpen het water te zuiveren. Het behoud en het herstel ervan zijn van vitaal belang om ons te beschermen tegen de gevolgen van de klimaatverandering.

Telescoop kijkt verder dan ooit in tijd en ruimte

Vlekken van licht, uitgesmeerd tegen een pikzwarte achtergrond. Het was het eerste beeld dat de James Webb-telescoop begin juli doorstuurde. Het zou een psychedelisch schilderij kunnen zijn, maar het was een foto die duizenden sterrenstelsels capteerde. En dat met licht, afkomstig van sterren die al lang niet meer bestaan, dat een reis van meer dan 13 miljard jaar had afgelegd om op de gouden spiegel van de telescoop te landen. ‘Een nieuw venster op de geschiedenis van het heelal’, zei een triomfantelijke president Joe Biden, die namens de Amerikaanse ruimtevaart­organisatie NASA de eerste beelden met de wereld mocht delen.

Dieper en zuiverder konden we nog nooit kijken in ruimte en tijd, tot een schamele 200 miljoen jaar na de oerknal. De telescoop is de opvolger van de minder krachtige Hubble, die operationeel blijft en die sinds 1990 meer dan 22.000 wetenschappelijke papers heeft opgeleverd. In tegenstelling tot de Hubble kan de James Webb infrarood licht opvangen, dat een lagere golflengte heeft. In het infraroodspectrum kan je meer zien, zoals het stof dat rond sterren zweeft.

De James Webb spendeerde, na de lancering op kerstdag vorig jaar, de eerste helft van 2022 al reizend door de ruimte naar zijn vaste locatie op 1,5 miljoen kilometer van de aarde. Die trip alleen al was een technologische thriller, waarbij de telescoop, zo groot als een tennisveld, zorgvuldig moest worden uitgevouwen, afgesteld en gericht. 344 cruciale stappen waren daarvoor nodig. Bij elke stap kon het misgaan en zou de missie - waar door de Amerikaanse, Europese en Canadese ruimtevaartorganisaties 30 jaar aan gewerkt is en die meer dan 10 miljard euro heeft gekost - al mislukt zijn voor ze goed en wel begonnen was. 

Maar het liep voortreffelijk. Sinds die eerste foto doet de James Webb - niet zonder controverse genoemd naar een voormalige NASA-baas - waarvoor hij is gemaakt: nieuwe inzichten leveren en inspireren. Zo nam hij na tien dagen al een sterrenstelsel waar dat vermoedelijk 33 miljard lichtjaren van ons verwijderd is.

De hoop is dat dankzij de James Webb de heilige graal dichterbij komt: signalen van ander leven. Met het toestel kan de samenstelling van de atmosfeer van exoplaneten, die draaien rond een andere ster dan onze zon, geanalyseerd worden. Als bepaalde moleculen als water of methaan worden aangetroffen bij zulke aardeachtige planeten, naderen we misschien de ultieme ontdekking. Verwacht wordt dat de James Webb zeker de komende 20 jaar data uit het heelal doorseint.

AI begint echt te tonen waartoe het in staat is

De Amerikaanse digitale kunstenaar Jason Allen won begin september een lokale kunstwedstrijd in de staat Colorado met zijn ‘Théâtre d’Opéra Spatiale’. Op zich amper nieuwswaardig - hij won er 300 dollar mee - ware het niet dat de artiest zijn kunstwerk niet zelf had gemaakt, maar dat een computer het voor hem had gedaan. Allen had een AI-model gevoed met een omschrijving van het beeld dat hij graag wou zien. Hij was er perfect transparant over, toch bezorgde het velen een slechte nasmaak.

Het AI-model dat Allen had gebruikt, heet Midjourney en genereert een unieke combinatie van pixels op basis van een opdracht - een ‘prompt’ in het jargon. De technologie lijkt op die van DALL-E2, een beeldprogramma van OpenAI. Dat AI-bedrijf in San Francisco verzamelt tientallen van de briljantste onderzoekers in het domein.

OpenAI, waarin Microsoft al 1 miljard dollar pompte, is de vaandel­drager van de generatieve artificiële intelligentie die in 2022 helemaal doorbrak. Dat is een nieuwe golf van kunstmatige intelligentie die niet gewoon goed is in het ontdekken van patronen in enorme hoeveelheden data, maar die erin slaagt compleet nieuwe dingen te genereren na uit­voerige ‘training’.  

OpenAI verbaasde nog meer met ChatGPT, een chatbot die verbluffend accurate teksten kan produceren. Het is een soort linguïstisch superbrein waarmee je gesprekken kan voeren, maar dat je ook kan vragen om essays, gedichten, recepten of computercode te schrijven. Het is gebaseerd op GPT-3,5, de opvolger van GPT-3, een taal­model dat zinnen kan maken omdat het almaar preciezer het volgende woord voorspelt op basis van voorgaande woorden.

De doorbraken zetten allerlei soorten debatten in gang. Een filosofisch bijvoorbeeld, over wat ons mensen nog gaat onderscheiden van machines als computers creatief worden. Een maatschappelijk, over welke veilig gewaande creatieve jobs en vaardigheden mogelijk worden ingepalmd door computers. Maar ze creëren ook opwinding over de indrukwekkende mogelijkheden die AI eindelijk lijkt te bieden. (En omdat Star Trek een beetje echter wordt.)

In 2023 volgt meer. Er wordt met veel anticipatie uitgekeken naar GPT-4, de volgende generatie die nog straffer moet worden en mogelijk grote hoeveelheden tekst kan samenvatten of over een geheugen zal beschikken om zich gesprekken te herinneren.

Varkens als bron van reserveorganen

De universiteit van Maryland in de VS scoorde begin januari een opmerkelijke medische primeur. Voor het eerst slaagden chirurgen erin een genetisch gemanipuleerd varkenshart te transplanteren naar een menselijke patiënt met overlevingskansen. De patiënt, de 57-jarige David Bennett, was stervende en had geen andere opties meer. ‘Het was een sprong in het duister, maar het was mijn laatste kans’, zei hij enkele uren voor de operatie.

Na de ingreep bleef het hart van Bennett kloppen, een opsteker voor de adepten van xenotransplantatie, die al eeuwen onder­zoeken of het mogelijk is organen van de ene naar de andere diersoort te transplanteren. Tot nu toe blonk de discipline uit in mislukkingen, maar door de doorbraak in Maryland wordt het wellicht ooit mogelijk dieren in te zetten als oplossing voor de wereldwijde orgaantekorten.

Vooral varkens komen in aanmerking omdat hun organen goed op de onze lijken en ze nu ook al massaal worden geslacht, waardoor er minder ethische bezwaren zijn. Het probleem is dat sterke afstotingsverschijnselen optreden als een varkensorgaan bij een mens wordt ingeplant. Daarom modi­ficeerden de onderzoekers in Maryland het hart zo dat dat niet langer het geval was.

Met de hulp van de crispr-cas-technologie, die toelaat in het DNA te knippen, voerden ze tien gene­tische modificaties uit om het hart minder varken en meer mens te maken. Ze onderdrukten ook de groei van de hartspier­cellen, omdat het hart anders uit de borst zou barsten. Daar­naast gebruikten ze een nieuw soort immuniteitsonderdrukkers en een machine die het hart tussen het transplanteren door in een soort winterslaap hield.

In de dagen na de operatie stelde Bennett het opmerkelijk goed. Maar na 40 dagen traden complicaties op. Uiteindelijk stierf hij na twee maanden ‘aan een complexe reeks factoren’. De onderzoekers vonden tijdens de autopsie geen bewijs dat het hart afgestoten werd, maar zagen wel dat zijn hartspier beschadigd werd, mogelijk door een immuniteits­onderdrukker.

Ondanks Bennetts overlijden wordt de ingreep als grensverleggend gezien. ‘We zijn een nieuw tijdperk ingegaan, zei de CEO van het Maryland Medical Centre. ‘Hoewel we nog een weg te gaan hebben, brengt deze historische operatie een toekomst binnen handbereik die velen nooit voor mogelijk hadden gehouden.’

Kernfusie, de heilige graal voor de energiesector

Al decennia staat kernfusie te boek als de heilige graal voor de aanpak van het klimaatprobleem, maar pas dit jaar kwam het tot een doorbraak. Amerikaanse wetenschappers zijn erin geslaagd meer dan 3 megajoule energie op te wekken in een proces dat 2,05 megajoule energie kostte. Dat deden ze door 192 ultra-krachtige lasers te richten op een pellet met twee waterstofisotopen. Door de hoge energie van die lasers implodeert de pellet, worden extreem hoge temperaturen bereikt en smelten de atoomkernen samen. Dat is kernfusie.

Nochtans is kernfusie in essentie niets nieuws. Onze zon brandt al 4,5 miljard jaar dankzij het fenomeen. ‘In onze zon smelten waterstofatomen onder extreme temperatuur en hoge druk samen, waardoor helium ontstaat. Daarbij gaat massa verloren, die omgezet wordt in relatief veel energie’, zegt Wouter Schroeyers, expert nucleaire technologie aan de Universiteit Hasselt. Door dat proces op aarde na te bootsen, ontstaat in theorie een vrijwel onuitputtelijke energiebron.

‘Het potentieel van kernfusie is aangetoond met een al wat verouderde onderzoeksinstallatie, die niet optimaal is voor stroomproductie. Intussen zijn betere lasers te vinden. Nu komt het erop aan het proces efficiënter te maken: met minder startenergie nog meer energie opwekken’, zegt Schroeyers, die voor de uitbouw van kernfusie zijn hoop vestigt op ITER. Dat is een internationale gefinancier-de onderzoeksreactor in het zuiden van Frankrijk. ‘Daar staan we al een stap dichter bij industriële implementatie.’

Hoewel de weg naar een commer-ciële reactor nog lang is en bezaaid ligt met wetenschappelijke uitdagingen, wijst de expert op de voordelen van kernfusie. ‘Terwijl je bij kernsplitsing (de techniek in de bestaande kernreac-toren, red.) extreme veiligheidsmaat-regelen moet nemen om het proces onder controle te houden, verloopt kernfusie veel gecontroleerder. Een Fukushima-scenario is bijna onmogelijk. Het is moeilijk om kernen herhaaldelijk te laten samensmelten, maar als het lukt, komt veel meer energie vrij.’

Bovendien produceert de kernfusie geen broeikasgassen, ontstaat geen langlevend nucleair afval en is de mogelijke brandstof overal aanwezig. ‘Als de zon niet schijnt en er geen wind is, tijdens de winter bijvoorbeeld, kan kernfusie een stabiele energiebron blijken. Maar daar zijn we nog lang niet. Ik verwacht tegen 2030 wel enkele belangrijke doorbraken vanuit de Franse onderzoeksreactor.’

Afweersysteem tegen potentiële killer asteroids

Wat als een asteroïde op ramkoers ligt met de aarde, een botsing de hele beschaving in één knal zou wegvegen, en Bruce Willis er niet is om de planeet te redden zoals hij zo altruïstisch deed in ‘Armageddon’? Wel, dan kaatsen we die toch gewoon weg als een biljartbal?

Dat is wat er gebeurde op 26 september, toen de NASA een ruimtesonde met succes op een verder onbeduidende asteroïde afschoot op 11 miljoen kilometer boven de Indische Oceaan. De missie was een test, de ruimterots vormde geen bedreiging. Maar door er een tuig van 330 miljoen euro op af te vuren raakte de asteroïde, die de naam Dimorphos kreeg, wel uit koers. We weten nu dat we een invloed kunnen hebben op de baan van een potentiële killer asteroid, mocht die ooit onze richting uitkomen om ons hetzelfde lot op te leggen als de dinosaurussen (en 99,9% van het andere leven op aarde) 66 miljoen jaar geleden.

Voor ze in duizenden stukjes uit elkaar spatte, was de NASA-sonde DART (Double Asteroid Redirection Test) zo groot als een koelkast. Met een gewicht van 600 kilogram en een snelheid van 6 kilometer per seconde volstond dat om de 160 meter brede eivormige steen, die zelf in een baan om een grotere asteroïde draait, een beetje te vertragen en een afwijkende koers te geven.

Een andere theorie waar wetenschappers over hebben nagedacht is om asteroïden te doen ontploffen met een nucleaire bom - zoals in ‘Armageddon’ - maar voorlopig lijkt de frontale botsing de beste optie.

De geslaagde test is een geruststelling, want van de geschatte 25.000 asteroïden in de buurt van de aarde die groot genoeg zijn om minstens één stad met de grond gelijk te maken, hebben astronomen nog maar 40 procent in kaart gebracht. Daarvan kan er gelukkig geen enkele gevaarlijk worden, maar toch.

Elke dag vangt onze atmosfeer 100 tot 600 ton gesteente op dat door de frictie opbrandt. Als er wat doorheen komt, kan het wel ernstig worden. In 2013 ontplofte een meteoriet van amper 20 meter in de lucht boven de Russische stad Cheljabinsk. Door de schok raakten minstens 1.500 mensen gewond, vooral door rondvliegend glas. Een afweersysteem, gewoon voor het geval dat, is geen overbodige luxe.