Биотехнологии

Биоэлектроника — это междисциплинарная область, которая объединяет принципы и методы биологии и электроники для разработки передовых технологий и устройств для взаимодействия с биологическими системами. Это интеграция электронных компонентов, схем и систем с живыми организмами или биологическими материалами, позволяющая измерять, отслеживать, контролировать или манипулировать биологическими процессами на разных уровнях — от клеточного до уровня всего организма. Биоэлектронные технологии часто включают в себя датчики, исполнительные механизмы, микроэлектронику и инструменты биоинформатики, которые позволяют отслеживать, анализировать и вмешиваться в работу биологических систем в режиме реального времени. Эти технологии находят применение в различных областях, включая медицинскую диагностику, терапевтические вмешательства, нейроинженерию, биосенсорику, регенеративную медицину и персонализированное здравоохранение. О них мы сегодня и поговорим. 

Читая состав продукта в магазине, мы часто ужасаемся напечатанному с задней стороны набору слов. У нас промелькает мысль (с явно негативной окраской): «да тут одна сплошная химия». Такая житейская неприязнь ко всему химическому объясняется простым отвращением к неестественному и сложному. Смотря на названия перфторан, метилпреднизолон, сульфасалазин, становится как‑то не по себе.

(для справки: это незаменимые фармацевтические препараты, без которых не обходится лечение некоторых серьезных заболеваний и травм. Например, перфторан — это временный искусственный заменитель крови с функцией газообмена)

Забавно, но подобная ситуация наблюдается и в сфере, оторванной от бытовых вопросов — в сфере венчурных инвестиций. Конечно, нельзя переносить обыденное на корпоративное и говорить, что поголовно все управляющие фондов ненавидят и презирают химию. Ведь если это может приносить деньги, то все равно, что это. Но реальность такова: смотря на статистику капиталовложений и отчёты фондов, складывается впечатление, что химия буквально избегается (не просто так). Химические стартапы получают «мизерные» деньги при необходимости огромных затрат на запуск проекта.

Однако и этому есть простое объяснение (как и в случае с «житейской неприязнью»). Вкратце: долго и сложно. Несмотря на инновационность и необходимость исследований в химии и их дальнейшую коммерциализацию с потенциальными «иксами».

Разберем поподробнее. Отличительною особенностью запуска химического стартапа является гиперфокус на R&D (Research and Development/НИОКР). Разработка и изучение молекулы, материала занимает много времени. Для R&D нужны реагенты, оборудование, лаборатория, да и химики, в конце концов. И это всё совсем недешево. К примеру, хроматограф (базовый аппарат для анализа вещества) стоит от двух миллионов рублей.

Еще из школьной программы помню о том, что наш ЖКТ обладает невероятной способностью к регенерации. Но почему это происходит? Как ни странно, секрет кроется в организации клеток. И это тот уровень микроменеджмента который не снился ни одной корпорации.

Под словом биохакинг подразумеваются целенаправленные действия на биомеханизмы организма, подкрепленные научными доказательствами и при наличии технических ресурсов. Цель таких действий – стать лучше. Остается только понять, что значит «лучше» и какие риски предпочтительны для человека. Особенно в погоне за похудением?

Идея «сжигать жир в проблемной зоне» крайне востребована в мире потребления. И тайваньская компания Caliway Pharmaceuticals предлагает готовое решение. Это первая в мире инъекция, запускающая запрограммированную гибель жировых клеток в месте укола. Живот, бока, бёдра – разницы никакой. Вводи препарат и худей, создавая идеальный образ. Осталось только получить одобрение FDA.

Сейчас на Хабре много пишут о галлюцинировании нейронных сетей и больших языковых моделей в частности. Хорошим введением в эту тему, написанным с философских позиций, мне представляется текст уважаемого Дэна Рычковского @DZRobo «Когда ИИ закрывает глаза: путешествие между воображением и галлюцинациями». Базовое техническое погружение в тему вы найдёте в статье уважаемой @toppal «Причины возникновения галлюцинаций LLM», это перевод академической статьи специалистов Харбинского технологического института, опубликованной в конце 2024 года. Действительно, в большинстве источников галлюцинации ИИ рассматривают либо в негативном ключе, либо как неизбежный побочный эффект, связанный с попытками «вшить» синтетический аналог воображения в вычислительную сеть.

Я же хочу остановиться на менее известном аспекте работы нейронок, в котором галлюцинации могут восприниматься как положительная и даже необходимая часть работы алгоритма. Речь пойдёт об искусственном повышении размерности данных, подаваемых на вход в нейросеть, и о том, к чему такая практика может приводить. Наиболее известное проявление такого эффекта известно в англоязычных источниках под названием «проклятие размерности» (curse of dimensionality).

Вы когда-нибудь задумывались, сколько тайн скрыто в миллиардах генетических последовательностей, данных о белках и эпигенетических механизмах? А теперь представьте, как алгоритмы преобразуют этот хаос в логичные и работающие модели.

Не так давно алгоритмы в биоинформатике собирались вручную. Сегодня, благодаря машинному обучению, они адаптируются, обучаясь на предоставленных данных, вычленяют низкоуровневые закономерности и формируют абстрактные представления.

В сфере биотехнологий происходит тектонический сдвиг, вызванный деятельностью китайских производителей лекарств, которые прошли долгий путь от подражания западным компаниям до того, чтобы бросить вызов их доминированию в сфере инноваций.

Я никогда не был сторонником «убери этот продукт из рациона и ты…». В этой статье разобрано исследование, которое указывает на роль цистеина – заменимой аминокислоты. И снижение доли цистеина в рационе, именно при похудении, коррелирует с адекватной потерей веса. Почему, как и насколько значимо – в материале.

В глубинах океана, где солнечный свет не проникает, или в ночных лесах, где тьма скрывает всё, природа иногда зажигает свои собственные фонари. Биолюминесценция — способность живых организмов излучать свет — кажется чудом, которое одновременно завораживает и озадачивает. От мерцающих светлячков до глубоководных рыб с их сияющими органами, этот феномен встречается в самых разных уголках биосферы. Но почему эволюция создала эту способность? Как она возникла? И что биолюминесценция говорит нам о природе жизни и её изобретательности? Давайте погрузимся в этот светящийся мир, где биология переплетается с философией, а сияние живых существ становится метафорой нашего стремления понять Вселенную.

Технологии бионического зрения повышают светочувствительность и восстанавливают зрение. Они необходимы пациентам с генетическими наследственными и возрастными дегенеративными патологиями сетчатки глаза.

Только представьте, два миллиона человек по всему миру рождаются с отличным зрением. Но, достигнув подросткового возраста, начинают его терять из-за наследственных генетических заболеваний сетчатки. Потеря зрения прогрессирует и не поддается лечению. Уже к наступлению трудоспособного возраста большинство этих людей полностью слепнут.

Машинное обучение проникает во все большее число научных и прикладных областей — от финансов до биомедицины. Даже такая сложная и специфичная сфера, как медицинская метагеномика, сегодня все активнее использует ML для диагностики заболеваний, поиска биомаркеров и анализа микробиоты. О том, какие задачи решает ML в метагеномике и с какими трудностями сталкиваются исследователи, рассказывает к. м. н. Анастасия Холодная — выпускница магистратуры «Прикладной анализ данных в медицинской сфере» и эксперт Центра «Пуск».

Белок, обнаруженный в наших клетках, это инструмент для устранения биологического старения. Технически он работает как клей, восстанавливая поврежденную ДНК и предотвращая неврологическую дегенерацию. В том числе ту, которая наблюдается при болезнях двигательных нейронов, болезнях Альцгеймера и Паркинсона.

Сироп агавы, эритрит, стевия, мальтит и ещё десяток сахарозаменителей — что из этого действительно работает? Что выбрать, если у вас диабет или вы хотите отказаться от сахара? И правда ли шоколадка «Sugar-free» действительно без сахара и углеводов?

Меня зовут Тоня, я живу с диабетом 1-го типа и за последние годы перепробовала множество альтернатив сахара. В этой статье расскажу, как устроены сахарозаменители, как они влияют на уровень глюкозы и микробиоту, а также какие из них лучше использовать в зависимости от ваших целей и сладких задач.

Если у вас отвращение к горькому вкусу грейпфрута, капусты, брокколи и даже алкоголю, то вы можете стать отличным дегустатором. А если серьезно, то на одного человека из четырех приходится ген, который вызывает эту чувствительность. Также наличие и активность этого гена влияет на вероятность хронической болезни почек и биполярное расстройство.

Шёл 1905 год, когда французский биолог Люсьен Куэно столкнулся с головоломкой. Он занимался разведением мышей, пытаясь расшифровать закономерности наследования окраски шерсти, но результаты одного из скрещиваний получались не такими, как он ожидал. Когда Куэно вывел гетерозиготных желтокожих мышей, у которых жёлтый окрас был доминантным признаком, а чёрный — рецессивным, он заметил, что на каждую чёрную мышь рождалось две жёлтых, вместо предсказанного соотношения 3:1. Потребовалось ещё пять лет, чтобы пара американских исследователей придумала объяснение происходящему, после чего мышь стала главным модельным организмом биомедицины.

Загадка Куэно поначалу казалась нарушением менделевских законов наследования. Но такие исключения типичны для биологии, где простые правила сговариваются между собой и порождают невероятные вариации, заслоняя наше понимание, как заслоняет поле зрения густой туман. В то время, несмотря на то, что селекционеры уже давно использовали закономерности в наследовании, принципы, лежащие в основе наследственности, оставались загадочными. Так было до тех пор, пока австрийский монах Грегор Мендель не показал, что признаки передаются от родителей к потомству в виде дискретных, независимых друг от друга пакетов.

Черпая вдохновение из технологии CAR T-клеток, используемой для персонализированного лечения рака, исследователи провели экспериментальное исследование, показывающее, как похожие соединения могут точно воздействовать на белковые клубки и бляшки в мозге.

• Японская ходьба: преимущества этого фитнес-направления

• Американский стартап заявляет о «первом в истории» программном обеспечении для генетической оптимизации эмбрионов при ЭКО

• Брачные предпочтения человека, основанные на запахах, не гарантируют совместимость на уровне гамет

• Команда из Мельбурна продемонстрировала способ сделать ВИЧ видимым внутри белых кровяных клеток, что открывает путь к его полному выведению из организма

• Учёные раскрыли секрет продуктивности — и почему вам следует делать более длительные перерывы

В этой статье я хочу поделиться опытом разработки iOS-приложения для роботизированного микроскопа с AI-распознаванием клеток крови — как оно устроено, какие задачи пришлось решать, на какие грабли пришлось наткнуться и как iPhone можно использовать в качестве лабораторного инструмента.

Это не очередной todo-лист с авторизацией или приложение для наложения масок на селфи  — в центре внимания: видеопоток с окуляра микроскопа, нейронки, работа с железом, Bluetooth-управление перемещением стекол, и всё это — прямо на iPhone. 

При этом я постарался не уходить в чрезмерные технические детали, чтобы статья оставалась доступной для большей части аудитории. 

Почти в каждой статье про мозг, продуктивность, личную эффективность и биохакинг я пишу о том, что наш организм был и остается универсальной системой. И в мире есть масса факторов и ко-факторов, которые могут совершенно по-разному влиять на организм. И немудрено, что один конкретный препарат может обладать сразу несколькими эффектами. В зависимости от использования.