X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В данной статье описываются наиболее значимые возможности, которые открывает программирование в будущем и в современной медицине.

Стремительное развитие медицины и программирования ведет к появлению приборов с высокими вычислительными и функциональными способностями, созданию способов манипулирования как клетками так и организмами в целом, и готовит базу для развития медицины будущего.Так как технологический прогресс не стоит на месте в будущем даже уже в ближайшие пятьдесят или сто лет возможно будет то что мы не можем даже представить сегодня. Из-за того что компьютерные технологии все больше проникают в наш быт, а мы окружаем себя различными гаджетами, устройствами, и приспособлениями для комфортного существования, в скором времени может произойти полное слияние человека и компьютера в виде роботизированной системы которая будет сочетать в себе как живой организм так и определенные программируемые устройства внедренные в этот организм. В результате работы последних лет были разработаны новые возможности для наилучшего конструирования противовирусных, противобактериальных препаратов, средств генотерапии и геномного редактирования.

В настоящее время исследованы строение и функции основных биологических молекул и разработаны методы синтеза белков и нуклеиновых кислот. Эти биополимеры по своей природе являются «интеллектуальными» материалами, так как способны «узнавать» и воздействовать на определенные биологические мишени. Так, способом направленного «программирования» этих макромолекул можно создавать молекулярные конструкции для различных систем, а также препараты, избирательно воздействующие на определенные генетические программы или белки.

«Интеллектуальные препараты», созданные методами синтетической биологии и генного программирования, открывают возможности для таргетной (целенаправленной) терапии онкологических, наследственных и инфекционных заболеваний. Это дает возможность для внедрения в медицинскую практику подходов индивидуальной медицины, направленной на лечение определенного живого организма.

На сегодняшний день, с применением информационных технологий генная инженерия вышла на новый уровень. Не так давно была разработанна совместной группой ученых Массачусетского технологического Бостонского университета и Национального института стандартов технология кода «Cello», суть которой в том что появилась возможность прописывать в дезоксирибонуклеи́новой кислоте клеток бактерий требуемый набор свойств и создавать биологические схемы с нужными логическими параметрами, которые работают внутри живой клетки. Вирусы, у которых хранилищем наследственной информации служат молекулы РНК, а не ДНК, как у всех прочих организмов, вырабатывают специальные ферменты. Эти ферменты умеют осуществлять обратный перевод, то есть переписывать информацию из молекул рибонуклеиновой кислоты в молекулы дезоксирибонуклеи́новой кислоты. Созданная таким путем ДНК встраиваются в хромосомы клетки-хозяина и размножается вместе с ними. Поэтому с подобными РНК-вирусами очень трудно бороться (вирус ВИЧ относится к их числу). ДНК вируса встраивается в геном клетки-хозяина, а потом снова отсоединяться от него и может формировать новые вирусные частицы, которые могут заражать другие клетки. Также вместе с собственной ДНК вирус захватывает кусочек ДНК хозяина и таким образом переносит его в другую клетку, в том числе – и в клетку другого организма. Так вирусы могут распространять положительные и отрицательные наследственные признаки.В основе «Cello» заложена простая идея о том, что процессы, происходящие в биологических клетках организмов поддаются программированию с помощью методов, как у вычислительных алгоритмов компьютерных систем. Используя данное сходство ученые создали новый язык программирования для логических элементов на основе нуклеиновых кислот. В ходе эксперементов, проведенных группой исследователей была доказана возможность концепции «Cello» на деле. Предложенные идеи и первые результаты были очень впечатляющие. В ходе работ были созданы действующие биологические схемы, состоящие из последовательностей до двенадцати тысяч ДНК-оснований, в основу которых легли семь базовых логических элементов. С помощью этих алгоритмов ученые собрали около шестидесяти подобных биологических схем, сорок пять из которых многократно выполнили свои задачи в соответствии с программным предписанием. Проработка результатов первых тестов и исключение обнаруженных багов позволили довести процент корректно работающих схем до девяноста пяти процентов.При работе с простейшими и бактериями пользуются таким же языком как и в компьютере или другом программируемом устройстве, но переводя текстовую информацию на язык нуклеиновых кислот – объясняет Кристофер Войт профессор масачусестского университета. Код конечной программы преобразуется в последовательность ДНК, которая образуется любым из всех известных и возможных методов и помещается в живую клетку. Таким образом модифицированные при помощи языка «Cello» бактерии превращаются в сложные системы, содержащие в составе “комплектации” датчики температуры, уровня освещенности, кислотности, уровня содержания кислорода и прочих параметров среды, окружающей бактерию, которые можно задавать искусственно по своему усмотрению.

Программирование генов и биотехнические системы в современном мире будут являться одними из важнейших направлений в современной науке и в будущем. Так как используя данные технологии и развивая их возможно будет создать человека с определенными способностями и под определенную задачу, что может найти применение, как военной сфере, например, идеальный солдат, что может стать самым грозным и опасным оружием в мире. Другим примером может служить использование данных технологий в гражданской сфере – создание человека-ученого с высокими умственными способностями и возможностями. Список используемых источников:1. Киберклиника [Элетронный ресурс] . –https://cyberleninka.ru/article/n/programmirovanie-genov-mozga-i-problema-sotsialnogo-povedeniya-cheloveka2.Биотехнологии [Элетронный ресурс]. – https://scfh.ru/papers/biotekhnologii-meditsine-budushchego/3. Geektimes [Элетронный ресурс] . –

https://geektimes.ru/post/196048/

Код для цитирования: Скопировать