Коды жизни

Биология и генетика — информационные технологии

В рамках программы прошел также открытый семинар для студентов, ученых и предпринимателей, посвященный обзору последних достижений в биотехнологиях и биомедицине. Доклад о прорывах в этой области прочитал Раймонд Макколей, директор направления биотехнологий SU и ведущий научный сотрудник компании Genomera, специализирующийся на биоинформатике и индивидуальной геномике. В число его проектов входят общественная лаборатория BioCurious, представляющая собой экспертное интернет-пространство по биотехнологиям, и некоммерческая сеть DIYgenomics, предоставляющая доступ к геномным инструментам для анализа по принципу «сделай сам» и проведения небольших клинических исследований с использованием «краудсорсинга».

По словам Макколея, биология все больше срастается с вычислительной сферой, и генную инженерию уже можно рассматривать как разработку софта. C каждым годом работа генетиков облегчается, удешевляется и убыстряется. Ожидается, что в течение ближайших десятилетий прогресс в этой области принесет биологические инновации в медицину, сельское хозяйство, энергетику и, вероятно, cоздаст новые отрасли.

Сегодня ученые уже перешли от расшифровки биологической информации к ее написанию, так родилось новейшее направление современной генетики — синтетическая биология, работающая над созданием искусственных бактерий с запрограммированным геномом. Пионер в области синтетической биологии Эндрю Хессель называет ее программированием жизни, клетки – живыми компьютерами, а ДНК – языком программирования. В институте Крейга Вентера уже получен простейший синтетический организм, способный к размножению, — бактерия, получившая имя Синтия.

Появление на свет Синтии вдохновило другого исследователя, Омри Амиран-Дрора, на создание компилятора генома. Его компания Genome Compiler основана на идее, что биология является информационной технологией, а для написания программы с использованием генетического кода, который могут читать живые клетки, генная инженерия нуждается в инструментах для дизайна биосистем, устранения ошибок и компиляции кода.

Генетическая информация по мере удешевления перестает быть доступной исключительно ученым. В России генетические тесты по анализу слюны и услуги по секвенированию генома оказывает, например, молодая компания Genotek, основанная выпускниками биологического и механико-математического факультетов МГУ им. М. В. Ломоносова Артемом Елмуратовым и Валерием Ильинским, которые принимали участие в семинаре.

Биологический дизайн тоже скоро станет проще и доступнее, выйдя за пределы исследовательских лабораторий, прогнозируют специалисты.

Множество вопросов, озвученных участниками семинара, было связано с возможными негативными последствиями применения упомянутых научных достижений, в частности генетически модифицированных организмов. До сих пор генетические изменения не вызывали негативных экологических и медицинских последствий, утверждают ученые. Однако «демократизация» технологий и их доступность несут немалые риски, признают они, cинтетическая биология может выйти из-под контроля, став инструментом биотеррора. Технологии развиваются с такой скоростью, что их трудно регулировать. Новая сложнейшая сфера биотехнологий пока живет преимущественно в условиях саморегулирования: правовых ограничений нет либо их появление существенно запаздывает.

«Пока меня устраивает, как происходит саморегулирование, большинство используют биотехнологии во благо», — отметил Макколей, однако и ему кое-что не дает спать по ночам. «По сути, мы тестируем медицинские технологии на еще не родившемся поколении», — признал он. Как и в любой области программирования, в синтезе новой жизни могут возникнуть ошибки, и готового ответа, как их избежать, нет. В зависимости от того, как общество отреагирует на манипуляции с генетическим кодом, регулирующими органами должны быть приняты принципиальные решения о порядке их применения.

Медицина завтрашнего дня

О перспективах, которые открываются перед врачами и пациентами благодаря ускоренной конвергенции медицинских и инфокоммуникационных технологий, рассказал Даниэль Крафт, заведующий кафедрой медицины и неврологии SU, исполнительный директор и куратор программы FutureMed (см. «Здоровье в цифровом будущем», Computerworld/MedIT). По его мнению, помимо удешевления секвестирования генома и синтетической биологии, приближающих использование генной терапии, на развитие здравоохранения повлияют создание искусственного разума, телемедицина, робототехника, биосенсоры, стволовые клетки, мобильные приложения и «краудсорсинг». Первопроходцы уже осваивают печать органов и продуктов питания на трехмерных биопринтерах, испытывают роботизированные экзоскелеты вместо инвалидных кресел и управление роботизированными устройствами силой мысли через интерфейс в чипе, имплантированном в мозг парализованного человека.

«Лучший способ предсказать будущее — создать его самому», — это кредо Питера Диамандиса, одного из основателей SU, воплощают в жизнь и российские компании, разрабатывающие инновационные медицинские приборы.

В настоящее время эксперты, привлеченные фондом «Сколково», отбирают лучшую концепцию устройства для мобильной диагностики (см. «К независимой диагностике», Computerworld/MedIT). Как сообщил Альберт Ефимов, директор по проектам кластера информационных технологий «Сколково», срок подачи заявок на этот конкурс продлен до 1 июля. По его словам, все компоненты для создания такого устройства есть в проектах, поступающих в «Сколково». Их интеграция может дать поистине фантастический результат. Победитель получит 9 млн руб. — не много, но достаточно, чтобы начать работу, отметил Ефимов. В экспертизе поданных на конкурс концепций намерена принять участие компания Intel. Предполагается, что пользователем такого устройства самодиагностики станет ответственный пациент.

В некотором смысле это «доктор будущего», считает Макколей. «Мы не хотим стоять в очереди и полагаться на врача, который, возможно, был по успеваемости ниже среднего. Мы бы предпочли иметь дело с электронным эквивалентом лучшего в мире диагноста, хирурга и лечащего врача, который рассмотрит все нюансы нашего случая и даст лучшие рекомендации», — заявил он, пообещав пристально следить за развитием этого проекта.

В сентябре 2012 года ОтУС готовится запустить программу годового обучения «Технологическое предпринимательство в биомедицинской сфере». Предполагается, что участвовать в программе можно будет бесплатно, а единственным требованием к студентам станет хорошее знание английского языка.

Свет мой, зеркальце...

Часть предсказаний футуристов сегодня уже стала реальностью на потребительском рынке. Например, Джеймс Ло из Гонконга создал киберзеркала со встроенным жидкокристаллическим дисплеем, способные следить за здоровьем пользователя. В пассивном режиме Cybertecture Mirror выглядит как обычное зеркало, а в активном превращается в компьютер, на экран которого выводятся виджеты с новостями, часами, информацией о пробках, прогнозом погоды, чтобы просматривать их, пока человек одевается или чистит зубы. Встроенный видеоплеер проигрывает телепрограммы и ролики YouTube. Киберзеркало имеет также набор программ для занятий физическими упражнениями. Мониторинг физического состояния, в том числе контроль веса, осуществляется при помощи сенсорного коврика, сканирующего организм. Данные со своего зеркала (например, статистику выполненных упражнений) пользователь может просмотреть также на интернет-портале через компьютер или iPhone. К Интернету зеркало подключается по Wi-Fi или обычной локальной сети, а управляется с пульта или смартфона. Cybertecture Mirror предназначено как для дома, так и для офиса и общественных мест (больниц, магазинов, отелей) и стоит около 7,7 тыс. долл.