Спецпроект

Изменим гены и подключим мозг к ИИ: чем займутся биотехнологии и медицина в 2019-м году


2018 год был помешан на науке. Среди самых ярких событий:

  • женщина, которая родила с трансплантированной маткой;
  • применение технологии генетического редактирования CRISPR на зародыше ребенка;
  • использование тестов ДНК для выслеживания преступников в криминалистике.

Singularityhub публикует прогнозы в области биотехнологии и медицины на 2019 год. А мы в свою очередь делимся с вами перспективными проектами в этих сферах, которые могут выстрелить в новом году.

Генные драйвы  в дикой природе

Генный драйв — это процесс распространения нужных генов по популяции. Ген специально запрограммирован на это.  

Потенциальная польза технологии огромна — целая семья может избавиться от болезней, передающихся генным путем. Риск заключается в том, что «редактирование» спермы и яйцеклеток может привести к обратным последствиям — возникновению новых заболеваний. Известное утверждение «половина твоей ДНК от папы, другая — от мамы» догма? Генные драйвы нивелируют его. 

Единственный способ проверить работу генного драйва — изменить генетический состав всей популяции. Это похоже на сюжет фильма о суперзлодеях, но ученые планируют расширение этой  технологии: сначала эксперименты хотят провести на комарах, а затем на грызунах.

Например, выпустив всего несколько мутировавших комаров, которые переносят гены бесплодия, ученые потенциально могут уничтожить целые популяции, переносящие инфекционные заболевания, такие как малярия или лихорадка. Технология настолько мощна и опасна, что Агентство США по исследованиям в области оборонного развития выделяет 65 миллионов долларов, чтобы выяснить, как развить, контролировать, противодействовать или даже обратить вспять последствия вмешательства в экологию.

В прошлом году США намекнули, что технология будет развернута в условиях ограниченного использования. Сейчас готовится к испытаниям  первый выпуск генетически модифицированного комара в Буркина-Фасо в Африке — первый в мире полевой эксперимент с использованием генных драйвов.

Сначала более 10 000 самцов комаров  вида Anopheles собираются выпустить в дикую природу. Именно эти комары являются основными виновниками переноса болезней. Эти парни генетически стерильны, но не вызывают бесплодия и помогут ученым изучить, как они выживают и размножаются, в качестве подготовки к применению комаров — переносчиков генов.

Вдохновившись проектом, некоммерческий консорциум Target Malaria, поддерживаемый фондом Билла и Мелинды Гейтс, разрабатывает генный двигатель Mosq, который распространит бесплодие среди популяции или уничтожит всех самок насекомых. Их попытка взломать правила наследственности и спасти миллионы людей намечена на 2024 год.

Универсальная вакцина от гриппа

Люди часто отмахиваются от гриппа, как будто это мелочь, но, основываясь на статистических оценках Центра по контролю и профилактике заболеваний в США, инфекция убивает сотни тысяч каждый год.

Вирус гриппа на самом деле сложный по своей природе, как и ВИЧ, он мутирует с чрезвычайно высокой скоростью, что делает практически невозможными своевременную вакцинацию. В настоящее время ученые используют данные для прогнозирования штаммов (чистая культура вирусов, бактерий), которые могут разразиться эпидемией, и призывают людей сделать прививки, основываясь на этих прогнозах. В среднем вакцины против гриппа успешны всего в 50% случаев.

В итоге ученые отказались от универсальной вакцины против гриппа, предназначенной для всех штаммов — возможно, даже для тех, которые еще не определены. Эти вакцины, которые часто называют «святым Граалем» в эпидемиологии, пытаются предупредить нашу иммунную систему о частях вируса гриппа, которые наименее изменчивы от штамма к штамму.

В ноябре прошлого года первая универсальная вакцина против гриппа, разработанная BiondVax, вошла в третью фазу клинических испытаний, что означает, что она уже доказала свою безопасность и эффективность в небольшом масштабе и в настоящее время тестируется в более широких масштабах. Вакцина не основана на мертвых вирусах, как распространенные методы разработки лекарства до этого. Скорее она использует небольшую цепочку аминокислот — химических компонентов, из которых состоят белки, чтобы стимулировать иммунную систему быть в состоянии повышенной готовности.

В связи с тем, что правительство потратило 160 миллионов долларов на исследования и нескольких других универсальных вариантов, участвующих в клинических испытаниях, универсальные вакцины против гриппа могут, наконец, совершить прорыв в этом году.

Перспективы генного редактирования организма

CRISPR и другие инструменты редактирования генов возглавили новости в прошлом году. Более того, в конце прошлого года случился скандал с использованием технологии генного модифицирование CRISPR. Ученый из Китая Хэ Цзянькуй изменил геном еще не родившегося ребенка. Дети родились здоровыми и теперь должны обладать иммунитетом к ВИЧ. После расследования по этому делу ученого уволили из университета Шэньчжэня. Также китайскому ученому могут быть предъявлены обвинения в подделке результатов проверок этической комиссии. Пока ведется расследование.

Однако были также проведены эксперименты по редактированию генов в теле человека, которые не предавались широкой огласке. В сентябре прошлого года Sangamo Therapeutics в Ричмонде, штат Калифорния, показали, что они вводили генно-модифицированные энзимы пациенту, пытаясь исправить генетический дефицит, который мешает ему расщеплять сложные углеводы, а именно сахар.

Усилия заметно отличаются от более известной терапии CAR-T (Chimeric antigen receptor – Химерный антигенный рецептор), которая извлекает клетки из организма для генной инженерии, прежде чем вернуть их хозяевам. При методе лечения Sangamo вирус напрямую вводится в организм и вносит  в него отредактированные гены. Пока что процедура выглядит безопасной, хотя на момент сообщения об этом было слишком рано делать выводы о ее эффективности. В этом году компания надеется окончательно ответить, сработало ли все так, как ожидалось.

В случае успеха это означает, что разрушительные генетические расстройства потенциально можно лечить всего несколькими инъекциями. С целым рядом новых и более точных CRISPR и других инструментов редактирования генов список излечимых наследственных заболеваний, вероятно, будет расти.

Neuralink и другие нейрокомпьютерные интерфейсы

Neuralink (американская нейротехнологическая компания, основанная Илоном Маском) — это что-то из научной фантастики: крошечные имплантированные в мозг частицы могут связать ваше биологически заложенное «ПО» с кремниевым оборудованием и интернетом. Кстати, читали наш материал об украинке, которая работает в Neuralink с Илоном Маском?

Но это именно то, что компания Илона Маск, основанная в 2016 году, стремится разработать — нейрокомпьютерные интерфейсы, НКИ (brain-machine interface — BMI), которые могут быть связаны нервными цепями человека в целях лечения заболеваний или даже улучшения способностей.

В ноябре прошлого года Маск  упомянул, что он может объявить о чем-то интересном через несколько месяцев, и это «то, что превзойдёт любые ожидания».

Стремление Маска достичь симбиоза мозга и искусственного интеллекта разделяют не все ученные — специалисты нейрокомпьютерных интерфейсов. В клиниках главным стимулом является реабилитация пациентов — тех, кто страдает параличом, потерей памяти или другими повреждениями нервов.

2019 год может быть годом, когда НКИ и нейромодуляторы торжественно войдут в клиники. Эти устройства могут наконец работать автономно в неисправном мозге, применяя электростимуляцию только в случае необходимости, без необходимости внешнего мониторинга. Или они могли бы позволить ученым контролировать мозг с помощью света, не нуждаясь в громоздких оптических волокнах.

ТАКЖЕ ЧИТАЙТЕ Первые ГМО-люди: в Китае научились изменять ДНК
 

Подписывайтесь на нас в Facebook!

Написать комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.