New year, new science

Nature looks ahead to the key findings and events that may emerge in 2013.

Richard Van Noorden

01 January 2013

stem cell trials

human embryonic stem cells (hESCs)을 이용한 초기 임상 진단에서 중대한 발견이 있을 것이라 예견된다. 생명공학 회사인 Advanced Cell Technology of Santa Monica, California는 hESC-derived retinal cells을 치료가 불가능한 퇴행성 시각 장애를 가진 약 36명의 사람의 눈에 주입한다. 이 회사는 유일하게 hESC 치료 테스트를 FDA로부터 허가받은 회사이며, 올해 이 회사가 환자의 성체 줄기세포로부터 만들어진 줄기세포를 테스트하는 것에 청신호를 보내줄 것이 기대되고 있다.

Landmark results from an early-stage clinical trial using human embryonic stem cells (hESCs) should appear this year. Biotechnology firm Advanced Cell Technology of Santa Monica, California, is injecting hESC-derived retinal cells into the eyes of around three dozen people with two forms of non-treatable degenerative blindness. It is the only company currently testing hESC therapies with US Food and Drug Administration (FDA) approval, and it hopes that the agency will give it the green light to test stem cells induced from adult cells in patients this year.

Diagnostics controversy

The American Psychiatric Association이 오는 5월 Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-5)의 15번 째 개정안을 출간한다. 이는 정신 질환 진단의 표준 가이드를 19년 만에 처음으로 개정하는 것이다. 이것은 자폐증, 우울증에 대한 새로운 진단을 포함하여, 임상, 연구 분야에서 여러 논쟁을 불러일으킬 것이다. 물론 ‘살아있는 문서’로서 DSM-5는 앞으로 더 개정을 거쳐갈 것이다.

The American Psychiatric Association will publish the fifth edition of its Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-5) in May, the first major update in 19 years to the standard reference guide for diagnosing mental illnesses. It will lead to controversial changes in clinical and research protocols, including restructured diagnoses for autism and major depression, although as a ‘living document’ the DSM-5 will see further revisions.

Climate assessment

기후학자들은 그간 2007년에 시작된 Intergovernmental Panel on Climate Change에 대한 5번째 평가를 해왔다. 리포트의 일부분, 지구온난화에 관련된 기초과학을 요약한 working group1의 결론이 9월에 완성될 예정이다. 미국에서 Global Change Research Program의 두 번째 평가가 기후 변화가 국내에 미치는 영향을 좀 더 세부화할 것이다.

Climate scientists have spent years preparing the fifth assessment report from the Intergovernmental Panel on Climate Change, its first update since 2007. Part of that report is due to appear in September: the conclusions of Working Group I, which summarizes the basic science of global warming. In the United States, the Global Change Research Program’s second assessment will detail the national impacts of climate change.

The Big Bang’s glow

올해의 가장 충격적인 이미지는 ISON 혜성으로부터 올 것이다. ISON은 11월에 태양 가까이를 지날 것이고 그것의 표면이 끓어오르며 달 전체를 가릴 것이다. 이 볼거리는 빅뱅으로부터 나오는 희미한 전자 afterglow를 이용한 Planck space telescope 지도에서 보일 것이다. 이 망원경은 초기 우주 ‘inflation’ 때 만들어진 중력장 물결까지도 감지할 수 있다. NASA의 LADEE 우주선이 달의 흙을 연구하기 위해 달 궤도를 돌 것이다. 이것의 MAVEN 미션은 화성의 상층 대기를 탐험하기 위해 발사할 것이다. 그리고 Curiosity는 계속 붉은 행성의 표면 소식을 전해올 것이다. 지구로 돌아와, massive 66-dish Atacama Large Millimeter/submilli-meter Array in Chile가 완료될 것이다.

One of the stunning images of the year could be provided by the comet ISON, which will pass close to the Sun in November and could outshine the full Moon as its surface boils away into space. Just as spectacular will be the Planck space telescope’s map of the faint microwave afterglow from the Big Bang, which could even reveal ripples from gravitational waves generated during an initial period of cosmic ‘inflation’. In other missions, NASA’s LADEE spacecraft will orbit the Moon to study lunar dust; its MAVEN mission will launch to explore Mars’ upper atmosphere; and the Curiosity rover will continue to send back results from the red planet’s surface. Back on Earth, the massive 66-dish Atacama Large Millimeter/submilli-meter Array in Chile will be completed.

Diet, microbes and cancer

과학자들은 암과 같은 여러 질병과 식단 사이의 관계를 설명할 실마리로 장의 미생물 생태계를 꼽고 있다. 작년에 한 연구는 염증성 장 질환을 가진 쥐에서의 표준 이상의 Escherichia coli 박테리아 존재 비율과 직장, 결장암 사이의 관계를 밝혔다.(J. C. Arthur et al. Science 338, 120–123; 2012) 올해 더 많은 연구들이 장내 미생물 생태계와 그들의 질병 발병 가능성에 영향을 끼치는 식단에 대해 파헤칠 예정이다. 한편, GlaxoSmithKline은 그들이 개발한 흑색종 치료제 trametinib를 FDA로부터 승인을 받을 수 있을지를 알아내야 한다. trametinib는 세포 성장을 관장하는 kinase signalling pathway를 억제하는 새로운 화합물로서 잠정적으로 처음이다.

Scientists increasingly suspect that our intestinal zoo of microbes might be the key link between diet and diseases such as cancer. A study last year connected a higher-than-normal proportion of the bacterium Escherichia coli to colorectal cancer in mice with inflammatory bowel disease (J. C. Arthur et al. Science 338, 120–123; 2012). More studies this year will unpick the effect of diets on the gut microbiome and their implications for disease risk. Meanwhile, GlaxoSmithKline should find out whether the FDA approves its melanoma treatment trametinib, potentially the first in a new class of compounds that inhibit a kinase signalling pathway regulating cell growth.

The Large Underground Xenon detector is seeking dark matter. - Particle seeking

다양한 비공개 실험으로부터 암흑물질 입자의 관찰에 대한 논란이 있은 이후, South Dakota에 있는 Sanford Underground Research Facility in Lead의 Large Underground Xenon detector가 올해 몇몇 논란을 다시 끌어올리거나 배제시킬 것이다. 입자 발견의 왕인 Large Hadron Collider at CERN near Geneva는 좀 더 강한 충돌을 가능하게 하기 위한 업그레이드가 될 2015년까지 가동되지 않을 것이지만, 물리학자들은 supersymmetry(초대칭성)의 힌트를 더 얻고자 앞으로도 데이터들을 꼼꼼히 읽어내려 갈 것이다.

After contradictory sightings of dark-matter particles from various underground experiments, the Large Underground Xenon detector at the Sanford Underground Research Facility in Lead, South Dakota, may this year boost or rule out some of the claims. The king of particle hunters — the Large Hadron Collider at CERN near Geneva — will shut down until 2015 for an upgrade to enable more powerful collisions, but physicists will continue to pore over the data collected so far for hints of supersymmetry.

The lower depths

데이터는 거대한 수중 탐사 네트워크, 짓는 데 미화 386백만 달러를 사용하고 2015년 3월에 완공될 US Ocean Observatories Initiative의 첫 완성된 부분으로부터 시작할 것이다. 이곳은 대기부터 지구 해저 7곳까지 모두를 조사하여 수중 지진과 기후 변화가 해양 순환에 끼치는 영향부터 변화하는 생태계와 해양 화학까지, 모든 것을 관찰할 것이다. 한편 영국, 미국, 러시아 팀은 남극해 빙하 및 깊은 바다에 어떤 생명의 흔적을 찾기를 기대하고 있다.

Data will start flowing from the first completed segments of a giant under-water surveillance network, the US Ocean Observatories Initiative, which will cost US$386 million to build and will be completed by March 2015. It will monitor every-thing from undersea earthquakes and the effects of climate change on ocean circulation, to shifting ecosystems and ocean chemistry — all the way from the air to the seabed at seven sites around the globe. Meanwhile, British, American and Russian teams will be hoping to find out what kind of life, if any, exists in three deep, subglacial Antarctic lakes.

Magical materials

Samarium hexaboride는 이것이 위상적 절연체(topological insulator)가 될 수 있다는 작년에 나온 힌트에 의해 재료과학의 차세대 스타가 될 것이다. topological insulator란 표면에는 전기를 흐르게 하지만 내부는 절연체처럼 작용하는 것을 말한다. Graphene은 가장 유명한 물질 자리를 유지할 것이다. 그래서 boron nitride, tantalum disuphide나 정확하게 맞아떨어질 수 있는 2차원 판을 가진 다른 물질 등 카피캣 물질들이 쏟아져 나올 것으로 예상된다.

Samarium hexaboride might be the next star of materials science, following hints last year that it is a topological insulator — conducting electricity on its surface, but behaving as an insulator inside. Graphene will remain a major celebrity, so expect a flood of reports about copycat materials such as boron nitride, tantalum disulphide and other two-dimensional sheets that can be stacked or sandwiched in precise layers.

Genes in court



미국 대법원은 2013년에 많은 과학 문제를 판결내릴 것이다. 법원은 유타 주의 Myriad Genetics in Salt Lake City가 낸 특허의 유효성을 고려하는 3년 짜리 소송의 일부분으로서 유전자가 특허권을 가질 수 있는지 여부를 재판단할 것이다. 또한 회사로부터 새 물건을 받는 게 아니라 이전에 모인 GMO 곡식 씨를 심기를 원하는 한 농부가 미주리의 종자 회사 Monsanto에 건 소송을 해결할 것이다. 그리고 대법원은 generic drug의 발매를 늦추기 위해 이름 있는 회사가 generic을 만드는 사람들에게 돈을 지불할 수 있는지 판단할 것이다.

The US Supreme Court could decide a number of cases with science implications in 2013. It will re-examine whether genes are patentable as part of a three-year lawsuit considering the validity of patents held by Myriad Genetics in Salt Lake City, Utah. It may also rule on a challenge to seed firm Monsanto, based in St Louis, Missouri, from a farmer who wants to plant seeds gathered from previously grown genetically modified crops, rather than buying new stock from the company. And the court will consider whether brand-name pharmaceutical companies can pay generic makers to delay their launch of generic drugs.

Paper money

공공적으로 지원받는 연구자들이 그들의 성과를 무료로 사용가능하게 하도록 하는 영국 정책이 4월부터 실행된다. 다른 국가들도 곧 따라갈 것이다. Global Resarch Council meeting이 이 문제를 5월에 다루기로 했다. 그러나 미국이 올해 초에 효과를 낼 수 있게 하기 위해 예산을 극적으로 삭감할 것이고 유럽에서는 2014–20에 걸쳐 진행되는 연구 프로그램인 Horizon 2020에 80조 유로(미화 104 billion 달러)를 투자하는 것을 계속 논의하고 있기 때문에 많은 과학자들이 앞으로 예산에 대해 더 많이 걱정하게 될 것이다.

A UK policy that requires publicly funded researchers to make their results freely available will take effect from April. Other countries could soon follow — a Global Research Council meeting is set to discuss the matter in May. But many scientists will be worrying more about budgets, with the United States considering drastic spending cuts that could take effect early this year, and Europe set to continue debating the proposed €80 billion (US$104 billion) in funding for its 2014–20 research programme, Horizon 2020.

 - 이은지