Конвейер деторождения, мозг мыши за штурвалом и другие новости с переднего края биотеха

Приветствую, читатели! Это свежие заметки о жизни на пороге сингулярности. Меня зовут Игорь Santry, я техноредактор. Я завёл эту колонку, чтобы собрать лучшие лонгриды и видео, которые зацепили меня за последнее время.

Этот выпуск тематический. Его центральная тема — биотехнологии будущего и их влияние на общество. Один номер, одна рамка и две стороны медали: корпоративная и анархистская, плюс множество ссылок про то, как люди ломают и чинят биологию. Читайте по порядку или сразу листайте до дайджеста — выбор за вами.

Конвейер деторождения

В ночь на 25 июля 1978 года в районной больнице Олдема в Англии родилась девочка весом 2,6 кг. Её звали Луиза Браун ^[1].

Стоило семье Браунов вернуться домой, как в их почтовый ящик стали приходить посылки, залитые искусственной кровью, и пластиковые куклы с оторванными конечностями. Узнав об их дочке, Ватикан заявил об узурпации божественной воли, а таблоиды окрестили её Frankenbaby. Детство у Луизы было непростое, но она выросла, вышла замуж и родила сына естественным путём.

Сегодня ЭКО — обычная медицинская процедура, которая подарила жизнь более чем 13 миллионам человек ^[2]. И всё же есть проблема: она помогает лишь в 37,5% случаев ^[3]. Успех сильно зависит от точности и скорости манипуляций с яйцеклетками, и человеческий фактор здесь никуда не девается. Грубо говоря, результат зависит в том числе от того, сколько кофе выпил конкретный эмбриолог перед работой.

Поэтому нью-йоркский стартап Conceivable Life Sciences построил роботизированный конвейер для создания эмбрионов ^[4]. Он называется AURA, тянется на пять метров в длину и автоматически разделяет сперматозоиды, оплодотворяет яйцеклетки и замораживает эмбрионы.

Система компьютерного зрения ^[5] на базе алгоритмов Baidu ^[6] ищет яйцеклетки в фолликулярной жидкости. Манипуляторы погружают эмбрионы в жидкий азот настолько быстро, что кристаллов льда образуется в десять раз меньше, чем при ручной заморозке.

Пока AURA помогла родиться 19 детям, но цель инженеров — «суперлаборатории», где один эмбриолог будет контролировать создание тысяч эмбрионов в день. Стартап привлёк 70 миллионов долларов ^[7] и планирует серьёзно масштабироваться.

Возможно, это звучит антиутопично, но давайте начистоту: мы уже давно производим людей «в лаборатории», просто медленно и дорого. AURA делает то же самое быстрее и надёжнее, убирая фактор усталости специалиста. Что на это скажут носители традиционных ценностей — не берусь предсказать, но математика ^[8] проста: если компания выйдет на заявленные 65% ^[9] успешных ЭКО вместо нынешних 37,5%, на свет появятся миллионы людей, которые иначе не родились бы. Думайте что хотите, но, как по мне, это не выглядит как злодейский план.

Но AURA — только одна часть картины. Другой слой стека ещё интереснее.

Несколько японских исследователей занимаются чем-то, что так и хочется описать словом «алхимия»: берут клетки кожи, откатывают их до стволового состояния и перепрограммируют в яйцеклетки и сперматозоиды. Технология называется IVG — In Vitro Gametogenesis. Ключевой результат 2023 года принадлежит группе Кацухико Хаяси из Университета Осаки: они получили мышат из клеток самцов ^[10]. Y-хромосома в процессе культивирования была потеряна, X-хромосома удвоилась, и семь мышат стали первыми в истории млекопитающими, рождёнными от «двух отцов». В США стартап Conception Biosciences ^[11] пытается сделать то же самое быстрее и более прямолинейно — перебирая тысячи комбинаций факторов роста в минибиореакторах ^[12].

Основной барьер сейчас — мейоз: человеческие клетки in vitro не хотят выполнять это деление по-настоящему, но по оптимистичным оценкам ^[13] лет через пять-семь это препятствие будет преодолено. И тогда слово «бесплодие» в его нынешнем смысле может устареть: гаметы можно будет получить из любой клетки тела.

Третий компонент — вынашивание. Детская больница Филадельфии и подразделение Vitara Biomedical разработали систему EXTEND ^[14]. Журналисты тут же окрестили её «биомешком», и, в общем-то, заслуженно. Это герметичный полимерный пакет с синтетической амниотической жидкостью, спроектированный как «мост» для детей, рождённых на 22–24-й неделе. Место, где они смогут провести около месяца, пока лёгкие дозревают без контакта с воздухом.

Газообмен идёт через пуповину, насосов нет: сердце самого плода прокачивает кровь ^[15] через мембранный оксигенатор. На ягнятах это уже работает. FDA присвоила технологии статус Breakthrough Device, Vitara Biomedical привлекла 125 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.

Другое развитие той же идеи — работа Якоба Ханны в Институте Вейцмана: он растит мышиные эмбрионы ^[16] во вращающихся стеклянных сосудах от гаструляции до стадии органогенеза. До применения у людей здесь ещё далеко, но саму возможность для млекопитающих уже показали.

А теперь соберём картину целиком: IVG даёт источник гамет → роботизированная лаборатория типа AURA делает эмбрионы → ИИ выбирает лучший вариант из сотен по геномному профилю → искусственная матка вынашивает плод без участия матери.

В 1924 году британский биолог Дж. Б. С. Холдейн предсказал ^[17], что к 2074 году лишь 30% детей будут рождаться естественным путём. Он ошибся в скорости: технические возможности для этого сценария появляются заметно раньше, чем он рассчитывал. И тут всплывают многочисленные этические вопросы.

Если когда-нибудь искусственная матка окажется безопаснее естественной, если IVG даст выбор из ста эмбрионов вместо одного, если геномный скрининг уберёт наследственные болезни — в какой момент отказ от всего этого станет морально неприемлемым? Когда «родить естественно» превратится из нормы в странный выбор, требующий объяснений, как сегодня требует объяснений отказ от прививок?

Возможно, я напишу об этом отдельный большой текст, но однозначного ответа у меня для вас нет.

Анархисты от медицины

Централизация, автоматизация, 70 миллионов венчурных денег — биотех выходит из лабораторий на рынок. Но кто получает к нему доступ и на каких условиях? Это ещё один неудобный вопрос, и Four Thieves Vinegar Collective ^[18] предлагает радикальный ответ.

Знакомьтесь, это анархистский биохакерский коллектив, который последние несколько лет занимается тем, что превращает недоступные лекарства в доступные. Их метод прямолинеен до неприличия: выяснить рецептуру, синтезировать вещество и опубликовать инструкции и раздать приготовленное.

Курс мизопростола, препарата для прерывания беременности на ранних сроках, в американской аптеке стоит 160 долларов. Себестоимость самодельного варианта — 0,89 доллара. Four Thieves Vinegar тайно рассылают нанесённый на бумагу препарат почтой (так он проходит таможенный контроль незамеченным) туда, где он по тем или иным причинам недоступен.

Мизопростол — самый острый политический кейс, но для коллектива он один из многих: принцип один и тот же, меняется только молекула.

На DEF CON 32 ^[19] основатель коллектива Майкл Лауфер рассказал, что ему удалось синтезировать Sovaldi — препарат от гепатита C, курс которого в американских аптеках стоит до 84 000 долларов. В России дженерики дешевле, около 250 тысяч рублей, но домашний синтез обошёлся Лауферу в 300 долларов. Главное достижение коллектива, впрочем, не рассылка лекарств, а опенсорсный лабораторный реактор ^[18], который можно собрать из Arduino, 3D-печатных деталей и банок из-под солений. Устройство варит лекарства по рецептам коллектива автоматически. Они также разработали автоинъектор адреналина ^[20] для аллергиков (EpiPen стоит больше 300 долларов, их версия — несравнимо дешевле) и сейчас работают над производством инсулина при помощи генетически модифицированного табака.

Для тех, кто хочет сам поэкспериментировать с генетическими модификациями, уже существует OpenCRISPR ^[21] и даже детские наборы для генетической модификации ^[22] — я когда-то писал об этом, и тогда это казалось курьёзом. Сейчас уже не смешно, скорее закономерно.

Пока AURA строит суперлаборатории на 70 миллионов долларов, Four Thieves варят лекарства в банках из-под солений. Это два конца одного процесса: биотех выходит из колыбели и становится чем-то, с чем можно работать руками.

Короткое

На гонках дронов Гран-при Anduril одна команда решила использовать биологический компьютер из клеток мозга мыши ^[23] (eng). За этим стоит австралийская Cortical Labs — та самая, что в 2022 году с помощью исследовательского прототипа DishBrain научила 800 тысяч нейронов играть в Pong за пять минут. Теперь компания выпускает коммерческое устройство CL1 за 35 000 долларов: нейроны ^[24] (уже человеческие) выращиваются на электродных матрицах и обучаются задачам через электрическую стимуляцию. И вот — дрон. Организаторы соревнования подумали и решили: «Является ли мозг ^[25] мыши программным обеспечением? Чёрт возьми, да!» Следующий логичный вопрос — если мозг мыши выиграет гонку, кому выдают кубок.

AlphaGenome ^[26] (eng) — если AlphaFold сделал для белков то, что Google Maps для городов, то AlphaGenome пытается сделать то же самое для всей ДНК. Текст генома собрали ещё в 2003 году, но 98% из него — некодирующие участки, которые регулируют всё остальное. AlphaGenome анализирует до миллиона пар оснований одновременно, превосходит предшественников по предсказанию геномных треков в 22 из 24 задач, а по анализу эффектов вариантов — в 25 из 26. DeepMind открыл доступ через API для некоммерческих исследований. Из тех моментов, о которых через двадцать лет будут говорить: «А вы помните, когда это началось?»

Полина Кривых рассказывает про котиков и зрительные иллюзии ^[27] — оказалось, кошки готовы залезать не только в реальные коробки, но и в «квадрат Канижа», нарисованный на полу четырьмя «пакменами». Чтобы это доказать, исследователи разослали инструкции владельцам кошек по всему миру — те распечатали иллюзию, разложили на полу и сняли видео. Классический пример гражданской науки.

Длинное

Инъекционная «мини-печень» ^[28] (eng) — инженер из MIT Сангита Бхатиа разработала способ подсадить человеку запасную печень через шприц. «Спутниковые печени» — крошечные тканевые трансплантаты из гепатоцитов и гидрогелевых микросфер — вводятся в брюшную полость, затвердевают, обрастают кровеносными сосудами и начинают работать. В исследованиях на мышах трансплантаты оставались жизнеспособными восемь недель и выполняли все нужные функции. Это совершенно не укладывается в голове, пока не вникнешь в детали.

«Люди давно уже киборги — нам просто стыдно это признать»: Enhanced Games могут спровоцировать революцию ^[29] (eng) — химик-энциклопедист Сергей Бесараб (@lab66 ^[30]) даёт развёрнутое интервью 2digital.news ^[31] о турнире, который стартует 24 мая в Лас-Вегасе: атлетам разрешены анаболики, ноотропы, CRISPR, ингибиторы миостатина — всё, за что обычно отбирают медали.

Биоэтика зародилась в ужасе. Так же её можно и потерять ^[32] (eng) — войны и медицинские катастрофы XX века заложили основу для международных правил проведения исследований на людях. Но пандемия и политический разворот последних лет показывают, насколько хрупкими остаются эти нормы. Когда технология уходит вперёд быстрее, чем успевает сформироваться этика, приходится догонять. И обычно из очень неудобной позиции.

Чтобы барабан не звучал как ксилофон ^[33] — нейробиолог Мария Пази рассказывает, как после установки кохлеарного импланта она возвращала себе потерянный слух ^[34]. Врачи включали ей знакомые прежде звуки, подкручивали электроды и заставляли её «мочить ноги в воображаемом море». Звучит странно, но это работает. Как именно, никто точно не знает. Текст про то, как мозг переучивается слышать через электронное ухо и почему этот процесс похож одновременно на реабилитацию и на нечто вроде переобучения искусственной нейросети ^[35].

Артефакт

Натуралист вылавливает у берегов Норвегии морского ангела и хочет передать образец в университетскую коллекцию. Стоит поместить существо в банку со спиртом — консервант обесцвечивает ткани, щупальца сморщиваются, и от хрупкой красоты остаётся бесформенный серый комок.

Решение этой проблемы нашли богемские стеклодувы. Леопольд Блашка и его сын Рудольф с 1863 по 1936 год создали для музеев естественной истории тысячи стеклянных копий морских существ и ещё больше четырёх тысяч ботанических моделей по заказу Гарварда. Цветы, семена, стадии роста. Стеклянный сад Блашка подарил студентам то, чего не могли дать плоские иссохшие гербарии, — вечную весну. Секрет детализации Леопольд и Рудольф унесли с собой в могилу: учеников у них никогда не было.

Это один из примеров из большого текста ^[36], который я написал про один простой вопрос: почему старые научные инструменты были такими красивыми? Зачем астролябии скульптура, а телескопу лепнина? Внутри — анатомические Венеры, глина Максвелла, металлическая модель ДНК, звучащие нейроданные и рассказ о том, как форма делает возможным понимание.

Бонусные посты из моего ТГ-канала

Зачем говорить с китами? ^[37]

Как восемь ракушек контролируют воду для целого города ^[38]

Что такое автономная наука ^[39]