Клонированная макака (Фото: Scientific American)
Научные события-2024: вакцина от рака легких и первый клон обезьяны
Препарат для профилактики ВИЧ, вакцина от рака легких, первая квантовая интернет-сеть — 2024 год был богат на удивительные научные и технологические открытия. Рассказываем о самых интересных из них.
Медицина
Препарат для профилактики ВИЧ
В 2024 году фармацевтическая компания Gilead Sciences провела два испытания препарата «Ленакапавир PrEP» для лечения ВИЧ/СПИДа. В первом исследовании эффективность препарата составила 96%, а во втором — 100%. Журнал Science назвал это событие прорывом года.
Согласно данным производителя, «Ленакапавир PrEP» в будущем будут использовать в качестве профилактического средства. Его нужно вводить под кожу два раза в год. Новое лекарство может заменить таблетки Truvada.
Truvada — комбинированный препарат для лечения и профилактики ВИЧ/СПИДа. Однако прием таблеток не всегда эффективен, потому что люди забывают принимать их вовремя.
Gilead Sciences уже заключила сделку с шестью производителями дженериков о производстве недорогих версий своего средства для 120 развивающихся стран. Но до сих пор неизвестно, по какой цене будет продаваться «Ленакапавир PrEP».
Новый способ выявления болезни Альцгеймера по анализу крови
Болезнь Альцгеймера — прогрессирующее нейродегенеративное заболевание. У человека с таким диагнозом стремительно ухудшается память, мышление и качество жизни. Заболевание в основном диагностируют у людей старшего возраста, но иногда оно возникает и у молодых.
Чтобы выявить его, у пациентов берут образец спинномозговой жидкости или проводят позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). Эти процедуры обычно не предлагаются в отделении первичной медико-санитарной помощи, что замедляет процесс обнаружения болезни.
В 2024 году Национальный институт здоровья в США (NIH) провел исследование, которое показало, что анализ крови может точно определить, развивается ли у пациента болезнь Альцгеймера. Исследователи протестировали образцы крови более чем у 1200 пожилых людей. Команда проверила их кровь с помощью теста PrecivityAD2. Precivity — инновационная методика анализа. Она помогает в обнаружении амилоидных бляшек в головном мозге —- явного признака болезни Альцгеймера. Команда выявила наличие болезни в 92% случаях.
Клинические испытания первой вакцины от рака легких
Рак легких — одно из самых распространенных в мире заболеваний. По итогам 2022 года было зарегистрировано более 2 млн новых случаев. В 2024 году в семи странах — Великобритании, США, Германии, Венгрии, Польши, Испании и Турции — начались клинические испытания первой в мире мРНК-вакцины BNT116 против немелкоклеточного рака легких. Она была разработана немецкой биотехнологической компанией BioNTech. В ее основе лежит матричная РНК (мРНК), которая использовалась при создании вакцин против Covid-19.
BNT116 активизирует иммунную систему человека, чтобы избавляться от раковых клеток и предотвращать их появление, но не вредит здоровым клеткам. Сейчас проходит первая фаза клинических испытаний. В них участвуют около 130 пациентов с разными стадиями заболевания в 34 медицинских центрах.
Медбрат готовится к введению первой в Великобритании инъекции вакцины BNT116 (Фото: Аарон Чоун/The Guardian)
Генетика
Первый клон бенгальской макаки
В 2024 году китайские ученые впервые представили клонированную бенгальскую макаку по имени ReTro, которой сейчас исполнилось два года. Подход в эксперименте отличается от того, что использовался для клонирования овцы Долли и других млекопитающих.
В Институте неврологии Китайской академии наук в Шанхае заменили клетки (трофобласты) клетками здорового и неклонированного эмбриона. Трофобластные клетки обеспечивают растущий эмбрион питательными веществами и превращаются в плаценту, которая обеспечивает плод кислородом и другой помощью, поддерживающей жизнь. Так ученые сократили дефекты развития, препятствующие выживанию эмбрионов. До этой техники генетики использовали стандартный метод клонирования — перенос ядра соматических клеток (SCNT). Его особенность заключается в том, что ядро клетки организма переносится в яйцеклетку, ядро которой было удалено. Однако при таком подходе наблюдались низкие показатели рождаемости и выживаемости клонированных эмбрионов.
Новая техника позволит использовать клонированных приматов для различных экспериментов. «Мы могли бы произвести большое количество генетически однородных обезьян, которые могут быть задействованы при тестировании эффективности лекарства», — объяснил директор Института неврологии Пу Мумин.
Клонированная макака ReTro (Фото: Nature)
Нейротехнологии
Вживление устройства Neuralink человеку
В конце января 2024 года 30-летнему Нолану Арбо вживили устройство производства Neuralink (американская нейротехнологическая компания, основанная Илоном Маском. — «РБК Тренды»). Арбо был парализован ниже плеч после неудачного прыжка в воду. Чип позволяет ему двигать курсор по экрану компьютера силой мысли. Нейрочип представляет собой капсулу-приемник, которую нужно закрепить за ухом. От капсулы в мозг идут до 1,5 тыс. нитевидных электродов.
Позже Арбо признался, что установка нейрочипа изменила его жизнь. Однако в мае 2024 года выяснилось, что некоторые электроды в импланте вышли из строя из-за иммунного ответа организма. Специалисты Neuralink перенастроили устройство и Арбо продолжил им пользоваться.
Имплант в мозгу участника эксперимента пробудет не менее года. После этого в Neuralink решат, что делать дальше. Сам Арбо говорил, что планирует сохранить имплант или сменить на новую версию.
Нолан Арбо (Фото: neuralink/X)
Виртуальная реальность и ИИ
Продажи Apple Vision Pro
В 2024 году в продаже появилась гарнитура смешанной реальности от Apple Vision Pro. В ней можно смотреть фильмы в 3D, играть в видеоигры, слушать музыку, переписываться в мессенджерах, искать информацию в сети и vyjujt lheujt.
По мнению экспертов рынка, Apple Vision Pro открывает новые возможности для компаний всех сфер. Розничные магазины могут позволить покупателям визуализировать продукты, помещая 3D-модели в физические пространства. Например, устанавливать виртуальную лампу на реальный стол или «примерять» пару обуви.
В Великобритании систему уже применили во время хирургической операции. {bhehub в больнице Кромвеля в Лондоне использовал гарнитуру для оказания помощи в двух процедурах на позвоночнике.
Серебряная медаль ИИ на математической олимпиаде
Искусственный интеллект (ИИ) от Google DeepMind получил серебряную медаль на Международной математической олимпиаде (IMO) в 2024 году. IMO — самый престижный в мире конкурс для молодых математиков. Чтобы решить задачи этого конкурса, необходимы математические способности, которых обычно не хватает ИИ. Сначала Google DeepMind представил AlphaGeometry. Эта система могла ответить на некоторые вопросы IMO по геометрии, однако не в состоянии была решить задачи по другим математическим дисциплинам: теории чисел, алгебре и комбинаторике, которые необходимы для завоевания медали IMO.
Google DeepMind выпустил новый алгоритм под названием AlphaProof, который может решать более широкий спектр математических задач, и улучшенную версию AlphaGeometry. Обе системы правильно ответили на четыре из шести вопросов конкурса IMO, набрав 28 баллов из 42. Этого было достаточно, чтобы занять второе место.
Квантовые технологии
Запуск первой квантовой интернет-сети
В августе 2024 года компания Qunnect завершила тестирование первой квантовой интернет-сети под Нью-Йорком. Эксперимент прошел успешно: сеть работала 15 дней, а точность передаваемой информации составила не менее 99%. Скорость передачи была 20 тыс. пар фотонов в секунду.
Для прототипа сети исследователи Qunnect использовали арендованную оптоволоконную линию длиной 34 км, которую они назвали петлей GothamQ. Передача данных в такой сети строится на квантовой запутанности. При этом явлении частицы могут быть связаны между друг другом даже на больших расстояниях. Но из-за различных искажений эти связи разрушаются, что отражается на точности сигнала.
Для преодоления этой трудности инженеры Qunnect создали автоматизированную систему. Она помогала поддерживать поляризационные связи между фотонами. Разработанная система позволила частице перемещаться по 34-километровому кабелю без препятствий, а другая в этот момент находилась в контролируемой среде. Несмотря на расстояние и помехи, связь между фотонами оставалась без изменений.
Прототип оборудования от Qunnect (Фото: Phys.org)
Установка суперкомпьютера в Европе
В 2024 году в Германии начали установку суперкомпьютера Jupiter (Joint Undertaking Pioneer for Innovative and Transformative Exascale Research). Jupiter стал первым exascale-суперкомпьютером в Европе, который может выполнять один экзафлопс (10 в 18-й степени операций. — «РБК Тренды») вычислений в секунду.
Проект стоимостью €273 млн финансируют совместное предприятие ЕС по высокопроизводительным вычислениям EuroHPC JU и немецкое правительство. Суперкомпьютер состоит из модуля-бустера на основе графических процессоров для интенсивных задач, и кластерного модуля, который необходим для работы с большими данными. Бустерный модуль работает на графических процессорах Nvidia, а микропроцессоры Jupiter сделаны по проекту европейской компании SiPearl специально для EuroHPC.
Jupiter — четвертый в мире суперкомпьютер такой мощности. Остальные три расположены в США. Но строительством exascale-суперкомпьютера сейчас занимается не только Европа, но и Япония, он должен появиться в 2025 году. Его производительность составит зетафлопс (тысяча экзафлопсов. — «РБК Тренды») операций в секунду.
Обновление квантового процессора Willow
Google представила обновленный квантовый чип Willow. Разработчикам удалось снизить процент ошибок. Как пояснили в компании, ошибки — одна из основных проблем в квантовых вычислениях, поскольку кубиты, единицы вычислений в квантовых компьютерах, имеют тенденцию быстро обмениваться информацией со своей средой, что затрудняет защиту информации, необходимой для завершения вычислений. Как правило, чем больше кубитов используется, тем больше ошибок будет происходить.
Используя достижения в области квантовой коррекции ошибок, в Google смогли сократить частоту ошибок вдвое. Сейчас Willow имеет мощность 105 кубитов и способен выполнить менее чем за пять минут вычислительную операцию, на расчет которой одному из самых быстрых нынешних суперкомпьютеров потребовалось бы 10 септиллионов лет.
Этот прорыв очень важен, отмечают разработчики. Квантовые компьютеры помогут в открытии новых лекарств, разработке более эффективных аккумуляторов для электромобилей и ускорении прогресса в области термоядерного синтеза и разработке энергетических альтернатив.
Квантовый чип Willow (Фото: Quantum AI)
Подробнее на РБК: https://trends.rbc.ru/trends/innovation/67c15ac59a7947981b182c2a?page=tag&nick=science
Раксана Бабаева
Конфиденциальность гарантирована