Чем занимаются биоинженеры и при чём тут коллаген из медуз

Наука — это скука и ботанство? Вовсе нет! Настоящие ученые подтвердят вам, что современная наука может увлечь кого угодно — в первую очередь благодаря новым методам и технологиям. Доктор биологических наук, финалист конкурса «BlueSky Research — Искусственный интеллект в науке», завкафедрой биоинженерии Донского государственного технического университета Евгения Кириченко рассказывает, почему профессия биоинженера — это интересно, модно и круто.
1. Расшифровать геном (и одержать победу над многими болезнями)
Биоинженерия — профессия будущего: специалисты в этой области создают новые организмы, разрабатывают вакцины, решают проблемы экологии и стараются продлить человеческую жизнь.
Это направление тесно связано со многими другими областями науки: химией, биологией, математикой, статистикой и компьютерными технологиями. Если ваш ребенок любит видеоигры и увлекается 3D-моделированием, он уже может попробовать себя в роли учёного благодаря специальным программам: предложите ему сыграть в онлайн-головоломку Foldit — в ней можно собирать целые команды и соревноваться с учеными в поисках лучших белковых структур.
Вполне возможно, что эта игра поможет ребёнку определиться с будущей профессией: дети со способностями к программированию в перспективе могут сделать выбор в пользу «родной сестры» биоинженерии — биоинформатики. Эксперты в этой области занимаются разбором генома — наследственного материала человека, а значит, могут рассказать всё о его прошлом и «предсказать» будущее: например, выяснить, каким болезням будет подвержен человек в разном возрасте.
На сегодняшний день специалистов по разбору генома очень мало, а компьютерные программы не способны расшифровать всё — науке определённо нужны гении, которые возьмут ответственность на себя и станут известны миру как победители многих болезней.

2. Добыть коллаген из медуз…
Если к разбору генома душа не лежит, можно поехать на «полевые работы» — например, добывать коллаген из медуз!
В наших морях обитает огромное количество медуз, которые зачастую нарушают экологию водного пространства и загрязняют его. Сотрудники Донского государственного технического университета в Ростове-на-Дону специально выбирались к Азовскому морю, чтобы собрать 50 килограммов медуз и разработать технологию получения из них чистого коллагена — это вещество можно использовать для создания биологически активных добавок, косметики и в качестве компонента биочернил для 3D-биопечати.
Мы ликовали, когда видели пробирку с очищенным коллагеном из азовских медуз и понимали, что по своим функциям он абсолютно идентичен белку стоимостью в тысячу долларов — значит, с его помощью тоже можно печатать органы, клетки или импланты. Да, звучит фантастически, но на практике — вполне реализуемо.
…и остановить опыты на животных!
Некоторые люди считают биоинженерию неэтичной профессией, так как наша работа связана с опытами над животными. Однако здесь нужно помнить два нюанса: во-первых, любую науку держат в строгих рамках стандарты биоэтики. Во-вторых, именно биоинженеры работают над проектами, которые помогут отказаться от тестирований на живых существах.
Одним из направлений проектной работы в нашем университете стало создание искусственного мяса: учёные берут стволовые клетки, смешивают их с гидрогелем и печатают так называемые скаффолды, или «строительные леса» в форме котлеты, в которых живут и размножаются клетки. Затем к гелю добавляют факторы роста и помещают смесь в инкубаторы, где затем нарастает клеточное мясо.
«Стоп, а при чём здесь медузы?» — спросите вы. Всё просто: без их коллагена, например, не было бы гидрогеля для биопечати.
3. Вырастить настоящие человеческие органы
Биоинженерия как дисциплина складывалась в ответ на глобальные вызовы современности: исследователи стараются уменьшить количество потребляемого на планете мяса животных, борются с парниковым эффектом и спасают миллионы жизней благодаря вакцинам (вакцины от СOVID-19, кстати, тоже были разработаны биоинженерами).
Ещё одна актуальная проблема для всего мира — трансплантация органов. Сейчас пересадка может произойти только при смерти мозга донора, но биоинженеры считают, что в будущем станет возможно пересаживать человеку биосовместимые органы — например, выращенные в теле свиньи (подобные эксперименты проводятся уже сейчас) — и таким образом устранить дефицит в трансплантологии. Эксперты уверены, что не слишком сложные органы (например, кожу) можно будет даже напечатать на 3D-принтере — это облегчит работу ожоговых центров.

4. Победить опухоли с помощью искусственного интеллекта
Одна из наших передовых разработок — программа, которая при помощи искусственного интеллекта будет находить и оценивать опухолевые клетки в тканях. Этот научный проект стал финалистом экспериментального конкурса для молодых ученых «BlueSky Research — Искусственный интеллект в науке», основная цель которого — объединить усилия ученых и специалистов в области ИИ для создания перспективных научных проектов и, в будущем, рыночных продуктов, необходимых обществу.
Над проектом работала междисциплинарная команда из биологов, врачей и IT-архитекторов нейронных сетей: врачи и учёные оцифровали и загрузили в компьютер банк со срезами опухолей, а IT-специалисты строили нейросеть, которая научилась распознавать трансформированные клетки — те, которые имеют признаки опухоли (например, часто делятся). Так учёные сделали первый шаг к тому, чтобы привести диагностику опухолей в более автоматизированный режим: в этом случае пациент будет быстрее узнавать диагноз, а количество ошибок из-за человеческого фактора уменьшится.
Исследования длятся уже девять месяцев: за это время учёные пришли к первым результатам и прототипам программы — теперь ее предстоит развивать, учить и загружать все больше изображений, чтобы база нейросети расширялась, а сама нейросеть без ошибок справлялась с задачей распознавания коварных опухолей.
5. Воплотить в реальность самые фантастические сценарии
Будущим учёным полезно смотреть и разбирать фантастические фильмы и сериалы: когда-нибудь они наверняка станут реальностью.
Например, в одном фильме 90-х годов сюжет строился вокруг редактирования генома: учёные вырезали из цепочек ненужные гены и добавляли нужные, создавая идеальных людей, которые не были подвержены болезням. В ближайшем будущем этот сценарий может воплотиться в жизнь: уже сейчас существуют искусственные матки, благодаря которым беременность может протекать вне материнской утробы, а искусственным оплодотворением в наше время уже мало кого можно удивить.
Конечно, одновременно с биоинженерией будет развиваться и биоэтика: вероятно, в обозримом будущем появится некий свод правил для учёных, которые занимаются исследованиями генома. Но сама по себе мысль, что человечество постепенно сможет реализовать всё более фантастические сценарии, меняет сознание и расширяет границы возможного. Это не может не вдохновлять.
Фото: Екатерина Дымова
Популярные комментарии
АндрейАбсолютно согласен! Надо ещё и математику убрать, а то учат детей думать и раскладывать по полочкам! И читать и грамотно общаться сейчас не в моде. Есть же нейросеть! И комментарии поможет написать! Отправлять в школу только на физкультуру, труды и ОБЗиР. А все остальные предметы платно и по желанию! Хотя и эти три предмета требуют особой подготовки, поэтому их надо тоже по желанию, а лучше вообще платно!
«Врачей жалко. А вас, тварей, нет». Честный монолог учительницы о том, что стоит за особым статусом педагогов
Виктория Ильина«Короткий ответ: никак» — пожалуй, самая спорная рекомендация статьи. Да, признание родителей не изменит прошлого, а разговор не гарантирует извинений. Но это не значит, что о пережитом нужно молчать. Между «устроить суд истории» и «закрыть тему» есть третья возможность: спокойно рассказать, что помнишь, что чувствовал и как это на тебя повлияло. Не ради мести или покаяния, а чтобы назвать пережитое своими словами и обозначить границы. Родители могут искренне не помнить — но статья лишь предполагает это, не зная обстоятельств конкретной семьи. Избирательность памяти сама по себе не доказывает ни забывчивости, ни правоты одной из сторон. Почему же защитная версия взрослых считается вероятной, а желание выросшего ребёнка высказаться объявляется попыткой «переписать детство»? Забыть старые обиды по приказу невозможно. Молчание не означает, что проблема решена. Исследования также показывают: пережитое в детстве насилие связано с повышенным риском повторения жестокого или пренебрежительного обращения со своими детьми. Поэтому очень важно не «оставить родителей в покое», а осмыслить свой опыт и не передать его дальше. Разумеется, разговор стоит подготовить и вести без оскорблений. А вот объявлять молчание универсальным способом исцеления — безответственно, важно не просто прекратить разговоры о прошлом, а именно разобраться, как не воспроизвести пережитую несправедливость уже в отношениях со своими детьми.
Родители били меня в детстве, а теперь говорят, что ничего не было. Почему они так делают?
Юрий НикольскийПолвека сохраняю вес. Утром встаю на весы. Если вес выше той отметки, что установил полвека тому назад, то в этот день пищи на четверть меньше предыдущего дня. Ем по 6 раз в день, йогурт за час до сна. Не редко толстеют в годы, когда перестают расти — здесь уменьшаются затраты, а привычка есть столько же сохраняется. Второй период после окончания учёбы — начинается спокойная жизнь. Третий период — организм стареет, то новые клетки образуются всё реже. Сейчас потребляю пищи в 3 раза меньше чем полвека тому назад. Для женщин ещё есть периоды, связанные с беременностью.
Дело не в гормонах: 10 ошибок, из-за которых вы не можете похудеть






