Вояджер очнулся. Алкогольный блэкаут за 3 шага. Новая пересадка органа свиньи. Новости QWERTY №298
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Кверт. Меня зовут Владимир. Voyager 1 очнулся; с ноября прошлого года он не отправлял данные телеметрии на Землю. В аппарате произошёл какой-то сбой, и вместо корректных данных отправлялась абракадабра. Один из бортовых компьютеров Вояджера, система полётных данных, ответственная за упаковку инженерной и научной информации перед отправкой её на Землю, забои. Проблема была в одном из чипов, в котором содержалась часть памяти системы полётных данных. Из-за этого передавать данные становились бесполезными. Чип дистанционно починить, к сожалению, нельзя; так-то Вояджер находится в межзвёздном пространстве, за 24 млрд км от нас. А вот перенести участок кода в другую локацию можно, точнее, в несколько локаций, потому что пространства для хранения всего участка кода целиком в одном месте больше не осталось. Это и сделали, удостоверившись, что весь код работает как единое целое.
20 апреля впервые за 5 месяцев была наконец получена телеметрия. Вскоре восстановят и передачу научных данных после того, как перенесут соответствующие оставшиеся участки кода. Это удивительно, насколько изобретательно люди умеют распоряжаться крохой ресурсов на огромных расстояниях, когда они искренне болеют своим делом. Ну а ощутить нашу приверженность делу донесения до вас самых интересных новостей науки за предыдущую неделю вы можете прямо сейчас в этом выпуске, и, как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
[музыка]
Это должно было когда-нибудь случиться: искусственный интеллект применили для редактирования генома. Вообще сейчас существует множество систем для редактирования ДНК, и у каждой из них есть свои существенные недостатки. Например, Криспер-Кас, будучи по сути бактериальной системой, работает с эукариотическими клетками, в том числе клетками млекопитающих и их геномом, гораздо менее эффективно, чем с бактериальными. Какие-то системы очень медленные, а какие-то имеют низкую точность редактирования. Чтобы эффективность повышать, нужно либо далее искать белковые комплексы у бактерий, которые лишены недостатков, либо модифицировать существующее. И то, и другое достаточно сложно.
Поэтому одна из компаний направила на решение этой задачи искусственный интеллект, включая в себя, в том числе, и большую языковую модель, разработав первый нейросетевой инструмент для создания полностью искусственных систем для редактирования генома на основе CRISPR. Систему для создания систем редактирования генома назвали OpenCRISPR. Она формирует модели белковых комплексов, схожие с Криспером, а точнее, в отличиях. Система была обучена на огромных выборках биологических данных, и теперь она может генерировать миллионы совершенно разных крисп-подобных белков, которые не встречаются в природе и могут дополнять своими свойствами существующие системы редактирования генома.
Большая часть генерируемых систем совпадает с природными всего на 50%. Остальное - это полезная галлюцинация нейросетей, позволяющая подобрать свой комплекс белков под каждую отдельную задачу. Практическое применение этого метода тоже уже случилось, причём на человеческих клетках. Заявляется, что подбор отдельных белковых комплексов под каждый отдельный случай редактирования позволяет в целом повышать отдельные характеристики метода, например, повышать точность, уменьшая нецелевое редактирование до 95%.
Приставка Open в названии системы означает именно то, что вы думаете. Это Open Source система, открытая для исследования и коммерческого использования. Так что её вполне можно применять для лечения, например, генетических заболеваний, причём в ряде случаев системы редактирования генома могут создаваться вообще с нуля, что недостижимо для обычных методов инжиниринга белков. На всякий случай я уточню, что эта система - это софт, это программное обеспечение. Лабораторные комплексы для создания самих белков, для создания систем доставки их в клетки или в организмы - и это всё лежит на исследователях. Но теперь им будет гораздо проще работать с новым нейросетевым инструментом.
Блэкаут - он не только в энергетической инфраструктуре бывает, он и у человека бывает после значительных алкогольных возлияний. Точнее, так думали учёные, что потеря памяти об алкогольных приключениях обусловлена количеством выпитого. Тут всё несколько сложнее. Чтобы с этим разобраться, учёные пригласили группу студентов колледжа, примерно пополам парней и девушек. Все они были привычны к употреблению алкоголя, с ними случа алкогольный блекаут в недавнем прошлом. Плюс они готовы были носить на запястье трансдермальный датчик уровня алкоголя в крови по выходным. Всё это требовалось, чтобы определить изменения в организме, предшествующие непосредственно блекауту, а он случается хотя бы один раз у 70% испытуемых. И вот что выяснилось: потеря памяти зависела не просто от того, сколько было выпито, а от трёх разных факторов.
От того, насколько велика была скорость интоксикации, то есть увеличение концентрации алкоголя в крови; от того, как долго эта концентрация росла, от часа к часу; и от того, насколько велика была пиковая концентрация. Больше всего из этих трёх факторов влияло количество часов последовательного увеличения концентрации. Как это часто бывает, здесь более важно не сколько, а как! Кстати, есть исследования, показывающие, насколько употребление алкоголя до блекаута более опасно, чем употребление без него; но это совсем другая история. Если вы хотите узнать больше информации об этом, то рекомендую искать материалы, а не экспериментировать на себе. Уверен, что скоро такие новости станут обыденностью, но сейчас это всё ещё острее, и на переднем крае науки.
Итак, новый случай: сложная ксенотрансплантация. Женщина из Нью-Джерси стала вторым пациентом с живым мозгом, кому пересадили почку свиньи. Её случай, однако, сильно отличается от операции у массачусетского пациента, о которой мы рассказывали месяц назад. Во-первых, у неё, кроме почечной недостаточности с гемодиализом, присутствовала ещё и тяжёлая сердечная недостаточность. Из-за гемодиализа ей нельзя было устанавливать искусственный левый желудочек - это вспомогательный насос для сердца, а из-за проблем с кровообращением ей нельзя было вставать в очередь на донорскую почку. Как сказал врач, видимо, несколько смягчившись, 4 апреля ей поставили искусственный желудочек, а уже через 8 дней, после нормализации кровообращения, провели операцию по пересадке генно модифицированной свиной почки.
И вот тут кроется во-вторых: почка содержала в себе только одну генетическую модификацию - у неё был выключен ген синтеза одного из несвойственных человеку сахаров. Но как же так? Ведь почка свиньи, пересаженная шестидесятилетним модификациям, у неё было удалено три гена, приводящих к отторжению органа, добавлено семь человеческих трансгенов, помогающих управлять свтво крови и иммунитетом, восполняя реакциями, а также у неё были выключены встроенные в геном свиньи ретровирусы. Дело в том, что в этот раз в почку, под почечную капсулу, были добавлены ткани свиного тимуса (вилочковой железы). Это помогает перестроить иммунную систему пациента и сделать её лояльной к чужеродному органу; это отменяет потребность в дополнительных модификациях генома. Пересаживается обрабатывается моча, уже сразу после операции она начала ходить на ходунках, чувствует себя нормально, находится на иммуносупрессивной терапии. Будем наблюдать.
Надежда, стоящая за подобными новостями, конечно, очень сложно измерима. Людям, которым нельзя рассчитывать на донорские органы, лучшей новостью предыдущего выпуска вы признали новость про то, что учёные предложили новый способ увеличивать продолжительность жизни у пожилых мышей. Это достигается путем вливания в кровь раствора с внеклеточными наночастицами, которые клетки организма выделяют в окружающее пространство. Внеклеточные везикулы, выделяемые из плазмы крови молодых мышей, продлили жизнь реципиентом в среднем на 23%. Механизм воздействия заключается в активации митохондриальных функций, которые обычно с возрастом начинают угасать.
Вы абсолютно корректно отмечали в комментариях, что существуют и другие способы продления жизни, например, препараты, которые как бы избавляются от постаревших клеток в организме и, соответственно, остаются только молодые. Об одном из таких веществ, добываемом из виноградных косточек, мы рассказывали аж в двадцать первом году. Но также есть способы ещё более простые, они завязаны на сокращение количества потребляемых калорий. Опыт на животных показывает, что сокращение калорий может продлить жизнь на 16%. Научных данных по людям пока нет, но прямо сейчас идёт долгосрочный эксперимент, результаты которого скоро станут известны. В рамках эксперимента людям сокращают калории на 25% на постоянной основе. Важно знать, какие механизмы запускаются при сокращении калорий. Например, это может быть сокращение окислительного стресса: меньшее потребление продуктов приводит к тому, что на уровне клетки перерабатывается меньшее количество веществ, а соответственно остаётся меньшее количество метаболитов отходов. Такие отходы могут вызывать как раз окислительный стресс, который иногда даже повреждает ДНК.
Ещё один возможный механизм - это воздействие на теломеры, участки ДНК на концах хромосом, которые постепенно укорачиваются с каждым делением клетки. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетка более не способна делиться. Так может быть продление жизни связано с увеличением размера, длины теломер? Участники вышеупомянутого эксперимента сдавали анализы регулярно на протяжении 2 лет, чтобы ответить на этот вопрос. Выяснилось, что в течение двухлетнего периода у них замедлилось биологическое старение, но произошло это не сразу после первого года эксперимента. Длина их теломер снизилась сильнее, чем если бы они жили обычную жизнь. Получается, что в первый год сокращения калорий у них, наоборот, ускоряли старение: люди как раз начинали терять в весе, да и теломеры у них укорачивали быстрее. За второй год эксперимента старение замедлилось, вес стабилизировался, а теломеры сравнялись по длине с теломерами людей вне эксперимента.
Самые интересные данные: будут ли у участников эксперимента теломеры укорачивать медленнее, чем у людей вне эксперимента, сейчас отсутствуют, потому что замеров после двух лет пока ещё не было. Но есть не нулевой шанс, что график длины теломер у людей с сокращёнными калориями будет далее более пологим. То есть сначала, конечно, наблюдается стресс, ведь большую часть жизни у нас было как бы много калорий. А вот после адаптации, вероятно, и происходит переход на новый уровень. Ну, по крайней мере, прогресс точно есть по плохому холестерину, весу и по давлению. Ну а про сокращение теломер после двухлетнего промежутка мы скоро узнаем.
Ну что ж, а на этом на сегодня всё! Большое спасибо вам за просмотр. Мне будет приятно, если вы поделитесь своим мнением об этом ролике в комментариях, а также проголосуйте за самую интересную новость в нашем Telegram-канале. И до скорых встреч! Пока!
[музыка]
[музыка]