Стартап (курс CS183) - Стэнфорд, весна 2012 г.

Разработка лекарств является, по сути, задачей поиска, и область поиска крайне велика. Существует огромное количество возможных соединений. Важным вопросом является то, можем ли мы использовать компьютерные технологии, чтобы уменьшить влияние случая. Могут ли компьютерные науки сделать биотехнологии более детерминированными? На самом базовом уровне биологические процессы могут рассматриваться как привлечение кванта удачи в процесс необратимой деградации. Традиционная терапия в значительной степени отражает эти процессы. Напротив, вычислительные процессы являются обратимыми. Вы можете изучать и перепрограммировать процессы по мере необходимости. Главным вопросом является то, в какой степени биологические задачи могут быть сведены к вычислительным.

Биологические процессы

Вычислительные процессы

удача

организованные процессы

необратимые

обратимые

деградация

омоложение

смертность

бессмертие

традиционная терапия

вычислительная биология

Стоимость определения первичной структуры микромолекул ДНК стремительно уменьшается. В 2000 году это стоило 500 миллионов долларов. Сегодня это можно сделать за 5 тысяч. Через год или два, вероятно, это будет стоить 1000 долларов. Вопрос в том, сможем ли мы действительно сделать с полученной информацией всё то, о чём мы предполагали.

«Это открытие приведет к революционным улучшениям в диагностике, профилактике и лечении большинства, если не всех болезней человека».

Билл Клинтон, 2000 г.

Проект «Геном человека» рассматривался как невероятно революционный в конце 90-х. Но его результат не соответствовал всей шумихе, созданной вокруг. Возможно, проект появился слишком рано или был слишком дорогим. Но другой причиной неудачи может быть то, что сама по себе расшифровка генома вообще не является проблемой. Основной проблемой может быть то, что мы просто не знаем, что потом делать с полученными данными. Вопрос о том, какую именно часть задач биологии можно свести к вычислительным задачам всё ещё остаётся открытым.

IV. Примеры

Мы выделим некоторые вопросы, а затем обсудим их с представителями трёх компаний, которые занимаются крайне интересными вопросами в биотехнологиях: Stem CentRx, Counsyl и Emerald Therapeutics.

Из этих трёх компаний Stem CentRx является наиболее близкой к традиционным биотехнологиям. Но, тем не менее, значительная часть их задач является вычислительными. Основной их целью является излечение всех видов рака. Они заявляют, что раковые опухоли содержат стволовые клетки, которые значительно отличаются от основных клеток опухоли. Именно этот вид клеток контролирует развитие болезни и опухоли. Таким образом, они пытаются воздействовать на стволовые клетки и тем самым победить рак.

Если посмотреть со стороны, то проблема состоит в том, что химиотерапия может быть крайне неэффективна в лечении рака. Очень трудно рассчитать необходимую дозу. Слишком низкие дозы неэффективны. Слишком высокие убивают пациента вместе с болезнью. Так что, если вы можете выделить подмножество клеток, которые отвечают за рост и воздействовать непосредственно на них, химиотерапию можно сделать намного менее разрушительной и значительно более эффективной. До сих пор исследования Stem CentRx на мышах были очень перспективными. Мы должны узнать, работает ли этот подход применительно к человеку в течение следующего года или двух.

Counsyl — это компания, которая работает в области биоинформатики. Их целью является захват рынка генетического скрининга беременных. Они разработали один простой тест для приблизительно 100 генов, которые могут быть проверены для определения наличия наследственных заболеваний. Они фокусируются только на заболеваниях, наследуемых по законам Менделя, так как определить, как работают более сложные генетические комбинации, пока ещё слишком трудно. Таким образом, Counsyl определили реальный и очень чёткий набор задач. Сегодня Counsyl участвуют в скрининге около 2% новорожденных в США и рассчитывают, что это число значительно возрастёт в ближайшие годы.

Emerald Therapeutics больше других из представленных компаний использует вычисления. Основной их целью является излечение всех вирусных инфекций путём перепрограммирования клеток, то есть превращение клеток в программируемые машины. Идея состоит в том, чтобы построить молекулярную машину, которая будет помечать клетки, содержащие вирусы, и затем выдавать команду этим клеткам самоликвидироваться. На данный момент работа Emerald засекречена и мы не можем рассказать больше. Впрочем, высокий уровень паранойи у компаний, работающих в области программируемой противовирусной терапии, объясним. Они работают с большими секретами, которые будут актуальны в течение длительного времени, в отличие, например, от веб-приложений, у которых есть 6 недель, чтобы захватить мир.

Итак, поговорим с Брайаном Слингерлендом из Stem CentRx, Баладжи Сринивасаном из Counsyl и Брайаном Фреззой из Emerald Therapeutics.

V. Перспективы