Биоинженерия: что, где, когда, для чего?

Что такое биоинженерия

Биоинженерия – это подход к биологической и медицинской науке (в первую очередь к ее практической части), подразумевающий применение принципов и основополагающих начал таких отраслей знания, как физика, математика, информатика, химия, инженерное дело.

Что же дает такой синтез на первый взгляд несовместимых научных дисциплин на практике? Очень многое. С его помощью можно буквально конструировать из живых организмов или их составных частей принципиально новые структуры. Это позволяет:

• выращивать в лаборатории донорские органы, неотличимые от настоящих;

• регенерировать сильно поврежденные ткани человеческого организма;

• разрабатывать генетически-модифицированные организмы;

• создавать биологических роботов.

Поговорим о каждой из этих возможностей более детально.

Донорские органы

Первые эксперименты по искусственному выращиванию органов для трансплантации начали проводить в начале 2010-х годов в США. Завершились они успешно: в 2013 году исследователям Питтсбургского университета в лабораторных условиях удалось вырастить полностью жизнеспособную почку мыши, которая была пересажено животному. Что интересно, мышиная почка была сгенерирована из стволовых клеток Homo Sapiens. На втором этапе испытаний решили создать орган, по размерам более близкий к человеческому. Так была выращена почка свиньи

На сегодняшний день завершены испытания по выращиванию в лаборатории некоторых человеческих органов (включая сердце), а также зубов. Правда, пока использование этих технологий по карману не всем. Например, создание сердца обошлось ученым в $ 500 000.

Куда экономичнее способ, при котором органы печатают из живых клеток на 3D-принтере. В настоящее время идут активные испытания этой методики, которые пока не завершились окончательно.

Эксперты полагают, что со временем пересадка созданных в лаборатории органов человека станет доступна почти каждому вследствие рационализации и удешевления процесса.

Регенерация

В результате травм некоторые люди нередко получают поражение кожных покровов, мышечных тканей, костей. Сегодня многие из таких повреждений ведут к серьезным заболеваниям или даже смерти. Но в будущем ситуация, вероятно, изменится. В 2018 году ученые из университета Дюка (США) вырастили полностью функциональные мышечные волокна. До этого им удалось создать жизнеспособный эпидермис.

Другое направление работы университета Дюка – восстановление двигательной активности парализованных по каким-либо причинам людей. Исследователям удалось найти точки в мозге, при воздействии на которые неработоспособные конечности человек вновь начинают подчиняться командам своего обладателя. В эти точки вживляют миниатюрные электроды, которые стимулируют их с помощью несильных разрядов электрического тока. В настоящее время исследования в этой области пока не завершились. Если они увенчаются успехом, паралич будет побежден навсегда.

Генетически-модифицированные организмы

Сегодня в СМИ создалась шумиха вокруг генетически-модифицированных организмов. Однако по большей части она необоснованна. Вред таких организмов научно не доказан, а польза – очевидна: без ГМО не обойтись в сложных климатических условиях или при засилье вредителей, устойчивых к пестицидам. Кроме того, некоторые генетически модифицированные растения имеют существенно больший урожай по сравнению с обычными. Рост населения на земле (сегодня оно составляет более 7 млрд человек) неизбежно вызовет голод, и бороться с ним помогут именно ГМО.

Биороботы

Биоинженерия имеет тенденцию к тесному переплетению с робототехникой. В частности, это выражается в попытках создать в искусственных условиях полностью жизнеспособный организм, который будет поддаваться программированию, или запрограммировать уже существующий организм, родившийся естественным путем.

Подобные исследования международное сообщество считает неэтичными, поэтому они запрещены решением ООН. Тем не менее, в некоторых странах тайно ведутся изыскания в этой области. Так, биологических роботов и совершенных суперсолдат-людей сейчас пытаются создать в КНР. Правда, пока получилось вырастить только полицейскую супер-собаку.

Выводы

Из приведенной информации напрашивается один логичный вывод – в будущем профессии, связанные с биоинженерией, будут весьма востребованы и высокооплачиваемы. Поэтому разумно будет проводить обучение детей именно в этом направлении.

Чтобы заинтересовать ребенка и сформировать у него интерес к будущей профессии, начать занятия можно уже на стадии школьной подготовки. Сегодня множество образовательных учреждений дают возможность пройти детские курсы в Москве по передовым направлениям научной деятельности. Одна из таких организаций – технопарк «Вертикальный взлет». Пока отделения биоинженерии он не имеет. Однако «Вертикальный взлет» предлагает многие другие перспективные направления подготовки. Среди них есть секции:

• по программированию;

• по веб-дизайну;

• по 3D-моделированию.

Обучение могут пройти не только дети, но и взрослые.