Nagrađivana adolescentska znanost na djelu

Lauren Hofge: Kada biste išli u restoran i htjeli zdraviju opciju, što biste odabrali, piletinu s roštilja ili prženu piletinu? Većina ljudi bi odabrala piletinu s roštilja i istina je kako piletina s roštilja sadrži manje masti i kalorija. Ipak, piletina s roštilja posjeduje skrivenu opasnost. Tu skrivenu opasnost predstavljaju heterociklički amini - točnije fenometil-imidazopiridin, ili FM-IP -- (Smijeh) koji je imunogena ili karcinogena tvar.

Karcinogena je bilo koja tvar ili agens koja uzrokuje pretjerani rast stanica, što uzrokuje da one metastaziraju ili šire se. One također predstavljaju organske tvari u kojima je jedan ili više vodikovih atoma u amonijevoj skupini zamijenjen sa složenijom skupinom. Istraživanja pokazuju kako su antioksidansi poznati u redukciji tih heterocikličkih amina. No, još ne postoje istraživanja koja pokazuju kako i zašto to čine. Ovo je pet različitih organizacija koje klasificiraju karcinogene. I kao što možete vidjeti, niti jedna od tih organizacija ne smatra te spojeve sigurnima, što potkrepljuje potrebu za njihovom redukcijom u našoj prehrani.

Sada biste se mogli zapitati kako 13-godišnjakinja može doći na takvu ideju. Do nje sam došla kroz niz događaja. Prvo sam naučila o toj temi čitajući tužbu u uredu moga lječnika -- (Smijeh) koja je bila između Vijeća lječnika za odgovornu medicinu i sedam različitih restorana brze hrane. Nisu ih tužili jer je njihova piletina sadržavala karcinogene, već zbog kalifornijskog podneska 65, u kojem piše da ako postoji išta opasno u proizvodima onda poduzeća moraju dati jasno upozorenje.

Bila sam iznimno iznenađena s tim. I pitala sam se zašto nitko ne zna nešto više o toj opasnoj piletini s roštilja, koja se ne čini jako opasnom. No onda jedne večeri, moja mama je radila piletinu s roštilja za večeru, i primijetila sam kako su krajevi piletine, koji su bili marinirani s limunovim sokom, pobijeljeli. I kasnije na satu biologije, naučila sam da se to događa zbog procesa denaturacije, koji predstavlja proces promjene oblika proteina i gubitka njihove kemijske funkcije. Pa sam skombinirala te dvije ideje i oblikovala hipotezu, koja nam govori, postoji li mogućnost da se broj karcinogena smanji uslijed marinade i je li možda tome zbog razlika u pH vrijednosti?

I tako je moja ideja rođena, i imala sam postavljeni projekt i hipotezu, i što je bio moj sljedeći korak? Pa očito sam trebala pronaći laboratorij u kojem bih radila jer nisam imala opremu u svojoj školi. Mislila sam kako će to biti jednostavno, ali sam kontaktirala oko 200 različitih ljudi unutar pet sati promjera od mjesta gdje sam živjela, i dobila sam jedan potvrdan odgovor koji je rekao da bi mogli raditi sa mnom. Većina ostalih ili nikada nije odgovorila, ili su rekli da nemaju vremena ili nisu imali opremu i nisu mi mogli pomoći. Bila je to velika odgovornost voziti se do laboratorija više puta i raditi. Ipak, bila je velika prilika raditi u pravom laboratoriju -- te sam mogla napokon početi sa svojim projektom.

Prvi korak je završen kod kuće, koji se sastojao od mariniranja piletine, roštiljanja piletine, skupljanja i pripreme za prijevoz u laboratorij. Drugi korak je završen u glavnom laboratorija kampusa Sveučilišta Penn State, gdje sam izolirala kemikalije, promijenila pH kako bih ih mogla provesti kroz uređaje i razdvojiti tvari koje sam trebala od ostatka piletine. Konačni koraci, kada sam provela uzorke kroz spektrometar masa visokotlačne tekućinske kromatografije, koji je razdvajao tvari i analizirao kemikalije i govorio koliko točno karcinogena imam u svojoj piletini.

Kada sam prošla kroz podatke, imala sam vrlo iznenađujuće rezultate, jer sam otkrila kako četiri od pet mariniranih sastojaka stvarno sprečavaju nastanak karcinogena. U usporedbi s nemariniranom piletinom, koju sam koristila kao kontrolu, otkrila sam kako limunov sok ima najbolji učinak, smanjujući količinu karcinogena za oko 98 posto. Marinada slanom vodom i smeđim šećerom je također jako dobro djelovala, smanjujući količinu karcinogena za oko 60 posto. Maslinovo ulje je smanjilo stvaranje FM-IP, ali je bilo gotovo zanemarivo. Rezultati sa sojinim umakom su bili neuvjerljivi zbog velikog raspona rezultata ali čini se kako je sojin umak ustvari povećavao količinu potencijalnih karcinogena.

Jedan drugi važan čimbenik koji nisam u početku uzela u obzir je bilo vrijeme pripreme. Otkrila sam da ako povećaš vrijeme pripreme, količina karcinogena se značajno povećava. Znači najbolji način mariniranja piletine, prema ovome, je ne nedovoljno peči, ali definitivno ne prepeči i začađiti piletinu, te marinirati ili u limunovom soku, tamnom šećeru ili slanoj vodi.

(Pljesak)

Na temelju tih otkrića, imam pitanje za vas. Biste li bili spremni napravi jednostavnu promjenu u svojoj prehrani koja bi potencijalno spasila vaš život? Sad, ne kažem da ako jedete piletinu s roštilja koja nije marinirana, da ćete sigurno dobiti rak i umrijeti. Ipak, sve što možete učiniti kako biste smanjili rizik od potencijalnih karcinogena može sigurno povećati kvalitetu načina života.

Je li vam to važno? Kako ćete sada pripremati piletinu?

(Pljesak)

Shree Bose: Pozdrav svima. Ja sam Shree Bose. Bila sam pobjednica u kategoriji 17-18 godišnjaka i potom dobitnica glavne nagrade. I želim da svi vi zamislite malu djevojčicu koja drži mrtvu plavu biljku špinata. Stojeći ispred vas i objašnjavajuću vam kako će mala djeca jesti njezino povrće ako je drugačije boje. Zvuči ludo, zar ne? Ali to sam bila ja prije nekoliko godina. I to je bio moj prvi projekt za znanstveni sajam. Postalo je malo kompliciranije od tada. Moj stariji brat Panaki Bose proveo je sate objašnjavajući mi atome kada sam još jedva razumjela osnove algebre. Moji roditelji su patili kroz još mnogo više projekata za znanstvene sajmove uključujući daljinsko upravljanje kante za smeće.

(Smijeh)

I tada je došlo ljeto poslije moje prve godine u srednjoj školi, kada je moj djed umro od raka. Sjećam se kako sam gledala kako moja obitelj prolazi kroz to misleći kako ne želim da ijedna druga obitelj osjeća takav gubitak. Pa, naoružana sa svom mudrošću prve godine biologije, odlučila sam da se želim baviti istraživanjem raka u dobi od 15. Dobar plan. Počela sam slati e-poštu svim profesorima u svojem području pitajući da bih radila pod njihovim mentorstvom u laboratoriju. Bila sam odbijena od svih, osim jednog. I otišla sam sljedeće ljeto raditi za Dr. Basu na UNT zdravstvenom centru u Fort Worthu, Teksas. I tu započinje istraživanje.

Rak ovarija je vrsta raka za koju većina ljudi ne zna, ili barem ne obraća pozornost. Ipak, peti je vodeći uzrok smrti od raka među ženama u Sjedinjenim Državama. U stvari, jednoj od 70 žena bit će dijagnosticiran rak ovarija. Jedna od 100 će umrijeti od njega. Kemoterapija, jedan od najučinkovitijih načina liječenja raka danas, uključuje davanje pacijentima vrlo visokih doza kemikalija kako bi pokušali ubiti stanice raka.

Cisplatin je prilično uobičajen kemoterapeutik protiv raka ovarija relativno jednostavna molekula proizvedena u laboratoriju koja interferira s DNA stanica raka uzrokujući da počine samoubojstvo. Zvuči super, zar ne? Ali postoji problem: ponekad pacijenti postanu rezistentni na lijek, i potom godinama nakon što su bili proglašeni izlječenim od raka, vraćaju se natrag. I ovaj put, više ne odgovaraju na lijek. To je ogroman problem. U stvari, to je jedan od najvećih problema s kemoterapijom danas.

Htjeli smo otkriti kako te stanice raka ovarija postaju otporne na taj lijek po imenu Cisplatin. Htjeli smo to shvatiti, jer ako bismo mogli shvatiti, onda bismo mogli spriječiti da se ikad više pojavi otpornost. To smo si zacrtali. I mislili smo kako bi to moglo imati nešto s proteinom koji se naziva kinaza AMP, vrstom energetskog proteina. Napravili smo sve testove blokiranja proteina, i uočili smo veliku promjenu. Mislim, na dijapozitivu, možete vidjeti da na našoj osjetljivoj strani, te stanice koje odgovaraju na lijek, kada počnemo blokirati protein, broj umirućih stanica -- tih obojenih točaka -- se smanjuje. Ali onda na ovoj strani, s istim tretmanom, njihov broj se povećava -- interesantno.

Ali to su samo točke na zaslonu za vas; što to ustvari znači? To ustvari znači da se taj protein mijenja iz osjetljive stanice u otporne stanice. I u stvari, mogao bi mijenjati same stanice kako bi ih učinio otpornima. I to je vrlo značajno. U stvari, to znači da ako dođe pacijent i otporan je na lijek ako mu damo kemikaliju koja blokira taj protein, možemo ga ponovno liječiti s istim lijekom. To je značajno za efikasnost kemoterapije -- možda za mnogo različitih tipova rakova. I to je bio moj rad, i to je bio moj način ponovnog zamišljanja budućnosti za buduća istraživanja, s otkrićem kako taj protein stvarno radi, ali i za budućnost efikasnosti kemoterapije -- pa možda svi djedovi s rakom imaju barem malo više vremena da ih provedu sa svojom unučadi.

Ali moj rad nije bio samo oko istraživanja. Bio je oko traženja moje strasti. Zato je biti dobitnik glavne nagrade Google globalnog znanstvenog sajma -- slatka slika, zar ne -- bilo toliko uzbudljivo za mene i tako nevjerojatna čast. I od tada, imala sam prilike raditi neke prilično fora stvari -- od upoznavanja predsjednika do stajanja na ovoj pozornici kako bih razgovarala sa svima vama.

Ali kao što sam rekla, moje putovanje nije bilo samo oko istraživanja, bilo je oko pronalaska moje strasti, i oko stvaranja mojih vlastitih prilika kada nisam ni znala što radim. Bilo je o inspiraciji i odlučnosti i nikad ne odstupanja od svojeg interesa za znanost i učenje i rast. Uostalom, moja priča započinje s isušenom, uvenulom biljkom špinata i samo postaje bolje od tada.

Hvala vam.

(Pljesak)

Naomi Shah: Pozdrav svima. Ja sam Naomi Shah, i danas ću vam govoriti o svojem istraživanju koje se radi o kvaliteti zraka u zatvorenim prostorima i astmatičnim pacijentima. 1,6 milijuna smrti diljem svijeta. Jedna smrt svakih 20 sekundi. Ljudi provedu preko 90 posto svojih života u zatvorenim prostorima. Ekonomski teret astme prelazi onaj koji uzrokuju HIV i tuberkuloza zajedno. Te statistike su imale značajan učinak na mene, no ono što je zbilja potaknulo moj interes u mojem istraživanju je pogled na mog oca i brata koji pate od kroničnih alergija kroz cijelu godinu. To me je zbunilo; zašto su simptomi alergije postojali i nakon što je završila sezona peluda?

S tim pitanjem u glavi, počela sam istraživati, i uskoro sam otkrila kako su krivci onečišćivači zraka u zatvorenim prostorijama. Čim sam to shvatila, istražila sam temeljnu vezu između četiri najčešća onečišćivača zraka i njihovog učinka na zdravlje pluća astmatičara. U početku sam htjela samo shvatiti koji od tih četiri onečišćivača imaju najveći negativan zdravstveni učinak na zdravlje pluća astmatičara. No uskoro sam razvila novi matematički model koji u osnovi kvantificira učinak tih okolišnih onečišćivača na zdravlje pluća astmatičara. Iznenadilo me je da trenutno ne postoji model koji kvantificira učinak okolišnih čimbenika na zdravlje ljudskih pluća jer mi se ta veza čini iznimno važnom.

S tim na umu, počela sam istraživati više, počela sam ispitivati više, i postala sam vrlo strastvena. Jer sam shvatila ako bismo našli način ciljanja sanacije, mogli bismo također naći način kako efikasnije liječiti astmatičare. Na primjer, hlapljive organske tvari su kemijski onečišćivači koji se nalaze u našim školama, domovima i radnim mjestima. Oni su posvuda. Ti kemijski onečišćivači trenutno nisu ključni onečišćivači zraka, po definiciji američkog Ukaza o čistom zraku. Što me iznenadilo, jer ti kemijski onečišćivači, tijekom mog istraživanja, pokazalo se da imaju veliki negativan učinak na zdravlje pluća astmatičara i zato bi trebali biti regulirani.

Danas vam želim pokazati svoj interaktivan softverski model koji sam stvorila. Pokazat ću vam ga na svom prijenosnom računalu. I imam danas volontera u publici, Julie. I svi Julieini podaci su već pred-uneseni u moj interaktivni softverski model. Njime se može koristiti svatko. Želim da si zamislite da ste u Julieinoj koži, ili ste netko vrlo blizak njoj koji boluje od astme ili nekog drugog poremećaja pluća. Julie ide kod svojeg liječnika kako bi dobila terapiju protiv astme. Liječnik ju posjeda, i mjeri vrh njezinog izdisajnog protoka zraka -- što je u stvari brzina njezinog izdisaja, ili količina zraka koju može izdahnuti u jednom dahu.

Taj vrh izdisajnog protoka zraka, unijela sam ga gore u interaktivni softverski model. Unijela sam i njezine godine, spol i visinu. Pretpostavila sam da živi u prosječnom domaćinstvu s prosječnim razinama onečišćivača zraka. Znači bilo koji korisnik može ući ovdje i pritisnuti na "izvještaj o funkciji pluća" i to će ga odvesti na izvještaj koji sam stvorila. I taj izvještaj daje srž mog istraživanja.

Ono što pokazuje -- ako se želite usredotočiti na taj gornji graf u desnom uglu -- je Juliein stvarni vrh izdisajnog protoka zraka u žutoj pločici. To su mjerenja koja je uzela kod svojeg liječnika. U plavoj pločici na dnu grafa, prikazano je koji bi njezin vrh izdisajnog protoka zraka, koja brzina izdisaja ili zdravlje pluća, bi trebali biti na temelju njezine dobi, spola i visine. Liječnik vidi razliku između žute i plave pločice, i on kaže: "Vau, trebamo joj dati steroide, lijekove i inhalatore."

Ali želim da svi ovdje prisutni ponovno zamisle svijet u kojem umjesto prepisivanja steroida, inhalatora i lijekova, liječnik se okrene Julie i kaže, "Zašto ne otiđeš doma i počistiš svoje zračne filtere? Očisti odvode zraka u svojem domu, na svojem radnom mjestu, u svojoj školi. Prestanite koristiti tamjan i svijeće. I ako preuređujete kuću, maknite sve tepihe i stavite parkete." Jer ta su rješenja prirodna, ta su rješenja održiva, i ta su rješenja dugotrajna ulaganja -- dugotrajna ulaganja koja činimo za našu generaciju i za buduće generacije. Jer ta okolišna rješenja koja Julie može učiniti u svojem domu, na svojem radnom mjestu i u svojoj školi utječu na sve koji žive oko nje.

Vrlo sam strastvena oko ovog istraživanja i stvarno želim nastaviti i proširiti ga na druge poremećaje izuzev astme, više respiratornih poremećaja, kao i više onečišćivača. No, prije nego završim svoj govor danas, želim vam reći jednu izreku. I ta izreka kaže da genetika puni pištolj, ali okoliš povlači obarač. I to je imalo snažan učinak na mene kada sam radila ovo istraživanje. Jer ono što osjećam je da dosta nas misli kako je okoliš makro-razina, da ne možemo ništa učiniti da promijenimo kvalitetu zraka ili promijeniti klimu ili bilo što.

Ali svatko od nas preuzima inicijativu u našem vlastitom domu, našoj vlastitoj školi i na našem vlastitom radnom mjestu, možemo učiniti veliku razliku u kvaliteti zraka. Jer zapamtite, mi provodimo 90% naših života u zatvorenim prostorima. I kvaliteta zraka i onečišćivači zraka imaju golem utjecaj na zdravlje pluća astmatičara, bilo koga s poremećajem disanja, i na bilo koga od nas općenito.

Zato želim da ponovno zamislite svijet s boljom kvalitetom zraka boljom kvalitetom života i boljom kvalitetom življenja za sve uključujući i naše buduće generacije.

Hvala

(Pljesak)

Lisa Ling: Da. Mogu li Shree i Lauren doći gore vrlo brzo? Vaše prvakinje Google znanstvenog sajma. Vaše pobjednice.

(Pljesak)