Инновации ближайшего будущего: удар по голоду и круглым червям, вызов раку и роботы-помощники

Bayer HealthCare AG

Под занавес уходящего года принято не только подводить итоги, но и оценивать перспективы на близкое и отдаленное будущее. Эксперты, аналитики и крупные компании в начале зимы представляют широкой общественности собственное видение развития науки и технологий. Вот и немецкая компания Bayer в начале декабря на форуме Perspective on Innovation 2014 представила научным журналистам изо всех стран мира как вызовы, стоящие перед наукой, так и инновации, которые существенно повлияют на общество в ближайшей перспективе. Важнейшие прорывы ожидаются в создании лечебных средств и способах защиты урожая от вредителей.
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО: круглые черви наносят удар
За один год от голода умирает около 9 млн человек. Это больше, чем от СПИДа, малярии и туберкулеза вместе взятых. Такое количество потерь сравнимо с тем, если бы каждые 140 дней с лица земли исчезал город, равный по населению Берлину.
Эксперты считают, что сегодня более актуально говорить не так о повышении урожайности сельскохозяйственных культур, как о технологиях сохранения полученного урожая. Например, с 60-х годов прошлого века урожайность зерновых культур возросла на 50%. Но потери от вредителей и по сей день могут достигать 60% общемирового урожая.
СКРЫТЫЙ ВРАГ. Одним из важнейших фронтов в этой области становится борьба с почти незаметными, но вездесущими существами — круглыми червями или нематодами. Чтобы понять масштаб вызова, брошенного человечеству, заметим, что круглые черви — вторая по видовому разнообразию (после насекомых) группа царства животных. На сегодняшний день уже задокументировано более 24 тыс. видов нематод. Но, судя по темпам описания новых видов, предполагается существование в природе более миллиона разновидностей этих, не слишком приятных существ. Можете себе только представить, сколько среди них являются (или еще обнаружатся среди вновь открытых) вредителями растений и паразитов, создающими проблемы животным и человеку! Из-за миниатюрных размеров и совершенно неприметного образа жизни исследователи окрестили нематод "скрытым врагом".
Увы, фитосанитарный контроль на границах государств с каждым годом все хуже справляется с напором зловредных червей.

ИССЛЕДОВАНИЯ НА СТЫКЕ НАУК
В ближайшие годы большое значение будет уделяться синергетическому эффекту в области защиты здоровья человека, животных и растений. Под мудреным термином "синергетический эффект" понимается ситуация, когда объединенный результат воздействия факторов заметно больше, чем действие каждого из них по отдельности. Иными словами, когда влияние различных факторов, что называется, "попадает в резонанс".
Сейчас уже не вызывает удивления тот факт, что множество процессов внутри живых организмов остаются на удивление схожими. Более того, существует нечто общее для абсолютно всего живого на планете: ключевая информация о нем хранится в ДНК. Хотя живые существа крайне многообразны, различия в их базовых "чертежах", закодированных в спирали ДНК, совсем не так впечатляющи. У человечества 99,5% всех генов вообще идентичны. Для нашего же рассказа важен факт, что у человека 90% ДНК идентичны с животными и 20% — с растениями. И человек учится пользоваться этой схожестью. Она становится отправной точкой для проектов на стыке различных дисциплин и технологий.
Одно из таких начинаний было представлено на форуме. Изначально оно было направлено на изучение влияния определенных веществ на производство энергии в клетках. В ходе исследования оказалось, что полученные знания находят применение в нестыкующихся (на взгляд непосвященного) областях.
НЕТ ГРИБКАМ. Все началось с того, что полученные результаты задействовали в разработке средств борьбы с грибковыми инфекциями растений (фунгицидов).
БОЙ НЕМАТОДАМ. Мы уже знаем о вызове, брошенном круглыми червями. Выяснилось, что знания по энергетике клеток применимы не только для уничтожения вредных грибков, но и нематод. Чтобы еще раз подчеркнуть значимость открытия, уточним, что нематоды губят, к примеру, 10—30% урожая овощей в Китае, треть урожая помидоров во Франции.
Благодаря комплексному подходу к исследованиям сегодня созданы препараты для борьбы не только с видами, вредящими сельхозрастениям, но и "нащупаны" пути для создания новых средств, губительных для круглых червей, паразитирующих в организмах животных и людей.
НАЦЕЛИМСЯ НА РАК. Наконец, упомянутое выше исследование подсказало направление для решения другой проблемы — лечения онкологических заболеваний. Изученный в проекте способ производства энергии в клетках, дает понимание работы раковых клеток. Значит, вполне можно надеяться на новые методы лечения таких видов болезней.

HiTech. Микроскоп выводит изображение на большой монитор.
НОВЫЕ ЛЕКАРСТВА: поиск иголки в огромном стоге сена
Химиотерапия до сих пор остается одним из важнейших видов оружия в войне с раком. Но накопившийся опыт свидетельствует: нужно искать новые подходы.
СПЯЩИЙ ВРАГ. Одной из сложнейших проблем в лечении онкологических заболеваний остаются так называемые покоящиеся клетки. Дело в том, что раковые опухоли чрезвычайно прожорливы. Они буквально высасывают жизненно важные вещества из крови. Нередко новообразование растет настолько быстро, что кровоснабжение просто не в состоянии угнаться за ним и клетки во внутренних частях опухоли, образно говоря, "недоедают и впадают в спячку". Это явление очень беспокоит специалистов, так как многие современные лекарства от рака нацелены на уничтожение полноценно питающихся клеток в окраинных частях опухолей. А покоящиеся клетки могут проснуться после успешного лечения, как только получат нормальное питание. Специалисты убедились: нужно искать нечто принципиально новое. Ни одно из испробованных прежде веществ не дает нужного эффекта в борьбе с покоящимися клетками.
РОБОТ В ПОМОЩЬ. Трудоемкость поставленной задачи сравнима с классическим поиском иголки в стоге сена. Например, ученые Bayer начали с перебора 3,5 млн имеющихся в их базе соединений. Сейчас сектор поиска сведен к полумиллиону. Если бы исследования велись по старинке — вручную, с чашками Петри, пипетками и т. д., то подобный процесс и затянулся бы на десятилетия. На помощь ученым приходят роботизированные лабораторные системы, способные в один прием проводить изучение сотен образцов.
На человека постороннего такая лаборатория производит сильное впечатление. В полуосвещенном помещении несколько роботов-манипуляторов почти бесшумно носятся между измерительными установками. Толстенные металлические "руки" сутки напролет с потрясающей точностью и аккуратностью вставляют и вынимают из лабораторных приборов емкости, каждая из которых содержит несколько сотен испытуемых веществ. Полученные результаты после обработки немедленно выводятся на экраны мониторов. Благодаря такой технологии автоматизации ученым нужно всего два-три месяца на проведение такого количества анализов, на которое прежде уходили годы.
Впрочем, ученые призывают смотреть на жизнь реалистично. Пройдет не менее 10 лет, прежде чем эта работа превратится в новое лекарство.