Биотехнологии

Крионика — возможность обратимой заморозки тела и органов — сулит огромные перспективы: по сути, это машина времени для переноса в будущее. По задумке, криопациенты получают шанс перенестись в будущее, где уже могут быть побеждены большинство болезней, а может быть, даже и сама смерть. В теории, при температуре жидкого азота органические объекты могут сохраняться тысячелетиями, однако, как всегда, есть одно НО — кристаллизация воды. Внутри биологических объектов возникают кристаллы льда, которые рвут клетки и мембраны, делая обратимую разморозку чрезвычайно трудной.

В статье мы предложим новую идею, которая может сделать возможной витрификацию (заморозка без кристаллизации).

Это сугубо личное наблюдение, но когда при первом знакомстве человек говорит о том, что он «просветленный» или «проработанный», то вероятнее всего вы не встретите в жизни большего психопата. Поездки на Бали, занятие йогой, работа с грибами, не делают тебя «более глубоким». Как писал Виктор Франкл: «если духовные основания подменяются химическими причинами, то следствие будет лишь артефактом. Тупиком». Поэтому в статье разбираю феномен Эго, опасность использования психоделиков и заблуждения, касательно просветленности и «включенного сознания».

Пока ещё полёты в космос не приобрели массовый характер, несмотря на усилия Безоса, Брэнсона и Маска. Однако исследователи и изобретатели обдумывают физиологические особенности и проблемы человеческого питания за пределами Земли, а также прорабатывают различные решения. Об этом мы сегодня и поговорим. 

Мировой рынок нейроинтерфейсов переживает бум — конкуренты теснят Маска не только в нише электрокаров и роботакси, но и на ниве Neuralink. Так, американская Precision Neuroscience впервые в истории получила разрешение на коммерческую кибернизацию людей — теперь больницы смогут «назначать» девайс пациентам с параличом, он должен помочь им переводить намерения в команды для управления электроникой. Paradromics тем временем создает высокоскоростное устройство, перекодирующее внутренние попытки говорить у людей с афазией напрямую в речь, а Synchron развивает удобный метод доставки нейроимплантов в мозг через вену. Словом, событий хватает — а аналитики Morgan Stanley даже предрекают медицине этакий киберпанк-прорыв уже в ближайшие пять лет. 

Но сегодня мы не хотели говорить ни о чем из вышеперечисленного, так как все это — девайсы для зрелого, уже сформировавшегося мозга. А вот мозг in utero — растущий, эмбриональный — гораздо более труднодоступная система. Между тем, как сегодня полагает наука, именно на внутриутробной стадии закладывается нейронная платформа шизофрении, аутизма, эпилепсии, СДВГ и прочих нейродивергенций. 

К счастью, в этой области дело тоже движется. Совсем недавно группа ученых из Гарвардской школы инженерии Джона А. Полсона опубликовала исследование по результата тестирования нового нейроинтерфейса, разработанного, чтобы не просто изучать мозг эмбриона, а буквально врастать в него — и даже стимулировать нейрогенез. В основе устройства — геометрический трюк природы, знакомый нам по боди-хоррор-иллюстрациям в учебниках биологии, — закрытие нервной трубки у плода. Но обо всем по порядку.

• Учёные обнаружили огромное количество микропластика в городском воздухе

• Новый тест позволяет выяснить, какие антибиотики действительно убивают бактерии

• Учёные научились производить сахар нового типа, с тем же вкусом, но без некоторых побочек

• Учёные ищут лекарство от туберкулёза, заражая «лёгкие на чипе»

• Учёные создали порошковый спрей, который мгновенно останавливает кровотечение

Neuralink — это нейротехнологическая компания, основанная Илоном Маском в 2016 году. Она разработала вживляемый нейроинтерфейс (BCI), передающий данные и/или питание без проводных соединений через кожу и превращающий сигналы мозга в действия. 

Цель технологии — помочь людям с параличом восстановить подвижность, а в перспективе — вернуть зрение тем, кто родился слепым. Проект развивается как частная инициатива и стремится внедрить BCI в реальную медицинскую практику. Как работает Neuralink и чего уже добилась, расскажем в этой статье.

Когда речь идет про моделирование работы мозга, то возникает проблема «не видеть лес за деревьями». Модель каждого, взятого по отдельности нейрона, может работать достаточно хорошо. Можно даже связать их в достаточно стабильную нейронную цепь. Но дальнейшее моделирование «поведения, близкого к реальному», становится вызовом. До сегодняшнего дня.

• Американцы, худеющие при помощи новых препаратов, тратят меньше денег на еду

• Учёные придумали, как натравить иммунную систему организма на раковые клетки

• Разработана революционная технология восстановления зрения

• Новые пищевые рекомендации в США: диета с очень высоким содержанием белка, говяжий жир в качестве здорового жира и не обезжиренные молочные продукты.

• Антивозрастная инъекция восстанавливает хрящевую ткань колена и предотвращает артрит

Биомимикрия — штука древняя. Крыло самолета «срисовали» у птиц, застежку-липучку — с репейника, а клейкую ленту — с лапок геккона. Но это и так всем известно.

Сейчас на переднем крае науки творится нечто совсем другое (и местами откровенно жуткое): мертвые пауки работают микрозахватами. Хоботки комаров — соплами для принтеров. Панцири креветок превращаются из отходов в детали роботов. Ученые наконец разобрались, почему сова летает бесшумно, — и теперь дата-центры стали тише. А одноклеточный слизевик, у которого нет ни мозга, ни нервной системы, спроектировал транспортную сеть не хуже инженеров токийского метро.

Раньше у природы только копировали идеи. Теперь ее саму берут в оборот. Добро пожаловать в эпоху некроботов, некропринтеров и бактерий-шпионов. Ниже — семь кейсов современной биомимикрии, от которых немного не по себе. И пара классических историй, которые уже стали хрестоматийными, но все еще впечатляют.

Исследователи Медицинского центра Ратгерса картировали нейронные связи головного мозга 960 добровольцев в режиме реального времени. Эта карта показала, как быстрые и медленные нейронные процессы объединяются для создания сложного поведения. Ученые обнаружили, что внутренние нейронные временные масштабы, временные окна обработки информации для каждого участка мозга, напрямую формируются путями белого вещества. И само белое вещество распределяет сигналы по всему мозгу. У людей с более полной синхронизацией между нейронными связями и синхронизацией локальной обработкой сигналов, мышление было более здравым и целостным.

Существует агентство DARPA, созданное в годы холодной войны. Благодаря нему зародился интернет, GPS, Siri, появился ИИ, беспилотные авто и даже вакцина от COVID-19. О передовых разработках человечества: от насекомых-киборгов и стимуляторов для солдат до передачи тока на расстоянии.

В первой части мы написали базовый поиск gRNA с фильтрацией по GC-составу. Работает, но тупо: все кандидаты в диапазоне 40-60% считаются равнозначными. В реальности это не так.
Сегодня добавим систему скоринга — будем ранжировать gRNA по качеству, учитывая позицию нуклеотидов и особенности U6-промотора. Потом подключим NCBI BLAST, чтобы проверять кандидатов на off-target: не порежет ли Cas9 что-нибудь лишнее в геноме.
Тестировать будем на гене CCR5 — том самом, который отредактировал китайский учёный Хэ Цзянькуй в скандальном эксперименте 2018 года.

Несколько лет назад я наткнулся на статью про CRISPR‑Cas9 и домашние биолаборатории — люди буквально у себя дома экспериментировали с редактированием генов. Я бэкенд‑разработчик, биологию последний раз открывал в школе, но желание разобраться никуда не делось. В этой статье разберёмся, как работает CRISPR на минимальном уровне, и напишем CLI‑утилиту на Python для поиска потенциальных guide RNA — «наводчиков» для молекулярных ножниц Cas9.

Для стимуляции конкретных отделов мозга обычно используются нейроимпланты. Для их установки необходимо просверлить часть черепа и установить электроды напрямую в мозг. Но, вместо того чтобы сверлить череп и устанавливать электроды в мозг, можно использовать новое гибкое устройство. Имплант плотно прилегает к поверхности черепа, повторяет его форму и стимулирует участки мозга светом, что проходит сквозь кость. Нюанс – нужно генетически отредактировать нейроны.

Среди наиболее удивительных вещей, о которых я узнал за пять лет работы в редакции «Хабра» — игра «Жизнь» Джона Конвея, представляющая собой эталонный клеточный автомат. В моём втором блоге @Sivchenko_translate где собраны технические переводы, я опубликовал в январе 2023 года статью «Игра «Жизнь» — как собрать произвольный шаблон всего из 15 глайдеров», в комментариях к которой среди прочих отметился и уважаемый Павел Гранковский @Pavgran впоследствии вышедший со мной на связь и посоветовавший почитать замечательную бесплатную книгу «Conway's Game of Life Mathematics and Construction».

В меру моего понимания этого клеточного автомата, такую систему вполне можно было бы воспроизвести in vivo при помощи генетических алгоритмов. Сегодня я хочу рассказать вам о разработке, которая очень приблизилась к этому идеалу – так называемых «ксеноботах». Это самовоспроизводящиеся многоклеточные биороботы, созданные в 2021 году на основе стволовых клеток лягушки. С ксеноботами связывают заманчивые перспективы развития наномедицины, а также существенные риски, которые могут возникнуть при неконтролируемой репликации таких единиц. Ранее ксеноботы упоминались на Хабре как в новостях, так и в лонгридах, например, в статье уважаемого @Dmytro_Kikot «Ксеноботы: живые нанороботы из клеток лягушки», вышедшей в корпоративном блоге «ua-hosting.company». А теперь пойдёмте под кат.

Более 15 человек на планете внедрили в мозг инвазивный чип: все они люди с серьезными ОВЗ. О технологиях гибких и жестких электродах, робособаках и будущем, к которому сделан первый шаг.

Ученые из университетов Пенсильвании и Мичигана создали самых маленьких в мире автономных и программируемых роботов. Размер около 200 микрометров — примерно вдвое больше ширины человеческого волоса.  Каждый робот способен воспринимать окружающую среду, «думать» и действовать независимо, без внешних указаний. Цель технологии – отслеживать состояние отдельных клеток в нашем организме, адресно доставлять лекарства или значительно улучшить разработку микроэлектроники.

Сильный ветер Санта-Ана уже дул на улице, когда я запустил на своём компьютере первую симуляцию червя. Я не хакер, но это было достаточно просто: открыть терминал, вставить несколько команд из GitHub, наблюдать, как символы каскадом падают по экрану. Прямо как в кино. Я просматривал проходящий код в поисках знакомых слов — нейрон, синапс — когда друг пришёл за мной, чтобы пойти поужинать. «Секунду, — крикнул я из своего кабинета. — Я тут запускаю червя на своём компьютере».

В корейском ресторане царила сумасшедшая атмосфера; ветер сгибал пальмы пополам и гонял тележки по парковке. Атмосфера казалась напряжённой и нереальной, как подкаст на двойной скорости. «Ты что, занимаешься киберпреступностью?» — спросил мой друг. Я попытался объяснить через шум: «Нет, не червь, как Stuxnet. Червь, как у Ричарда Скарри» [Ричард Скарри – известный американский иллюстратор детских книжек, одна из которых называется «Приключения обыкновенного червяка» / прим. перев.].

К тому времени, когда я вернулся домой, уже стемнело, и первые искры пожаров уже упали на Альтадену. На моём ноутбуке, в объёмном пиксельном поле, меня ждал червь. Заострённый с обоих концов, он парил в тумане частиц, жутко прямой и неподвижный. Конечно, он не был живым. Но всё равно он казался мне мертвее мёртвого. «Браво, — сказал Стивен Ларсон, когда я связался с ним позже тем же вечером. — Вы дошли до состояния „hello world“ в симуляции».

Когда выходят статьи/новости про новые соединения или революцию в медицине, то в комментариях часто встречается нарратив «невозможности». Это будет дорого, это будет недоступно людям, это потребует десятилетий… Буквально в январе 2025 года вышел материал про соединение, которое помогает терять жир, а не мышцы. И вот, в январе 2026 года этот препарат выходит на рынок. Таблетка для похудения по доступной цене!

Многие помнят как давно была на слуху такая проблема как озоновая дыра. Сколько было споров о реальности проблемы, о том как её решить, и что же вообще теперь делать. Как много было заявлений что это фейк, и проблема выдумана. А потом как-то всё затихло. Хотите с сегодняшнего дня посмотреть назад и разобраться, что же это такое было?