Поддержать команду Зеркала
Беларусы на войне


Сергей Бесараб,

На протяжении нескольких последних лет белорусский химик Сергей Бесараб в своем научно-техническом блоге делает обзор технологий, которые в потенциале способны вызвать наибольший общественный резонанс. Например, в 2023 году по результатам пользовательского голосования среди названных специалистом направлений победило машинное обучение и искусственный интеллект — и, как показала жизнь, читатели оказались правы. Какие же технологические и научные ожидания у ученого от года 2024-го? Об этом он рассказал в своем тексте для «Зеркала».

Искусственный интеллект и его регулирование

Несмотря на то, что «нейросеть» можно смело называть самым часто упоминающимся в интернете словом 2023-го, на самом деле каких-то принципиальных технологических рывков в прошлом году не произошло. Случился, скорее, прорыв в отношении обычных пользователей компьютеров к различным генеративным нейросетям (то есть таким, которые генерируют что-то новое на основе набора обучающих данных, примеры: Midjourney и Dall-E с их картинками, или ChatGPT c ее текстами).

В действительности рывок в этой сфере совершенно незаметно произошел еще в 1980-х, когда появились методы машинного обучения (точнее, глубинного обучения, Deep learning), или в середине 2000-х годов, когда вычислительные мощности компьютеров позволили создавать достаточно сложные архитектуры искусственных нейронных сетей, способных решать широкий спектр задач (компьютерное зрение, распознавание речи, машинный перевод и так далее).

В 2023 году мы наблюдали, как команда талантливых менеджеров и специалистов по PR по главе с гендиректором компании OpenAI Сэмом Альтманом заставила говорить о нейросетях весь мир, заинтриговала и сделала это понятие вирусным (в основном, чтобы привлечь дополнительные инвестиции). Главный «нейросетевой» итог 2023-го — это то, что нейросети перестали быть уделом гиков.

Сэм Альтман. Фото: Reuters
Сэм Альтман. Фото: Reuters

Что дальше? Безусловно, генеративный искусственный интеллект будет развиваться. Но делать он это будет эволюционно, и все силы исследователей будут направлены на ликвидацию недостатков, обнаруженных во время «революции OpenAI». Например, проблем с наличием галлюцинаций, а также с недостатком вычислительных мощностей и с поиском массивов данных для обучения (в этой сфере существуют серьезные ограничения, связанные с авторскими правами — например, на тексты или изображения).

Машинные галлюцинации — это термин, обозначающий правдоподобно звучащую случайную ложь, которую большие языковые модели (LLM) и/или чат-боты на их основе встраивают в генерируемый контент и преподносят абсолютно безапелляционно.

Из-за галлюцинирования генеративного ИИ ценность его в точных науках стремится к нулю. Да и не только в точных науках — недавно ВОЗ выпустила отдельную статью, в которой предостерегает от использования генеративного ИИ для постановки медицинских диагнозов (особенно в бедных странах, где отсутствует доступ к качественной медицинской диагностике) и предсказывает увеличение количества ложной и опасной медицинской информации в интернете.

Речь о той самой «эпохе большой лжи», о которой говорил тайваньский визионер в области искусственного интеллекта Ли Кайфу в начале 2023 года. Суть его опасений в том, что из-за доступности ИИ станет возможным генерировать любую, очень убедительную дезинформацию, стирать различия между правдой и ложью и тем самым манипулировать людьми. Интернет из глобальной базы данных превратится в скопление бессмысленных и даже опасных текстов (а новые нейросети, кстати, будут обучаться на сгенерированных ими же данных — непонятно, как быстро этот круг замкнется).

Косвенно наличие и важность решения проблемы машинных галлюцинаций подтверждает и Сэм Альтман в своих презентациях, посвященных следующей версии главного продукта его компании GPT5 (примеры: раз, два). Основной их тезис в том, что новая система будет отвечать точнее («один ответ, но лучший, вместо 10 000, но посредственных»), будет способна рассуждать («разблокированы когнитивные способности») и промолчит или ответит «не знаю» вместо того, чтобы выдать очередную машинную галлюцинацию.

Человек работает с генеративной нейросетью ChatGPT. Фото: Reuters
Человек работает с генеративной нейросетью ChatGPT. Фото: Reuters

Вторая проблема — это потребность в вычислительных мощностях для обучения нейросетей. Вполне вероятно, что стремление к более экономичному ИИ выразится в прорывах в области нейроморфных нейросетей (то есть работающих по принципу человеческого мозга). В качестве примера можно привести строящийся австралийский суперкомпьютер DeepSouth, способный моделировать спайковые нейронные сети в масштабе человеческого мозга.

Также очевидно, что, несмотря на призывы Альтмана к пользователям не заниматься тренировкой собственных нейронных сетей, рынок кастомных специализированных ИИ будет расти, и немалую роль в этом сыграет открытый недавно сервис по распространению созданных пользователями нейросетей GPTStore.

В таком мире все большее внимание будет уделяться вопросу регулирования искусственного интеллекта (и особенно генеративного искусственного интеллекта). Возможно появление законодательных решений, направленных на переход от быстрых и дешевых, но закрытых blackbox-систем ИИ (где непонятно, на основании чего модель совершает предсказания) к дорогим, медленным, но понятным для человека whitebox-системам. Пока же чаще всего оценка нейросетей происходит с помощью наблюдения за тем, как выходные данные зависят от входных (кстати, ChatGPT — это как раз blackbox-система). Соответственно, компании, занимающиеся разработкой решений на базе ИИ, столкнутся с растущим давлением со стороны общества, требующего безопасности, прозрачности, подотчетности и сохранения авторских прав (что уже наблюдалось в виде судебных исков правообладателей к OpenAI, которая обучала свои нейросети на открытых данных). Все это определенно изменит ландшафт ИИ-рынка, поэтому многие аналитики сходятся в том, что 2024 год станет ключевым в вопросах глобального управления искусственным интеллектом.

Еще одним шагом вперед может стать бум систем text-to-video, text-to-3d (то есть создающих на основе текста видео или трехмерную графику). Кстати, именно создание трехмерных объектов прекрасно иллюстрирует важность наличия качественных массивов данных для обучения (которых для 3D попросту нет в открытом доступе в достаточном количестве). Поэтому сейчас мы можем тысячами плодить фотографии котиков, но не имеем возможности создавать с помощью ИИ адекватные объемные модели людей (чтобы, например, сделать аватары вроде тех, которые использовал Марк Цукерберг в интервью Лексу Фридману).

Интернет поведения, синтетические данные и цифровые двойники

Тесно с вопросами авторского права связаны и вопросы пользовательской конфиденциальности — многие люди обеспокоены использованием их личных данных для рекламы и других целей. Помочь с этим может активно развивающееся направление «синтетических данных». То есть теперь вместо сбора, анализа и использования частной информации реальных людей (а значит, и потенциальной возможности получить от них судебный иск) системы будут программно создавать реалистично выглядящие, но вымышленные наборы данных, которые сохраняют статистические свойства реальных вещей.

С ростом спроса на большие массивы информации, необходимые для обучения систем ИИ, как раз методы создания синтетических данных станут все более востребованы. Они будут заменять или дополнять реальные данные без ущерба для живых пользователей, что особенно важно, например, в случае анализа медицинских изображений или тренировки беспилотных автомобилей.

Снимок носит иллюстративный характер. Фото: Sora Shimazaki, pexels.com
Снимок носит иллюстративный характер. Фото: Sora Shimazaki, pexels.com

Применимо к промышленным объектам все большую роль станут отыгрывать так называемые цифровые двойники, тое есть виртуальные копии реальных систем или процессов, которые можно использовать для анализа, оптимизации работы и прогнозирования. Конечно, это потребует активного (почти что повсеместного) использования датчиков, внедрения интернета вещей, но взамен мы получим возможность оптимизировать рабочие процессы в режиме реального времени, используя, например, цифровые двойники целых заводов.

Даже у любого современного автомобиля может быть свой цифровой двойник, позволяющий оптимизировать его работу в разных условиях. Cоздание цифровых двойников может быть перенесено и на человека. Уже сегодня рекламодатели активно используют психографические профили для таргетинга рекламы на потребителей. Очередь за тем, чтобы проводить подобный анализ до совершения преступления или прогнозировать влияние чего-либо на общественное мнение, притом делать это персонифицированно.

Антропоморфные роботы-помощники

Прорыв в развитии систем искусственного интеллекта ведет за собой и прорыв в робототехнике, точнее в сфере роботов-компаньонов, тесно взаимодействующих с людьми. Вполне возможно, что 2024-й станет таким же для робототехники, каким для генеративного искусственного интеллекта стал 2023 год.

Мы увидим дальнейший прогресс в области зрения роботов, понимания ими естественного языка, пространственного картографирования. Все эти возможности сделают взаимодействие человека и андроидов более легким и инстинктивным. Немалую роль в этом должна сыграть и мультимодальность (проще говоря, понимание машиной контекста), которую мы только недавно смогли оценить на примере GPT4 и GPTVision. Теперь роботы будут слышать, видеть, понимать нас и давать адекватные ответы, а также правильно реагировать на наши желания.

В 2023-м нас удивлял Tesla Optimus — антропоморфный робот, способный складывать майку. А на 2024-й Стендфордский университет приготовил нам Mobile Aloha — робота-домработницу, использующего имитационное обучение (то есть «как дети», на основе десятков демонстраций обучающих действий с людьми) и Google DeepMind. Ранее такой же подход демонстрировали японские исследователи, обучавшие своих роботов пользоваться кофемашиной, заставляя их наблюдать, как это делают люди. Кроме того, ключевыми особенностями Mobile Aloha являются умение согласованно использовать две руки-манипулятора и контролировать все тело (а не только руки) при выполнении мобильных задач — например, если нужно собрать разбросанные по дому вещи. Вполне возможно, что главным словом 2024 года станет «домашний робот».

Посетители осматривают гуманоидного робота Tesla Optimus на Всемирной конференции по искусственному интеллекту 2023 года в Шанхае, Китай, 6 июля 2023 года. Рост андроида — 172 см, он весит 56,6 кг. Робот имеет 28 сочленений, имитирующих суставы человеческого тела. 11 из них расположены в руках, c помощью лишь одной из них робот может поднять пианино. Optimus оснащен той же нейросетью, что и автомобили Tesla, а с помощью суперкомпьютера Dojo он также может анализировать движения людей для собственного обучения. Фото: Reuters
Посетители осматривают гуманоидного робота Tesla Optimus на Всемирной конференции по искусственному интеллекту 2023 года в Шанхае, Китай, 6 июля 2023 года. Рост андроида — 172 см, он весит 56,6 кг. Робот имеет 28 сочленений, имитирующих суставы человеческого тела. 11 из них расположены в руках, c помощью лишь одной из них робот может поднять пианино. Optimus оснащен той же нейросетью, что и автомобили Tesla, а с помощью суперкомпьютера Dojo он также может анализировать движения людей для собственного обучения. Фото: Reuters

Игрушки перестают быть игрушками: от Homo sapiens к Homo virtualis

Если в 2022-м технологическим словом года для меня была «нейросеть», то в 2023-м им стало «иммерсивность» — благодаря выходу шлема виртуальной реальности Quest 3 от компании Meta. Внимание к генеративным нейросетям отвлекло от рынка виртуальной реальности и позволило последнему за это время самоупорядочиться и вычленить сильных игроков и интересные стартапы.

Год 2024-й не станет исключением, потому что на рынок выходит компания Apple, не нуждающаяся в представлении. Уже 2 февраля шлем Vision Pro от Apple за 3500 долларов поступит в продажу. Любой пользователь продукции компании знает, какое внимание она уделяет своей экосистеме и скоординированности работы всех устройств, из которых она состоит. Поэтому нас ждут новые виртуальные миры (метавселенные), еще более функциональные, удобные и всепоглощающие (и, возможно, с активным внедрением ИИ, в сфере которого Apple, в отличие от Google c Bard и Microsoft c Bing, cебя пока никак не проявила).

Не обошлось в 2023 году и без потерь для виртуальных миров. После долгих попыток превратить сцены из научно-фантастических фильмов в жизнь объявила о реорганизации компания MojoVision, единственная (после закрытия компании-конкурента Verily от Alphabet) разрабатывавшая контактные линзы с функцией дополненной реальности. Разработчикам не удалось решить проблему перегрева линзы и снабжения роговицы глаза кислородом.

Многие фантасты в своих произведениях описывали ситуацию, когда новые непривычные технологии внедрялись в наш мир через детские игрушки. Касательно виртуальной и дополненной реальности мы наблюдаем похожую ситуацию. Пока взрослые выбирают между AR/VR-шлемом и новым смартфоном, дети и подростки уже активно осваивают миры метавселенных. В соответствии с отчетом компании Qustodio, специализирующейся на информационной безопасности и приложениях для родительского контроля, во время исследования на выборке из 400 000 семей из США, Великобритании, Испании и Австралии оказалось, что дети в возрасте 4−18 лет чаще всего проводят время в социальной сети RoBlox. Приложение RoBlox позволяет создавать собственные виртуальные миры и посещать чужие.

Гарнитура смешанной реальности Apple Vision Pro. Фото: Budiey/Flickr
Гарнитура смешанной реальности Apple Vision Pro. Фото: Budiey/Flickr

Аппаратные новинки, ничего концептуально не меняя, могут просто сделать эти посещения более комфортными и продолжительными. Японцы, возможно, раньше всех видят этот тренд, поэтому уже сейчас у них дети могут отправлять в школу своего виртуального аватара (еще, к сожалению, не голограмму, в этой области успехов пока не предвидится).

Нейроинтерфейсы, работа мозга и симуляция сознания

Бок о бок с метавселенными идут разработки интерфейсов «мозг — компьютер» (то есть позволяющих управлять компьютерными системами с помощью мыслей). На слуху здесь компании Илона Маска (Neuralink) и Брайана Джонсона (Kernel).

От них не отстает и Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), проекты которого направлены на создание экзоскелетов, умножающих человеческую силу или наделяющих человека сверхзрением и сверхслухом через импланты сетчатки и слухового нерва. Я не зря упомянул DARPA, которая занимается финансированием разработок с высоким военным потенциалом. В своем недавнем отчете крупнейшее американское аналитическое агентство RAND значительное внимание уделило новому направлению — так называемому интернету тел (IoB).

Интернет тел (Internet of Bodies, IoB) — экосистема, которая состоит из устройств, связанных с человеком, собирающих его биометрическую информацию и передающих ее в режиме реального времени для обработки.

Уже сегодня китайские ученые уделяют большое внимание описанным устройствам и считают комбинацию биотехнологий и IT новой революцией в военном деле. В китайских госпиталях активно тестируются возможности соединения мозга людей в общую компьютерную сеть с помощью нейроимплантов (как система Haptica у солдат из сериала The Peripheral). Возможно, пока вы читаете эту статью, где-то опытные пилоты, потерявшие конечности, уже учатся управлять беспилотными летательными аппаратами удаленно.

Зак Вотер, 31-летний инженер-программист из Сиэтла (штат Вашингтон), поднимается на 103-й этаж небоскреба Уиллис-тауэр, используя первую в мире нейронно-управляемую ногу в Чикаго, 4 ноября 2012 года. По данным Чикагского реабилитационного института, их Це
Зак Вотер, 31-летний инженер-программист из Сиэтла (штат Вашингтон), поднимается на 103-й этаж небоскреба Уиллис-тауэр, используя первую в мире нейронно-управляемую ногу,​​​​​​ в Чикаго, 4 ноября 2012 года. По данным Чикагского реабилитационного института, их Центр бионической медицины работал над разработкой технологии, которая позволяет ампутантам, таким как Вотер, лучше контролировать протез своими собственными мыслями. Фото: Reuters

Не стоит забывать и о возможности удаленной стимуляции мозга через импланты. В качестве реально работающего примера можно привести медицинское устройство Exablate Neuro (одобренное главным американским агентством по безопасности продуктов питания и медикаментов FDA в 2021 году), которое использует сфокусированный ультразвук для лечения тремора, ригидности конечностей и дискинезии при болезни Паркинсона.

Биоэлектронные материалы и 3D-печать человеческих органов

Нишевой революцией в 2024 году может стать и расцвет применения биоэлектронных материалов. Такие материалы образуют интерфейсы между электронными устройствами и человеческим телом. В качестве примера опять же можно привести Neuralink, использующую сеть биосовместимых электродов, имплантированных непосредственно в мозг (компания Илона Маска, кстати, получила одобрение FDA для начала испытаний на людях).

Биоэлектронные материалы представляют собой композиты из наноразмерных материалов, проводящих полимеров и биорассасывающихся веществ. Прототип таких устройств (биоразлагаемых датчиков) был недавно продемонстрирован на примере беспроводного приемника энергии. Такие устройства можно имплантировать человеку, временно использовать, а затем безопасно реабсорбировать (по сути, растворить) в организме без необходимости их удаления.

Биоматериалы, разработанные для таких временных имплантов, могут использоваться и в аддитивных технологиях (3D-печать). 2024 год может стать ключевым в области печати органов и разработки синтетических трансплантатов. Уже существующие специализированные биочернила повышают эффективность органов, напечатанных на 3D-принтере. Не стоит забывать и о роли таких технологий, как объемное аддитивное производство (VAM), которые идеально подходят для создания биологических объектов вроде человеческих органов.

Объемное аддитивное производство (volumetric additive manufacturing, VAM) — разновидность технологии 3D-печати, в которой трехмерные объекты печатаются без использования поддержек, «на лету». Такая печать становится возможной из-за использования специальных быстротвердеющих полимеров, печати в жидкой среде и других методик.

Фото: Reuters
Логотип компании Neuralink на фоне фотографии ее основателя Илона Маска на иллюстрации, сделанной 19 декабря 2022 года. Фото: Reuters

Без- и малоуглеродная энергетика и ядерный ренессанс

В 2024 году энергетика будет продолжать двигаться по низкоуглеродному пути. Большое внимание будет уделяться новым типам сетевых хранилищ энергии, отличающихся тем, как быстро они будут способны отдавать энергию потребителям. Некоторые из них являются физическими (маховики, гидронасосы и сжатый воздух), а некоторые — химическими (проточные батареи, суперконденсаторы и водород).

Ядерная энергетика в 2024 году будет продолжать оставаться активной областью исследований, возможен даже «ядерный ренессанс». Основной акцент в нем будет сделан на малых модульных реакторах (ММР). Именно об этом говорил в своем предновогоднем письме основатель компании Microsoft Билл Гейтс, хотя по большей части он делал акцент на своем проекте TerraPower с быстрым натриевым (TWR) и жидкосолевым (MCFR) реакторами.

Активно проявляется интерес к так называемым ториевым реакторам. В качестве примера можно привести анонсированный на выставке Marintec China в Шанхае огромный корабль-контейнеровоз с ядерным движителем KUN-24AP. Причем в отличие от традиционных корабельных ядерных силовых установок здесь будет использоваться реактор на расплавах солей (MSR), где вместо урана применяют торий (самый распространенный изотоп торий-232). Такому реактору не нужно большое количество воды для охлаждения, а в случае аварии активная зона затвердевает при температуре окружающей среды — и солевое топливо легко выгружается из реактора.

Изображение проектируемого самого большого контейнеровоза в мире   KUN-24AP — корабль будет оснащен ядерной силовой установкой. Изображение: China State Shipbuilding Corporation (CSSC)
Изображение проектируемого самого большого контейнеровоза в мире KUN-24AP — корабль будет оснащен ядерной силовой установкой. Изображение: China State Shipbuilding Corporation (CSSC)

Кроме Китая, интерес к ториевым реакторам проявляет и Дания, где имеется достаточно большое количество стартапов этого направления. Отмечу, что в этом плане удивляет отсутствие интереса к данному типу реакторов у Норвегии и США — стран, где сконцентрированы мировые запасы тория (для Китая с его запасами переход на торий очевиден).

Кроме тория, не стоит в 2024-м списывать со счетов и развитие технологий «замкнутого топливного цикла» (реакторы-бридеры с жидким натрием в качестве теплоносителя и российский реактор БРЕСТ-ОД-300 на жидком свинце, постройка которого началась в 2023-м).

Замкнутый топливный цикл — в атомной энергетике так называется топливный цикл, в котором отработанное ядерное топливо с содержанием плутония применяется при производстве ядерного топлива для повторного использования в ядерных реакторах.

К сожалению, не приходится ждать особого продвижения в области термоядерного синтеза, то есть такого события, как мы увидели в Ливерморской лаборатории в 2022 году, в 2024-м уже не будет.

Если отойти от ядерных тем, то также можно отметить, что большие надежды связаны с переходом к водородной энергетике (к «зеленому водороду», получаемому с помощью электролиза). Показательным в этом плане может служить пример Польши, где местные производители (компания Аutosan) начали (пока в пилотном режиме) выпускать пассажирские автобусы, работающие на водородном топливе. Один из них прямо сейчас ездит по улицам Варшавы. В автобусе установлен электродвигатель, а также силовой модуль на топливных элементах. Источниками энергии служат литий-титановые батареи и композитные баллоны с водородом (320 дм3, которых хватает на 400 км).

Продукты из насекомых, здоровая старость и еда как лекарство

В традиционном предрождественском письме Билла Гейтса есть интересная фраза: «Меня часто спрашивают, что бы я выбрал, если бы мог решить только одну проблему. Мой ответ всегда одинаков — недоедание… Ликвидировав проблему недоедания, мы ликвидируем одну из крупнейших причин детской смертности в мире».

Здесь я согласен с Гейтсом и уверен, что в 2024 году будут активно развиваться и foodtech-разработки. Одним из самых очевидных трендов станет все большее внедрение новых форм белка. Лично я как химик наиболее перспективным направлением считаю использование инсектопротеинов («пищевых насекомых»), но здесь препятствием являются очень сильные психологические стереотипы и пищевые традиции. В этом плане страны азиатского региона серьезно опережают Европу, потому что у них традиции употребления насекомых в пищу насчитывают столетия (в Японии, например, продукты из насекомых уже можно купить в уличных автоматах). В Европе (и США) инсектобелок преодолевает сильное сопротивление при всех своих неоспоримых преимуществах. Однако дело медленно, но верно движется.

Можно вспомнить хотя бы разрешение Еврокомиссии на поставки в страны Евросоюза муки из сверчка и личинок бурого мучного хрущака. Власти официально дали зеленый свет на использование этого сырья в качестве основы для хлебобулочной продукции, бакалеи и других продуктов. В России, отчасти из-за санкций, также пристальное внимание уделяется протеинам из насекомых, в том числе и на законодательном уровне.

Личинки и продукты питания из белка насекомых в штаб-квартире немецкого ритейлера Metro AG в Дюссельдорфе, Германия, 2 марта 2018 года. Фото: Reuters
Личинки и продукты питания из белка насекомых в штаб-квартире немецкого ритейлера Metro AG в Дюссельдорфе, Германия, 2 марта 2018 года. Фото: Reuters

Отдельно хочется отметить, что новые источники белка (не только из насекомых, но и из растений и грибов) тесно связаны с еще одним новым направлением — так называемым молекулярным сельским хозяйством, когда генетические модификации живых организмов направлены на то, чтобы превратить их в биореакторы, производящие нужные человеку компоненты (протеины или антиоксиданты). Еще в 2019 году в рамках «Библионочи» я рассказывал о целесообразности реализации такой стратегии в растениеводстве — и вот пять лет спустя мир ожидает выхода продуктов молекулярного сельского хозяйства на глобальную сцену.

Здесь очень важно отметить, что молекулярное сельское хозяйство тесно связано с синтетической биологией — отраслью, прорывов в которой тоже стоит ожидать в 2024 году.

Синтетическая биология — направление в биологии, занимающееся проектированием и созданием биологических систем с заданными свойствами и функциями, в том числе и тех, которые не имеют аналогов в природе.

За прошедшие годы исследователи в данной области уже добились впечатляющих успехов: от выведения бактерий, производящих белок паучьего шелка, до создания светящихся в темноте растений. Именно благодаря синтетической биологии в 2020 году с беспрецедентной для человечества скоростью были созданы синтетические мРНК для вакцин против коронавируса. В 2024 году мы увидим, как синтетическая биология и не существовавшие доселе программируемые клетки и организмы будут производить новые продукты питания, лекарства и экологически чистые материалы. Примерно так, как это описывала в своем выступлении дизайнер и профессор Массачусетского университета Нери Оксман.

Еще одно интересное направление, которое может нас удивить в 2024 году, — это так называемые функциональные продукты питания, то есть «еда как лекарство». Этому тренду посвящена значительная часть 4-го отчета французского аналитического агентства DigitalFoodLab, оценивающего тенденции развития рынка продуктов питания. В случае функциональной пищи речь идет не о каких-то диетических продуктах питания или лекарственных препаратах — речь об обычных продуктах, обогащенных компонентами, способными улучшать качество жизни и препятствовать возникновению заболеваний.

На западе функциональная пища тесно связана с концепцией «здоровая старость». Это еда, которая позволяет нам жить дольше и уменьшает долгосрочный ущерб здоровью. В качестве примера функционального продукта можно привести, например, «золотой рис» c повышенным содержанием каротина или бананы с повышенным содержанием железа (разработку этого продукта, к слову, финансировал фонд Билла и Мелинды Гейтсов). Тренд опять же очень тесно связан с достижениями в области синтетической биологии.

Зерна «золотого риса». Фото: Международный институт исследований риса (IRRI)/Flickr
Зерна обогащенного каротином «золотого риса». Фото: Международный институт исследований риса (IRRI)/Flickr

Победа над наследственными заболеваниями

Этот год, возможно, позволит нам наблюдать лавинообразный рост примеров практического применения редактирования генома в медицине и лечения генетических заболеваний. И тому есть множество предпосылок.

Главная — впервые в истории человечества получено разрешение на использование редактирования генома для лечения заболевания. Речь о том, что в 2023 году в Великобритании была одобрена терапия с использованием технологии CRISPR/Cas9 для лечения серповидно-клеточной анемии (и бета-талассемии для пациентов, зависимых от переливания крови). Эти болезни вызваны двумя разными мутациями в гене бета-гемоглобина. У человека есть третий ген гемоглобина — эмбриональный (так называемый фетальный) гемоглобин, который активен только у эмбрионов до рождения. После рождения он «выключается», и затем работают взрослые альфа- и бета-гемоглобины. CRISPR позволяет снова «включить» ген фетального гемоглобина — «выключив» ген, который его контролирует.

С помощью препарата эксагамглоген (CASGEVY/Exa-cel от компании Vertex) в кроветворных кровяных клетках, забранных у пациента, «выключают» ген BCL11A и вводят их обратно в костный мозг. После этого организм начинает вырабатывать эмбриональный гемоглобин, который замещает дефектный. На рынке США Exa-cel будет конкурировать с бетибеглогеном (Zynteglo) от компании Bluebird bio.

Вторым препаратом из той же серии можно считать препарат для лечения наследственного транстиретинового амилоидоза от компании Intellia Therapeutics (на подходе также препарат для лечения еще одного наследственного заболевания — ангионевротического отека).

CRISPR/Cas9 — это технология редактирования генома, состоящая из двух основных компонентов: так называемой направляющей РНК (guideRNA), находящей ген-мишень (специфичный участок ДНК), и Cas9 — фермента нуклеазы, который вызывает двухцепочечный разрыв ДНК в нужном месте.

Иммунохимия и (не)призрачные надежды в борьбе с раком

Все последние годы неуклонно наблюдался постоянный рост внимания к иммунологической онкологии. Рынок иммунохимических лекарств (цитокины, вакцины, противоопухолевые моноклональные антитела) быстро рос и продолжает расти сейчас. Недавно была новость о том, что в Великобритании одобрено применение препарата на основе моноклональных антител (речь о препарате блинатомумаб, он же Blincyto). В крупнейшей детской больнице Great Okmond Street Hospital (GOSH Charity) в Лондоне его будут применять для лечения лейкемии, в США препарат был одобрен еще раньше и использовался для лечения взрослых, для детей его не применяли.

Моноклональные антитела — антитела, вырабатываемые иммунными клетками, произошедшими из одной клетки-предшественницы. Моноклональные антитела могут быть выработаны против почти любого природного антигена (то есть чужеродной ДНК или РНК, например, принадлежащей вирусу) и позволяют избирательно нацеливать иммунную систему пациента на клетки злокачественной опухоли. Известными препаратами с использованием моноклональных антител могут быть ипилимумаб для лечения меланомы, трастузумаб для лечения рака молочной железы, ритуксимаб для лечения хронического лимфолейкоза.

Активное использование моноклональных антител для лечения рака сможет привлечь на рынок новых игроков и, как следствие, снизить стоимость препаратов для таргетной терапии. Удешевить их может и внедрение новых методов лечения рака, например тех, которые сейчас проходят стадии клинических испытаний. Среди них — технология TAC01-HER2 (для лечения аденокарциномы желудка и гастроэзофагеальной аденокарциномы), в которой используются генетически модифицированные клетки иммунной системы (Т-клетки), способные активировать рецепторы антигенов в организме человека так, чтобы они самостоятельно могли идентифицировать опухолевые клетки и удалять их.

Сама терапия CAR-T-клетками, когда собственные лейкоциты пациента генетически программируются на уничтожение раковых клеток, достаточно активно используется в таргетной терапии. Но пока это получается дороже и дольше, чем при использовании моноклональных антител (например, того же блинатомумаба).

Фото: Ivan Samkov, pexels.com
Снимок носит иллюстративный характер. Фото: Ivan Samkov, pexels.com

Отмечу, что именно онкология стала той областью, в которой сильнее всего виден тренд персонифицированной (в том числе и профилактической) медицины. Например, недавно была разработана персонализированная РНК-вакцина, которая оказалась эффективной против аденокарциномы протоков поджелудочной железы.

К профилактическим можно отнести и созданные с помощью CRISPR-Cas тесты для ранней диагностики рака. С высокой долей вероятности системы биосенсоров на основе ДНК смогут открыть новую эпоху в ранней, точной и неинвазивной онкодиагностике, определяя не только сам факт наличия опухоли, но и ее тип. Все сказанное выше может говорить о том, что человечество очень близко к тому, чтобы закрыть проблему онкологии или хотя бы свести ее последствия к минимуму.