Oceněná náctiletá věda v akci

Lauren Hodge: Kdyby jste šli do restaurace a chtěli si objednat zdravější jídlo, co by jste si vybrali - grilované nebo smažené kuře? Většina lidí by odpověděla: grilované, a je pravdou, že grilované kuře obsahuje méně tuku a kalorií. Na druhou stranu, ale v sobě grilované kuře nese skrytou hrozbu. Touto hrozbou jsou heterocyklické aminy - zvláště pak phenomythylimidazopyridin, zkráceně PhIP - (Smích) což je imunogenní nebo karcinogenní sloučenina.

Karcinogen je jakákoliv látka nebo činidlo, způsobující nadměrný růst buněk, nebo také mohou zapříčinit jejich metastázi či rozšíření. Jsou to také organické sloučeniny, ve kterých je jeden či více atomů vodíku ve sloučenině amoniaku nahrazen složitější skupinou. Studie ukazují, že antioxidanty snižují počet těchto heterocyklických aminů. Na druhou stranu, ale zatím neexistuje žádná studie, která by nám řekla jak, nebo proč. Tohle je pět různých společností zabývající se klasifikací karcinogenů. A jak můžete vidět, žádná z nich nepovažuje tyto sloučeniny za bezpečné, což opravňuje potřebu omezit je v naší stravě.

Teď se možná divíte, jak 13-letá holka mohla přijít s touto myšlenkou. Vedla mě k tomu série události. Poprvé jsem se o tomhle dozvěděla ze soudního procesu, o kterém jsem četla v kanceláři mého lékaře - (Smích) mezi Lékařskou komisí pro zodpovědnou medicínu a sedmi různými řetězci s rychlých občerstvením. Nebyli žalováni kvůli karcinogenům v kuřeti, ale kvůli Kalifornském návrhu 65, který říká, že pokud je v produktu přítomno cokoliv škodlivého, musí společnost podat jasné varování.

Velice mě to překvapilo. A zajímalo mě, proč nikdo neví víc o tomto nebezpečném grilovaném kuřeti, které se nejeví příliš škodlivé. Ale pak jeden večer moje máma připravovala k večeři grilované kuře, a já si všimla, že okraje kuřete, které byly marinovány v citronové šťávě, zbělely. Později jsem se v hodině biologie dozvěděla, že to bylo způsobeno procesem nazvaným denaturace, což je proces při kterém bílkoviny mění svůj tvar a ztrácí svou schopnost chemicky fungovat. Tak jsem dala tyto dva nápady dohromady a vyslovila jsem hypotézu, říkajíc: "Může být sníženo množství karcinogenů vlivem marinády nebo rozdíly v pH?"

Tak se zrodila má myšlenka a já měla základ projektu a hypotézu, takže jaký byl můj další krok? Očividně jsem musela najít laboratoř, kde bych mohla pracovat, protože ve škole jsem neměla vhodné vybavení. Myslela jsem si, že to bude snadné, ale rozeslala jsem emaily 200 různým lidem v dosahu pěti hodin od domova, a dostala jsem jednu kladnou odpověď, že by se mnou mohli spolupracovat. Většina ostatních buď nikdy neodpoveděla, řekla, že nemají čas, nebo neměli potřebné vybavení a nemohli mi pomoci. Byl to velký závazek jet několikrát pracovat do laboratoře. I přesto to byla skvělá příležitost pracovat ve skutečné laborce, a tak jsem konečně mohla spustit svůj projekt.

První úsek, který jsem udělala doma, se skládal z marinování kuřete, grilování kuřete, jeho shromažďování a připravování k přepravě do laboratoře. Druhý úsek byl prováděn v hlavní laboratoři Penn State University, což je místo, kde jsem extrahovala chemikálie, měnila pH, abych to mohla "prohnat" vybavením a oddělovat sloučeniny, které jsem potřebovala, od zbytku kuřete. V posledním úseku jsem testovala vzorky pomocí vysoko-tlakého hmotnostního spektrometru kapalinové chromatografie, který oddělil sloučeniny a analyzoval chemikálie, a řekl mi přesné množství karcinogenů v kuřeti.

Když jsem si prošla data, došla jsem k velice překvapivému výsledku, protože jsem zjistila, že 4 z 5 ingrediencí marinády skutečně omezili vznik karcinogenů. Když jsem toto porovnala s nemarinovaných kuřetem, které jsem používala jako výchozí kontrolu, zjistila jsem, že citronová šťáva fungovala zdaleka nejlépe - množství karcinogenu pokleslo o zhruba 98%. Marináda ze slané vody a marináda z hnědého cukru také fungovala dobře - došlo k poklesu o zhruba 60%. Olivový olej lehce omezil vznik PhIP, ale skoro bezvýznamně. A výsledky se sojovou omáčkou byly neprůkazné kvůli velkému rozptylu hodnot, ale zdá se, že sojová omáčka ve skutečnosti zvyšuje množství potencionálních karcinogenů.

Dalším důležitým faktorem, který jsem zpočátku nevzala v potaz, byla doba vaření. A zjistila jsem, že pokud zvýšíte dobu vaření, množství karcinogenů rapidně vzroste. Takže nejlepší způsob, jak připravit kuře, není nedopéct jej, ale rozhodně jej také nesmíte převařit nebo spálit, a marinujte buď v citronové šťávě, hnědém cukru, nebo slané vodě.

(Potlesk)

Na základě těchto zjištění na vás mám dotaz. Byli by jste ochotni udělat jednoduchou změnu ve vaší stravě, která by mohla potencionálně zachránit vás život? Neříkám, že pokud budete jíst nemarinovené kuře, tak určitě dostaneme rakovinu a umřete. Avšak, cokoliv můžete udělat, aby jste snížili riziko potencionálních karcinogenů, může určitě zkvalitnit váš životní styl.

Stojí to podle vás za to? Jak budete vaše kuře připravovat teď?

(Potlesk)

Shree Bose: Ahoj všichni, já jsem Shree Bose. Byla jsem vítězkou kategorie 17-18-letých a vítězkou hlavní ceny. A chtěla bych po vás všech, aby jste si představili malou holku držící mrtvou rostlinu modrého špenátu. A ona stojí před vámi a vysvětluje vám, že malé děti budou jíst svou zeleninu, pokud bude mít jinou barvu. Zní to směšně, že? Ale to jsem byla já několik let zpátky. A to byl můj první projekt na vědecké přehlídce. Od té doby se věci staly trochu komplikovanějšími. Můj starší bratr Panaki Bose strávil hodiny svého času vysvětlováním o atomech, když jsem stěží rozuměla základní algebře. Mí rodiče trpěli skrze mnoho dalších mých vědeckých projektů, zahrnujících odpadkový koš na dálkové ovládání.

(Smích)

A poté přišlo léto po mém prvním ročníku na střední škole, když můj dědeček zemřel na rakovinu. A vzpomínám si, jak jsem sledovala mou rodinu a říkala jsem si, že bych nikdy nechtěla, aby jiná rodina pocítila takovou ztrátu. Takže vyzbrojena vší moudrostí prvního ročníku biologie jsem se rozhodla, že chci udělat výzkum rakoviny. V patnácti. Dobrý plán. Tak jsem začala rozesílat emaily všem profesorům v mém okolí, zda-li bych nemohla pracovat pod jejich dozorem v laboratoři. Všemi jsem byla odmítnuta - až na jednoho. A poté jsem další léto pracovala pod Dr. Basu v UNT Health Center ve Fort Worth v Texasu. A tam začal můj výzkum.

Rakovina vaječníků je jedním z těch druhů rakoviny, o kterých lidé nevědí, nebo jim alespoň nevěnují dostatečnou pozornost. A přitom se jedná o rakovinu s 5. největším počtem úmrtí u žen ve Spojených státech. Ve skutečnosti jedné ze 70 žen je diagnostikována rakovina vaječníků. Jedna ze 100 zemře. Chemoterapie - jeden z nejúčinnějších způsobů léčby rakoviny dnes - zahrnuje podávání velice vysoké dávky chemikálii ve snaze vyhubit rakovinotvorné buňky.

Cisplatin je relativně běžná látka používaná pro chemoterapii rakoviny vaječníků - relativně jednoduchá molekula vyrobená v laboratoři, která si pohrává s DNA rakovinotvorných buněk a způsobuje, že se sami vyhubí. Zní to skvěle, že? Ale je tu problém: někdy se pacienti stanou odolnými vůči této látce a několik let poté, co byli prohlášeni za "rakoviny zbavené," se rakovinotvorné buňky znovu objeví. A tentokrát se již léčba neprojeví. Je to obrovský problém. Ve skutečnosti jeden z největších problémů dnešní chemoterapie.

Chtěli jsme tedy zjistit, jak se tyto buňky rakoviny vaječníků stávají odolnými vůči této látce zvané Cisplatin. A chtěli jsem to zjistit, protože, pokud by se nám to podařilo, pak bychom mohli této tvorbě odolnosti navždy zabránit. Takže toto byl náš cíl. A mysleli jsme si, že to má něco společného s bílkovinou AMPK - bílkovinou energie. Takže jsem udělali všechny tyto testy, při kterých jsme tuto bílkovinu blokovali, a pozorovali jsme obrovský zlom. Na tomto snímku můžete vidět, že na naší straně s citlivými buňkami - tyto buňky reagují na látku, když začneme blokovat tuto bílkovinu, počet umírajících buněk - těch barevných teček - se snižuje. Ale na druhé straně, s tou stejnou léčbou se jejich počet zvyšuje - zajímavé.

Ale tohle jsou pro vás jen tečky na obrazovce; co přesně ovšem znamenají? No to v podstatě znamená, že tato bílkovina mění citlivé buňky na odolné. A, ve skutečnosti, to může měnit samotné buňky, aby je učinila odolnými. A to je velký poznatek. Ve skutečnosti to znamená, že pokud pacient příjde a jeho buňky jsou odolnými k této látce, pak mu stačí podat látky k zablokování této bílkoviny, a poté jej můžeme znovu léčit tou stejnou látkou. A to je obrovský objev pro efektivitu chemoterapie - možná pro mnoho různých typů rakoviny. Tak to byla má práce a můj způsob přetvoření budoucnosti pro nadcházející výzkum pro zjištění, co přesně tato bílkovina způsobuje, ale také pro budoucnost efektivity chemoterapie - takže možná všichni dědové s rakovinou mají o trochu více času, který mohou strávit se svými vnoučaty.

Ale má práce nebyla jen o výzkumu. Byla o nalezení mé vášně. To je důvod, proč být vítězem hlavní ceny Google Global Science Fair - pěkný obrázek, že? - bylo to pro mě tak vzrušující a byla to úžasná pocta. A od té doby jsem se dostala k tolika skvělým věcem - od setkání s prezidentem, až sem na toto pódium, abych tu mluvila před vámi všemi.

Ale jak jsem řekla, má cesta nebyla jen o výzkumu, ale o hledání mé vášně a vytváření mých vlastních příležitostí, i když jsem vůbec netušila, co dělám. Bylo to o inspiraci a odhodlání, a o tom, nikdy se nevzdat svých zájmů pro vědu, učení a růst. Konec konců, můj příběh začal s vysušenou, scvrklou rostlinou špenátu, a od té doby to je jen lepší.

Děkuji vám.

(Potlesk)

Naomi Shah: Ahoj všichni, já jsem Naomi Shah, a dnes vám povím o svém výzkumu týkajícího se kvality vzduchu v uzavřených prostorách a pacienty s astmatem. 1,6 miliónů úmrtí po celém světě. Jeden mrtvý každých 20 sekund. Lidé tráví přes 90% svého života v uzavřených prostorech. A ekonomická zátěž astmatu převyšuje zátěž HIV a tuberkulózy dohromady. Tyto statistiky na mě měly obrovský dopad, ale co opravdu zažehlo můj zájem o můj výzkum, bylo sledování mého otce a bratra trpět celoroční chronickou alergií. Mátlo mě, proč tyto příznaky alergie přetrvávají dlouho po pylové sezóně?

S touto otázkou jsem začala zkoumat a brzy jsem zjistila, že pachatelem je znečištění vzduchu v uzavřených prostorech. A jakmile jsem si toto uvědomila, začala jsem vyšetřovat základní vztah mezi čtyřmi převládajícími znečištěními vzduchu a jejich efektu na zdraví plic astmatických pacientů. Nejprve jsem jen chtěla zjistit, které z těchto znečištění má největší negativní dopad na zdraví plic pacientů s astmatem. Ale brzy poté, co jsem vytvořila nový matematický model, který v podstatě kvantifikuje vliv těchto znečištění životního prostředí na zdraví plic astmatických pacientů. A překvapuje mě, že v současnosti neexistuje žádný model, který by kvantifikoval dopad faktorů životního prostředí na zdraví lidských plic, protože mi tento vztah připadá dost důležitý.

Takže s touto myšlenkou jsem začala více zkoumat a více studovat, a stala jsem se v tomto směru velice vášnivou. Protože jsem si uvědomila, že pokud můžeme nalézt způsob nápravy, pak bychom mohli také nalézt způsob efektivnější léčby astmatických pacientů. Například nestále organické sloučeniny jsou chemickými polutanty, které můžeme nalézt v našich školách, domovech a pracovištích. Jsou všude. Tyto chemické polutanty nyní nesplňují kritéria znečištění vzduchu definované americkým Zákonem o čistotě ovzduší. Což je pro mě překvapující, protože tyto chemické polutanty - na základě mého výzkumu - mají obrovský, negativní dopad na zdraví plic astmatických pacientů, a měly by tedy být regulovány.

Takže dnes vám chci ukázat můj interaktivní model, který jsem vytvořila. Ukáži vám jej na mém notebooku. A mám tu dnes v publiku dobrovolníka, Julie. A všechna Juliina data byla vložena do tohoto mého modelu. A tohle může použít kdokoliv. Takže chci, aby jste si představili, že jste na Juliině místě, nebo na místě někoho vám velice blízkého, kdo trpí astmatem nebo jakoukoliv jinou poruchou plic. Julie přichází do ordinace svého lékaře léčit si své astma. A lékař se posadí, a podívá se na její maximální výdechový tok - což je v podstatě její míra vydechnutí nebo množství vzduchu, které je Julie schopna najednou vydechnout.

Takže jsem tento maximální výdechový tok vložila do mého modelu. Také jsem zde vložila její věk, pohlaví a výšku. Předpokládala jsem, že žije v průměrné domácnosti s průměrnou úrovní znečištění vzduchu. Jakýkoliv uživatel se zde může podívat a kliknout na "zprávu o funkci plic," a to jej zavede ke zprávě, kterou jsem vytvořila. A tohle je skutečné jádro mého výzkumu.

Takže, co ukazuje - pokud se chcete soustředit na horní graf v pravém rohu - ten ukazuje Juliin současný maximální výdechový tok ve žlutém sloupci. To je měření, které pořídil její lékař ve své ordinaci. Modrý sloupec vespod grafu ukazuje, jaký by její maximální výdechový tok, její míra vydechnutí a zdravotní stav plic měly být na základě jejího věku, pohlaví a výšky. Takže doktor se podívá na rozdíl mezi žlutým a modrým sloupcem a řekne: "Páni, musíme ji dát steroidy, léky a inhalátory."

Ale já chci, aby si každý představil svět, kde se místo předepisování steroidů, inhalátorů a medikací, doktor otočí k Julia a řekne: "Proč nejdeš domů a nevyčistíš vaše vzduchové filtry. Nevyčistíš vzduchové potrubí ve vašem domě, v práci a ve škole. Přestaň používat kadidlo a svíčky. A pokud přestavuješ dům, odstraň všechny koberce a pořiď si dřevěnou podlahu." Protože tato řešení jsou přirozená, tato řešení jsou udržitelná, a tato řešení jsou dlouhodobou investicí - dlouhodobou investicí, kterou děláme pro naši generaci a pro generace budoucí. Protože tyto změny prostředí, které je Julie schopna udělat doma, v práci nebo ve škole, ovlivňují všechny v jejím okolí.

Takže jsem velice nadšená tímto výzkumem a jsem odhodlaná pokračovat a rozšířit jej na více poruch, nejen astma, více poruch dýchacího ústrojí a také pro více polutantů. Ale než ukončím mé dnešní povídání, chci vám tu nechat jedno úsloví. A to říká, že genetika nabíjí zbraň, ale životní prostřední mačká kohoutek. A to na mě mělo obrovský dopad, když jsem dělala svůj výzkum. Protože, co cítím je, že většina z nás si myslí, že životní prostředí je něco velkého, že nemůže udělat nic proto, abychom změnili kvalitu ovzduší, nebo změnili podnebí nebo cokoliv.

Ale pokud každý z nás vezme iniciativitu u sebe doma, ve své škole a na svém pracovišti, pak můžeme udělat obrovský posun v kvalitě ovzduší. Protože pamatuje, že 90 % našeho života trávíme uvnitř. A kvalita ovzduší a znečištění vzduchu má ohromný dopad na zdraví plic astmatických pacientů, každého s poruchou dýchacích cest a na nás všechny obecně.

Takže chci, aby jste si představili svět s kvalitnějším ovzduším, s kvalitnějším životem a s lepší kvalitou života každého včetně našich budoucích generací.

Děkuji vám.

(Potlesk)

Lisa Ling: Správně. Shree a Lauren můžete velice rychle přijít sem? Vaši šampióni Google Science Fair. Vaši vítězové.

(Potlesk)