Award-winning teen-age science in action

Lauren Hodge: Jeśli w restauracji chcielibyście zamówić coś zdrowszego, to wzięlibyście kurczaka z grilla, czy smażonego? Większość ludzi odpowiedziałoby, że z grilla. Prawdą jest, że grillowany kurczak zawiera mniej tłuszczu i kalorii. Jednak grillowany kurczak kryje w sobie pewne ukryte zagrożenie: aminy heterocykliczne, a dokładniej fenometyloimidazopirydyna lub PhIP, (Śmiech) czyli immunogeniczny i rakotwórczy związek chemiczny.

Kancerogenem jest każda substancja lub czynnik, wywołujący nieprawidłowy rozwój komórek, który może również powodować przerzuty lub rozprzestrzenianie się. To związki organiczne, w których jeden lub więcej wodorów w amoniaku zastąpionych jest przez bardziej złożony związek. Badania pokazują, że antyoksydanty zmniejszają poziom amin heterocyklicznych. Jednak do tej pory żadne badania nie wyjaśniają jak i dlaczego. Oto pięć różnych klasyfikacji substancji rakotwórczych: Jak widzicie, żadna z tych klasyfikacji, nie traktuje tych związków jako bezpiecznych, w związku z czym, ich ilość w naszej diecie powinna zostać zmniejszona.

Pewnie zastanawiacie się, jak trzynastolatka wpadła na ten pomysł. Doprowadziła mnie do tego seria zdarzeń. Po raz pierwszy dowiedziałam się o tym w pozwie, który przeczytałam u swojego doktora. (Śmiech) Spór przebiegał pomiędzy siedzibą Komitetu Lekarzy na rzecz Medycyny Odpowiedzialnej, a siedmioma różnymi sieciami fast foodów. Zostali pozwani nie dlatego, że w kurczakach znajdowały się kancerogeny, ale przez kalifornijską Ustawę 65, według której, jeśli produkty zawierają jakiekolwiek substancje niebezpieczne, producenci muszą umieszczać na nich wyraźne ostrzeżenie.

Bardzo mnie to zaskoczyło. Zastanawiało mnie, dlaczego nikt nie wiedział o niebezpiecznych grillowanych kurczakach, które nie wydają się zbyt szkodliwe. Ale pewnego wieczoru, moja mam przygotowywała grillowanego kurczaka na kolację, a ja zauważyłam, że powierzchnia kurczaka, którego marynowałam w soku z cytryny, zrobiła się biała. Później na lekcji biologii, dowiedziałam się, że odpowiedzialny jest za to proces denaturacji, w którym zmienia się struktura białka, powodując utratę jego właściwości. Połączyłam te dwie informacje i postawiłam tezę: czy można zmniejszyć ilość kancerogenów w zależności od rodzaju marynaty i czy mogłoby to zależeć od różnic w PH?

Miałam więc pomysł, plan projektu i hipotezę. Co było dalej? Musiałam oczywiście znaleźć laboratorium, ponieważ w szkole nie było odpowiedniego sprzętu. Myślałam, że to będzie proste, ale rozesłałam maile do 200 różnych ludzi w promieniu 5 godzin drogi od mojego miejsca zamieszkania i otrzymałam tylko jedną pozytywną odpowiedź. Z pozostałych większość nie odpisała, tłumacząc to, że nie mogą pomóc brakiem czasu lub sprzętu. Dużym poświęceniem była wielokrotna podróż do laboratorium. Aczkolwiek, była to świetna możliwość popracowania w prawdziwym laboratorium. Mogłam w końcu rozpocząć swój projekt.

Pierwszy etap wykonałam w domu: zamarynowałam kurczaka, upiekłam na grillu, spakowałam i przygotowałam do transportu do laboratorium. Drugi etap został wykonany w laboratorium głównego kampusu na Uniwersytecie Stanowym w Pensylwanii, gdzie dokonałam ekstrakcji substancji chemicznych, zmieniłam PH, by móc przepuścić je przez urządzenia i, z reszty kurczaka, odseparowałam potrzebne mi związki. W ostatniej fazie badań, przepuściłam próbki przez spektrometr masowy do wysokociśnieniowej chromatografii cieczowej, który oddzielił interesujące mnie związki i przeanalizował substancje chemiczne, mówiąc mi dokładnie ile kancerogenów znajdowało się w moim kurczaku.

Przeglądając dane, trafiłam na zaskakujące wyniki: 4 z 5 składników marynaty!♫ hamowały powstawanie substancji rakotwórczych. W porównaniu z niezamarynowanym kurczakiem, którego użyłam jako grupę kontrolną, odkryłam, że do tej pory sok z cytryny działał najlepiej, zmniejszając ilość kancerogenów o ok. 98%. Dobrze działały również marynaty ze słonej wody i brązowego cukru, obniżając ilość kancerogenów o ok. 60%. Oliwa z oliwek lekko zwiększyła ilość PhIP, ale prawie niezauważalnie. Wyniki odnośnie sosu sojowego były nierozstrzygające, z uwagi na duże rozbieżności w danych, ale wygląda na to, że sos sojowy lekko zwiększył ilość kancerogenów.

Inny ważnym czynnikiem, którego nie wzięłam początkowo pod uwagę, był czas przyrządzania. Odkryłam, że im dłuższy czas pieczenia, tym ilość kancerogenów drastycznie rośnie. W związku z tym, najlepszą metodą marynowania kurczaka, nie jest niedopiekanie, ale i nie zbyt długie pieczenie i zwęglanie kurczaka, a marynowanie w soku z cytryny, brązowym cukrze lub słonej wodzie.

(Oklaski)

Opierając się na tych odkryciach, mam do was pytanie. Czy dokonalibyście małej zmiany w swojej diecie, która potencjalnie uratowałaby wam życie? Nie mówię, że jak zjecie grillowanego kurczaka bez marynaty, to na pewno zachorujecie na raka i umrzecie. Ale wszystko co możecie zrobić, by zmniejszyć ryzyko ewentualnych kancerogenów, może zdecydowanie polepszyć jakość życia.

Czy jest to dla was tego warte? Jak będziecie teraz przyrządzać kurczaka?

(Oklaski)

Shree Bose: Witam wszystkich. Nazywam się Shree Bose. Jestem laureatką w kategorii wiekowej 17-18 lat oraz zdobywczynią nagrody głównej. Wyobraźcie sobie małą dziewczynkę trzymającą niebieski szpinak. Stoi przed wami i tłumaczy, że małe dzieci będą jeść warzywa, jeśli będą kolorowe. Niedorzeczne? To byłam ja, ileś lat wstecz. To był mój pierwszy projekt naukowy. Od tego czasu, rzeczy bardziej się skomplikowały. Mój starszy brat, Panaki Bose, spędził długie godziny na wyjaśnianiu mi struktury atomów, kiedy ledwo rozumiałam podstawy algebry. Bardziej przez moje projekty cierpieli rodzice oraz sterowany pilotem pojemnik na śmieci.

(Śmiech)

Latem, po moim pierwszym roku studiów, na raka zmarł mój dziadek. Pamiętam jak przeżywała to moja rodzina. Nigdy bym nie chciały, by inna rodzina przeżywała taką stratę. Uzbrojona w całą wiedzę z zakresu biologii pierwszego roku studiów, postanowiłam w wieku 15 lat przeprowadzić badania nad rakiem. Dobry plan. Porozsyłałam maile do wszystkich profesorów z okolicy, prosząc o możliwość pracy w laboratorium pod ich nadzorem. Wszyscy odmówili, poza jednym. Kolejnego lata, pracowałam u dra Basu w UNT Health Center w Fort Worth w Teksasie. Tam rozpoczęły się badania.

O raku jajnika niewielu ludzi słyszało albo nie przywiązuje do tego wagi. Jest jednak piątym typem raka, pod względem liczby zgonów wśród kobiet w USA. W rzeczywistości, u 1 z 70 kobiet zostanie zdiagnozowany rak jajnika . 1 ze 100 na niego umrze. Chemioterapia jest obecnie jednym z najskuteczniejszych sposobów leczenia raka. Obejmuje podawanie pacjentom dużych dawek leków, mających na celu uśmiercenie komórek rakowych.

Cisplatin jest dość powszechnie stosowanym chemioterapeutykiem w leczeniu raka jajnika. Dość prosta cząsteczka, stworzona w laboratorium, mieszająca w DNA komórek rakowych, tak że same się zabijają. Brzmi niesamowicie? Jest jednak problem: pacjenci czasami stają się odporni na lek i 10 lat po wyleczeniu raka, wracają do nas. Tym razem jednak nie reagują na lek. To wielki problem. Właściwie to jeden z największych problemów dzisiejszej chemioterapii.

Chcieliśmy zbadać, jak komórki raka jajnika uodparniają się na Cisplatin. Chcieliśmy się tego dowiedzieć, ponieważ rozumiejąc ten proces moglibyśmy zapobiegać temu uodparnianiu. To właśnie zamierzaliśmy zrobić. Sądziliśmy, że ma to coś wspólnego z białkiem zwanym kinazą AMP, białkiem energetycznym. Przeprowadziliśmy testy blokujące to białko i zauważyliśmy ogromną zmianę. Na slajdzie widać po stronie CISPLATIN SENSITIVE (komórki czułe na Cisplatin) komórki reagujące na lek, gdy zaczniemy blokować białko, liczba obumierających komórek, te kolorowe kropki, spada. Z kolei po drugiej stronie, to samo leczenie, komórki namnażają się. Interesujące.

Dla was to tylko kropki na ekranie; a co to dokładnie oznacza? Znaczy to, że to białko zmienia się z komórki reagującej na lek, w odporną. Możliwe, że sam lek zmienia komórki w odporne. To bardzo ważne. Oznacza to, że jeśli pacjent jest odporny na lek, możemy mu zablokować to białko, i znowu leczyć tym samym lekiem. To ważne dla skuteczności chemioterapii, w leczeniu prawdopodobnie różnych typów raka. Nad tym pracowałam, i był to mój sposób na narysowanie przyszłości na nowo, dla nowych badań, które powiedzą nam, czym dokładnie to białko się zajmuje, oraz dla przyszłości skutecznej chemioterapii, może więc wszyscy dziadkowie z rakiem zyskają trochę więcej czasu do spędzenia ze swoimi wnukami.

Moja praca nie była skoncentrowana tylko na badaniach. Rozwijałam swoją pasję. Dlatego zdobycie głównej nagrody Google Global Science Fair, nieźle brzmi, było ekscytujące i było dla mnie prawdziwym zaszczytem. Od tamtej pory, robiłam całkiem fajne rzeczy, od spotkania z prezydentem, po dzisiejsze spotkanie na tej scenie i przemawianie do was.

Jak już wspomniałam, nie chodziło tylko o badania, a o znalezienie mojej pasji i stwarzanie sobie możliwości, kiedy nawet nie wiedziałam dokąd zmierzam. Chodziło o inspirację i determinację. Nie rezygnowanie ze swoich zainteresowań dla nauki, uczenia się i rozwoju. Ostatecznie, moja historia rozpoczyna się z wysuszonym, zwiędniętym liściem szpinaku, a od tego momentu jest już tylko lepiej.

Dziękuję.

(Oklaski)

Naomi Shah: Witam wszystkich. Nazywam się Naomi Shah i opowiem dziś o swoich badaniach dotyczących jakości powietrza w pomieszczeniach i astmatykach. 1,6 mln zgonów na całym świecie. 1 zgon co 20 sekund. Ludzie spędzają ponad 90% życia w pomieszczeniach. Koszty związane z astmą przewyższają koszty związane z HIV i gruźlicą włącznie. Te statystyki miały na mnie ogromny wpływ, ale co naprawdę przyciągnęło moje zainteresowanie w tych badaniach, było oglądanie mojego ojca i brata, jak przez okrągły rok cierpią na chroniczne alergie. Wprawiło mnie to w zakłopotanie; dlaczego symptomy alergii utrzymują się długo po sezonie pylenia?

Z tym pytaniem w głowie, zaczęłam badania i szybko odkryłam, że winowajcą były zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach. Jak tylko na to wpadłam, zbadałam podstawową zależność pomiędzy czterema szeroko rozpowszechnionymi zanieczyszczeniami i ich wpływem na zdrowie płuc astmatyków. Najpierw chciałam dowiedzieć się, który z tycz czterech zanieczyszczeń ma najbardziej negatywny wpływ na zdrowie płuc pacjentów z astmą. Następnie szybko rozwinęłam nowatorski model matematyczny, który ilościowo określa wpływ tych zanieczyszczeń środowiskowych na stan płuc u astmatyków. Zaskakuje mnie, że nie istnieje obecnie żaden model, który określałby ilościowo wpływ czynników środowiskowych na stan płuc człowieka, ponieważ zależności te, wydają się bardzo ważne.

Mając to na uwadze, zaczęłam dogłębniej szukać i bardzo mnie to wciągnęło. Uświadomiłam sobie, że jeśli znajdziemy sposób na poprawę sytuacji, to znajdziemy również sposób na efektywniejsze leczenie pacjentów z astmą, np. lotne związki organiczne są zanieczyszczeniami chemicznymi, które możemy spotkać w szkołach, domach i miejscach pracy. Są wszędzie. Te zanieczyszczenia chemiczne nie są obecnie zdefiniowanymi zanieczyszczeniami powietrza, zgodnie z amerykańską Ustawą o Czystym Powietrzu (U.S. Clean Air Act) Co jest według mnie zaskakujące, ponieważ zanieczyszczenia te, według moich badań, mają bardzo negatywny wpływ na zdrowie astmatyków i dlatego powinny zostać uregulowane prawnie.

Dziś pokażę interaktywny model oprogramowania, które stworzyłam. Pokażę wam na swoim laptopie. Zaprezentuję dziś przypadek ochotniczki, Julie. Wszystkie dane Julii zostały wcześniej wprowadzone do mojego interaktywnego modelu, z którego może korzystać każdy. Postawcie się w sytuacji Julie lub kogoś kto cierpi na astmę lub inną chorobę płuc. Julie idzie do lekarza na leczenie astmy. Lekarz każe jej usiąść i mierzy jej maksymalną szybkość wydechową, co jest w zasadzie szybkością wydechu Julie lub ilością powietrza wydychanego przez nią w jednym wydechu.

Wprowadziłam jej maksymalną szybkość wydechową do interaktywnego modelu. Wpisałam również jej wiek, płeć i wzrost. Zakładam, że żyje w przeciętnym gospodarstwie domowym, ze standardową ilością zanieczyszczeń w powietrzu. Każdy z użytkowników może podejść i kliknąć na "raport funkcjonowania płuc" i wyświetli się raport, który stworzyłam. Ten raport jest sednem moich badań.

Przedstawia, jak spojrzycie na wykres w prawym górnym rogu, faktyczną maksymalną szybkość wydechową Julie, na żółtym pasku. To jej pomiar z zrobiony u lekarza. Na niebieskim pasku, u dołu wykresu, widzimy jaką powinna mieć maksymalną szybkość wydechową, szybkość wydechu i wydolność płuc, opierając się na jej wieku, płci i wzroście. Lekarz widzi różnice pomiędzy żółtym i niebieskim paskiem i mówi: "Wow, musimy podać jej sterydy, leki i inhalatory."

Chciałabym żebyście wyobrazili sobie świat na nowo, gdzie zamiast przepisywania sterydów, inhalatorów i leków, lekarz powie Julie: "Idź do domu i wyczyść filtry powietrza. Wyczyść przewody wentylacyjne w domu, pracy i szkole. Przestań używać kadzidełek i świeczek. Przemeblowując dom, pozbądź się dywanów, zrób drewniane podłogi." To naturalne i zrównoważone rozwiązania, To naturalne i zrównoważone rozwiązania, będące inwestycją długoterminową dla nas i przyszłych pokoleń. dla nas i dla przyszłych pokoleń. Rozwiązania środowiskowe, które Julie może zastosować u siebie w domu, pracy i szkole, mają wpływ na wszystkich z jej otoczenia.

Jestem bardzo podekscytowana tymi badaniami i bardzo chcę je kontynuować i poszerzyć je o inne schorzenia niż astma, o więcej schorzeń oddechowych oraz o więcej różnych czynników zanieczyszczających. Zanim skończę, chciałabym tylko powiedzieć, że genetyka ładuje pistolet, ale to środowisko pociąga za spust. To właśnie miało na mnie ogromny wpływ, kiedy robiłam te badania. Uważam, że wielu z nas rozpatruje środowisko na poziomie globalnym, myśląc, że nic nie można zrobić by polepszyć jakość powietrza czy zmienić klimat itp.

Ale jeśli każdy z nas podejmie inicjatywę w swoim domu, szkole i miejscy pracy, radykalnie zmieni się jakość powietrza. Pamiętajcie, że 90% życia spędzamy w pomieszczeniach. Jakość powietrza i zanieczyszczenia powietrza mają ogromny wpływ na zdrowie astmatyków i wszystkich z chorobami oddechowymi i tak naprawdę wszystkich z nas.

Wyobraźcie sobie świat z czystszym powietrzem, lepszym życiem i lepszymi warunkami dla każdego, w tym przyszłych pokoleń.

Dziękuję.

(Oklaski)

Lisa Ling: OK. Poproszę jeszcze na scenę Shree i Lauren. Zwyciężczynie Google Science Fair. Wasze zwyciężczynie.

(Oklaski)