Важные мысли в маленькой голове

Представления публики о прогрессе стремительно меняются. Возьмем, к примеру, роботов. Полвека назад, во времена «Суммы Технологии» Станислава Лема, считалось, что главное занятие робота — ходить вразвалку, мигая лампочками-индикаторами, и делать что-то полезное людям. Сегодня то, что называют роботами, часто вообще никуда не ходит, а только подбирает вам подходящую, по его мнению, рекламу. Кажется, человечество незаметно для себя пришло к пониманию: соображать куда труднее, чем что-то делать, но и гораздо важнее.

К нанороботам это относится в полной мере. Классический наноробот – например, из научно-фантастического рассказа о медицине будущего — забирается к вам в организм и выполняет там программу по исцелению вас от всех недугов. «Нано» он потому, что очень маленький, а робот — потому, что делает полезное человеку дело. Но в таком смысле нанороботом можно назвать и молекулу ацетилсалициловой кислоты. Роботом в полном смысле слова эту штуку можно будет считать в том случае, если эта крохотная фитюлька начнет действовать в вашем организме на свой страх и риск, принимая решения в зависимости от того, что она там увидит. То есть надо научить ее не просто что-то делать, а еще и самостоятельно соображать. Нелегко заставить думать существо, у которого «голова» состоит всего из нескольких слоев молекул. Но именно этим занимается Максим Никитин из лаборатории нанобиотехнологий, что в Физтехе, в подмосковном Долгопрудном, как войдете в ворота — направо. О его успехах на этом поприще сообщает статья, опубликованная в весьма престижном Nature Nanotechnology.

До обучения у Максима этот самый робот — то есть наночастица — выглядит так: это просто молекулярный шарик, внутри у которого лекарство (например, вещество, убивающее раковую клетку или исправляющее генетический дефект у лимфоцита). Снаружи у этого шарика — молекулы антител, которые узнают ту клетку, которую надо убить или вылечить. Когда клетка-мишень найдена, задача выполнена: остается только выгрузить полезный груз. Вопрос: как заставить думать такую малютку, у которой в голове все атомы сочтены?

Собственно, кое-какое решение она точно может принять: если молекула антител связалась с рецептором клетки, пора разгружаться; если нет — ищи дальше. Это своего рода одна логическая ячейка с двумя состояниями, ноль и единица — буквально как в компьютере. Как сделать этот компьютер умнее? Очевидно, надо добавить побольше логических ячеек. Дадим слово Максиму:

«Мне пришла в голову идея, как заставить наночастицу анализировать сразу много информации: не один маркер на поверхности клетки, а несколько разных факторов. Анализировать их можно согласно правилам Булевой алгебры, как это делает компьютер. Процессор выполняет логические действия с нулями и единицами с помощью электричества, а мы оперируем концентрациями молекул».

Чтобы это сделать, надо окружить нашу наночастицу несколькими молекулярными слоями особой структуры. Под действием входных факторов они будут различным образом трансформироваться, выполняя логические процедуры: «и», «или», «не», «следует». Путь от периферии к серединке аналогичен выполнению алгоритма: когда вычисление закончено, наступает пора разгружать лекарство. «Это можно назвать нанороботом, а можно биокомпьютером, смотря какая терминология вам больше нравится», — поясняет Максим.

Ну не компьютер, конечно. На сегодняшний день опубликованы результаты работы по созданию умной наночастицы, анализирующей три фактора: маркер на поверхности клетки и два растворимых вещества. К примеру: атакуем клетку, если вокруг много глюкозы и мало инсулина. Для медицины это довольно мощный результат, но, если уж пользоваться электронными аналогиями, это скорее транзистор, чем компьютер. Максим подтверждает:

«Мы сейчас на уровне транзистора. Мы уже научились спаивать эти транзисторы между собой, но до айфона еще далеко».

Между прочим, если вы не знали, в электронике путь от транзистора до айфона занял всего шесть десятилетий. Нанороботы Никитина могут пройти этот путь гораздо быстрее. Дело в том, что придуманный в Физтехе логический функционал универсален. Им можно снабдить любую из наночастиц, уже используемых в медицине. Кроме того, ничто не мешает (и это, по слухам, уже вовсю делается, но тссс...) увеличить глубину алгоритма до четырех, шести, да хоть бы и трехсот логических шагов. Триста — глубина, на которую пока не могут думать даже живые человеческие врачи, так что биороботу это тоже ни к чему. А вот пара десятков мыслительных операций — вполне полезная вещь. Возьмем, к примеру, проблему со свертываемостью крови, чреватую инсультом. Молекулярный каскад свертываемости — это как раз около 30 разных веществ. Это при том, что регулировать состав крови в реальном времени пока никто не умеет иначе, кроме как закачивая туда что-то шприцом. А система Максима Никитина и его коллег заточена под эту задачу идеально.

Весь этот разговор мы ведем здесь к тому, чтобы объяснить, почему Максим Никитин и его нанороботы для медицины номинированы на премию «Сделано в России». Кстати, сделаны ли они действительно в России? Еще как. Максим Никитин не из тех, кто мечется между заокеанской лабораторией и своей alma mater, ставя пару опытов то там, то здесь. Вся работа сделана в Москве и Долгопрудном: в Физтехе, в Институте биоорганической химии РАН и в Институте общей физики РАН. В последнем, кстати, работает отец Максима, физик Петр Никитин, ставший соавтором нанороботов: именно он разработал способ уследить за этими пронырами в живом организме.

Если кто-то из уважаемых читателей желает нанороботам набраться побольше ума, а Максиму Никитину — прославиться в качестве их создателя, им следует просто голосовать за этого номинанта. И тогда все получится.