Биотехнологии

7 июля стартовал недельный онлайн-хакатон Built with Claude: Life Sciences. Его провели Anthropic вместе с институтом Гладстона и площадкой Cerebral Valley, участники со всего мира собирали проекты на стыке ИИ и биомедицины, используя Claude Code и научный доступ к Claude. Вчера - 17 июля объявили победителей. Ниже, разбор пяти призовых проектов и общий инженерный приём, который их объединяет.

Я уже пять раз секвенировал свой геном с помощью портативного секвенатора MinION, разработанного Oxford Nanopore Technologies. Этот процесс включает взятие мазка, его подготовку, пропуск через секвенатор и последующий анализ. Для этой задачи хорошо подходит буккальный эпителий (клеточная ткань внутренней поверхности щёк) — он легко доступен и быстро восстанавливается. Однако эти ткани не подходят для диагностики рака, выявления воспалений или оценки экспрессии генов в других частях тела. Например, если у вас сыпь на груди и вы хотите узнать, какие гены экспрессируются в воспаленных клетках, вам нужно собирать именно эти проблемные клетки и сравнивать с их здоровыми образцами.

Для секвенирования клеток я купил специальный лабораторный материал и расходники. Мне пришлось около двух месяцев собирать всё необходимое, чтобы выполнить качественный процесс от и до. К тому же, стоит это всё очень дорого для рядового человека, хотя цены снижаются (причём экспоненциально!). Так что в будущем мы получим вполне доступную технологию — как это было с сотовыми телефонами или ИИ — которая позволит нам в реальном времени узнавать экспрессию генов ДНК и РНК.

Разберём современные теории старения и посмотрим на проблему с инженерной точки зрения. На примере нейронного клеточного автомата покажем, как система может долго сохранять устойчивость, а затем начать разрушаться без отдельной «программы смерти».

Построим кривые дожития, найдём скрытые модельные биомаркеры старения и попробуем воздействовать на внутреннее состояние системы. В результате частично восстановим клеточную массу и форму, а заодно увидим, почему хорошие биомаркеры не всегда совпадают с лучшими точками управления.

Биологи уже много лет пытаются собрать из отдельных молекул систему, похожую на живую клетку. Главная сложность здесь в том, чтобы объединить отдельные реакции в единый работающий цикл. Репликация ДНК, синтез белков, рост мембраны и деление — все это должно происходить внутри замкнутого пространства и повторяться из поколения в поколение.

Раньше получалось только что-то одно: либо репликация ДНК в липидных пузырьках, либо рост мембраны, либо синтез белка. Полноценный цикл долго оставался недостижимым. Недавняя работа группы Кейт Адамалы из Университета Миннесоты вплотную приблизилась к этой цели. Их искусственные клетки — пока простые, но уже способные делиться несколько раз.

В этой статье попробуем посмотреть на белки как на инженерные конструкции. Разберём, как форма, заряды, альфа-спирали и бета-листы превращают аминокислотную цепочку в подвижный механизм, а АТФ помогает переключать его состояния. На примере убиквитина посмотрим, как современные модели вроде BioEmu позволяют оценивать возможные формы белка и собирать из них наглядную анимацию. В конце поговорим о том, как такие модели могут помочь перейти от чтения ДНК к пониманию структуры, динамики и взаимодействий белков, а затем ускорить поиск новых лекарств.

В прошлой части я рассказывал о файлах и их форматах, которые я получил после полногеномного секвенирования.

В этой статье поговорим о трактовке результатов секвенирования с помощью ИИ, опенсорсного инструмента Just-DNA-Lite, а также о пересборке генома.

Серия статей о том, как устроены живые системы с точки зрения вычислений, управления и проектирования.

В этой статье попробуем разобраться, как инженеру воспринимать клетку, ДНК и развитие организма, используя понятные аналогии с микроконтроллерами, нейросетями и клеточными автоматами.

Миссия компании Conception заключается в том, чтобы превратить стволовые клетки в человеческие яйцеклетки и переосмыслить понятие фертильности.

Мы хотим поделиться захватывающей новостью: нам удалось получить первые ранние человеческие яйцеклетки («первичные ооциты»), полученные из стволовых клеток. После простого забора крови мы преобразовали клетки крови в стволовые клетки, а затем стимулировали эти стволовые клетки к формированию миниатюрных человеческих яичников, содержащих ранние яйцеклетки.

Хотя предстоит ещё проделать работу по доведению этих яйцеклеток до полной зрелости, мы считаем это значительным научным прорывом.

Впервые в истории биологи поместили набор неживых компонентов в мембрану, похожую на клеточную, и стали свидетелями того, как этот «мешок» из молекул начал вести себя как живой организм. Созданная в лаборатории синтетическая клетка росла, реплицировала свою ДНК и делилась, демонстрируя основные функции клеточного цикла.

«Это впечатляющий шаг, — сказал Джек Шостак, который изучает происхождение жизни в Чикагском университете и не участвовал в данном исследовании. — Мне не известны другие попытки создать искусственную клетку из биологических компонентов, которые продвинулись бы так далеко».

По существующим понятиям эта клетка не является живой. Она не может выжить без постоянного поступления питательных веществ и рибосом — механизмов, необходимых для синтеза белков. У неё нет защитных механизмов или эффективной системы выведения отходов. Но это самое убедительное на сегодняшний день доказательство того, что можно создать жизнь из неживого — цель, к которой синтетические биологи стремятся уже десятилетиями.

Начну с главного: в отличие от нашего серого вещества, у кремниевой нейросети нет белка, который слипается в бляшки, нет нейрофибриллярных клубков из тау-белка и много чего еще нет. И хотя к концу контекстного окна модель начинает соображать хуже, списать ее сбои на нейросетевой аналог деменции не выйдет, механизм тут совсем другой. Так что ждать, что сеть сама собой, к концу диалога, доберется до чего-то похожего на настоящую болезнь, не приходится.

Когда речь заходит о том, чтобы человек управлял своей бионической конечностью-протезом с помощью мозга, перед инженерами, врачами и пациентами встает сложный выбор. Имплантировать чип, получающий сигналы от мозга, непосредственно в голову пациента или наладить управление конечностью неинвазивно? В каждом из этих способов есть свои плюсы и минусы. При вживлении электродов в зону коры головного мозга, отвечающую за моторику, получается более мощный сигнал. Запись разрядов нейронов происходит напрямую, сигнал четкий, многоканальный. Он встречает меньше помех в виде костных тканей, мимики лица.

А при неинвазивном управлении уходят риски кровотечений, инфекций и отторжения. Устройство можно надеть и снять за минуту. Оно отлично подходит для реабилитации или когда операция противопоказана. Но при таком методе главным критерием становится четкость восприятия бионическим протезом сигнала от мозга. Все дело в шуме. Сигнал проходит через кости черепа и кожу, теряя силу. Датчики улавливают многочисленные помехи (моргание, напряжение мышц шеи). Есть потеря в скорости и точности: протез работает с небольшой задержкой, поэтому трудно выполнить задачу со сложной моторикой, например завязать шнурки.

Но есть хорошие новости для сторонников щадящего метода. Разберемся в них на примере одного из проектов, который усиливает сигнал с помощью интеграции в управляющую систему модуля компьютерного зрения, а также технологии дополненной реальности (AR).

Несмотря на развитие Lab-on-a-Chip, механически взять живую клетку, удержать и переместить, не повредив мембрану, практически невозможно. Отсутствие такого инструмента серьезно ограничивает прикладные сценарии современных биоэлектронных и микрофлюидных систем.

При выращивании органоидов кластеры стволовых клеток необходимо подводить друг к другу в точной конфигурации, потому что от расположения клеток на старте зависит структура будущей модели органа. Нейронные органоиды нужно фиксировать на часы и дни, пока формируются аксональные связи, и параллельно отслеживать химический отклик, не перемещая образец.

В персонализированной медицине задача другая: тестировать препараты на клетках конкретного пациента, причем массово и параллельно. Каждый перенос между приборами — риск потерять материал, которого и так немного.

Группа из ETH Zurich предложила решение — CMOS-чип с интегрированными микрозахватами, который устраняет ограничения бесконтактных методов манипуляции клетками. Систему представили на конференции ISSCC в феврале 2026 года. В этом материале разберем принцип работы актуаторов и аналитические возможности платформы.

В прошлой статье я рассказал, как получил Starter Kit для сбора материалов для секвенирования и отправил его в США. А также о встроенном в Nebula функционале для его анализа.

В этой статье я приведу минимальную базу о том, как выполняется секвенирование, а потом разберём типы и содержание конкретных файлов, полученных мной от Nebula.

Привет, Хабр! Я Наталья, занимаюсь технологическим развитием агропромышленного комплекса в Россельхозбанке. Наша команда активно помогает инновационным компаниям расти, а агрохолдингам внедрять новые решения первыми. Кажется, тренд на эффективность и экологию дошёл и до удобрений, и теперь фермеры не готовы бесконтрольно вносить в землю обычные минеральные удобрения, повышающие урожайность. В этой статье хочу рассказать вам об одной из самых обсуждаемых тем в агро — удобрениях с программируемым высвобождением и биоудобрениях. Что это такое и с чем это едят?

Мы переходим от эпохи грубой силы к эпохе умного управления и комплексной работы с живой системой. Удобрения становятся операционной системой на почвенном компьютере. И мы только начинаем понимать, как ей грамотно управлять.

Приветствую всех!

Думаю, многим из вас доводилось в рамках диспансеризации или по предписанию врача идти в лабораторию и сдавать что-то на анализ чего-то. А ещё, уверен, многие хоть раз задумывались: а как вообще работают приборы, которые там стоят, и как они вообще определяют наличие тех или иных гадостей в вашем организме?

Самое время узнать это. Однажды ко мне в руки попал один из таких приборов. В сегодняшней статье попробуем его запустить, посмотрим, что у него внутри, и, конечно, разберёмся, как он работает. Как водится, будет много интересного.

Разработка лекарственных препаратов по-прежнему слишком часто основана на дорогостоящем методе проб и ошибок. Исследователи из ICTER демонстрируют, что существует и другой путь — пошаговое построение молекул и наблюдение за их поведением с атомной точностью. Такой подход может значительно ускорить разработку новых методов лечения и одновременно снизить количество побочных эффектов.

Отправной точкой исследования, опубликованного в журнале Diabetology авторами Винитой Каушик, Сауравом Кармакаром и Умберто Фернандесом, является альдозоредуктаза (AR) — энзим, который уже давно находится в центре внимания исследований, посвящённых диабетическим осложнениям. В условиях хронической гипергликемии так называемый полиольный путь становится гиперактивным, превращая глюкозу в сорбитол. Его накопление приводит к осмотическому стрессу, нарушению окислительно-восстановительного баланса и, в конечном итоге, к повреждению клеток.

Этот механизм напрямую связан с такими осложнениями, как диабетическая ретинопатия, невропатия и нефропатия. Таким образом, ингибирование альдозоредуктазы представляется очевидной терапевтической стратегией. Однако, несмотря на десятилетия исследований, пока не найден препарат, который успешно сочетал бы высокую эффективность с благоприятным профилем безопасности.

«Чтобы человечество вышло из тупика, чтобы мы смогли заселить другие планеты, сделать варп‑двигатель, создать единую теорию всего и обрести куда более глубокую власть над миром, над природой, нам необходимы гении из пробирки. Без них мы не обойдёмся.»

Российский биоинформатик, кандидат биологических наук Богдан Кириллов — о том, что такое биоинформатика, как работает редактура ДНК, кто хуже Гитлера и зачем собирать гения в пробирке.

Как показывают результаты нового эксперимента на мышах, специальные глазные капли, содержащие фотосинтетический аппарат из листьев шпината, помогают бороться с синдромом сухого глаза.

Учёные разработали новые глазные капли, которые позволяют глазам мышей осуществлять определённые этапы фотосинтеза.

Согласно исследованию, опубликованному 15 мая в журнале Cell, капли, содержащие фотосинтетический аппарат, извлечённый из листьев шпината, используют реакции, запускаемые светом, для облегчения симптомов синдрома сухого глаза. Хотя исследователи тестировали капли на мышах, есть надежда, что после дальнейших испытаний эта терапия когда-нибудь сможет применяться у людей.

Это исследование представляет собой «классное применение» инженерных знаний, вдохновлённое симбиотическими отношениями в природе, отметил Кори Аллард, клеточный биолог из Гарвардской медицинской школы, не участвовавший в работе.

Растения используют фотосинтез для получения энергии в виде глюкозы из солнечного света. Органеллы, называемые хлоропластами, осуществляют фотосинтез и придают растениям зелёный цвет. Хотя ни одно животное не способно самостоятельно осуществлять фотосинтез [тут автор статьи излишне категоричен – кое-какие всё-таки умеют / прим. перев.], некоторые из них установили симбиотические отношения с фотосинтезирующими водорослями, что позволяет им использовать энергию солнца. Некоторые виды морских улиток, в том числе листовая овечка (Costasiella kuroshimae) и мангровая листовая улитка (Elysia bangtawaensis), даже похищают хлоропласты из водорослей, которыми они питаются.

Пока готовил предыдущий материал о постковидном эндотелиите, понял, что хочу разобрать один из механизмов работы нашего тела. Подтолкнула меня к этому и моя собственная практика: я занимаюсь массажем уже много лет, за это время через руки прошло немало людей с хронической болью, и разговоры на массажном столе бывают более искренние, чем на приеме у терапевта. Расскажу об одном случае — с позитивным финалом, что, увы, бывает далеко не всегда.

Ко мне пришел пожилой мужчина — главный инженер на режимном объекте, человек с многолетней привычкой держать все под контролем. Два года он ходил по неврологам: стандартные протоколы не помогали, и все в итоге предлагали одно — оперировать грыжу в поясничном отделе. Когда он появился у меня, этот серьезный человек говорил плаксивым, почти писклявым голосом — так устал за два года боли.

Разговор шел о хроническом воспалении седалищного нерва. Но когда начал работать, обнаружил кое-что неожиданное: сильнейший спазм широкой фасции бедра (она идет «по лампасу»). В норме фасция под руками почти не ощущается — ткань мягкая, податливая, без опыта и не почувствуешь, где она. У него она была жесткой, как ремень. Классический случай вторичного вовлечения, на который стандартные протоколы просто не рассчитаны. Проработали в комплексе — и постепенно боль ушла.

Я ожидал, что он будет появляться часто — для поддержки и профилактики. Но приходил раз в пару лет, не чаще: зафиксировали состояние, и дальше он поддерживал себя сам, катаясь на велосипеде по своему режимному объекту и проверяя обслуживание резервуаров. Грыжа никуда не делась — скорее всего, она и сейчас на своем месте. А про операцию он даже думать забыл.

Так почему же боль была, а структурной причины для нее (в том виде, в котором ее искали), по сути, не было? Почему два года стандартного лечения не давали результата, а работа с совсем другой областью тела — дала? Это следствие того, как устроена система восприятия боли, и того, как она может сломаться.

Недавно в блоге МТС вышла замечательная статья в честь дня рождения Терри Пратчетта. Ну а я бы хотел начать этот материал с его смерти.

Терри Пратчетт умер в 2015-м от заднего коркового атрофического синдрома — редкой формы раннего Альцгеймера. Болезнь в данном случае поражает вместо памяти зрительную кору: говоря грубо, он глазами видел на столе чашку, но мозг отказывался принимать сигнал, что это чашка. При этом он прекрасно понимал и осознавал, что именно с ним происходит. Для человека, который строил огромные миры из образов и слов, Пратчетт получил диагноз специфической жестокости.

Терри боролся с болезнью: пожертвовал миллион фунтов на исследования, снимал документалки, давал интервью. Болезнь называл embuggerance — в переводе что-то вроде «чертовски неудобного обстоятельства». Слова из одного из последних его интервью позже стали крайне известной цитатой: «Карабкаюсь с другими вперед изо всех сил, чтобы успеть, пока не придет лекарство».

Праттчет, увы, не успел.

Я слежу за темой ИИ в медицине, особенно на стыке с когнитивной психологией, где нейродегенеративные заболевания стоят особняком. И в какой-то момент наткнулся на то, что в этой области что-то начало двигаться. В этом материале разберемся, почему болезни вроде Альцгеймера и Паркинсона так долго не поддавались никаким инструментам, как науку на долгих 20 лет оккупировала «амилоидная мафия», что это такое, и как благодаря ИИ появилась надежда на успех.