Четвертая промышленная революция

Инновации в биологической сфере, в частности в генетике, просто захватывают дух. В последние годы был достигнут значительный прогресс в снижении стоимости и упрощении генетического секвенирования, а совсем уже недавно и в активации или исправлении генов. Проект «Геном человека» был осуществлен за десять лет и стоил 2,7 млрд долл. США. Сегодня секвенирование генома может осуществляться за несколько часов при стоимости менее тысячи долларов[10]. С развитием вычислительной мощности ученые отказались от метода проб и ошибок, теперь у них есть возможность тестировать, как конкретные генные вариации определяют те или иные свойства и болезни.

Следующим шагом является синтетическая биология. Она даст возможность регулировать организмы путем записи ДНК. Без учета возникающих в связи с этим фундаментальных этических вопросов такое технологическое развитие окажет колоссальное и непосредственное воздействие не только на медицину, но и на сельское хозяйство и производство биотоплива.

Многие неразрешимые медицинские проблемы, включая сердечные и раковые заболевания, имеют генетический компонент. По этой причине возможность определять индивидуальный генетический состав является эффективным и низкозатратным способом (при использовании секвенаторов в регламентной диагностике) совершить революционный поворот в сторону индивидуализированной и эффективной системы здравоохранения. Знание генетического состава опухоли позволит врачам принимать решения о способах лечения раковых заболеваний.

Хотя наши знания о связи генетических маркеров и заболеваний еще очень недостаточны, возрастающие объемы данных обеспечат развитие прецизионной медицины и целенаправленной терапии для повышения эффективности лечения. Уже сейчас сверхмощная компьютерная система IBM Watson может всего за несколько минут рекомендовать индивидуальную программу лечения раковых заболеваний путем сравнения историй болезни и лечения, сканирования и анализа генетических данных в рамках (практически) полного спектра современных медицинских знаний[11].

Возможности биологической инженерии могут применяться практически ко всем типам клеток, обеспечивая создание генетически модифицированных растений или животных, а также создание клеток взрослых организмов, включая людей. Это существенно отличается от генной инженерии, практиковавшейся в восьмидесятых годах прошлого века, повышенной точностью, эффективностью и простотой в применении. Фактически наука развивается такими темпами, что на пути прогресса встают уже не технические, а юридические, нормативные и этические ограничения. Перечень потенциальных применений биологической инженерии практически неограничен: от возможности модифицировать животных, чтобы выращивать их на более экономичной диете, приспособленной к местным условиям, до создания продовольственных культур, способных выдерживать экстремальные температуры или засуху.

По мере развития исследований в области генной инженерии (например, разработка метода CRISPR/Cas9 в области редактирования генов и терапии) будут преодолеваться сдерживающие факторы доставки и специфичности. При этом нам останется только найти ответ на самый трудный с точки зрения этики вопрос, а именно: каким образом генное редактирование революционизирует медицинские исследования и процедуры лечения? В принципе, растения и животных можно создавать инженерным путем для производства лекарственных препаратов и других форм лечения. День, когда будет создана корова, производящая молоко с содержанием элемента свертываемости крови, отсутствующего у людей, больных гемофилией, не за горами. Исследователи уже приступили к созданию геномов свиней с целью выращивания органов для трансплантации человеку (процесс, называемый «ксенотрансплантация», который невозможно было рассматривать ранее по причине риска иммунного отторжения телом человека и передачи заболевания от животного человеку).

В соответствии с высказанным ранее утверждением о том, что разные технологии сливаются и обогащают друг друга, 3D-производство может сочетаться с генным редактированием для производства живых тканей с целью их восстановления и регенерации (данный процесс называется «биопечать»). Данная технология уже используется для создания кожной, костной, сердечной и мышечной ткани. Когда-нибудь при создании органов для трансплантации будут использоваться печатные клеточные слои печени.

Мы разрабатываем новые способы для внедрения и использования устройств, отслеживающих наш уровень активности и химию крови, а также влияние этих факторов на уровень благосостояния, психического здоровья, производительности на работе и дома. Наши знания о функциях мозга постоянно совершенствуются, при этом мы наблюдаем интереснейшие разработки в области нейротехнологии. Это подтверждается тем фактом, что на протяжении последних нескольких лет две наиболее щедро спонсируемые исследовательские программы в мире касаются изучения мозга.