Блог компании Онлайн Патент. Автор: Oksana_Nedvigina. Биоинженерия способна компенсировать недостатки человеческого организма. Эта наука уже позволяет ежедневно спасать людей, а в будущем способна вывести человеческое тело на новый уровень. Некоторые же придерживаются мнения о том, что биоинженерия приведет к неминуемым последствиям для жизни людей и планеты в целом. Разбираемся.

На какие направления распространяется биоинженерия

Грубо говоря, это наука, в которой на биологию применяются принципы инженерии. Также в биоинженерии используются методы работы, перенесенные из таких научных направлений, как биофизика, генная инженерия, медицина и даже IT-технологии. При более детальном рассмотрении в принципах работы медицины и инженерии на самом деле можно найти много общего: обе сферы фокусируются на процессах, прогнозировании, построении и исправлении.

В биоинженерии синтез медицины и технологий позволяет изучать человеческое тело и воздействовать на него посредством самой передовой аппаратуры. Важнейшей целью науки стала разработка технологий, способных улучшать организм человека и качество жизни, восстанавливать здоровье и работать на долголетие. Уже существует сразу несколько направлений биоинженерии. О них поговорим поподробнее.

Молекулярное (атомистическое) моделирование

В этот термин входит множество способов исследования, анализа и обработки свойств и структуры молекулярных систем с помощью компьютерного моделирования. Цель — предугадать поведение и движение молекул в структуре. Молекулярное моделирование применяется в фармацевтике, биологии, химии и других отраслях.

Среди компаний, занимающихся молекулярным моделированием, выделяется Fujitsu. Уже более десяти лет ученые из этой организации совершают разработки в сфере моделирования. В феврале 2023 года Fujitsu совместно с ирландским стартапом Atmonia сообщили о результатах совместных исследований в квантово-химическом моделированииhttps://www.hpcwire.com/off-the-wire/fujitsu-and-atmonia-successfully-deploy-new-tech-for-quantum-chemical-simulations-with-hpc-and-ai/.

Место Fujitsu на рынке IT-компаний. В 2013 году компания тратила на НИОКР свыше 200 млрд иен, а в 2023 году потратила свыше 100 млрд. Источник: отчет компании

Основной целью данных предприятий было сформировать новый метод синтеза экологически чистого белка. Так, при помощи специально обученного искусственного интеллекта, Fujitsu и Atmonia удалось создать модель, благодаря которой можно в 100 раз быстрее находить вещества, способные стать катализаторами.

Биоинформатика

Биоинформатика занимается компьютерным анализом биологических и молекулярных данных. Прежде всего биоинформатика фокусируется на изучении ДНК и РНК, а также геномах, биологических сетях и т.д.

В конце 2023 года ученые из Института Алленаhttps://alleninstitute.org/news/scientists-unveil-first-complete-cellular-map-of-adult-mouse-brain/ представили первую полную карту мозга взрослой мыши. Идентифицировано более 5300 клеток, в атласе определено местоположение и тип каждой из них. Исследования проводились в течение шести лет, за этот период было изучено более 32 миллионов клеток.

Карта мозга мыши. Источник: https://alleninstitute.org/

Вице-президент и директор Института Аллена Хонгкуй Цзен отметил, что это достижение откроет новый этап в изучении принципов работы мозга. Проект спонсировался Национальным институтом здравоохранения и их инициативой по исследованию мозга посредством продвижения инновационных нейротехнологий (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative).

В планах у ученых создать такую же карту, но уже человеческого мозга. Это поможет узнать, как развивается и функционирует наш мозг, а также поможет создать новые методы лечения пациентов с Альцгеймером и болезнью Паркинсона.

Генная инженерия

Генная инженерия разрабатывает технологии, способные модифицировать тело на генном уровне, в том числе — посредством изменения структуры ДНК. Генная инженерия применяется не только в медицине, но и в сельском хозяйстве. В марте 2024 года появилась новость о том, что ученые Пенсильванского университета смогли сформировать искусственные хромосомы человекаhttps://www.science.org/doi/10.1126/science.adj3566. Они могут доставлять инструменты редактирования генома в клетки организма. Одна из отличительных особенностей этих искусственных хромосом и большое достижение ученых — они могут сохраняться, а также переходить к будущим поколениям.

Это открытие в перспективе позволит полностью излечить всех пациентов с генетическими заболеваниями (и отчасти с онкологией). Но это дело явно не ближайших лет.

Фармацевтические биотехнологии

Биофармацевтика занимается добычей фармацевтических ресурсов и лекарственных средств из живых организмов. Способы получения этих ресурсов и методы контроля их качества еще разрабатываются.