Wie das Virus die Wissenschaft verändert hat
Noch nie zuvor haben sich so viele Forschende weltweit so akut auf ein einziges Thema konzentriert. Dr. Roger Highfield, Wissenschaftsdirektor der Science Museum Group, Grossbritannien, erörtert, wie COVID-19 die entscheidende Rolle der Wissenschaft bei der Bekämpfung von Krankheiten hervorgehoben hat und wie die grösste gesundheitliche Herausforderung einer Generation die Wissenschaft verändert hat.
Dies ist der 18. Artikel von Roger Highfield über die Wissenschaft hinter dem Coronavirus, welcher ursprünglich am 20.07.2020 veröffentlicht wurde. Sofern verfügbar, wurden Informationen für die Schweiz von focusTerra, ETH Zürich, hinzugefügt und entsprechend gekennzeichnet. Die Übersetzung ins Deutsche erfolgte durch focusTerra.
Ich sprach mit Jim Smith, Interims-Direktor für Forschungsprogramme beim externe Seite Wellcome Trust und externe Seite Leiter der Gastgruppe am Francis Crick Institute. Seine Kommentare sind kursiv gedruckt.
Was ist anders an der Forschung zu COVID-19?
Es ist keine originelle Beobachtung, aber in gewisser Weise ist es, als befände man sich in einem Krieg. Nicht in Bezug auf einen Konflikt zwischen Nationen, sondern in Bezug auf unser Zusammenkommen, wenn wir an einem Strang ziehen müssen.
Ich erinnere mich, dass ich im externe Seite RAF-Museum in Hendon war und vom Höhenmesser, der von den "Dam Busters" im Zweiten Weltkrieg entwickelt wurde, beeindruckt war. Um die richtige Höhe für den Abwurf einer externe Seite Rollbombe von Barnes Wallis bestimmen zu können, wurden zwei Scheinwerfer – einer unter dem Bug und einer unter dem Rumpf des Flugzeuges – angebracht, sodass ihre Lichtstrahlen genau dann konvergierten, wenn die korrekte Höhe erreicht war.
Im Extremfall können wir zusammenarbeiten, um elegante Lösungen zu finden und aussergewöhnliche Dinge zu tun.
Was bedeutet dieser Kriegszustand für die Wissenschaft?
In der Art von Wissenschaft, wie ich sie normalerweise betreibe, verbringen wir viel Zeit damit, ein Problem zu umkreisen, weil wir nicht wissen, wie wir es lösen können.
Vielleicht müssen wir uns der Frage von vorne nähern, oder wir müssen uns von hinten anschleichen, wenn sie nicht hinsieht. So macht man Entdeckungen.
Aber die Art und Weise, wie wir jetzt mit COVID-19 arbeiten, besteht darin, all diese Erkundungen und unser Wissen zu nutzen, um so schnell wie möglich Antworten zu erhalten, wobei wir uns jahrzehntelange wissenschaftliche Entdeckungen zunutze machen, um Leben zu retten. Und das ist wirklich belebend.
Gute Beispiele dafür sind die Teams, die Impfstoffe entwickeln, wo der übliche Ansatz, sozusagen in Serie zu arbeiten, in ein paralleles Arbeiten umgewandelt wurde, um so schnell wie möglich einen Impfstoff zu erhalten.
In gewisser Hinsicht ist dies ein riskanterer Ansatz, aber es ist genau das Richtige für den Notfall. Zu diesem Zweck hat Wellcome externe Seite Mittel für die Entwicklung neuer Impfstoffe und Behandlungsmethoden sowie für die Unterstützung von Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen bei der Vorbereitung auf die Pandemie zur Verfügung gestellt.
Was meint der Nobelpreisträger Sir Paul Nurse, wenn er den "Dunkirk Spirit" (Anmerkung: gemeint ist der Zusammenhalt der britischen Bevölkerung während der Schlacht von Dünkirchen) heraufbeschwört?
Er sagte im April, wie Hunderte von Forschenden, die in kleinen Labors in ganz Grossbritannien arbeiten, eine wissenschaftliche Flotte von "kleinen Schiffen" des 21. Jahrhunderts schaffen könnten, um die drohende Coronavirus-Krise in Grossbritannien durch vermehrte Tests abzuwenden.
Das "Schiff" des Francis Crick Instituts, das von Paul geleitet wird und wo ich mein Labor habe, externe Seite nahm die Herausforderung auf eine Weise an, die mich wirklich stolz macht. Charlie Swanton, Steve Gamblin und Sam Barrell – und viele andere – arbeiten in Partnerschaft mit dem University College London Hospitals (UCLH) und seinem Diagnosepartner Health Services Laboratories zusammen, um NHS-Mitarbeitende zu testen, damit sie wissen, ob sie sicher zur Arbeit gehen können.
Und im Einklang mit dem, was ich gerade gesagt habe, haben Forschende des Francis Crick jetzt einen neuen Test für das Virus validiert, externe Seite der in nur 25 Minuten Ergebnisse liefert ("reverse transcription loop-mediated thermal amplification test"). Eine der Forschungsgruppen hat jedoch externe Seite mit Hilfe von Massenspektrometrie Proteine identifiziert, mit denen sich vorhersagen lässt, ob ein Patient anfällig dafür ist, schwer an COVID-19 zu erkranken.
Es ist fantastisch, wie Forschende ihre Fähigkeiten von einem Moment auf den anderen einsetzen können, um diese globale Pandemie in den Griff zu bekommen.
Ist die Wissenschaft immer noch die mächtigste Art, die Welt zu verstehen?
Das steht fest. So lebe ich mein Leben!
Aber man muss die Wissenschaft richtig machen. Man muss die Experimente so sorgfältig wie möglich planen und immer nach allen möglichen alternativen Gründen für ein aufregendes Ergebnis suchen.
Als Entwicklungsbiologe entdeckte ich zusammen mit externe Seite Jeremy Green, dass Zellen verschiedene Gene einschalten, wenn sie unterschiedlichen Konzentrationen eines Moleküls namens Aktivin ausgesetzt sind.
Aber dann hatte ich eine schlaflose Nacht und war besorgt, dass bei diesen Experimenten vielleicht nicht das Aktivin selbst, sondern erhöhte Konzentrationen des Lösungsmittels den Effekt ausgelöst haben könnten. Am nächsten Tag wiederholten wir die Experimente, um zu überprüfen, ob die Ergebnisse in Ordnung waren – das waren sie. Aber man muss immer offen für alternative Erklärungen sein.
Wie verändert COVID-19 das Bilder der Wissenschaft?
externe Seite Eine grosse Meinungsumfrage der Regierung, die vor einigen Tagen veröffentlicht wurde, zeigt, dass die Einstellung zur Wissenschaft seit einer früheren Studie im Jahr 2014 im Grossen und Ganzen gleich geblieben ist, wobei Forschende und Ingenieurinnen/Ingenieure in den Augen der Öffentlichkeit als einige der vertrauenswürdigsten Fachleute angesehen werden. Die Umfrage wurde jedoch im vergangenen Jahr durchgeführt.
Ich habe externe Seite kürzlich mit dem Autor David Aaronovitch gesprochen und wir waren uns einig, dass COVID-19, so grauenhaft es auch sein mag, die Menschen für die Wissenschaft, die Wissenschaftspolitik, die Risikolandschaft und die Beziehung zwischen Wissenschaft und Politik sensibilisiert.
Das könnte inspirierend sein. Paul Nurse zum Beispiel führt seine wissenschaftliche Begeisterung auf eine Nacht im Herbst 1957 zurück, als er in Wembley die Strasse entlang rannte, um den Satelliten Sputnik 2 beim Überqueren des Nachthimmels zu beobachten. Wir müssen abwarten, um zu sehen, was die Pandemie in Bezug auf das Vertrauen in die Wissenschaft und in die Forschenden bewirken könnte ...
Warum die Eile, halb fertige COVID-Studien zu veröffentlichen?
Ich bin sicher, dass einige Forschende so sehr daran interessiert sind, einen Beitrag zur Eindämmung von COVID-19 zu leisten, dass sie vorzeitig publizieren, damit ihre Ergebnisse so bald wie möglich angewendet werden können.
Zu ihnen würde man sagen (wie ich oben sagte), dass sie die Wissenschaft richtig machen sollen. In anderen Fällen, nun ja, ist es eine wenig anerkannte Tatsache, dass Forschende Menschen sind. Einige sehnen sich nach Aufmerksamkeit. Einige sehnen sich nach Erfolg. Einige sehnen sich nach Geld. Und so nehmen einige die Abkürzung.
Aber auch wenn COVID-19 manchmal schlechte Wissenschaft hervorbringt, hat es auch das Beste in den Menschen zum Vorschein gebracht, sei es bei denjenigen, die an den Tests am Francis Crick beteiligt sind, oder bei Wellcome, das seinen Hauptsitz in ein Erholungszentrum für die örtlichen NHS-Mitarbeitenden verwandelt hat.
Um die abgedroschene Analogie des Krieges zu wiederholen: Wie der Krieg bringt auch COVID das Beste und das Schlechteste in uns zum Vorschein.
Wie steht es um das Problem der Reproduzierbarkeit, wo es externe Seite in den Biowissenschaften nicht ungewöhnlich ist, dass ein auffälliges Ergebnis nicht reproduziert werden kann?
Wie ich bereits sagte, halte ich die Wissenschaft für den besten Weg, die Welt zu verstehen.
Mein Grundprinzip ist, dass man beide Male dieselbe Antwort erhalten sollte, wenn man das gleiche Experiment zweimal durchführt. Und wenn Sie eine andere Antwort erhalten, dann liegt das daran, dass Sie unwissentlich nicht dasselbe Experiment durchgeführt haben.
Ein berühmtes Beispiel ist, dass Ratten und Mäuse ein unterschiedliches Stressniveau aufweisen, je nachdem, ob sie von einem Mann oder einer Frau gehandhabt werden. Würde ein Forscher, der ein Experiment wiederholt, wissen, wer mit den Tieren umgegangen ist? Wahrscheinlich nicht.
Aber hier handelt es sich um ein Beispiel, bei dem die richtige Reaktion auf ein anderes Ergebnis im Experiment lauten würde: "Hmmm... ich frage mich, wie sich meine Experimente von ihren unterscheiden?"
Aber ich bin nicht so idealistisch, dass meiner Meinung nach die Frage der Reproduzierbarkeit ignoriert werden sollte, und Marcus Munafo vom externe Seite UK Reproducibility Network leistet wunderbare Arbeit. Vieles davon läuft wieder darauf hinaus, dass Forschende Menschen sind.
Einige machen ehrliche Fehler; andere beeilen sich mit einer Arbeit, weil (besonders in Zeiten von COVID) die Ergebnisse so bedeutsam und die Belohnungen so gross sein können; und einige wenige mögen schlicht unehrlich sein. In den allermeisten Fällen jedoch, insbesondere wenn die Ergebnisse tatsächlich signifikant sind, wird die Wahrheit ans Licht kommen.
Ich denke, dass die Verwendung von Preprint-Servern der Reproduzierbarkeit nützt. Ich weiss aus eigener Erfahrung, dass man, wenn man etwas an externe Seite BioRxiv schickt, sehr sorgfältig nachdenkt, bevor man auf "Einreichen" drückt, denn es gibt kein Zurück – sobald es da draussen ist, ist es da draussen, und jeder kann dazu Stellung nehmen.
Und ich glaube, COVID macht die Fachzeitschriften pragmatischer. Autorinnen und Autoren können jetzt nicht mehr so einfach zusätzliche Experimente durchführen, vor allem nicht, wenn es sich um Mäuse handelt, sodass es keine Eile gibt, das von Schiedsrichter 3 verlangte knifflige Experiment durchzuführen.
Ist der Drang, als erste/r einen neuen Befund zu veröffentlichen, zu stark?
Sicher ist er das, und sowohl als Wissenschaftler als auch Geldgeber hoffe ich, dass wir anfangen können, Forschende nicht nur danach zu beurteilen, ob sie ihre Arbeit im April herausgebracht und ihre Rivalen erst im Juni veröffentlicht haben. Diese Besessenheit, Erste/r zu sein, kann nach hinten losgehen.
Glauben Sie, dass COVID-19 das Verhältnis zwischen Regierung und Wissenschaft verändert hat?
Das Mantra ist, dass Forschende beraten und Minister/innen entscheiden. Aber Minister/innen sind wie Forschende auch Menschen, und ich weiss einfach nicht, wie gut sie zuhören oder inwieweit sie die Agenda der Forschenden bestimmen.
Eines Tages wird die Geschichte dieser Pandemie niedergeschrieben werden, aber es ist so schwer zu wissen, was vor sich geht, wenn man mittendrin steckt und wenn sich das Wissen (wie etwa das Virus) weiterentwickelt.
Wie ich bereits sagte, ist das klar Positive an der Pandemie die Art und Weise, wie sich die Forschungsgemeinschaft zusammengeschlossen hat. Und diese aussergewöhnliche Leistung präsentiert die britische Forschung von ihrer besten Seite.
Anmerkung: Auch in der Schweiz leistet die Forschung einen grossen Beitrag zur Bekämpfung der Pandemie und zum besseren Verständnis des Coronavirus. Das neue Register des externe Seite Schweizerischen Nationalfonds bietet eine externe Seite Übersicht der Schweizer Forschungsprojekte zu COVID-19.
Aber diese Forschung und die Forschenden, die sie durchführen, müssen in den unsicheren Zeiten, die vor uns liegen, geschützt werden – nicht zuletzt vor den Auswirkungen des externe Seite Brexit –, denn es war noch nie wichtiger als in diesen Zeiten, dass die Wissenschaft die politische Entscheidungsfindung unterstützt.
Was halten Sie von einigen der wissenschaftlichen Diskussionen, wie zum Beispiel der über den Nutzen von Gesichtsmasken?
Ich führe jede Woche ein Zoom-Gespräch mit einigen meiner Kolleginnen und Kollegen aus der Medizin, und wir haben vor kurzem darüber gesprochen.
Ich bin zwar kein Experte, aber ich kann mir nicht vorstellen, wie Masken das Austreten von infektiösen Tröpfchen in die Umwelt bei asymptomatischen oder präsymptomatischen Menschen nicht verringern können, und ich freue mich, dass die externe Seite Royal Society dem zustimmt.
Wie die Royal Society sagt, liegt Grossbritannien beim Gebrauch von Masken weit hinter anderen Ländern zurück. Wie ihr Präsident externe Seite Venki Ramakrishnan sagt, mag das zum Teil daran liegen, dass die Botschaft widersprüchlich kommuniziert wurde. Ich mache mir auch Sorgen, dass ein Element des Rassismus und des Exzeptionalismus mitschwingt – "wir Briten tragen keine Masken".
Glauben Sie, dass COVID-19 die Wissenschaft auf eine neue Art und Weise verlinkt?
Und ob. Es ist eine Ironie des Schicksals, dass Forschende zwar nicht mehr zu internationalen Treffen reisen können, rund um den Globus aber neue Kooperationen entstanden sind.
Die externe Seite Coalition for Epidemic Preparedness Innovations (CEPI) hat eine Vorreiterrolle dabei übernommen, Spender, Philanthropen und Unternehmen zusammenzubringen, um einen Impfstoff herzustellen und ihn fair und gerecht zu verteilen, und das in einem Umfeld, in dem das Medikament Remdesivir von Präsident Trump vereinnahmt wird.
Und die Forschenden denken breit und phantasievoll darüber nach, wie ihre Experimente zu unserem Verständnis von COVID-19 beitragen könnten.
Meine Kollegin externe Seite Andreia Bernardo ist zum Beispiel nicht die einzige, die vorgeschlagen hat, von iPS-Zellen abgeleitete Herzmuskelzellen, sogenannte Kardiomyozyten, zu verwenden, um zu verstehen, warum Patienten mit SARS-CoV-2 Anzeichen einer Herzverletzung aufweisen (iPS-Zellen oder induzierte pluripotente Stammzellen sind adulte Zellen, die in einen embryonalen Zustand zurückversetzt wurden, von wo aus sie dann in verschiedene adulte Zelltypen entwickelt werden können).
In ähnlicher Weise haben viele meiner anderen Kolleginnen und Kollegen im Francis Crick Institute ihr Fachwissen genutzt, um unser Verständnis der SARS-CoV-2-Infektion zu verbessern.
Halten sie es nicht für falsch, dass einige Impfstoffforschungen in Form von Pressemitteilungen und nicht in Form von Beiträgen in Fachzeitschriften, die von Expertinnen und Experten überprüft werden (peer-reviewed), veröffentlicht wurden?
Ja, natürlich. Folgen Sie dem Geld.
Wie sonst wurde die Wissenschaft durch COVID-19 verändert?
Die Art und Weise, wie wir unsere Forschung veröffentlichen, hat sich durch das Internet für immer verändert, und die Art und Weise, wie wir als Forschende miteinander interagieren, wird durch COVID-19 möglicherweise für lange Zeit verändert werden. Meinen Refrain wiederholend, dass Forschende Menschen sind, wird es immer den Wunsch geben, sich auf Konferenzen zu treffen und Ergebnisse und neue Ideen zu diskutieren.
Aber heutzutage kann ich meine Ergebnisse per Knopfdruck weltweit auf BioRxiv präsentieren, mit Kolleginnen und Kollegen auf Zoom sprechen und auf einfache Weise Zugang zu vielen der Daten erhalten, die ich benötige. Wir alle sollten dem externe Seite Wellcome Trust und anderen Geldgebern dankbar sein, dass sie menschliche Genomdaten in Echtzeit zur Verfügung stellen und die wissenschaftliche Forschung wirklich demokratisieren.
Ich hoffe, wir werden in Zukunft aus diesen Lektionen lernen. Videokonferenzen können integrativer sein – für einige Forschende mit Behinderung, für diejenigen, die keine Kinderbetreuung haben, und für diejenigen, die mit Reisebeschränkungen konfrontiert sind.
Und mit Blick auf den Klimawandel müssen wir die Reisetätigkeit wirklich einschränken. Irgendwann werden wir uns fragen müssen: "Was ist der Sinn einer Konferenz?"
Hat COVID-19 die Menschen, die Wissenschaft betreiben, verändert?
Ich würde sagen, dass COVID-19 die Bedeutung von Gleichheit, Vielfalt und Integration hervorgehoben hat. Ich half bei der Gründung einer Organisation namens externe Seite EDIS – Gleichheit, Vielfalt und Integration in Wissenschaft und Gesundheit.
Wir müssen sicherstellen, dass die Wissenschaft als Beruf allen offen steht und dass alle von der durchgeführten Forschung profitieren. Jetzt ist der richtige Zeitpunkt, dass die muss die Wissenschaft aufräumt.
In diesem Sinne gibt es eine wirklich wichtige Sache, die während der Pandemie deutlich geworden ist. externe Seite Weibliche Forschende und solche mit kleinen Kindern sind einfach nicht mehr in der Lage, ihrer Forschung so viel Zeit wie früher zu widmen – und das gilt natürlich besonders für Wissenschaftlerinnen mit jungen Kindern.
Als Beleg dafür zeigen vorläufige Daten, dass externe Seite die Rate, mit der Frauen auf Preprint-Servern posten, rückläufig ist. Wir bei Wellcome anerkennen dies natürlich. Der Abschnitt unserer Formulare für Förderungsgelder, der es den Bewerbenden erlaubt, Ereignisse in ihrer Karriere zu beschreiben, die ihren Lebenslauf beeinflusst haben könnten, wie z.B. Elternurlaub, Krankenheit, Teilzeitarbeit und Zeit ausserhalb der Forschung, wurde geändert, sodass die Auswirkungen von COVID spezifisch genannt werden können.
Unsere externen Peer-Reviewer und Ausschussmitglieder sind sehr erfahren geworden im Umgang mit diesen Informationen während des Antragsverfahrens, und unsere Mitarbeitenden stellen sicher, dass dieser Abschnitt bei jeder Sitzung ordnungsgemäss berücksichtigt wird.
Hat COVID-19 unsere Auffassung von externe Seite mathematischen Modellen geändert?
Meine Ansicht hat sich nicht geändert. Mathematische Modelle sind in Ordnung, wenn man sich mit Mathematik beschäftigt, und wenn man sich mit jenen Bereichen der Physik oder Astronomie befasst, die sich mathematisch beschreiben lassen, aber um meine obige Bemerkung auszubauen: Nicht nur Forschende sind Menschen, sondern auch Menschen sind Menschen.
Wir sind als Individuen unvorstellbar komplex; wir sind als Bevölkerung sehr vielfältig; wir reagieren unterschiedlich auf Veränderungen der Umstände; wir interagieren auf unterschiedliche Weise miteinander; und so weiter.
Ich bin oft erstaunt darüber, wie nützlich Modelle menschlichen Verhaltens sind, und ich zolle meinen Kolleginnen und Kollegen auf diesem Gebiet meine Anerkennung! Und um auf eine andere Bemerkung von vorhin zurückzukommen: Diese Komplexität und Heterogenität des menschlichen Wesens könnte der scheinbaren Irreproduzierbarkeit von Verhaltensexperimenten zugrunde liegen.
So vieles ist so offensichtlich, aber eine letzte Bemerkung ist, dass es sehr schwierig ist, das menschliche Verhalten in der Zeiten von COVID zu modulieren, die subtilen Kursänderungen vorzunehmen, die notwendig sind, um in den Gewässern zwischen Gesundheit und Wirtschaft zu navigieren.
Kneipen, Geschäfte, Betriebe und Schulen sind geöffnet oder geschlossen. Wir können einige Anpassungen vornehmen, wie z.B. die Beschränkung der Personenzahl in unserer örtlichen Fisch- und Frittenbude, aber wir können nicht sagen, dass Sie heute zu Hause bleiben müssen, wenn Ihr Familienname mit H beginnt, Sie aber in Ihr Labor dürfen, wenn er mit S beginnt!
Wie kann ich mehr erfahren?
Das jüngste Bild, wie weit sich die Pandemie ausgebreitet hat, ist auf den Webseiten des externe Seite Johns Hopkins Coronavirus Resource Center oder dem externe Seite Robert Koch-Institut zu sehen.
Sie können die Zahl externe Seite der im Labor bestätigten COVID-19-Fälle und Todesfälle im Vereinigten Königreich sowie die Zahlen des externe Seite Office of National Statistics einsehen.
Weitere Informationen finden Sie in meinen früheren Blogeinträgen, beim externe Seite UKRI, bei der externe Seite EU, den externe Seite US Centers for Disease Control, der externe Seite WHO, auf diesem externe Seite COVID-19-Portal und auf externe Seite Our World in Data.
Anmerkung:
Neuigkeiten Schweiz
Die momentane Anzahl der Coronavirus-Fälle in der Schweiz kann auf der externe Seite Webseite des Bundesamts für Gesundheit abgerufen werden. Auch die Webseite des Schweizer Radio und Fernsehens (SRF) bietet eine gute und laufend aktualisierte externe Seite Übersicht zu diversen Daten, externe Seite Antworten auf die häufigsten Fragen im Zusammenhang mit COVID-19 sowie externe Seite das Neuste zur Coronakrise.
Die SwissCovid App, über deren Funktionsweise und Entwicklung im Artikel 8 verschiedene Anmerkungen und weiterführende Links zu finden sind, kann nun für externe Seite Android und externe Seite iPhones heruntergeladen werden. Die App zählt über externe Seite eine Million aktive Nutzungen pro Tag (22. Juli 2020; mit einer neuen Berechnungsmethode erfasst). Mehr Informationen rund um die App finden sich in diesem externe Seite Artikel von SRF und diesem ständig aktualisierten externe Seite NZZ-Artikel.