«Если», 2016 № 02

Сегодня космическое путешествие — это сложная задача. Завтра оно будет простым и комфортным.

В 2015 году группа исследователей из Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University), воздействуя на образцы аморфного углерода короткими сверхмощными импульсами лазера, получила новое вещество, названное Q-углерод и отличающееся от известных структур графита и алмаза. Новый материал превосходит алмаз по прочности, а его готовность высвобождать электроны делает Q-углерод перспективным для создания, например, сверхтонких дисплеев или медицинского оборудования.

Медицина. Человеческое тело состоит из молекул, и мы, естественно, будем использовать молекулярные технологии для восстановления здоровья. Больные, старые и раненые страдают от того, что атомы формируются в неправильные структуры из-за вторжения вирусов, процессов старения или вылетевших с дороги автомобилей.

В 2016 году команда исследователей из Темпльского университета показала возможность удаления генов ВИЧ из зараженных клеток и защиты их от повторного встраивания вируса в ДНК с помощью технологии CRISPR/Cas9. Данная технология основана на защитном механизме бактерий, позволяющем запоминать и избавляться от участков ДНК, содержащих опасные вирусы.

С помощью обычных лекарств и современной хирургии возможно лишь частичное стимулирование тканей к самовосстановлению. Молекулярные машины откроют возможность для ремонта с непосредственным воздействием на молекулу.

Чтобы починить автомобиль, механик сначала добирается до дефектного узла, затем опознает и удаляет плохие части и в конце концов восстанавливает их или заменяет. Ремонт клетки будет включать ровно те же основные задачи, принципиальную разрешимость которых живые системы уже доказали.

• Доступ. Белые клетки крови покидают кровяное русло и движутся через ткань, а вирусы входят в клетки. Молекулярные машины могут предотвратить этот процесс.

• Распознавание. Антитела, да и любое специфическое биохимическое взаимодействие, показывают, что молекулярные системы, входя в контакт с другими молекулами, могут их распознавать.

• Разборка. Пищеварительные ферменты показывают, что молекулярные системы могут разбирать поврежденные молекулы.

• Восстановление. Воспроизводящиеся клетки показывают, что молекулярные системы могут строить или восстанавливать любую молекулу, обнаруживаемую в клетке.

• Повторная сборка. Отделенные молекулы могут быть собраны вместе снова. Например, механизмы фага Т4 собирают сами себя из раствора, чему, очевидно, помогает единственный фермент.

Таким образом, природа демонстрирует все основные операции, необходимые для ремонта клеток на молекулярном уровне.

Однако самое простое медицинское применение наномашин будет включать не ремонт, а выборочное разрушение. Цель проста: необходимо лишь распознать и уничтожить опасные репликаторы, будь то бактерии, раковые клетки, вирусы или черви.

Как только биологи опишут нормальные молекулы, клетки и ткани, должным образом запрограммированные машины ремонта будут способны вылечить даже неизвестные болезни. Вместо того чтобы бороться с миллионом странных угроз, продвинутые медицинские наноустройства будут просто восстанавливать состояние здоровья.

А может, все было бы несколько иначе. Грег Бир. «Музыка, звучащая в крови», 1983 г. Пол Ди Филиппо. «Любимый компонент», 1995 г.