Бретт Кинг - Эпоха дополненной реальности

Использование генетически модифицированных культур в сельском хозяйстве сулит человечеству огромную пользу, позволяя обеспечить продовольственную безопасность за счет повышения урожайности и устойчивости генномодифицированных видов и сортов к заболеваниям, что как нельзя более кстати при глобальных климатических изменениях.

Трансгенные технологии, позволяющие передавать гены одного вида растений другому и выводить новые сорта с улучшенными характеристиками, – самое многообещающее направление развития в плане обеспечения продовольственной безопасности на ближайшие 15–20 лет.

Трансгенные технологии, позволяющие составлять «коктейли» из свойственных человеку и животным характеристик на генетическом уровне, со временем приведут к созданию широчайшего спектра самых причудливых гибридов. Ведь нам есть чему позавидовать, если внимательнее присмотреться к способностям и возможностям «бессловесных тварей». Собаки обладают гораздо лучшим обонянием, чем мы; кошки – способностью видеть в темноте; некоторые приматы – более точной памятью [273] В экспериментах, проведенных японскими учеными во главе с Тецуро Мацузавой (Tetsuro Matsuzawa) было показано, что объем кратковременной (оперативной) памяти у шимпанзе может превосходить возможности человека. См.: Inoue, Matsuzawa. Working memory of numerals in chimpanzees // Current Biology. – 2007. – Примеч. науч. ред. , а птицы – более острым зрением. Заглядывая вперед, в те дни, когда мы сможем применять трансгенные технологии к самим себе, многие, вероятно, представят себе генетически модифицированного человека как некое собирательное существо, объединившее в себе все максимально реализованные у других существ возможности: зрение как у орла, регенерация тканей как у ящерицы, плавательные способности как у дельфина и способность задерживать дыхание под водой как у крокодила…

В марсианской трилогии Кима Стенли Робертсона [274] Ким Стенли Робинсон ( англ. Kim Stanley Robinson, р. 1952) – американский писатель-фантаст, завоевавший всемирную славу трилогией, посвященной гипотетическим проблемам и возможностям колонизации Марса: «Красный Марс» («Red Mars», 1992), «Зеленый Марс» («Green Mars», 1993) и «Голубой Марс» («Blue Mars», 1996). – Примеч. пер. предлагается вносить в ДНК людей-колонистов гены животных как часть регулярных процедур, направленных на продление жизни (которые были, по сути, корректирующей генной терапией, направленной на исправление ошибок в геноме и восстановление теломер). Одна из героинь этого научно-фантастического эпоса по такому случаю добавила себе «ген мурлыканья». Кроме того, рассматривалась теоретическая возможность генетического перепрограммирования организма человека с использованием геномной последовательности крокодила, отвечающей за выработку гемоглобина и избавляющей от негативных последствий пока еще неизбежного на Марсе кислородного голодания и избытка CO 2.

Успехи синтетической биологии, вероятно, скоро приведут к началу промышленного производства новых средств диагностики и лечения заболеваний. При этом параллельным курсом и, надо полагать, не меньшими темпами будут вестись разработки в области регенеративной медицины. К примеру, выращивание искусственных органов для трансплантации (как минимум – почек и печени) начнется, по прогнозам, к 2030 году.

Рисунок 5.11. 3D-печать уже используется для получения имплантатов – заменителей разрушенных фрагментов костной ткани при реконструкции черепа (источник: Osteofab)

Трехмерная биопечать

Как уже было сказано в главе 2, 3D-печать имеет неимоверно широкий спектр будущих возможностей прикладного использования как в промышленности, так и в быту. Тут мы, однако, остановимся чуть подробнее лишь на одном многообещающем ее применении – биопечати. Технология позволяет воспроизвести на 3D-принтере орган, кость или ткань (например, мышечную) и заменить ею поврежденную или утраченную. Одна из самых захватывающих перспектив – применение подобных методов в регенеративной медицине для замещения поврежденных или утраченных тканей и органов. При хирургической реконструкции лица технология 3D-печати широко используется уже сегодня.

По сравнению с небиологическими технологиями 3D-печати биопечать, конечно, сопряжена с дополнительными трудностями, обусловленными, в частности, необходимостью подбора биосовместимых материалов, видов клеток, использования специфических факторов роста и дифференциации. Есть и технические проблемы, связанные с чувствительностью живых клеток, структурированием тканей и сосудов.

Решение этих отнюдь не простых задач требует комплексного подхода с использованием технологий из столь разных отраслей, как техническая и биоинженерия, молекулярная и цитобиология, физика и медицина. Тем не менее технология трехмерной биопечати уже успешно апробирована при трансплантации нескольких видов тканей, включая многослойную кожную, костную, сосудистую (при шунтировании), трахейную, сердечную и хрящевую. Другие применения трехмерной печати включают высокопроизводительное моделирование тканей для научно-исследовательских нужд, испытаний новых лекарств и токсикологических исследований.

3D-печать уже нашла практическое применение при проведении ряда широко распространенных медицинских процедур. Например, в 2012 году врачи Мичиганского университета успешно использовали этот метод для реконструкции трахеи трехмесячного пациента, страдавшего регулярно повторявшимися спазмами дыхательных путей [275] David A. Zopf et al., «Bioresorbable Airway Splint Created with a Three-Dimensional Printer», New England Journal of Medicine 368, no. 21 (2013): 2043–2045. – Примеч. авт. . Другие практические достижения включают примеры успешной распечатки и пересадки челюстного протеза и фрагмента черепной кости (у двух разных пациентов). В экономическом плане трехмерная печать имплантатов представляет собою бурно развивающуюся отрасль и уже принесла компаниям-«первопечатникам» свыше 500 млн долларов доходов в мировом масштабе по итогам 2014 года, а к 2016 году эта цифра, согласно прогнозам, удвоится [276] По оценке экспертов Grand View Research, к 2022 году глобальный рынок 3D-биопечати превысит 1,8 млрд долларов. – Примеч. науч. ред. .