В июньском отчёте “Технологии 2024 года” Всемирный экономический форум предлагает мировому сообществу взять за основу 10 технологий, которые по замыслу ВЭФ должны преобразовать мир.
Новые технологии способны по замыслу ВЭФ изменить промышленность, экономику и социальные структуры, создавая как возможности для организаций всех размеров и типов.
1. ИИ для научных открытий — Открывая новые горизонты знаний
Прорывы в области искусственного интеллекта (ИИ), такие как глубокое обучение, генеративный ИИ и другие базовые модели, позволяют ученым делать открытия, которые в противном случае были бы практически невозможны, и ускоряют темпы научных открытий в более широком смысле.
За последние несколько лет произошла трансформация в том, как ИИ используется в научных открытиях. От AlphaFold компании Deep Mind — системы искусственного интеллекта, которая точно предсказывает трехмерные модели белковых структур — до открытия нового семейства антибиотиков и материалов для более эффективных батарей — мир находится на пороге революции, основанной на искусственном интеллекте, в способах открытия новых знаний.
Согласно недавнему отчету Консультативного совета по науке и технологиям при президенте США, «ИИ обладает потенциалом трансформировать каждую научную дисциплину и многие аспекты того, как мы ведем науку».
Хотя ИИ уже много лет используется в исследованиях, последние достижения в области глубокого обучения, генеративного ИИ и базовых моделей имеют революционный характер. Ученые создают и используют большие языковые модели для изучения научной литературы, работают с чат-ботами ИИ для мозгового штурма новых гипотез, создают модели ИИ, способные анализировать огромные объемы научных данных, и используют глубокое обучение для совершения открытий. Они также изучают, как можно интегрировать искусственный интеллект и робототехнику с лабораторными методами для ускорения исследований инновационными способами.
В результате ИИ становится преобразующей технологией общего назначения в научных исследованиях, которая может раскрыть открытия, которые в противном случае остались бы скрытыми. При нынешних темпах инноваций они, вероятно, приведут к прогрессу в следующих областях:
– Диагностика, лечение и профилактика заболеваний;
– Новые материалы, которые позволяют использовать экологически чистые технологии следующего поколения;
– Прорывы в науках о жизни, расширяющие современное понимание биологии.
– Трансформационные скачки в понимании человеческого разума и многое другое.
Учёные предсказывают, что ИИ общего назначения изменит каждую часть процесса научных открытий в течение следующих нескольких лет. Исследователи могут опираться на результаты прошлого, чтобы предвидеть новые возможности: ИИ позволяет устанавливать связи и делать выводы, которые выходят за рамки возможностей человеческого разума.
Этические соображения и проблемы остаются – степень риска для частной жизни, автономии и личности, а также возможность социальных потрясений, вызванных этими мощными технологиями, еще полностью не известны.
Кроме того , необходимо также учитывать воздействие на окружающую среду в результате потребления энергии и добычи ресурсов, необходимых для поддержания роста ИИ.
В равной степени необходимы дополнительные исследования для эффективного управления воздействием технологии.
2. Технологии повышения конфиденциальности — Расширение возможностей глобального сотрудничества в масштабе
Доступ ко все более крупным наборам данных – особенно при использовании искусственного интеллекта – трансформирует исследования, открытия и инновации. Однако опасения по поводу конфиденциальности, безопасности и суверенитета данных ограничивают степень, в которой ценные данные могут быть переданы и использованы на национальном и глобальном уровне. Новый мощный набор технологий позволяет обмениваться конфиденциальными данными и использовать их таким образом, чтобы решить эти проблемы.
В последние годы растет интерес к «синтетическим данным». Эти данные повторяют закономерности и тенденции в наборах конфиденциальных данных, но не содержат конкретной информации, которая могла бы быть связана с отдельными лицами или поставить под угрозу организации или правительства.
Благодаря достижениям в области искусственного интеллекта синтетические данные снимают многие ограничения при работе с конфиденциальными данными и открывают новые возможности для глобального обмена данными и совместных исследований биологических явлений, исследований, связанных со здоровьем, обучения моделей искусственного интеллекта и многого другого. Однако даже с появлением синтетических данных на национальном уровне тенденции в области здравоохранения в стране-источнике будут выявлены, и такие проблемы необходимо будет преодолеть.
Также возобновился интерес к гомоморфному шифрованию — технологии 1970-х годов. Вместо воссоздания наборов данных с теми же характеристиками, что и необработанные данные, гомоморфное шифрование позволяет анализировать закодированные данные без прямого доступа к необработанным данным. Хотя такое шифрование многообещающе, оно требует значительно больше энергии и времени для достижения безопасного результата.
По мере того, как достижения в области искусственного интеллекта меняют ценность данных, прогнозируется, что такие методы, как генерация синтетических данных и гомоморфное шифрование, позволят обеспечить совместное использование данных и доступ к ним, обеспечивая при этом конфиденциальность, безопасность и суверенитет данных. В частности, в рамках исследований, связанных со здравоохранением, доступ к данным способами, не ставящими под угрозу права и безопасность отдельных лиц и сообществ, уже демонстрирует перспективы ускорения прогресса в обнаружении, лечении и профилактике заболеваний.
Эффективные технологии обмена и использования данных, которые защищают конфиденциальность, безопасность и суверенитет данных, необходимы для реализации растущего потенциала искусственного интеллекта. Однако, несмотря на свой потенциал, синтетические данные и гомоморфное шифрование имеют ряд ограничений. К ним относятся плохое представление потенциально значимых крайних случаев или выбросов в случае синтетических данных и потенциальная способность делать выводы или реконструировать конфиденциальные данные, несмотря на деидентификацию, присущую обоим методам. Для обеспечения их успеха потребуется дальнейшая работа над технологиями и политикой их использования.
3. Реконфигурируемые интеллектуальные поверхности — Преобразование беспроводной связи с помощью интеллектуальных зеркал
Глобальный спрос на более высокие скорости передачи данных, меньшую задержку и энергоэффективное соединение стремительно растет. Ожидается, что долгожданный запуск 6G к 2030 году еще больше усилит это давление.
Чтобы решить эти проблемы, будущие сети необходимо будет проектировать с повышенной пропускной способностью и связностью, уделяя особое внимание экологической устойчивости. Введите реконфигурируемые интеллектуальные поверхности (RIS) — платформы, использующие метаматериалы , интеллектуальные алгоритмы и расширенную обработку сигналов для превращения обычных стен и поверхностей в интеллектуальные компоненты для беспроводной связи.
В автомобильных сетях RIS повышает безопасность, обеспечивая надежную связь между транспортными средствами и инфраструктурой. Для улучшения охвата в сельскохозяйственных условиях RIS являются многообещающим решением с низким энергопотреблением и высокой экономической эффективностью.
Отчеты рыночной аналитики показывают, что RIS находятся на пороге экспоненциального внедрения и роста. Несколько компаний, в том числе Rhode & Schwarz, Huawei, ZTE, Intel и Samsung, инвестируют в RIS, посылая сильный сигнал о том, что RIS будет занимать центральное место в телекоммуникационной сфере в ближайшие годы.
Однако прежде чем это произойдет, необходимо решить несколько нерешенных проблем, включая высокие затраты на оборудование и необходимость четких стандартов и правил безопасного и этичного использования технологии.
4. Станции на высотной платформе — Преодоление разрыва между Интернетом и стратосферой
Станции на высотной платформе (HAPS) работают на стратосферных высотах, примерно в 20 километрах над Землей. Обычно они имеют форму воздушных шаров, дирижаблей или самолетов. Они представляют собой стабильную платформу для наблюдения и связи и могут работать месяцами. Достижения в области эффективности солнечных батарей, плотности энергии батарей, легких композитных материалов, автономной авионики и антенн в сочетании с расширением полос частот и новыми авиационными стандартами делают HAPS жизнеспособными в ближайшем будущем.
HAPS может обеспечить возможности подключения, покрытия и повышения производительности, с которыми не могут сравниться ни спутники, ни наземные вышки, особенно в районах со сложным рельефом, таких как горы, джунгли или пустыни.
Доступ к подключенному миру служит мостом в будущее, открывая пути к процветанию и новым образовательным возможностям, а также укрепляя структуру социальных связей. Тем не менее, по данным Международного союза электросвязи (ITU), около трети людей во всем мире остаются офлайн. Женщины и пожилые люди страдают непропорционально.
Ключевым компонентом решения этой проблемы является улучшение инфраструктуры.
HAPS может улучшить возможности подключения для сообществ, недостаточно обслуживаемых традиционной коммуникационной инфраструктурой, особенно в отдаленных районах.
Пандемия COVID-19 подчеркнула критический характер доступа в Интернет, показав, как различия в возможностях подключения увековечивают социально-экономическое неравенство. Преодолев этот цифровой разрыв, технология HAPS может обеспечить доступ к возможностям в области образования, здравоохранения и экономики.
Помимо предоставления доступа в Интернет, эти адаптируемые платформы могут играть важную роль в различных критически важных приложениях, от поддержки управления стихийными бедствиями до расширения широкополосного покрытия и мониторинга окружающей среды. Способность HAPS быстро развертываться и адаптироваться к меняющимся условиям может сделать их бесценным инструментом в управлении чрезвычайными ситуациями, когда своевременная информация и связь могут спасти жизни.
Инвестиции в HAPS со стороны лидеров аэрокосмической техники привели к прогрессу в материалах, двигательных системах и технологиях солнечных батарей. HAPS теперь экономически выгодны для коммерческого и реального внедрения. Организации, обладающие обширными знаниями и ресурсами для разработки надежных и долговечных HAPS, способствовали ее развитию и роли в будущем инфраструктуры связи.
Отраслевые примеры включают проекты Airbus Zephyr, Stratobus компании Thales и Boeing Aurora. Меньшая задержка, снижение затрат, более высокая емкость, простота обновления оборудования и более быстрое развертывание — привлекательные коммерческие предложения. В 2023 году объем рынка оценивался в 783,3 миллиона долларов, и ожидается, что совокупный годовой темп роста составит 10,4% с 2023 по 2033 год.
Однако HAPS, работающие на стратосферных высотах в течение чрезвычайно длительного времени, во многом отличаются от традиционных самолетов с экипажем, а нынешняя нормативная база не соответствует этой цели. Такие организации, как Международная организация гражданской авиации (ИКАО), активно обсуждают новую политику и рекомендации, обеспечивающие ответственное развертывание HAPS.
5. Интегрированные датчики и связь —
Создание сетей нового поколения с цифровой осведомленностью
Десятилетия отдельного развития сенсорных и коммуникационных технологий привели к избытку устройств с перекрывающимися функциями, что привело к перегрузке устройств, неэффективности использования спектра и финансовым потерям. Интегрированное зондирование и коммуникация (ISAC) решает эту проблему, объединяя возможности зондирования и связи в единой системе, облегчая одновременный сбор и передачу данных. Эта интеграция оптимизирует аппаратное обеспечение, энергопотребление и экономическую эффективность, а также позволяет создавать новые приложения, выходящие за рамки традиционных коммуникационных парадигм.
ISAC делает беспроводные сети экологически ориентированными, предоставляя такие возможности, как локализация, картографирование среды и мониторинг инфраструктуры. Примеры этого включают системы мониторинга окружающей среды, которые используют датчики и анализ данных для мониторинга качества воздуха и воды, влажности почвы и погодных условий. Эти системы помогают в умном сельском хозяйстве, охране окружающей среды и городском планировании. Кроме того, интеллектуальные сети интегрируют датчики и коммуникационные технологии в энергосистемы, повышая эффективность и надежность, а также позволяя контролировать потребление и выработку электроэнергии.
Внедрение ISAC также обещает сделать использование устройств более устойчивым. Потенциальные преимущества включают снижение потребления энергии и кремния, а также улучшенные возможности повторного использования, переработки или перепрофилирования устройств.
Оптико-беспроводная технология ISAC представляет собой особенно впечатляющее достижение. Благодаря интеграции сенсорных и коммуникационных возможностей системы освещения и отображения могут легко стать частью беспроводной экосистемы. Освещенные поверхности могут служить узлами сети, облегчая связь и зондирование без электромагнитных помех. Это особенно выгодно в чувствительных средах, таких как интеллектуальное здравоохранение и промышленное производство.
Однако реализация потенциала ISAC зависит от преодоления технических препятствий, установления стандартов связи и обеспечения координации на уровне сети. Его успех будет измеряться его внедрением в различных отраслях, от подключенных автомобилей до электронного здравоохранения. Это подчеркивает необходимость постоянных инноваций и сотрудничества в этой области.
6. Иммерсивная технология для искусственного мира —
Закладка нового фундамента для строительства и обслуживания
Пока крупные технологические платформы ищут полезность в метавселенной , одна отрасль находится на пороге трансформации: строительство. Инструменты иммерсивной реальности и иммерсивной реальности на основе искусственного интеллекта для искусственного мира позволяют дизайнерам и специалистам в области строительства проверять соответствие между физическим и цифровым, обеспечивая точность и безопасность, а также повышая устойчивость.
Строительство является одной из крупнейших и наиболее влиятельных отраслей в мире, на долю которой приходится 40% мировых выбросов углекислого газа (CO2). Несмотря на свое огромное влияние, отрасль медленно принимает цифровую революцию. Однако иммерсивные технологии обещают изменить этот ландшафт.
Иммерсивное проектирование помогает предвидеть проблемы, которые могут возникнуть во время строительства, путем проверки гипотез, выявления потенциальных ошибок и предоставления решений до начала строительства. Виртуальное прототипирование и экспериментирование повышают точность. Цифровые двойники, уже широко используемые в промышленности, могут использоваться для моделирования результатов гораздо более сложных предложений по проектам городского развития, лучшего развития инфраструктуры и обслуживания населения, а также обеспечения большей эффективности и результативности. Крайне важно, что это упростит процесс строительства от проектирования до реализации, позволяя выявлять и устранять отходы, повышая как эффективность, так и устойчивость.
Аналогичным образом, в быстро развивающейся отрасли нехватка квалифицированных кадров и рабочей силы достигает такой степени, что предложение сейчас критически низкое. Только в США, по оценкам национальной торговой ассоциации Associated Builders and Contractors, в 2025 году отрасли потребуется привлечь около 454 000 новых работников помимо обычного найма, чтобы удовлетворить отраслевой спрос.
Метавселенная потенциально может смягчить нехватку навыков и рабочей силы за счет создания иммерсивной среды обучения и подготовки независимо от местоположения для профессионалов в области архитектуры, машиностроения и строительства .
7. Эластокалорики — Заставляют тепловые системы работать как мышцы
По мере повышения глобальной температуры потребность в решениях для охлаждения будет расти. По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), глобальный спрос на энергию для охлаждения помещений более чем утроится в течение следующих 30 лет, что составит около 37% роста мирового спроса на электроэнергию к 2050 году. Эластокалорические тепловые насосы представляют собой инновационную технологию, которая может значительно сократить энергию, необходимую для нагрева и охлаждения.
Потенциальное влияние эластокалорических тепловых насосов, особенно в контексте растущей потребности в прохладном воздухе, весьма существенно. Исследование Министерства энергетики США оценивает их как наиболее многообещающую альтернативу нынешним системам. Сердцем этой технологии являются эластокалорические материалы, которые выделяют тепло при механическом воздействии и остывают при ослаблении напряжения. Это позволяет им работать в непрерывном цикле стресса и расслабления. Дополнительным преимуществом эластокалорических тепловых насосов является то, что они не используют газообразные хладагенты, которые потенциально вредны для окружающей среды. Вместо этого они используют широко доступные металлы, такие как никель и титан.
В совокупности, воздействие на окружающую среду удовлетворения растущих потребностей в энергии для контроля умеренного климата может быть значительно уменьшено с помощью эластокалорической технологии. В социальном плане эта технология может расширить доступ к охлаждению в регионах с ограниченным электроснабжением или его отсутствием, тем самым улучшая качество жизни и решая ключевой аспект воздействия изменения климата.
Исследования и разработки в этой области развиваются быстро: количество научных публикаций удваивается каждые 22 месяца. Рост числа патентных заявок, в первую очередь в автомобильной и охлаждающей промышленности, подчеркивает растущий коммерческий интерес к этой технологии. С технологической точки зрения наблюдается постоянное улучшение материалов и конструкций устройств. Новые прототипы способны продемонстрировать возможности эластокалорических тепловых насосов. Аналогичным образом, университеты и предприятия представили несколько функциональных моделей эластокалорических тепловых насосов, изучая возможность использования дополнительных материалов и инновационных технологий производства.
Масштабирование эластокалорических тепловых насосов предполагает преодоление некоторых серьезных препятствий. Для этих насосов нужны материалы, которые могут выдержать миллионы циклов растяжения и расслабления, не разрушаясь – процесс, который решается путем экспериментирования с различными металлическими сплавами и технологиями производства. Инженеры работают над системами, которые смогут эффективно перемещать энергию с помощью гидравлики, помогая сжимать или растягивать материалы, что может вызвать нагрев или охлаждение.
Кроме того, чтобы эти тепловые насосы стали широко доступными, производство этих материалов необходимо значительно расширить, чтобы соответствовать постоянно растущему спросу на охлаждение, который прогнозируется в условиях глобального потепления.
С ростом коммерческого интереса и технологических инноваций будущее выглядит многообещающим для широкого внедрения эластокалорических тепловых насосов, открывая новую эру эффективных и экологически чистых решений для охлаждения.
8. Микробы, улавливающие углерод — Инженерные организмы для преобразования выбросов в ценные продукты
В условиях срочности изменения климата назревает тихая революция: микроорганизмы используются для улавливания парниковых газов из воздуха или выхлопных газов и преобразования их в продукты с высокой добавленной стоимостью. Чтобы запустить этот процесс, организмы используют солнечный свет или химическую энергию, например, водород. Разработка организмов обещает широкий спектр экологически чистых продуктов, одновременно снижая глобальное потепление.
Микробиологическое улавливание углерода становится многообещающей стратегией контроля атмосферного CO2 и смягчения последствий глобального потепления. Одновременно он может производить различные продукты со значительным рыночным потенциалом, такие как топливо, удобрения и корма для животных. Для достижения этой цели исследователи разрабатывают микроорганизмы, в том числе бактерии и микроводоросли, которые используют солнечный свет или устойчивую химическую энергию для поглощения и преобразования газов.
Существует две основные схемы микробного улавливания углерода.
Первые, фотобиореакторы, используют фотосинтезирующие организмы, такие как цианобактерии и микроводоросли, для улавливания CO2, а солнечный свет используется для обработки насыщенного CO2 газа, пузырьков которого проходит через ванну, содержащую такие организмы.
Второй — когда микроорганизмы улавливают CO2, используя энергию из таких источников, как водород, потоки органических отходов или другие химические вещества, полученные из CO2, с использованием возобновляемых источников энергии.
Независимо от того, используют ли они солнечный свет или химические вещества для получения энергии, обе системы модифицируют организмы, чтобы преобразовывать CO2 в новые продукты, такие как биодизель или богатый белком корм для животных. Ценность продукта каждой системы значительно различается. Выбор того, какую систему использовать, зависит от конкретных потребностей и возможностей внедряющей компании, например имеющихся ресурсов. Это также означает, что после реализации компании смогут производить новые продукты для рынка вместо того, чтобы платить от 50 до 100 долларов за тонну CO2, чтобы компенсировать свои выбросы.
Эта технология разрабатывается организациями, специализирующимися на модификации клеток для увеличения производства конкретных веществ. После серии успешных демонстраций и испытаний концепции, микробиологическое улавливание углерода теперь готово к переходу от пилотного к полномасштабному производству.
К 2022 году глобальные инвестиции в эту технологию уже достигли 6,4 миллиарда долларов, что подчеркивает ее готовность к выводу на рынок. Такие компании, как Seambiotic в Израиле, Alga Energy в Испании и Bio Process Algae в США, развернули пилотные установки для изучения коммерческой жизнеспособности микробных систем улавливания углерода.
Несмотря на значительный прогресс, микробные системы улавливания углерода по-прежнему сталкиваются с проблемами, которые препятствуют их широкому внедрению и коммерциализации.
Во-первых, микроорганизмы в большинстве своем приспособлены к условиям низких температур и менее эффективно улавливают CO2 из горячих выхлопных газов предприятий. Необходимы дополнительные энергоемкие холодильные установки. Оптимизация требует изучения того, как улучшить устойчивость микробов к высоким температурам промышленных выхлопов, а также устойчивость к кислотным примесям.
Во-вторых, существующие системы микробного улавливания углерода по-прежнему очень дороги. Однако высокая стоимость продукции могла бы компенсировать хотя бы часть этой стоимости.
В — третьих, производственные площадки нуждаются в обилии солнечного света и доступе к возобновляемым или экологически чистым источникам энергии, что не гарантировано во всех регионах мира.
Только когда эти проблемы будут преодолены, весь потенциал технологии будет реализован в рамках глобальных усилий по достижению мира с нулевым уровнем выбросов.
9. Альтернативные корма для скота — Революция в питании животных ради устойчивости
Альтернативные корма для скота предлагают устойчивые решения для удовлетворения растущего спроса на белок в животноводстве. Эти корма, полученные из насекомых, одноклеточных белков, водорослей и пищевых отходов, представляют собой жизнеспособную альтернативу традиционным ингредиентам, таким как соя, кукуруза и пшеница.
Альтернативы кормам предлагают существенные улучшения устойчивости. В настоящее время почти 80% производимой сои используется в качестве корма для животных, что приводит к значительным негативным экологическим последствиям. Этот спрос приводит к вырубке лесов, потере биоразнообразия, чрезмерному удобрению и выбросам парниковых газов в результате изменений в землепользовании. Переход на альтернативные корма для скота может смягчить эти проблемы и способствовать более экологически устойчивым методам животноводства.
Еще одним преимуществом альтернативных кормов для животных является разнообразие и питательная ценность, которые они добавляют, что может сыграть решающую роль в защите благополучия животных. Он может предложить более широкий спектр питательных веществ, чем обычные корма, улучшая здоровье и благополучие животных и, возможно, качество самой продукции. Например, насекомых можно производить в промышленных масштабах для получения высококачественного белка, а одноклеточные белки или водоросли могут поставлять необходимые белки и жиры для нескольких видов животных. Кроме того, многообещающими альтернативами становятся улавливание пищевых отходов человека или использование таких ингредиентов, как водоросли, азолла , нут и апельсиновая мякоть.
Экономическая выгода от этих альтернативных источников также является ключевым фактором. Их зачастую дешевле производить и приобретать. Примером может служить использование личинок черной львинки (BSFL). Исследования показывают, что добавление BSFL в рационы животных может снизить затраты, связанные с кормами. Это связано прежде всего с тем, что BSFL можно выращивать из органических отходов, что снижает потребность в традиционных, более дорогих кормовых ингредиентах, таких как рыбная мука или соевая мука.
Рынок альтернативных ингредиентов для кормов для скота динамичен, и многие компании по всему миру успешно представили качественные альтернативные варианты. В 2023 году мировой рынок альтернативных белков для кормов для животных оценивался в 3,96 миллиарда долларов. По прогнозам, в течение следующего десятилетия его стоимость значительно вырастет, увеличившись до 8,2 миллиарда долларов к 2033 году.
Однако альтернативные корма для животных – это нечто большее, чем универсальное решение. Его осуществимость варьируется в зависимости от доступности на местном уровне, производственных затрат, а также экологических и социальных условий. Другие проблемы, включая экологические нормы, этические проблемы и конкуренцию, остаются. Например, устойчивые кормовые ресурсы все чаще конкурируют с устойчивым производством топлива. Эта конкуренция может ограничить доступность кормов для скота, потенциально повышая цены и препятствуя их широкому внедрению.
Будущий успех индустрии альтернативных кормов для животных зависит от ее способности решать эти проблемы и адаптироваться к спросу на более устойчивые и эффективные варианты кормов.
10. Геномика для трансплантации — Редактирование генов органов для развития трансплантологии.
Трансплантация органов, ставшая значительным достижением медицины во второй половине ХХ века, продолжает развиваться. Эта продолжающаяся эволюция была подчеркнута знаменательной вехой в марте 2024 года: первой успешной трансплантацией нечеловеческой (свиной) почки живому человеку-реципиенту. Этот прогресс обусловлен фундаментальными факторами, такими как наша способность понимать и точно редактировать геном.
Трансплантация органов спасает жизни, но потребность намного превышает доступный пул доноров. Только в США более 100 000 пациентов ожидают трансплантации органов, но в этом году станет доступно только около 30 000 органов.
Для удовлетворения этой потребности на протяжении более трех десятилетий наблюдается устойчивый прогресс в науке, занимающейся трансплантацией органов животных человеку. Благодаря такой технологии, как CRISPR-Cas9, теперь можно проводить множественные генетические манипуляции у одной свиньи, чтобы преодолеть иммунологический барьер (отторжения). К ним относятся вставка генов, которые могут повлиять на функцию пересаженного органа свиньи, и удаление генов вирусов, которые могут заразить пациента, получившего трансплантат свиньи. Хотя некоторые свиньи претерпели до 69 изменений генов, у большинства из них произошло около 10 изменений генов.
Эта способность понимать и точно редактировать геном в сочетании с новыми схемами иммунодепрессивных препаратов позволила выживать приматам, не являющимся человеком, с поддерживающими жизнь почками или сердцем свиней в течение периодов, которые в случае трансплантации почек теперь растягиваются на месяцы или даже годы.
Более того, понимание геномов предлагает гораздо больше, чем просто трансплантацию органов. Более миллиона пациентов в США страдают диабетом 1 типа (ювенильный диабет), а около 30 миллионов страдают диабетом 2 типа, который можно вылечить путем трансплантации островковых клеток поджелудочной железы свиньи (которые производят инсулин). В США более миллиона пациентов страдают изнурительной болезнью Паркинсона. Имплантация специализированных клеток свиней могла бы улучшить их состояние.
Если «ксенотрансплантация», или трансплантация органов животных человеку, станет распространенной формой терапии, это повлияет не только на качество жизни миллионов пациентов, но также может привести к изменениям в экономике здравоохранения. Например, может произойти значительное сокращение числа сотрудников, участвующих в программах диализа, и увеличение числа тех, кто занимается всеми аспектами трансплантации органов и клеток, включая разведение свиней. Хотя ксенотрансплантация первоначально будет дорогостоящей, вскоре она может оказаться менее дорогостоящей, чем содержание пациента на длительном диализе или пациента с сердечной недостаточностью, который требует частых неотложных госпитализаций.
Прогресс в лаборатории был достаточно обнадеживающим, что позволило Управлению по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) одобрить трансплантацию сердца свиньи двум живым пациентам (в 2022 и 2023 годах) и трансплантацию почки свиньи одному пациенту (в 2024 году). Хотя реципиенты всех трех трансплантатов, к сожалению, скончались после процедур, траектория донорства человеческих органов указывает на то, что показатели выживаемости значительно улучшатся по мере продвижения исследований и развития технологий.
Ксенотрансплантация поднимает этические вопросы, которые требуют дальнейшего изучения, в идеале со стороны различных лидеров в политике, бизнесе и обществе. Кроме того, еще необходимо получить огромное количество данных в ходе первоначальных исследований на пациентах, чтобы обеспечить максимальную эффективность лечения. Тем не менее, солидные предыдущие знания , полученные в результате применения существующих технологий трансплантации, в сочетании с растущими возможностями и снижением затрат на методы редактирования генов, указывают на веские причины для оптимизма в отношении будущего межвидовых трансплантаций, чтобы предотвратить ненужную потерю сотен тысяч человеческих жизней каждый год. Насколько быстро произойдут эти изменения в здравоохранении и промышленности, также будет зависеть от того, как регулирующие органы и общество отреагируют на эту новую область терапии.
***
Набор технологий впечатляющий. Но, всегда надо помнить, что практически любая новая технология, помимо позитивной направленности, может иметь второе назначение – военное.
Кроме того, новые технологии активно используются мафиозными и террористическими структурами.
Вопросы контроля за внедрением новых технологий не менее важны, чем вопросы их развития.
