Приведёт ли COVID-19 к биореволюции?

ГАМБУРГ – Перспективы биологии редко привлекали так много внимания в мире, как сейчас, во время кризиса COVID-19. В ситуации, когда новый коронавирус заражает миллионы людей во всём мире и разоряет мировую экономику, наши главные надежды на преодоление пандемии связаны с новым поколением быстро эволюционирующих биологических инструментов и ресурсов. Впрочем, решение проблемы COVID-19 – это лишь вершина айсберга возможностей биологических инноваций

ФОТО: Depositphotos.com/ADDRicky

Прогресс в биологических науках набирает обороты с тех пор, как была составлена полная карта генома человека – этот процесс, длившийся 13 лет, завершился в 2003 году. Как показано в новом исследовании Глобального института McKinsey (MGI), результатом этого стала биореволюция, которой способствует быстрый прогресс в сфере компьютеров, автоматизации и искусственного интеллекта (сокращённо ИИ).

Исследование MGI выявило около 400 способов применения биотехнологий, которые уже находятся в той или иной стадии инновационных разработок; в совокупности они могут генерировать до $4 трлн ежегодно в течение следующего десятилетия или двух. Больше половины этих способов относятся не к здоровью человека, а связаны с такими областями, как сельское хозяйство и продовольствие, потребительские продукты и услуги, а также производство материалов, химикатов и энергии.

Впрочем, конечный эффект биореволюции будет на несколько порядков более масштабным. Например, вплоть до 60% физических ресурсов, необходимых мировой экономике, может, в принципе, производиться с помощью биологических средств. Сюда относятся не только биологические материалы (одна треть), но также товары, производимые с использованием инновационных биологических процессов, например биопластика (две трети). Такие товары способны предложить превосходящее качество работы и устойчивость.

Кроме того, в течение ближайших 10-20 лет биологические инновации могут сократить глобальное бремя болезней на 1-3%, что примерно эквивалентно совокупному бремени раковых заболеваний лёгких, груди и простаты. В случае же реализации полного потенциала этих инноваций, глобальное бремя болезней можно будет сократить на 45%.

Для достижения такого уровня нам придётся преодолеть множество проблем как научного характера, так и связанных с коммерциализацией и масштабированием инноваций. Но и здесь есть многообещающие тенденции. Начать с того, что стоимость картирования генома человека резко снизилась – примерно с $3 млрд в 2003 до менее $1000 в 2016. И эта цифра может упасть ниже $100 в течение десятилетия.

Полный геном вируса SARS-CoV-2, который вызывает болезнь COVID-19, был секвенирован и опубликован через несколько недель после обнаружения. Между тем для секвенирования и публикации генома вируса SARS-CoV-1, вызывающего тяжёлый острый респираторный синдром, потребовалось несколько месяцев с момента его появления в 2002. Сегодня геном SARS-CoV-2 регулярно секвенируется в различных лабораториях мира с целью проверить его мутации и получить дополнительные данные о динамике передачи инфекции.

Ещё один аспект биологических инноваций, используемых в борьбе с COVID-19: значительное повышение скорости диагностирования. Непрерывная миниатюризация машин полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (сокращённо ОТ-ПЦР), а это самый передовой метод тестирования на COVID-19, позволила сделать эту технологию более доступной для широкого практического применения.

Кроме того, нельзя забывать о машинном обучении и других ИИ-технологиях, которые учёные используют для получения выводов из огромных объёмов геномных (и микробиомных) данных, причём намного быстрее, чем когда-либо раньше. Эти возможности, наряду с повышением скорости и гибкости производства вакцин на основе нуклеиновых кислот, значительно ускорили работу над поиском вакцины от COVID-19.

К середине апреля, менее чем через четыре месяца с момента официальной идентификации COVID-19, в лабораториях по всему миру существовало уже более 150 вакцин-кандидатов. А когда в 2015 году началась эпидемия Зика, потребовалось больше года для начала первой фазы клинических испытаний возможной вакцины.

Впрочем, способность анализировать биологические системы и процессы – это лишь часть истории. В центре сегодняшней биореволюции находятся наши расширяющиеся возможности биологической инженерии с использованием современных инструментов редактирования генов, таких как CRISPR-Cas9. В случае с SARS-CoV-2 организмы, модифицированные с помощью генной инженерии, используются для разработки потенциального лечения. Например, с помощью генной инженерии была получена мышь, производящая моноклональные антитела, и коровы, производящие поликлональные антитела.

Учёные также изучают варианты лечения от COVID-19, в которых используются малые интерферирующие РНК (siRNA) для взаимодействия со специфическими молекулами и процессы РНК-интерференции (RNAi) для подавления определённых генов. В других способах лечения используются Т-лимфоциты (ключевые игроки в иммунной системе) и стволовые клетки (их можно применять для создания различных типов клеток). В целом на сегодня изучается более 200 потенциальных видов лечения от COVID-19.

Наши возможности делать выводы из геномных (и микробиомных) данных и заниматься инженерией клеток, тканей и органов становятся всё более сложными и продвинутыми, а применение этих технологий далеко не ограничивается здоровьем человека. Уже сегодня эти технологии находят применение в таких разных отраслях, как сельское хозяйство, производство текстиля и топлива. А на горизонте маячит новая перспектива: интерфейс взаимодействия мозга и машины. Программы, работающие напрямую от сигналов из мозга, не только станут мотором революции в протезировании; они также сделают возможным хранение данных в ДНК.

Риски таких прорывных инноваций не следует недооценивать. Хотя бы потому, что неравный доступ к биологическим инновациям может углубить социально-экономическое неравенство – внутри и между странами. Кроме того, биологические системы фундаментально являются самоподдерживающимися и самовоспроизводящимися. Последствия вмешательства в экосистемы могут быть глубокими, длительными и часто непредсказуемыми. Когда ящик Пандоры открыт, тогда всё происходящее в дальнейшем может оказаться вне нашего контроля.

Ценность инвестиций в биологические инновации никогда не была такой очевидной, как во время пандемии. Но подобные инвестиции должны сопровождаться серьёзными усилиями по смягчению рисков, и эти усилия в идеале должны осуществляться глобально скоординированным образом. К сожалению, как показывают принимаемые, как правило, на национальном уровне меры борьбы с COVID-19, здесь может возникнуть особая проблема.

Майкл Чуй, партнёр в Глобальном институте McKinsey, специалист по большим данным

Маттиас Эверс, старший партнёр в гамбургском офисе McKinsey, один из руководителей глобального направления исследований и разработок в сфере фармацевтической и медицинской продукции

© Project Syndicate 1995-2020 

Все материалы по теме «Пандемия коронавируса» вы можете посмотреть по этой ссылке.

: Если вы обнаружили ошибку или опечатку, выделите фрагмент текста с ошибкой и нажмите CTRL+Enter
4694 просмотров
Поделиться этой публикацией в соцсетях:
Об авторе:
Загрузка...
31 октября родились
Алмасадам Саткалиев
управляющий директор по управлению активами и приватизации ФНБ «Самрук-Казына»
Самые Интересные

Орфографическая ошибка в тексте:

Отмена Отправить