Предлагаем вашему вниманию некоторые комментарии к последнему интервью с Робертом Фрайтасом

Результаты Оff-line интервью с Робертом Фрайтасом – http://www.nanonewsnet.ru/…om-fraitasom (для тех, кто его не читал)

Относительно вопроса Дмитрия Рязанова:

«Интересно Ваше мнение, когда будет осуществлён первый эксперимент на каком-либо животном, который покажет способность наномедицины существенно продлевать жизнь целого организма? А может, такие эксперименты уже были на червях, фруктовых мушках, мышах и т.п?»

Роберту Фрайтасу (Р.Ф. далее – Роберт Фрайтас) следовало бы ответить также на сопряженные вопросы: (а) что случится, если развивать нанотехнологии будет труднее, чем это предполагается сегодня? (б) как будет зависеть продление жизни людей, которым 80, 70, 60 лет сейчас от того, насколько долго длится процесс разработки? Это очень важные вопросы для трансгуманистов, которые стремятся сохранить как можно больше жизней.

Если такие же тенденции в развитии биотехнологии и медицины сохранятся, то можно сказать, что у нас появится возможность продлить жизнь человека (используя одни только биотехнологии) на десятилетия, если не на столетия. Этому поможет развитие генной терапии (используя производные различных вирусов и модификаций на их основе); достижения Обри де Грея [1]; улучшение современной терапии и методов лечения, исследования в области генома человека, основывающихся на генной инженерии и конструировании сложных генетически модифицированных бактериальных организмов, и т.д.

Развитие этих технологий сможет продлить жизнь тем, кто живет сейчас. Нанотехнологии смогут помочь человечеству «переждать» непредвиденные задержки на пути к радикальному продлению жизни. Даже если бы мы сейчас имели развитую молекулярную нанотехнологию, то все равно необходимо было бы проделать большую работу по разработке нанороботов, которые смогли бы сделать человека бессмертным.

Относительно вопроса Николая:

«Сможет ли человек с искусственной кровеносной системой управлять при помощи "силы мысли» некоторыми (не жизненно важными) ее параметрами? Например, мысленно отдать приказ респироцитам принудительно выбросить в кровь на 10% больше кислорода, чем нужно, или даже приказать несколько перестроить стенки собственных кровеносных сосудов? А также мысленно управлять метаболизмом?"

Относительно «мысленного контроля» над нанороботами: проблема заключается в том, что мы только в начале понимания «кода» сообщений, посылаемых мозгом. Реализация метода «мысленного управления» потребует серьезного изучения процессов, происходящих в головном мозге для того, чтобы дать специальные команды нанороботам. Тем не менее, созданы устройства, помогающие парализованным людям использовать определенные мысли для того, чтобы управлять курсором мыши. Вполне разумно предположить, что в будущем наноробототехника сможет принимать и исполнять простые мысленные команды.

Относительно вопроса Александра Оликевича:

«Что может сделать русская молодежь для того, чтобы получить образование в области наномедицины?»

Образование в «различных областях» – это сказано Р.Ф. в общей форме. Для того, чтобы успешно работать в сфере нанотехнологий, необходимо иметь хорошую базу в виде нескольких образовательных курсов в указанных Р.Ф. областях. Ожидать того, что после окончания школы и университета, выпускник будет хорошим специалистом в наноотрасли – более, чем невозможно, так как за время обучения многое забудется. Поэтому для работы в наноотрасли потребуются дополнительные мультидисциплинарные курсы. Поэтому образовательный подход в нанотехнологиях будет не классическим (с общеобразовательными и базовыми дисциплинами), а потребует создания новых учебных программ и институтов, которые смогут грамотно обучить выпускников в нанотехнологических отраслях (и сопряженных дисциплинах) за короткий срок (4–6 лет).

Относительно вопроса Дмитрия Лещова:

«Когда я читал 3 главу книги "Наномедицина» Роберта Фрайтаса, то заметил некое несоответствие. Речь идет о точности построения молекулярных нанорецепторов. В частности, речь идет о разделе 3.5.

Цитаты:

«Поэтому оказывается, что средний атом внутри типичного белкового рецептора осциллирует на 0,1 нм каждые 10^-12 с, хотя часто остатки с длинными боковыми цепями (например, аргинин, лизин) имеют гораздо большие среднеквадратические отклонения, чем в среднем. Тогда среднеквадратическое значение смещения каждого атома составляет 0,008 нм каждые ~ 1*10^-14 с (для алмазоподобных структур)».

И далее:

«Тепловые колебания в алмазоподобных стержнях длиной 10 нм составляют около 0,01 нм при ширине стержня 1 нм, около 0,02 нм при ширине 0,4 нм и около 0,10 нм при ширине 0,3 нм. Однако возможно создание компонентов с еще более узкими диапазоном размеров. При соединении этих стержней, выровненных на одном конце, можно построить алмазоподобную структуру, размерами 0,002 нм, которая при 310 К подвергнется тепловым колебаниям на 0,01 нм или чуть более».

Вопрос: если последний атом в структуре колеблется сам по себе на 0,01 нм, то зачем строить структуру с точностью до 0,001 нм? При этом как бы мы не закрепляли атомы рецептора, мы не сможем остановить колебания и вращение в самом лиганде, то есть рецептор, будучи «очень точным», не сможет захватить лиганд, который свободно вращается и колеблется. Зачем нужна такая точность в построении рецептора?

Данный «запас точности» физически не обоснован. Все более-менее разумные модели предполагают, что молекулы кислорода и азота при комнатной температуре – шары, так как они быстро вращаются. А Роберт считает их цилиндрами, радиус которых можно зафиксировать с точностью до 0,01нм и отделить О₂ от N₂ по размеру! Но во-первых, надо понизить энтропию (чтобы молекула перестала вращаться – об этом ни слова), а во-вторых, предварительно захватить эту молекулу на химически активный сайт (как происходит в гемоглобине и клубеньках бобовых культур). А если мы захватили, то зачем нам точность в размерах и т.д. То есть для малых молекул проще сделать химический рецептор, а для больших, в силу колебаний, точный размер вообще не играет роли, поскольку они «дышат», изгибаются и т.д. (лиганд тоже может подстроится под структуру рецептора). Нет никакого смысла бороться за эти сотые нанометра – а так как это другой порядок, это вызывает кучу технических проблем, решению которых посвящаются целые разделы книги. А главное, борьба за этот излишний порядок точности вызывает много чисто методических проблем: приходится использовать цифровые воксели вместо аналоговых координат и геометрии, что порождает проблемы с хранением информации о структуре и т.д."

Не надо волноваться об описанных в «Nanomedicine» V.I. раздел 3.5.6 «Точности» и «Минимальных Размерах» (Роберт специально выделил это с заглавной буквы) рецепторов. Если обратить внимание на «присоединительные места» рецепторов биосистем, то присоединяемые молекулы могут содержать нежелательные примеси. Такие соединения, как CO, Cd, Hg и Pb могут загрязнять биомолекулы. Поэтому отбор нанорецепторами молекул должен быть довольно «жесткими», чтобы обеспечить чистоту выборки.

Относительно вопроса Дмитрия Рязанова:

«Недавно было сообщение, что при помощи самовосстанавливаемых наночастиц, которые обезвреживают свободные радикалы, было достигнуто продление клеток мозга (в культуре) в 4 раза. Могли бы вы привести несколько подобных примеров за последнее время, которые бы показывали, что наномедицина реально работает на практике?»

Комментарии Р.Ф. корректны – мы только начинаем использовать молекулярные структуры, изготовленные с помощью нанотехнологий в медицине, и должны ожидать, что они могут оказаться как полезными в медицинской практике, так и опасными при неправильном использовании. Но уже сейчас стало ясно, что некоторые наночастицы могут приносить организму вред. Однако, разработанные с помощью нанотехнологий простейшие молекулярные сортирующие роторы смогут отделять вредные наночастицы, содержащие CO, NO, и т.п. из той среды, где они находятся.

Можно даже представить армию нанороботов, которые будут очищать землю, оставшуюся от высохшего Аральского моря, от соли и токсичных молекул. Таким образом можно будет восстановить плодородие почвы (Роберт, на мой взгляд, выбрал слишком сложный способ решения этой проблемы, – прим. Свидиненко Юрия). Проблема загрязнения окружающей среды была бы решена с помощью только двух будущих достижений нанотехнологий – наноматериалов, содержащих солнечные батареи и молекулярных сортирующих роторов.

Относительно вопроса Юрия Свидиненко:

«Можно ли ожидать появления первых наномедицинских устройств, построенных с помощью примитивных протеиновых протоассемблеров, в течении следующего десятилетия?»

Р.Ф. предпочитает точный алмазоидный механосинтез, поэтому он отвечал на этот вопрос со своей точки зрения. Если посмотреть на таблицу 16.1 в «Nanosystems», можно увидеть, что Дрекслер предполагает развитие нанотехнологий в несколько этапов, причем с каждым следующим этапом молекулярное производство становится все все точнее и сложнее. Но в описании развития молекулярного производства Эрик придерживается консервативных взглядов, и Роберт может пропустить в ответе на этот вопрос некоторые из этапов. С другой стороны я смотрю на то, что можно сделать сегодня с помощью существующих знаний и технологий. Мой ответ таков: да, мы можем создать наномедицинские устройства, используя современные технологии. Нет необходимости конструировать «протоассемблеров» – они уже есть в виде рибосом и различных энзимов, которые собирают молекулы различных размеров. Я даже написал бизнес-план по развитию этой концепции и сейчас ожидаю появления финансирования для начала разработок.

Можно считать существующих биороботов (бактерий) нанороботами с ограниченными возможностями. Бактерии – те же роботы, сконструированные из набора природных «запчастей» (органелл). Каталог этих «запчастей» доступен любому человеку (из проекта генома человека, расположенного открыто в Интернете, и из протеиновых баз данных). Биороботы имеют одно преимущество над будущими нанороботами – уже известно, как они устроены, как работают, и из каких «запчастей» состоят. Также многие из их «запчастей» можно синтезировать методами современной генной инженерии и биотехнологий.

Вполне возможно, что на основе информации, полученной в ходе проекта генома человека, возможно будет создать бактерии и вирусы, которые и будут первыми «наномедицинскими роботами», способными на исправление ДНК, уничтожение раковых опухолей, и т.д. Они даже смогут выполнять такие сложные операции, как увеличение генного набора человека. (Бактерия, например, сможет нести до ~8000 генов, в то время как обычный их набор – 2–3000.) [2].

При хорошем финансировании и определенном количестве специально обученных «инженеров» энзимов, вполне возможно добиться построения алмазоидных наномашин. Вероятно, это произойдет не в течение этой декады, а около 2015 года. Это детально описано в [3]. Даже если наноробототехника будет развиваться по пути, изображенному на рис. 6 в [4], то все равно возникнет вопрос о проектировании большого количества (от тысяч до миллионов) «запчастей» для наномашин. На сегодняшний день проект Nano@Home [6] занимается объединением людей, разрабатывающих различные проекты «запчастей» для наномашин различных размеров, а также необходимое для этого программное обеспечение.

Относительно вопроса, заданного Александром Куринным:

«Что мы как члены общества можем сделать для того, чтобы нанотехнологии и наноробототеника не использовались в разрушительных целях террористами или военными?»

Я согласен с Робертом в том, что «хорошие парни» значительно опережают в развитии нанотехнологий «плохих». Но мы не должны все время полагаться на это. Первым шагом в понимании наноопасностей было то, что ученые нашли решение нескольких сложных проблем (например – нанороботам незачем реплицироваться [6,7], а неконтролируемых репликаторов можно успешно детектировать [8]). Далее ученым необходимо остановиться на том, как эффективнее уничтожить опасные наноустройства, используя для этого как макро- так и нанотехнологии. Например, отделение нанотехники специально разработанными рецепторами, использование защитного «дыма» для уменьшения потребления наноустройствами солнечной энергии, высокоточные излучатели частиц или ультрафиолетовой радиации, высокотемпературные «бомбы», реагирующие в малом объеме, протоколы разпознавания «враг-друг» между нанороботами. Такие защитные средства могут устранить все микро- угрозы, оставив макро- окружение неповрежденным. Также надо помнить, что современное химическое и биологическое оружие значительно сильнее, чем это было в середине двадцатого века. Риск от использования химического и биологического оружия сохранится еще в течение нескольких лет, несмотря на развитие нанотехнологий. Также не следует забывать риск от применения атомного оружия. Поэтому следует рассматривать все опасности одновременно, не забывая, однако, о том, что нанооружие представит собой серьезную опасность через декаду или более. Уже существует информационный базис для создания ядерного, химического или биологического оружия с минимальными финансовыми затратами группами враждебно настроенных людей. Информационная база и методы молекулярной нанотехнологии им пока недоступны. И будут недоступны еще много лет. Мы должны сосредоточиться на более реальных угрозах, не забывая, однако, об угрозе нановойны.

Р.Ф. абсолютно прав в том, что в разработке таких сложных наноустройств, как нанороботы, потребуются целые команды разносторонне образованных специалистов. Вот почему не следует опасаться нанотеррористов – для разработки наноробототехники потребуются огромные человеческие ресурсы. Даже если диктаторы враждебно настроенных стран соберут тысячу специалистов, и заставят их работать над подобными проектами, то трудно будет замаскировать их активность и финансирование этих проектов.

Поэтому маловероятно, что нанотехнологии подвергнут человечество угрозам раньше, чем будет разработана от них защита. Необходимо помнить также, что нанороботы – улучшенная версия биороботов (бактерий), поэтому те же способы, которыми мы сегодня убиваем бактерий, могут быть полезны при уничтожении нанороботов (высокое давление, радиация, нагрев или охлаждение и т.д.), только в более агрессивном применении.

Администрация сайта выражает искреннюю благодарность Роберту Брэдбэри комментарии к интервью

Ссылки:

1. SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) http://www.gen.cam.ac.uk/sens/ (и остальные ссылки с этой страницы)
2. http://www.aeiveos.com/…ury/Genomes/
3. Bradbury, R. J., «Protein Based Assembly of Nanoscale Parts», http://www.aeiveos.com/…/PBAoNP.html
4. http://www.aeiveos.com/…/PBAoNP.html#…
5. http://www.aeiveos.com/…oAtHome.html and http://www.nanoathome.org/
6. Merkle, R.C., «Self Replicating Systems and Molecular Manufacturing», http://www.zyvex.com/…RepJBIS.html
7. Phoenix, C., Drexler, E., «Safe exponential manufacturing», Nanotechnology 15(8):869–872 (Aug 2004). http://www.iop.org/…484/15/8/001 (необходима регистрация)
8. R. A. Freitas, «Some Limits to Global Ecophagy by Biovorous Nanoreplicators with Public Policy Recommendations» (May, 2000). http://www.foresight.org/…cophagy.html

Перевод Свидиненко Юрия