Технологии Четвертой промышленной революции

Ожидается, что биотехнологии произведут революцию в сфере здравоохранения, устроив прорыв в точной медицине (ТМ) – подходе, который предполагает подбор курсов лечения индивидуально для каждого человека вместо составления их для усредненного пациента (рис. 21). Продвижению ТМ способствует рост доступности исчерпывающих наборов данных о молекулярной структуре человека, включая генетические, транскриптомические, протеомические, метаболические и микробиотические профили. Развитие машинного обучения может не только помогать выбору лечения, но и создавать новые практики с участием «больших данных». Диагностические тесты способны производить сотни гигабайт данных, и необходимо научить алгоритмы машинного обучения извлекать из них информацию, которая нужна для определения проблем и прогнозирования реакции пациентов на лечение. Наиболее широко ТМ используется для лечения рака, но также были зафиксированы успешные случаи в лечении кистозного фиброза, астмы, моногеничных форм диабета, аутоиммунных, сердечных и нейродегенеративных заболеваний. Однако в данный момент возможности ТМ сильно ограничены ее высокой стоимостью, а также невозможностью сведения нескольких наборов данных в единую картину здоровья пациента, что мешает широкому применению этого подхода. Вероятно, по мере снижения стоимости мы увидим экспоненциальный рост объема знаний, пригодных к переводу в клиническую практику, которые будут извлекаться из больших наборов биологических данных.

Вторая сфера, в которой потенциал для использования биотехнологий огромен, – это сельское хозяйство. Для того чтобы прокормить человечество в следующие пятьдесят лет, потребуется столько же пищи, сколько было произведено за предыдущие десять тысяч. Классический пример применения биотехнологий – это золотой рис: модифицированный рис, способный ликвидировать куриную слепоту и дефекты развития, которые связаны с недостатком витамина А и которые каждый год приводят к смерти почти двух миллионов детей. Кроме того, на сельское хозяйство повлияет новое специализированное оборудование: к примеру, почвенные и погодные сенсоры, дроны и системы сканирования, призванные следить за развитием посевов и прогнозировать его. Привязка собранных данных к генотипу посевов может позволить создать агротехническую систему, способную удовлетворить глобальный спрос на количество, качество и функциональность пищи. Конечно, для того чтобы реализовать такую схему глобальной продовольственной безопасности, необходимо будет усовершенствовать законодательство, связанное с генетически модифицированными культурами. Реальность состоит в том, что генная инженерия является точным, эффективным и безопасным методом улучшения сельскохозяйственных культур, и законодательство должно это отражать.

Рисунок 21. Новый сдвиг парадигмы. Переход от медицины «на все случаи жизни» к модели точной медицины с многоуровневой стратификацией пациентов.

Источник: Das (2010)

Еще одна область, в которой развитие биотехнологий оказывает влияние на здоровье человека, – это биоматериалы, что особенно важно, учитывая нынешнюю тенденцию к увеличению среднего возраста населения. Биотехнологии способны решить многие из типичных проблем старения, объединив биоматериалы с передовыми инженерными технологиями. К примеру, остеопороз – это одно из самых распространенных костных заболеваний. Достижения в биотехнологиях способны открыть возможность замены пораженных костей пациента на новые, которые будут выращиваться из размноженных 3D-печатью стволовых клеток пациента. Этот прорыв ближе, чем кажется, – сейчас ученые проводят активные исследования в этом направлении, а предприниматели ищут, как обратить исследования в жизнеспособный бизнес.