Сотрудники нескольких российских институтов провели транскриптомный анализ тканей колорадского жука во время развития инфекций, вызываемых патогенными для этого насекомого грибами Beauveria и Metarhizium. В результате было выявлено более 3 500 генов, уровень активности которых изменяется в ответ на инфекции. Полученные данные существенно помогут дальнейшему изучению иммунитета колорадского жука и разработке новых подходов биологического контроля вредителя. Статья об исследовании опубликована в журнале Insect Molecular Biology.

Beauveria bassiana и Metarhizium robertsii — это паразитические грибы, поражающие исключительно членистоногих, естественные патогены колорадского жука. Они заражают жертву через покровы и, постепенно заполняя полость тела, вызывают ее гибель, а после используют погибшего хозяина как питательный субстрат для выращивания нового поколения спор. Сделать колорадского жука более восприимчивым к воздействию таких патогенов — один из перспективных способов контроля численности этого вредителя, эффективный и более безопасный для окружающей среды, чем применение пестицидов. Такие подходы разрабатывают сотрудники Института систематики и экологии животных СО РАН. 

«Препараты, основанные на подавлении экспрессии определенных генов колорадского жука, уже существуют (например, они зарегистрированы в США): жук поедает опрысканные ими растения, в результате чего у него выключаются жизненно важные функции и он погибает. Однако такие препараты действуют довольно медленно и к ним, как и к химическим инсектицидам, формируется устойчивость. У нас подход немного другой: мы планируем подавлять не жизненно важные гены, а ключевые узлы иммунитета, связанные с устойчивостью к патогенам. Тогда вероятность того, что жук станет устойчив к этим средствам, очень низка», — рассказывает заведующий лабораторией экологической паразитологии ИСиЭЖ СО РАН доктор биологических наук Вадим Юрьевич Крюков.

В совместной работе с коллегами из Института искусственного интеллекта Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (Москва), ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» и Института химической кинетики и горения СО РАН ученые ИСиЭЖ выполнили транскриптомный анализ колорадского жука прямо во время развития инфекций. Исследование было сосредоточено на ключевой стадии иммунного ответа — инкапсуляции патогена клетками гемолимфы насекомого (гемоцитами) — и проведено в двух тканях жука: гемоцитах и жировом теле.

«Во время развития инфекции мы можем увидеть сразу же широкий спектр генов, которые меняют экспрессию вследствие заболевания, связать эту экспрессию с определенными иммуносигнальными путями, понять пути активации компонентов защитных систем. Это позволяет выявить ключевые узлы иммунитета, которые в дальнейшем можно блокировать, чтобы, во-первых, изучить функционал конкретных генов и приблизиться к пониманию работы генных сетей колорадского жука. Во-вторых, это дает возможность управлять иммунитетом вредителя, чтобы повышать его восприимчивость к патогенам», — объясняет Вадим Крюков.

В ходе исследования была существенно расширена аннотация генов колорадского жука (информация о функциях генов, принадлежности к известным семействам белков, наличии известных структурных и функциональных доменов), для этого использовались в том числе методы искусственного интеллекта. Удалось выявить более 3 500 генов, уровень активности которых изменяется в ответ на инфекции. Анализ показал, что иммунные реакции жука зависят как от типа ткани, так и от вида патогена: для разных инфекций и тканей характерны свои наборы активируемых генов. В результате ученые создали подробную карту экспрессии генов, отражающую работу иммунной системы колорадского жука во время развития грибковых болезней. 

Биологи ИСиЭЖ СО РАН ставили сами патогенезы, делали забор тканей насекомого, проводили измерение ряда физиологических показателей, а также оценивали экспрессию наиболее важных генов с помощью количественной ПЦР. ФИЦ ИЦиГ СО РАН готовил библиотеки для транскриптомного анализа. Затем эти библиотеки отправляли в Китай, где в Пекинском институте геномики осуществлялось само секвенирование. Биоинформатики из Института искусственного интеллекта МГУ выполнили аннотацию генов, провели компьютерный анализ транскриптомных данных, а также использовали нейросетевые модели, связанные с предсказанием функций ранее не аннотированных генов. Сотрудники ИХКГ СО РАН отвечали за задачи, связанные с измерением активированных кислородных метаболитов в тканях насекомого с помощью электронного парамагнитного резонанса, что было необходимо для интерпретации ряда данных транскриптомов.

Сейчас лаборатория экологической паразитологии ИСиЭЖ СО РАН ищет финансирование для дальнейших исследований в этом направлении.
Исследование выполнено при поддержке РНФ № 22-14-00309.

Диана Хомякова

Фото предоставлено исследователями
 

В этом году исполняется 60 лет со дня основания Лаборатории экологического воспитания (ранее – Станции юных натуралистов Академгородка). 8 апреля на Ученом совете ИЦиГ СО РАН руководитель Лаборатории экологического воспитания Анна Стекленева рассказала об истории и текущей работе, проводимой в стенах одной из самых молодежных лабораторий Новосибирского научного центра.

Станция юных натуралистов была создана по постановлению Президиума СО АН СССР в апреле 1966 года. В ее основные задачи входило: воспитание у детей бережного отношения к природе и экологической культуры; развитие творчества школьников и молодежи в области биологии; профессиональная ориентация школьников путем формирования интереса к творчеству, научно-исследовательской и производственной деятельности; организация рабочих мест школьников для прохождения трудовой практики, занятости общественно-полезным трудом. По сути, это была хорошо продуманная система воспитания будущих студентов, а в дальнейшем – сотрудников институтов СО АН СССР.

В 1967 году СЮНу выделили коттедж по ул. Академической, д.32.  Каждая лаборатория станции получила отдельную комнату. Институты Академгородка помогли наполнить их необходимым оборудованием (микроскопы, лупы, литература, проекционная аппаратура и многое другое) для интересной и эффективной работы со школьниками. Жители приносили чучела животных, гербарии растений, привезенных издалека, диковинные раковины морских моллюсков и т.п. А занятия в ней вели действующие ученые, прежде всего – сотрудники Ботанического сада и Института цитологии и генетики.

Результаты юннатских проектов не раз представляли на ВДНХ СССР. В 1970-80-х годах эффективно работали Зеленые и Голубые патрули.

Первые шефствовали над лесопарковой зоной Академгородка; проводили операцию «Черёмуха», которая включала в себя охрану редких и красиво цветущих растений; операцию «Синица», во время которой дети и взрослые мастерили кормушки и развешивали их по лесопарку, а зимой проводили в них подкормку зимующих птиц и белок.

Отряды «Голубых патрулей» совместно с Новосибирской инспекцией рыбоохраны проводили рейды по охране нерестующихся рыб, а также операцию «Живое серебро» по спасению рыбной молоди из отшнуровавшихся водоёмов на приплотинном участке и в районе ОПХ «Элитное».

В начале 1990-х годов Станция оказалась под угрозой закрытия: у Объединенного профсоюзного комитета СО РАН (на балансе которого она находилась) не было средств для ее содержания. Тогда на выручку пришел директор ИЦиГ, академик В.К. Шумный, а сама Станция была переименована в Лабораторию экологического воспитания (ЛЭВ) института. Но основная ее задача – формирование научной системы знаний о природе у подрастающего поколения – осталась неизменной.

В настоящее время в лаборатории работают детские объединения: экология животных, юный зоолог, экология для малышей, полевая экология, юные натуралисты, юные геологи, углубленная биология, содержание и разведение животных. Мероприятия, организуемые ЛЭВ, посещают от 200-300 дошкольников и школьников ежегодно. Возраст воспитанников лаборатории составляет от 5 до 18 лет.

«Сердцем станции», по словам ее руководителя Анны Стекленевой, является зооуголок, в котором содержатся более 150 видов животных. Здесь есть представители как местной фауны, так и экзотические виды. Также представлены лабораторные животные, в том числе полученные из научных коллекций ИЦиГ СО РАН.

Кроме того, на базе лаборатории имеется Зимний сад, где собраны более 200 видов растений из Северной и Южной Америки, Африки, Австралии и Средиземноморья. Коллекция позволяет показать особенности строения, жизненные формы растений, приспособления к условиям обитания.

Еще одна важная площадка для просветительской работы и научного туризма — Музей природы, где представлены коллекции чучел животных, палеонтологические находки, коллекция минералов и полезных ископаемых НСО.

Важной особенностью ЛЭВ является то, что здесь у школьников есть возможность для выполнения настоящей исследовательской работы. Большая часть материала для исследований собирается в полевых условиях. Там же   применяются и закрепляются    знания, полученные на теоретических занятиях в лаборатории. В дальнейшем полученные результаты своих проектов ребята успешно представляют на научно-практических конференциях различного уровня, включая всероссийские и международные.

Основные мероприятия, связанные с юбилеем ЛЭВ пройдут осенью в рамках очередной Сибирской межрегиональной юннатской конференции. Эта конференция, ежегодно организовывает ИЦиГ СО РАН успешно выступает еще в роли своеобразного интегратора юннатского движения по всей Сибири, собирая сотни юных натуралистов и их преподавателей из десятка регионов нашей страны.

Российские специалисты выяснили, что сниженная способность к обучению у мышей с аутистичным поведением вызвана не одной, а целым комплексом причин: от асимметрии структур мозга и нарушения тока спинномозговой жидкости до сбоя в «созревании» одного из ключевых белков нервной системы. Это вещество потенциально может рассматриваться как молекулярная мишень для лечения расстройств аутистического спектра. Полученные данные в перспективе позволят разработать препараты для лечения этого состояния у людей. Однако эксперты подчеркивают, ученым предстоит много работы и сам подход к «нейроотличиям» в современной медицине меняется.

Почему у мышей с аутизмом снижена способность к обучению

У людей с расстройствами аутистического спектра (РАС) трудности с обучением и памятью не менее выражены, чем нарушения коммуникации, однако их биологическая природа во многом остается недостаточно изученной. Для выявления причин специалисты проводят лабораторные исследования на мышах с нарушениями социального поведения.

Ученые из Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) и Научно-исследовательского центра LIFT (Москва) оценили когнитивные способности мышей с аутистоподобным поведением и сопоставили их с молекулярными и анатомическими изменениями в головном мозге. Исследователи использовали особей линии BTBR — одной из наиболее распространенных моделей аутизма. У таких мышей отсутствует конкретная мутация, однако их поведение и особенности строения мозга во многом воспроизводят черты, сходные с человеческим расстройством. В ходе работы специалисты сравнивали их показатели со здоровыми особями.

Животных поместили перед панелью с двумя отверстиями. В первый день мышь должна была просунуть нос в отверстие, обозначенное горящей лампочкой, чтобы получить сладкую гранулу в качестве награды, и таким образом понять связь между светом в отверстии и угощением. На второй день необходимо было просунуть нос в два подсвечивающихся отверстия в определенном порядке, то есть запомнить последовательность из двух действий. На третий день отверстия не подсвечивались, и мышь должна была сама вспомнить правильную последовательность, чтобы получить награду.

Мыши с моделью аутизма справились с первым заданием, но не смогли выучить последовательность и извлечь ее из памяти. Такие животные на второй день смогли получить примерно в десять раз меньше гранул, чем здоровые грызуны, и почти не добивались их на третий. Это подтвердило, что дело было не в мотивации мышей, а в неспособности гибко перестраивать поведение.

Затем с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) и анализа тканей авторы обнаружили значительное число аномалий в головном мозге животных с моделью аутизма. Во-первых, гиппокамп — часть, отвечающая за память, — у них оказался не только изменен в объеме, но и асимметричен: его правая область, критически важная для обучения, была уменьшена. Кроме того, плотность нейронов была примерно в три раза ниже, чем у здоровых животных.

Во-вторых, у мышей с аутизмом оказались «схлопнуты» желудочки мозга, что указывало на проблемы с циркуляцией спинномозговой жидкости: ее продукция и отток были замедлены. При плохом оттоке мозг хуже очищается от отходов жизнедеятельности клеток. Этот механизм известен при нейродегенеративных заболеваниях, однако авторы впервые детально описали его применительно к модели аутизма.

Кроме того, исследователи выявили нарушения созревания ключевого белка развития нейронов — BDNF. У животных с аутистическим поведением уровень его предшественника, который способствует ослаблению связей между нервными клетками, оказался в 1,5–2 раза выше, чем у здоровых мышей. При этом концентрация зрелой, функционально активной формы белка не увеличивалась.

— Полученные данные указывают на то, что сниженные когнитивные способности животных с аутизмом связаны со структурными аномалиями и нарушенным синтезом важного для развития нейронов BDNF. В связи с этим данный белок потенциально может рассматриваться как молекулярная мишень для лечения РАС, — рассказала кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории нейрогеномики поведения Института цитологии и генетики СО РАН Татьяна Ильчибаева.

В дальнейшем ученые планируют установить прямую причинно-следственную связь между синтезом BDNF и аутистическим поведением, а затем найти способы облегчить поведенческие нарушения.

Перспективы создания лекарства от аутизма

Современная наука пока не располагает препаратами, способными воздействовать на первопричины расстройств аутистического спектра. Существующая фармакотерапия, включая одобренные рисперидон и арипипразол, направлена преимущественно на купирование сопутствующих симптомов — раздражительности, агрессии и нарушений сна, но не на коррекцию базовых нарушений коммуникации и социального взаимодействия, уточнил директор НИИ нейронаук СамГМУ Минздрава России, доцент Александр Захаров.

— Учитывая крайнюю гетерогенность РАС, когда сходные проявления могут вызываться разными причинами, исследование, показывающее конкретный молекулярно-анатомический дефект, — это важный шаг. Выявленное нарушение созревания белка BDNF и связанная с этим структурная асимметрия гиппокампа предлагают конкретную «мишень» для потенциальной терапии, что выглядит более перспективным, чем попытки воздействовать на разрозненные симптомы, — рассказал он «Известиям».

Однако говорить о скором появлении лекарства на основе этих данных было бы преждевременно. Важно понимать: обнаруженные у мышей значительные анатомические изменения (например, «схлопнутые» желудочки мозга) не соответствуют картине нейровизуализации у детей с РАС, у которых МРТ в большинстве случаев не выявляет столь грубой макроструктурной патологии. Таким образом, это открытие — важный фундамент для дальнейших исследований, но для трансляции в клиническую практику предстоит пройти долгий путь, резюмировал специалист.

Современный взгляд пересматривает и саму постановку вопроса: аутизм переходит из разряда болезней в категорию «мира отличий», подчеркнул эксперт рынка НТИ «Нейронет», организатор проектной работы Сколково Евгений Николин.

— Это не болезнь, которую можно вылечить, — это другое восприятие реальности и другие способы коммуникации. Примерно 90% — это особенность, а не патология. Однако у людей с аутизмом могут быть сопутствующие отклонения. Например, повышенная возбудимость, сенсорные особенности, генетические просадки. В таких случаях медикаменты допустимы не для «лечения аутизма», а для коррекции конкретных состояний — как при давлении или для восполнения дефицитов, — сказал специалист.

По его мнению, исследования в этом ключе перспективны, но только в рамках поддержки качества жизни, а не попытки «излечить» нейроотличие.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry.

В новостях регулярно появляются сообщения о «прорывных» разработках в онкологии — от новых препаратов до экспериментальных методов терапии. О том, когда мы сможем увидеть эти средства не только в пресс-релизах, но и в рецептах и что уже сегодня действительно влияет на успех лечения, «Континенту Сибирь» рассказал врач-онколог, химиотерапевт Центра амбулаторной онкологической помощи клиники «Центр новых медицинских технологий» Михаил Десятов.

– В последнее время было опубликовано несколько новостей о научных исследованиях, которые, как надеются, могут привести к прорывным результатам в лечении онкологических заболеваний). Как быстро такие результаты получают широкое внедрение в медицину?

– Точные сроки назвать не получится. Во-первых, любое новое лекарственное соединение или медицинская технология перед тем, как попадут на рынок должны пройти длительную и довольно сложную систему доклинических и клинических испытаний. Сначала на клеточных культурах, лабораторных животных. Потом несколько стадий клинических испытаний, а есть еще и так называемая постмаркетинговая, на которой изучают отдаленные последствия терапии новым препаратом. Все они проходят по достаточно строгим протоколам, что занимает немалое время, что совершенно оправданно, поскольку речь идет о жизни и здоровье огромного числа людей. И на каждой из этих стадий исследуемый препарат может быть не показать своей эффективности. В итоге, успешный результатом исследования не обязательно станет затем лекарством.

Кроме того, если мы говорим про массовое здравоохранение, не надо забывать и про другие факторы, должна быть экономическая и техническая возможность обеспечить новым препаратом всех, кто в нем нуждается, чтобы включать его в перечень медицинской помощи

Работа исследовательских коллективов над созданием новых, более эффективных средств лечения идет постоянно, но в том, что озвученные в новостях научные результаты нескоро и не всегда появляются в больницах и аптеках нет чьей-то «злой воли». Просто это разные этапы очень сложного, длительного и дорогостоящего процесса, который на самом деле идет определенным путем.

– А нашей фармпромышленности по силам пройти этот процесс самостоятельно в условиях изоляции российской экономики?

– В подавляющем большинстве, вполне. Наши заводы достаточно неплохо адаптировались к ситуации. Есть определенные экономические сложности, например, с поставками какого-то сырья. Но в целом, они неплохо справляются со своей задачей.

– В каком из направлений лечения злокачественных новообразований наиболее вероятно ждать наибольшего прогресса в ближайшем будущем?

– Есть так называемые «три кита» лечения злокачественных опухолей – хирургия, лучевая терапия и лекарственная терапия, которая включает в себя гормональную терапию, химиотерапию, таргетную и иммунотерапию. В хирургии мы почти дошли до границ возможного, по крайней мере тем оборудованием, которое есть – потому что вырезать отдельные опухолевые клетки, которые потом могут вырасти и дать метастазы – физически невозможно. Развитие лучевой терапии тоже сильно ограничивается технологиями, возможностями создания оборудования с более совершенными параметрами.

С лекарственной терапией ситуация немного иная, поскольку это направление объединяет на самом деле довольно разные подходы. Например, химиотерапия – это максимально общее, универсальное средство, но она и поражает практически все клетки, прежде всего быстроделящиеся, а не только опухолевые. Мы бьем из пушки по воробьям.

– А какие здоровые клетки больше всего попадают под удар?

– Клетки крови. Поэтому в процессе химиотерапии мы всегда рекомендуем сдавать общий анализ крови, грубо говоря, раз в неделю между курсами, чтобы на старте отследить падение. Таргетная терапия работает более точечно, но обратная сторона медали в том, что такие препараты «заточены» под конкретную «мишень» и не являются универсальными, требуется правильный подбор и всегда есть вероятность, что для конкретного пациента не найдется нужной “мишени”. Иммунотерапию, по-хорошему можно тоже отнести к таргетной, потому что там есть своя глобальная «мишень».

И свои возможности для повышения эффективности есть в каждой из областей лекарственной терапии. Находить новые «мишени» для таргетной терапии или новые препараты для уже известных «мишеней», способы сделать химиотерапию более щадящей для здоровых клеток или более смертельной для опухолевых клеток. Иногда предлагают совершенно неочевидные решения, которые, тем не менее, оказываются перспективными. Например, я читал про исследования, связанные с вовлечением в терапию микробиоты и там были впечатляющие результаты.

Необходимо изучать механизмы возникновения опухоли и то, как мы можем на них повлиять. В общем, есть много направлений, где можно работать и ожидать результатов, которые со временем превратятся в новые, более эффективные средства лечения.

– К таким эффективным видам относят вакцины от рака. Насколько, по-Вашему, этот путь перспективен?

– Как и с любым другим средством, ключевыми критериями перспективности станут клинические испытания и результаты практического применения. Например, можно сказать про вакцину от онкогенных типов вируса папилломы человека, к которым в первую очередь относятся 16 и 18 типы, как первичную профилактику рака шейки матки. Всем остальным вакцинам только предстоит пройти этот путь. По его итогам мы и сможем понять, насколько этот подход является эффективным.

Справка.

Вакцинация в онкологии — это направление иммунотерапии, при котором иммунную систему пациента «обучают» распознавать и уничтожать опухолевые клетки. В отличие от привычных вакцин против инфекций, такие препараты чаще используются не для профилактики, а для лечения уже существующего заболевания.

Существует два основных типа онкологических вакцин.

Профилактические вакцины направлены на предотвращение инфекций, которые могут приводить к развитию рака. Наиболее известный пример — вакцина против вируса папилломы человека (ВПЧ), снижающая риск рака шейки матки и ряда других опухолей.

Терапевтические вакцины применяются у пациентов с уже диагностированным раком. Их задача — «показать» иммунной системе специфические молекулы (антигены), характерные для опухоли, чтобы активировать иммунный ответ против нее.

Современные разработки в этой области связаны с персонализированными вакцинами. Они создаются на основе генетического анализа конкретной опухоли пациента и нацелены на уникальные мутации — так называемые неоантигены. Одним из наиболее перспективных направлений считаются мРНК-вакцины, аналогичные тем, что использовались при борьбе с COVID-19.

Несмотря на высокий интерес, онковакцины пока находятся на разных стадиях клинических испытаний. Их эффективность может существенно различаться в зависимости от типа опухоли и индивидуальных особенностей пациента. Кроме того, для их широкого внедрения требуется подтверждение безопасности и долгосрочных результатов лечения.

Эксперты подчеркивают, что вакцинация не заменяет существующие методы терапии, а рассматривается как их дополнение. В сочетании с хирургией, химио- и таргетной терапией она может повысить эффективность лечения и снизить риск рецидивов.

– Ряд экспертов заявляли, что есть две глобальных стратегии борьбы с раком: первая заключается в более тщательном исследовании причин возникновения опухолей, чтобы вести своего рода профилактику заболевания, а вторая – с помощью более эффективной терапии добиться, чтобы рак стал хроническим, но не смертельным заболеванием. Как Вы прокомментируете такой подход?

– Это не две разных стратегии, это две составляющих одного пути. С одной стороны, надо и дальше изучать механизмы возникновения и развития заболевания, эта работа постоянно ведется. Примерно раз в несколько лет выходит обзорная статья “Hallmarks of Cancer” о причинах и характерных признаках злокачественных новообразований, где обобщаются наиболее достоверные данные мировой литературы, очень полезное чтение не только для врачей. Исследования, упоминаемые в данной статье, позволяют находить новые «мишени» для возможного последующего применения в клинической практике, создания новых лекарств, которые могут обладать лучшей эффективностью.

К сожалению, у нас укоренился неверный стереотип, что онкологические заболевания –некий «смертельный приговор». Но это не так. Хочу напомнить, что в списке причин смерти сердечно-сосудистые заболевания опережают онкологические почти в три раза. Но никто не говорит, что атеросклероз или гипертоническая болезнь – это «приговор». Это заболевания, которые нужно лечить, корректировать свой образ жизни и это помогает. С онкологией тоже можно и нужно бороться. У меня в рутинной практике есть пациенты, которые лечатся пять, десять и больше лет. На каждом этапе мы подбираем необходимую терапию, корректируем побочные проявления у каждого пациента персонально, совместно со смежными специалистами. Да, к сожалению, далеко не всем удаётся остановить этот процесс. Однако, это хронический процесс, а значит и относится к нему необходимо как к хроническому заболеванию – понимать и лечить так же, как пациенты лечат другие хронические заболевания, например, сахарный диабет или гипертоническую болезнь, постоянно принимая терапию.

– И все же, насколько высока вероятность внедрения каких-то эффективных новаций в области онкотерапии в нашей стране в ближайшее десятилетие?

– До прохождения всего процесса клинических испытаний – это сказать невозможно. С другой стороны, известно, что научно-технический прогресс идет скачкообразно, и медицина тут не исключение. И всегда есть вероятность появления на рынке инновации, которая существенно улучшит статистику благоприятных случаев лечения. Так в Европе некоторое время назад вышел препарат «Трастузумаб дерукстекан», несколько лет назад он появился и в России. В клинических испытаниях он показал выдающиеся результаты, но, к сожалению, по ряду причин, имеет несколько ограниченные показания к применению

Но даже если получится, что ученые и врачи вышли на некое «плато», когда новые «мишени» для терапии какое-то время не будут обнаруживаться и, соответственно, не будет новых препаратов, медицина сосредоточится на поддержании качества жизни пациентов. Хотелось бы сделать акцент именно на качестве жизни, ведь пациент должен жить, а не существовать в процессе терапии. Если существующее лечение будет позволять нам контролировать заболевание, а пациенту жить обычной жизнью, то это так же может являться оптимальной тактикой.

– А что повышает вероятность благоприятного исхода лечения?

– Прежде всего диагностика на ранних стадиях. Чем быстрее поставлен диагноз и начато лечение, тем выше вероятность, что оно поможет. 

– Диагностика на ранних этапах – это относится к диспансеризации, правильно я понимаю?

– И диспансеризация тоже. Если рассматривать диспансеризацию в качестве поиска онкологических заболеваний, то она направлена в основном на выявление опухолей визуальных локализаций, таких как опухоли молочных желез, кожи, слизистых оболочек, шейки матки и некоторых других. Но так же важно в общественное сознание внедрять мысль об ответственности человека за свое здоровье. Многие пациенты, особенно мужчины, приходят на приём и хвастаются тем, что лет двадцать не были у врача. Но это не повод для гордости. Необходимо слушать свой организм и, когда возникают признаки сбоев, не игнорировать их. К сожалению, многие игнорируют такие вещи, как самостоятельный осмотр кожных покровов, или молочных желез, а ведь это одни из наиболее распространенных локализаций опухолевых процессов. Если это исправить, то выявлений на ранней стадии станет значительно больше.  Да, стандартная диспансеризация может увидеть далеко не все, но, если что-то беспокоит, стоит начать с визита к терапевту, а он уже подскажет, куда обратиться дальше.

– Есть мнение, что при наличии возможности, человеку лучше обратиться к иностранным специалистам. Насколько израильские или европейские клиники опережают российских врачей по своим возможностям в лечении рака?

– Я не согласен с этим мнением и не считаю, что наша медицина существенно отстает. Да, есть ряд лекарств, которые сегодня сложно или невозможно приобрести в нашей стране, или они не зарегистрированы в России, но таких препаратов не так много. В основном они имеют довольно узкую область применения. В подавляющем большинстве случаев можно найти им замену. Наши онкологи имеют доступ к информации о результатах мировых исследований, о всех появляющихся инновациях в этой области и, если речь идет о зарубежных разработках, показавших эффективность на практике, как правило, они появляются и у нас.

Надо учитывать еще один важный нюанс. Граждане РФ имеют право на лечение не зависимо от степени достатка. В иностранных клиниках, не смотря на наличие препаратов, доступ к ним может быть ограничен финансовыми возможностями пациента. Лечение онкологического заболевания – это длительный процесс, который окажется бесполезным, если не довести его до полного завершения, а в ряде случаев терапию необходимо получать пожизненно. Прежде чем стремиться попасть на лечение к иностранным специалистам, обратитесь к нашим онкологам, чтобы обсудить возможные варианты лечения.

– Возвращаясь к диагностике на ранних этапах, сейчас запущены пилотные проекты по использованию искусственного интеллекта в обработке снимков и анализов. Как Вы считаете, это окажет заметное положительное влияние на диагностику?

– Я считаю, что необходимо рассматривать все варианты. Одна голова хорошо, две лучше, три ещё лучше, главное, чтобы они думали в интересах пациента. Я никогда не был против желания пациента получить альтернативное мнение. Но нужно понимать, что инструментальные методы диагностики, а также вычислительные мощности имеют ряд ограничений. Причем в отношении искусственного интеллекта ключевое значение имеет «оператор», который должен учесть все имеющиеся данные. Ведь если что-то будет упущено, то алгоритмы машины не смогут это предусмотреть, так как они довольно прямолинейны и нуждаются в постоянном обучении под контролем человека. Даже если пациент обращается к помощи искусственного интеллекта, то окончательное решение всегда должно быть за лечащим врачом. В некоторых регионах России искусственный интеллект уже применятся, например, для интерпретации ММГ, это позволяет снизить вероятность «ошибки», однако окончательное решение всегда остается за человеком.

Справка.

Искусственный интеллект сегодня активно используется в диагностике онкологических заболеваний, прежде всего — для анализа медицинских изображений и лабораторных данных. Алгоритмы машинного обучения обучаются на больших массивах снимков (КТ, МРТ, маммографии) и способны выявлять ранние признаки опухоли, которые могут быть незаметны врачу. В России технологии ИИ в онкодиагностике уже перешли из стадии экспериментов к практическому применению.

Одним из ключевых центров внедрения является НМИЦ онкологии имени Н. Н. Блохина, где созданы специализированные подразделения по развитию и внедрению искусственного интеллекта. Еще один заметный пример — платформа Botkin.AI, разработанная российской компанией «Интеллоджик». Она применяется в десятках медицинских учреждений и позволяет автоматически выявлять признаки рака легких и молочной железы на рентгеновских снимках и КТ.

Отдельное направление — использование ИИ в системах поддержки принятия врачебных решений. Такие решения объединяют данные анализов, изображений и истории болезни пациента, помогая врачу быстрее поставить диагноз и выбрать тактику лечения.

В целом ряде регионов, включая Новосибирскую область, искусственный интеллект становится важным инструментом онкологической диагностики. В ближайшие годы ожидается расширение его применения — от отдельных пилотных проектов к системной интеграции в работу медицинских учреждений.

– А что скажете про средства нетрадиционной или народной медицины?

– Поверьте, если бы что-то из этого действительно работало, то оно применялось бы повсеместно и все возможные проверки эффективности давали одинаковые результаты. Есть ряд соединений, которые изначально были выделены из растений, в частности группа таксанов, к которой относятся такой препарат, как паклитаксел, сейчас он производится в лабораториях и широко применяется в условиях клинической практики.

Наши ученые тоже изучают многие природные соединения как возможных кандидатов в лекарства. В частности, эту работу ведут в Новосибирском институте органической химии. Так что если в природе находят какую-то «интересную» молекулу, то ее не отвергают, а ищут способ использовать. А если что-то десятилетиями называют народным средством «борьбы с раком», но оно не вызывает интереса у ученых, врачей и производителей лекарств, как например, чага – то обычно это говорит о том, что эффективность изрядно преувеличена или по факту отсутствует совсем. Реальное существование каких-либо заговоров о сокрытии «настоящего» лечения маловероятно, ведь порой, даже самым богатым и влиятельным людям не удается найти лечение и справиться с этим заболеванием.

Сергей Исаев

Фото предоставлено спикером. Изображения сгенерированы нейросетью

Полномочный представитель Президента Российской Федерации в Сибирском федеральном округе Анатолий Серышев посетил Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» в наукограде Кольцово Новосибирской области и оценил, как идёт монтаж высокотехнологичного оборудования на исследовательских станциях.

Монтаж научного оборудования на всех семи исследовательских станциях ЦКП «СКИФ» близится к завершению, сообщили полпреду. Большая часть высокотехнологичных устройств разработана и изготовлена российскими учёными.

Во время посещения экспериментальной станции «Микрофокус» Анатолию Серышеву продемонстрировали, как идёт подготовка к монтажу сверхточной оптики на массивную гранитную плиту – это важно, так как благодаря большому весу конструкции удастся исключить вибрации. Здесь будут исследовать объекты с высоким разрешением размером до 200 нанометров, то есть в пять тысяч раз меньше миллиметра. Ученым предстоит решать задачи геологии, геофизики, микроэлектроники и материаловедения. Оборудование для этой станции, а также станции «Электронная структура» создано специалистами Томского политехнического университета.

Для станции «Структурная диагностика» разработал и изготовил оборудование Институт сильноточной электроники СО РАН. С его помощью ученые будут исследовать структуры органических и неорганических веществ на атомно-молекулярном уровне для решения задач биомедицины и фармацевтики, материаловедения, химии твердого тела, энергетики, металлургии, атомной промышленности. Специалистами того же института изготовлено оборудование для экспериментальной станции «XAFS-спектроскопия и магнитный дихроизм». Оно предназначено для исследований в области структурной химии, катализа, материаловедения, полупроводниковой промышленности, геологии, экологии. 

На экспериментальной станции «Быстропротекающие процессы» ученые будут исследовать свойства материалов в условиях мощного взрыва, импульсных ударных нагрузок и высоких температур в интересах авиационной, космической, автомобильной отраслей промышленности, а также атомной и термоядерной энергетики. Оборудование станции, спроектированное и изготовленное Институтом гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО РАН, позволяет в режиме реального времени изучать процессы, характерное время протекания которых достигает миллионной доли секунд. 

Решать задачи материаловедения, наук о жизни, археологии, палеонтологии учёные смогут на станции «Диагностика в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне». Здесь при помощи оборудования, создателями которого являются специалисты Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН, можно будет получать высококонтрастные изображения как конструкционных материалов, так и живых лабораторных животных.

Кроме того, в составе ЦКП «СКИФ» будет функционировать экспериментальная станция «Базовые методы синхротронной диагностики для образовательной, исследовательской и инновационной деятельности студентов». Это учебно-научная лаборатория, предназначенная в том числе для подготовки кадров. Начинающие пользователи, научные сотрудники, студенты и аспиранты смогут освоить базовые синхротронные методики, научиться работать с оптикой и экспериментальным оборудованием. Универсальное оборудование станции позволит решать широкий круг задач для различных образовательных дисциплин, таких как химия, физика, биология, геология, экология, медицина и фармацевтика.

Полномочный представитель Президента Российской Федерации в Сибирском федеральном округе Анатолий Серышев посетил Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» в наукограде Кольцово Новосибирской области и оценил, как идёт монтаж высокотехнологичного оборудования на исследовательских станциях. Монтаж научного оборудования на всех семи исследовательских станциях ЦКП «СКИФ» близится к завершению, сообщили полпреду. Большая часть высокотехнологичных устройств разработана и изготовлена российскими учёными.

Во время посещения экспериментальной станции «Микрофокус» Анатолию Серышеву продемонстрировали, как идёт подготовка к монтажу сверхточной оптики на массивную гранитную плиту – это важно, так как благодаря большому весу конструкции удастся исключить вибрации. Здесь будут исследовать объекты с высоким разрешением размером до 200 нанометров, то есть в пять тысяч раз меньше миллиметра. Ученым предстоит решать задачи геологии, геофизики, микроэлектроники и материаловедения. Оборудование для этой станции, а также станции «Электронная структура» создано специалистами Томского политехнического университета.

Для станции «Структурная диагностика» разработал и изготовил оборудование Институт сильноточной электроники СО РАН. С его помощью ученые будут исследовать структуры органических и неорганических веществ на атомно-молекулярном уровне для решения задач биомедицины и фармацевтики, материаловедения, химии твердого тела, энергетики, металлургии, атомной промышленности. Специалистами того же института изготовлено оборудование для экспериментальной станции «XAFS-спектроскопия и магнитный дихроизм». Оно предназначено для исследований в области структурной химии, катализа, материаловедения, полупроводниковой промышленности, геологии, экологии. 

На экспериментальной станции «Быстропротекающие процессы» ученые будут исследовать свойства материалов в условиях мощного взрыва, импульсных ударных нагрузок и высоких температур в интересах авиационной, космической, автомобильной отраслей промышленности, а также атомной и термоядерной энергетики. Оборудование станции, спроектированное и изготовленное Институтом гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО РАН, позволяет в режиме реального времени изучать процессы, характерное время протекания которых достигает миллионной доли секунд. 

Решать задачи материаловедения, наук о жизни, археологии, палеонтологии учёные смогут на станции «Диагностика в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне». Здесь при помощи оборудования, создателями которого являются специалисты Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН, можно будет получать высококонтрастные изображения как конструкционных материалов, так и живых лабораторных животных.

Кроме того, в составе ЦКП «СКИФ» будет функционировать экспериментальная станция «Базовые методы синхротронной диагностики для образовательной, исследовательской и инновационной деятельности студентов». Это учебно-научная лаборатория, предназначенная в том числе для подготовки кадров. Начинающие пользователи, научные сотрудники, студенты и аспиранты смогут освоить базовые синхротронные методики, научиться работать с оптикой и экспериментальным оборудованием. Универсальное оборудование станции позволит решать широкий круг задач для различных образовательных дисциплин, таких как химия, физика, биология, геология, экология, медицина и фармацевтика.

Анатолий Серышев отметил, что в короткие сроки выполнен колоссальный объём работ. «Вовлечен в процесс реализации этого проекта практически с того момента, как Президент России принял решение о строительстве ЦКП «СКИФ» здесь, у нас – в Сибири. С каждым приездом, а посещаю комплекс регулярно, вижу, как он меняется – сначала росли стены, и вот теперь уже на станциях ведётся монтаж оборудования, оно готово на 100%. Повторю: строительство СКИФ – это пример совместной успешной работы всех заинтересованных органов власти и представителей науки. Хочу ещё раз поблагодарить всех участников проекта», – сказал полпред.

Фото: пресс-служба полномочного представителя Президента России в Сибирском федеральном округе

Ученые Института цитологии и генетики СО РАН выяснили, что вариации в регуляторных участках генов, связанных с глюконеогенезом в печени, могут быть связаны с индивидуальной реакцией пациентов с сахарным диабетом II типа на терапию метформином. Результаты исследования опубликованы в журнале «Вавиловский журнал генетики и селекции».

Метформин считается препаратом первой линии при лечении диабета II типа и применяется более 60 лет. Однако примерно у трети пациентов он не обеспечивает необходимого снижения уровня сахара в крови. Причины такой вариабельности до сих пор оставались недостаточно изученными.

«Накопленные данные говорят о том, что ключевую роль в этом играют регуляторные однонуклеотидные полиморфизмы (rSNP), непосредственно влияющие на уровень экспрессии генов. И в предыдущем исследовании мы сделали панель из почти 15 тысяч таких однонуклеотидных полиморфизмов», – рассказала заведующая лабораторией ИЦиГ СО РАН, д.б.н. Татьяна Меркулова.

Однонуклеотидные полиморфизмы – это небольшие вариации в ДНК, при которых различается всего одна «буква» генетического кода. В отличие от мутаций, это нормальная форма генетического разнообразия, которая может влиять на активность генов.

В новом исследовании ученые использовали эту ранее созданную панель и сопоставили ее с имеющимися в открытом доступе данными об экспрессии генов у двух групп из десяти пациентов, чувствительных и нечувствительных к метформину. Для использования популярного в настоящее время метода полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) это была бы слишком маленькая выборка, поэтому сотрудники ИЦиГ использовали методы функциональной геномики, которые не страдают от этого ограничения.

В результате было выявлено более сотни генов, в которых такие вариации могут быть связаны с реакцией на препарат. Особое внимание исследователи уделили генам, участвующим в глюконеогенезе – процессе синтеза глюкозы в печени. Именно его подавление считается ключевым механизмом действия метформина.

«Глюконеогенез – это процесс, при котором печень синтезирует глюкозу из других веществ. Даже если человек не употребляет сахар, организм все равно может его производить. Метформин как раз блокирует этот процесс – но не у всех пациентов», – объяснила Татьяна Меркулова.

Анализ показал, что выявленные различия у этих пациентов часто локализуются в генах, связанных с АМФК-зависимым сигнальным путем – одним из ключевых механизмов действия препарата. Это позволяет предположить, что именно через них может формироваться индивидуальная чувствительность к терапии.

При этом авторы статьи подчеркивают: говорить о прямой причинно-следственной связи пока рано.

«Мы нашли полиморфизмы, связанные с ответом на метформин, и показали, что они находятся в генах, вовлеченных в регуляцию глюконеогенеза. Но для того чтобы подтвердить их роль, нужны дополнительные масштабные исследования, с анализом данных сотен и тысяч подобных пациентов», – отметила Меркулова.

С фундаментальной точки зрения работа расширяет понимание механизмов действия одного из самых распространенных препаратов в мире. Но у нее есть и потенциальное прикладное значение: в перспективе такие генетические маркеры могут лечь в основу персонализированной медицины, когда с помощью генетического анализа можно будет заранее определять эффективность метформина в конкретном случае, и не тратить время на подбор неработающих схем лечения.

Но для этого, по словам ученых, нужно предварительно пройти следующий этап –накопление клинических данных, создание биобанков и проведение более масштабных генетических анализов. Только после этого можно будет говорить о внедрении таких подходов в медицинскую практику.

Пресс-служба Института цитологии и генетики СО РАН

Новосибирский государственный университет заключил соглашение с Новосибирским метрополитеном о разработке системы автоматизированного планирования работы локомотивных бригад с использованием технологий искусственного интеллекта. Проект станет частью более широкой программы внедрения цифровых решений в городскую инфраструктуру.

Разработкой займется Исследовательский центр в сфере искусственного интеллекта (Центр ИИ) НГУ, который уже несколько лет реализует проекты в области «умного города». Новая система должна помочь метрополитену автоматизировать составление и корректировку графиков работы сотрудников, снизить нагрузку на диспетчерские службы и повысить эффективность управления персоналом.

— Основная цель нашей работы — создание интеллектуальных систем управления городской инфраструктурой. Мы уже внедряем решения в сфере теплоснабжения, медицины, транспорта, экологии, безопасности, а теперь начинаем сотрудничество с метрополитеном, — объяснил руководитель Центра ИИ НГУ Александр Люлько.

По его словам, речь идет о создании цифрового помощника, который будет анализировать множество параметров — от расписания движения поездов до загрузки сотрудников — и предлагать оптимальные варианты распределения смен.

— Это позволит оптимизировать работу, сократить временные затраты и повысить общую эффективность процессов, — подчеркнул он.

Системы такого класса решают одну из ключевых задач крупных организаций — грамотное управление человеческими ресурсами. В транспортной отрасли это особенно важно: необходимо учитывать режимы труда и отдыха, квалификацию сотрудников, изменения в расписании и внештатные ситуации. Искусственный интеллект способен обрабатывать такие данные в реальном времени и быстро пересчитывать графики, что очень сложно сделать вручную без потери качества.

Кроме того, использование ИИ позволяет более равномерно распределять нагрузку между сотрудниками, снижать риск ошибок и повышать уровень безопасности. В перспективе такие решения могут интегрироваться с другими цифровыми системами метрополитена — например, мониторингом пассажиропотока или системами безопасности.

Проект рассматривается как пилотный, однако разработчики изначально закладывают возможность его масштабирования.

— Все наши решения мы создаем с учетом того, что их можно будет адаптировать под другие организации, — рассказал Александр Люлько.

По его словам, аналогичные системы могут быть востребованы не только в метрополитенах других городов, но и в целом в транспортной отрасли.

Сотрудничество НГУ и метрополитена стало логичным продолжением ранее достигнутых договоренностей о внедрении технологий искусственного интеллекта в городскую среду. Так, стороны обсуждали проекты, связанные с повышением безопасности на станциях, интеллектуальным видеонаблюдением и анализом пассажиропотока. Также в числе перспективных направлений — внедрение беспилотных технологий и развитие цифровых сервисов управления инфраструктурой.

Как отмечают в университете, ключевая задача подобных проектов — довести научные разработки до уровня конкретных технологических решений, востребованных индустриальными партнерами. Метрополитен, в свою очередь, рассматривает себя как пилотную площадку, опыт которой в дальнейшем может быть масштабирован в других городах России. Работы по созданию системы планирования графиков локомотивных бригад должны быть выполнены в течение текущего года. Этот проект станет первым шагом в более широкой программе цифровой трансформации новосибирского метро с использованием технологий искусственного интеллекта.

Пресс-служба Новосибирского государственного университета

Окончание. Начало здесь

Напомним еще раз, что еще полвека назад ученые всерьез прогнозировали скорое истощение нефтегазовых месторождений, в силу чего (как это уже было в Великобритании в конце XIX века) размышляли над освоением альтернативных источников энергии. Применительно к углеводородам, такой альтернативой, как ни странно, мог выступить уголь. Он вполне был пригоден для производства жидкого топлива и горючего газа. В свое время мы писали о том, что такие технологии достаточно широко применялись уже в XIX столетии. В нашей стране запасы угля были огромны, что вселяло надежны на полную энергетическую безопасность. Но вместе с тем существовали определенные проблемы.

Как отмечали советские специалисты, перспективы угольной отрасли зависят от многих факторов. Например, от степени использования высокоэффективного горнодобывающего оборудования, от состояния окружающей среды, от возможностей транспортировки угля на большие расстояния, а также от динамики цен на другие виды топлива. Кроме того, повышение эффективности добычи угля является весьма капиталоемким процессом. Поэтому зацикливаться на упомянутых технологиях переработки угля считалось не совсем разумным. Необходимо было рассматривать более широкий спектр альтернативных вариантов.

В то время некоторые опасения у наших специалистов вызывал рост энергопотребления в сельском хозяйстве. Так, к началу 1980-х годов потребление электричества на селе доходило до 130 миллиардов киловатт-часов в год. Это дало повод еще раз обратиться к использованию ветроэнергетических установок. Напомним, что в 1930-40-е годы ветряки нашли неплохое применение в советском сельскохозяйственном производстве, причем отечественная промышленность освоила тогда серийное производство ветродвигателей нескольких марок. В дальнейшем актуальность этого направления снизилась, однако к началу 1980-х о нем снова вспомнили.

Как указывали ученые, потенциальные «запасы» ветровой энергии в СССР огромны. Примерно в 65 географических районах страны средняя скорость ветра была не ниже 6 метров в секунду. С такими показателями применение ветродвигателей становилось вполне оправданным решением. Причем, речь шла не только о выработке электроэнергии (в ту пору практически все села были электрифицированы, получая электроэнергию от единой сети), но также о механической энергии. Несложные ветромеханические установки можно было использовать для подъема воды в засушливых районах, на пастбищах и для осушения заболоченных мест. Даже такое применение ветряков позволяло снизить потребление топлива и электричества в сельском хозяйстве.

Параллельно оценивались возможности использования геотермальной энергии. Например, для развития теплично-парниковых хозяйств и курортной инфраструктуры считалось весьма перспективным использование тепла подземных вод. В то время на территории СССР было выявлено как минимум 60 крупных геотермальных источников – в Сибири, на Чукотке, в районе Кавказского хребта, на Камчатке, в Мангышлаке и в других районах. В 1976 году объем использования геотермальных вод в СССР превысил 25 миллионов кубометров, а в 1980 году он доложен был удвоиться.

И что самое интересное. Ученые исходили из того, что огромные запасы тепловой энергии геотермальных вод можно превращать в электрическую энергию. Согласно тогдашним расчетам, если осуществить такое превращение даже с 10 процентами суммарных мировых запасов геотермальных вод (примерно 700 миллионов кубометров), можно покрыть ежегодные потребности человечества в электроэнергии на долгие годы вперед. В то время в нашей стране уже работали две такие электростанции – Паратуньская и Паужетская. Кроме СССР, аналогичные объекты работали в Новой Зеландии, в Японии, в Мексике и в США. В 1980 году совокупная мощность геотермальных электростанций в мире уже достигала 3800 МВт. В СССР и в других странах в то время продолжали вести активные разработки эффективных методов получения энергии в больших масштабах за счет внутреннего тепла земли.

Специально обращаем внимание на то, что полвека назад в нашей стране совершенно недвусмысленно ставился вопрос о переходе на возобновляемые источники энергии. Солнечную энергию также не обошли стороной. Так, в СССР достаточно успешно использовались солнечные установки для горячего водоснабжения, сушки сельскохозяйственных продуктов и материалов. Наши ученые исходили из того, что планета ежегодно получает от Солнца в 10 раз больше энергии по сравнению с той, что заключена во всех видах ископаемого топлива. Именно этим диктовался интерес к Солнцу как к неисчерпаемому энергетическому источнику. На этот счет приводился пример США, где на тот момент существовало порядка двух тысяч систем солнечного отопления и горячего водоснабжения для жилых и общественных зданий. Они позволяли экономить от 30 до 70 процентов электроэнергии и ископаемого топлива.

В нашей стране в то время на территории Туркмении уже работала солнечная электростанция, а отечественная промышленность производила определенный набор гелиоаппаратуры. Испытания солнечных электростанций проводились также в Геленджике и в Ереване. Правда, результаты испытаний оказались не очень утешительными: получение электричества из солнечной энергии оказалось слишком дорогим. Кроме того, прерывистый характер работы солнечных электростанций также являлся препятствием к их широкому применению. Тем не менее, наши ученые уже тогда высказывали мысль о том, что эту проблему можно решить с помощью аккумулирующих устройств. По сути, в самом начале 1980-х уже предвосхищалось всё то, что сегодня связывают с так называемым «энергетическим переходом».

Еще одним показательным моментом являются предложения по использованию низкопотенциального тепла воды, сбрасываемой предприятиями и электростанциями, а также тепла вентиляционных выбросов. Сюда же относились предложения по увеличению в энергобалансе доли вторичных энергоресурсов: газов различных производств, горючих щелоков целлюлозно-бумажных предприятий, тепла, выделяемого при сгорании попутных газов и так далее. Чтобы было понятно: сегодня те же самые предложения исходят, например, от специалистов Института теплофизики СО РАН. И зачастую они остаются гласом вопиющего в пустыне, хотя всё это проговаривалось полвека назад!

Не менее удивительно то, что тогда же у нас ставился вопрос о создании водородной энергетики, которая в ту пору неизменно значилась в прогнозах относительно энергетики будущего. Водород был привлекателен тем, что имел высокую калорийность на единицу массы – она почти в три раза превосходит бензин. Водород обеспечивает высокую стабильность горения, поскольку хорошо распределяется в воздухе. К тому же он не загрязняет атмосферу при горении. Правда, как отмечали советские ученые, развитие водородной энергетики сдерживалось дороговизной получения водорода. Он стоил примерно в четыре раза дороже ископаемого топлива. Однако в случае резкого удорожания минерального сырья он вполне мог стать конкурентоспособным энергоносителем (на что и делался расчет).

Интересно, что уже в те годы планировалось создание водородных двигателей и специальных нагревателей. Также речь шла о создании экспериментальных самолетов на водородном топливе и «электрических батарей» (скорее, топливных элементов), работающих на принципе соединения водорода с кислородом с КПД 60-70 процентов. Параллельно ставился вопрос о создании эффективных установок для разложения воды на водород и кислород. С этой целью рассматривалась возможность использования в таком процессе ядерных реакторов.

Примечателен еще один момент. Советские ученые тех лет обращали внимание на то, насколько активно в некоторых странах происходит изучение биологических методов преобразования энергии. Особый интерес вызывал так называемый «этаноловый эксперимент» Бразилии, где бензин стали заменять на этанол, получаемый при переработке сахарного тростника. Так, один гектар тростника давал 100 тонн биомассы, из которой можно получить 150 литров спирта. Отмечалось, что в ходе этого эксперимента сократились валютные расходы страны и стали решаться некоторые социальные проблемы.

Примерно так же в ряде стран Западной Европы, в США и в Австралии специально выращивались некоторые травы или водоросли для последующей переработки в жидкое и газообразное топливо (метанол, этанол, метан). Создание таких «энергетических плантаций» рассматривалось как средство снижения затрат на импортируемое топливо. В США даже изучался вопрос о производстве энергии на базе лесоводческих хозяйств. В этих хозяйствах выращивались особые виды деревьев (например, тополь), способные давать новые побеги из пеньков после порубки. Согласно расчетам, такие деревья с площади 12 тысяч гектаров непахотных земель могли обеспечить топливом одну ТЭЦ мощностью 400 МВт.

Наконец, в качестве еще одного альтернативного источника энергии рассматривались городские отходы. Отмечалось, что переработка мусора на топливо особо эффективна в крупных городах, где на сравнительно небольшой территории могут скапливаться тысячи тонн бытовых отходов, на 60 % состоящих из бумаги и растительных остатков. Такие эксперименты уже вовсю велись в США. Одна чикагская фирма весьма успешно занималась комплексной переработкой мусора, выделяя органику (бумагу, пластмассы, растительные остатки) из общей массы. Эта органика использовалась затем в качестве топлива, смешиваясь с углем.

В принципе, мы не увидели здесь ничего нового. Точнее, ничего такого, чего бы не обсуждали в наши дни. Правда, важным нюансом является то, что по некоторым позициям в нашей стране до сих пор происходят обсуждения, не доходя до серьезных практических результатов (чего не скажешь о других странах – взять хотя бы переработку мусора). Однако нам было важно уяснить, что все нынешние направления в энергетике, считающиеся почему-то «современными», вовсю проговаривались нашими учеными полвека назад. Почему многие предложения так и остались на бумаге, это уже отдельный вопрос, с наукой практически никак не связанный.

Николай Нестеров

Фото: Валерий Шустов / Sputnik

Часть Первая: Призрак «топливного истощения»

Термин «энергетическая эффективность» пришел в наш оборот совсем недавно, где-то в самом конце 1990-х годов. Причем, его появления напрямую увязывали с влиянием западных трендов, отчего многим кажется, будто сама тема энергоэффективности стала результатом подражания западным странам. В 2009 году этот термин был официально закреплен в Федеральном законе № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». В результате он стал обязательным при разработке государственных программ и стратегий развития, а также вошел в нормативные документы, касающиеся классификации зданий и сооружений.

Во всем этом, еще раз подчеркнем, принято видеть прямой результат западного влияния. Россия как будто бы прощалась с наследием социалистического прошлого (где энергетические затраты якобы вообще не принимали в расчет) и выходила на новый виток научно-технического прогресса, ориентируясь на стандарты западных стран. Здесь есть доля правды применительно к современным реалиям. Однако это совсем не означает, что в советские годы об энергетической эффективности не рассуждали.

В действительности в самом конце 1970-х годов советские ученые уже вовсю говорили о необходимости внедрения «энергетически эффективных технологических процессов». Интересно, что эта проблема была затронута на XXV съезде КПСС. Так, она была четко обозначена в докладе Леонида Брежнева. По его словам, в стране непрерывно растут потребности в сырье и энергии, а их производство обходится всё дороже. Поэтому, вместо излишнего увеличения капиталовложений необходимо добиваться «более рационального использования ресурсов». Прежде всего это касалось снижения материалоемкости за счет применения более дешевых, но в то же время более эффективных материалов.

В соответствии с решениями XXV съезда КПСС в Советском Союзе намеревались осуществить широкую программу «повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, сырья и материалов». На этот счет к 1980 году был принят целый ряд важнейших постановлений. Соответственно, разрабатывались целевые планы относительно модернизации оборудования. Это позволило в течение пяти лет сэкономить до 130 миллионов тонн условного топлива. В 1980 году планировалось сэкономить до 160 миллионов тонн условного топлива, что составляло не менее 10% от общего годового потребления топливных ресурсов в народном хозяйстве (в то время оно составляло 1,5 миллиарда тонн).

Спрашивается, с чего бы так в тогдашнем СССР озаботились экономией топлива, не было ли здесь влияния Запада? Понятно, что на Западе шли тем же путем, и по большому счету, советская научная и производственная мысль развивалась в единой логике с тем, что было и на Западе. То есть речь даже не идет о прямом влиянии. Скорее можно говорить о некоем согласии, некоем консенсусе относительно понимания будущего.

В свое время мы писали о том, что в разгар индустриализации в западных странах росли опасения насчет истощения топливных ресурсов. Впервые об этом задумались в Великобритании, и уже тогда – в конце XIX века - начали разработку альтернативных вариантов энергоснабжения (в частности, программы строительства ветряков идут как раз оттуда). Тема топливного истощения бурно обсуждалась на всем протяжении XX века. Советские ученые (о чем мы также писали) размышляли в том же ключе, находясь в полном согласии по данному вопросу со своими западными коллегами.

Интересно, что по данным американских специалистов конца 1970-х годов, через 25 лет (то есть к началу нынешнего тысячелетия) будут полностью исчерпаны гигантские месторождения нефти и газа на территории США. Их коллеги из британской компании Shell подсчитали, что за предстоящие 1980-е годы во всем мире будет израсходовано такое же количество нефти, как за все предыдущие 100 лет. По тогдашним предварительным расчетам, к 2000 году человечество будет потреблять в 2,5 раза больше топливных ресурсов, чем в начале 1980-х годов. Общий рост потребления энергии должен был вырасти как за счет роста народонаселения планеты, так и за счет роста потребления энергии на душу населения (с 2,2 тонны условного топлива в 1975 году – до 3,3–5 тонн в 2030 году). Отсюда делался вывод, что к 2050 году около 80 процентов возможных ресурсов горючих ископаемых будут исчерпаны.

Как видим, еще полвека назад тема топливного истощения продолжала довлеть над умами ученых, политиков и руководителей разных стран. Причем, в отличие от позапрошлого века, ее выносили на уровень международного обсуждения. К началу 1980-х годов проблема экономного (читай – эффективного) использования топливных ресурсов рассматривалась не только правительствами отдельных стран, но и межгосударственными организациями. В частности, эту проблему поднимало Международное энергетическое агентство, Экономическая комиссия ООН для Европы, ЮНЕСКО (в рамках программы научной деятельности) и другие. То есть как раз те международные структуры, которые в наши дни активно продвигают программу «зеленого» энергетического перехода. По большому счету это означает, что уже в то время полностью сформировался глобальный консенсус по вопросам топливного истощения. 

В Советском Союзе не оспаривали такие прогнозы, но в то же время старались не драматизировать ситуацию, полагая, что проблему можно грамотно решить за счет научных достижений. Как мы уже сказали, в 1980 году в СССР собирались сэкономить до 160 миллионов тонн условного топлива. Каким путем этого собирались достигнуть?

Отметим, что эту задачу пытались реализовать, начиная с 1976 года. Прежде всего специалисты обратили внимание на самую энергоемкую отрасль – металлургию. Так, в черной металлургии все процессы – от выплавки стали до производства полуфабрикатов – требовали огромного количества энергии. Экономию топливных ресурсов в этой отрасли предложили осуществлять за счет совершенствования плавки и нагрева металла, а также за счет увеличения загрузки печей и ввода в действие новых установок непрерывной разливки стали. И что особенно важно: было предложено использовать рекуператоры при нагревательных и термических печах, и повысить теплоизоляцию самих печей. Согласимся, что с позиции нашего дня такой подход к экономии энергии выглядит весьма современно.

В цветной металлургии планировали внедрять комплексы для автогенной плавки медных и никелевых сульфидных концентратов, что позволяло сэкономить более трех с половиной тонн условного топлива на тонну меди и никеля.

Не обошли вниманием и машиностроение. Здесь намечалась тенденция ускоренного развития приборостроения, электротехнического и электронного производства, что само по себе было выгодно в плане экономии энергии. В других машиностроительных производствах также предпринимались соответствующие усилия для снижения энергетических расходов (например, за счет совершенствования литейных процессов или процессов механической обработки деталей).

Отдельной строкой выделялись мероприятия по снижению расхода топлива на транспорте. С этой целью проводились специальные исследования и разработки по созданию более совершенных дизельных двигателей водяного и воздушного охлаждения, в том числе – многотопливных дизельных двигателей для грузовых автомобилей, а также (внимание!) газотурбинных двигателей для большегрузных самосвалов, тягачей, магистральных автопоездов и автобусов большой вместимости. И самый важный момент: для внутригородских перевозок намеревались создавать электромобили! В то время запас хода от одной подзарядки аккумуляторов до другой уже составлял 80 – 100 километров.

Интересно, что уже тогда поднимался вопрос об экономии жидкого нефтяного топлива. Специалисты тех лет были уверены, что со временем оно станет дефицитным. Поэтому предлагалось сделать так, чтобы никогда не использовать его в стационарных объектах. Согласно прогнозам, к 2030 году такое топливо будет использоваться только в автомобильном транспорте.

Следом вполне закономерно возникал следующий вопрос: каким путям можно будет снизить дефицит жидкого топлива из нефти? Нет ли других, альтернативных вариантов? Здесь мы вплотную переходим к проблемам энергетики, которую уже тогда, полвека назад, планировали трансформировать в рамках курса на повышение энергетической эффективности. Набор решений, предлагаемых на этот счет, выглядит для нас особо интригующим, если оценивать такие решения с позиций сегодняшнего дня.

Николай Нестеров

Окончание следует

Минцифры РФ разместило на общественное обсуждение законопроект о регулировании искусственного интеллекта в России. Сообщается, что документ планируется ввести в действие с 1 сентября 2027 года. Текст документа сразу вызвал неоднозначную реакцию, прежде всего, в ИТ-сообществе. «Континент Сибирь» обсудил вместе с экспертами, какие положения законопроекта действительно полезны, а что требует доработки с привлечением не только юристов, но и специалистов в области информационных технологий, а также гуманитариев.

Проект федерального закона «Об основах государственного регулирования сфер применения технологий искусственного интеллекта в РФ» планируется ввести в действие с 1 сентября 2027 года. По информации Минцифры, законопроект вводит рискориентированный подход к регулированию ИИ. Требования к таким системам будут зависеть от степени их влияния на жизнь человека и общество. Документ также предусматривает введение понятий суверенной, национальной и доверенной моделей ИИ.

Согласно проекту, разработчики моделей ИИ должны будут «исключать дискриминационные алгоритмы и блокировать создание противоправного контента». Операторы систем ИИ должны тестировать такие системы на безопасность и информировать пользователей об ограничениях.

Отдельное положение касается маркировки контента. Согласно проекту закона, «все созданные с помощью ИИ аудиовизуальные материалы должны содержать специальную маркировку — предупреждение». Крупные соцсети, как сообщили в министерстве, будут обязаны проверять наличие такой маркировки, а при ее отсутствии самостоятельно маркировать или удалять контент.

Обсуждение проекта на портале нормативных правовых актов продлится до 15 апреля.

Ирина Травина, президент новосибирской ассоциации «Сибакадемсофт»:

— Очевидно, что нейросети и другие решения в области искусственного интеллекта сегодня оказывают существенное влияние на экономику и социум, поэтому само желание государства установить для них определенные нормативные рамки является вполне логичным. Вопрос в том, насколько жесткими должны быть эти границы, и, как мне кажется, тут не может быть единого универсального ответа.

Если мы говорим о таких областях, как работа органов государственного управления или школьное образование, то я полностью согласна с тем, что применение искусственного интеллекта там должно быть строго регламентировано. И кстати, в этом случае применение норм, вокруг которых сегодня разворачивается дискуссия, тоже является вполне достижимым. Пусть знания и возможности ИИ для школьников будут ограничены рамками утвержденной образовательной программы, в которую изначально заложены те самые традиционные духовно-нравственные ценности, которым должна соответствовать обучающая модель. А в случае с работой госорганов сертификация софта в ФСБ и ФСТЭК может быть оправданной.

Но если мы говорим об использовании искусственного интеллекта в исследовательских целях или в создании коммерческих решений для бизнеса — такое жесткое регламентирование выглядит совсем не так оправданно и полезно. Говоря проще, мы не сможем создавать конкурентный на глобальных рынках продукт и вести передовые исследования, если сами запретим себе использование передовых достижений в этой области. А все эти жесткие ограничения ведут именно к этому.

Вячеслав Ананьев, руководитель компании «Дата Ист»:

— Я бы к этому законопроекту очень серьезно не относился. Мне кажется, что в лучшем случае это можно считать проверкой общественного мнения. А в худшем случае это очередной закон, который непонятно что регулирует и непонятно какую цель преследует.

Один такой уже есть — это закон о защите персональных данных, который в своих формулировках настолько не конкретен, что открывает дорогу массе злоупотреблений, причем как умышленных, так и совершенно случайных. Именно потому, что в нем такие формулировки.

Единственный плюс, который я увидел в нынешнем законопроекте, — это то, что появились наконец-то достаточно аргументированные определения некоторых терминов. Кто такой разработчик, кто оператор, что из себя представляет искусственный интеллект вообще? То есть мы сделали первый шаг к юридической субъектности искусственного интеллекта.

Но шаг пока получился несколько неуверенный, так скажем. С некоторыми определениями можно спорить. Тут требуется, наверное, больше работа гуманитариев, филологов, философов, в том плане, чтобы эти определения получили четкий, однозначный смысл для всех участников рынка, разработчиков и пользователей.

Что касается положений, ограничивающих деятельность в этой области, — на мой взгляд, ничего нельзя ограничивать ровно до тех пор, пока не доказано, что это нечто может принести какой-то вред конкретному человеку, предприятию, оборудованию или еще чему-то.

Пока вообще все системы сделаны так, что это ассистент человеку, принимающему решение. То есть субъектность человека гарантирована. Он может нажать на кнопку сам, может сказать программе: «Замкни цепь», но это все равно его решение. Нельзя перекладывать на виртуальную сущность ответственность за принятие решения, оно изначально принимается самим человеком.

И у нас уже существуют регламенты, которые эту ответственность определяют, как, например, в медицине решение всегда остается за врачом. И даже если он автоматически поставит диагноз на основе заключения программы, никак не анализируя это заключение, — это его зона ответственности, а не оборудования, которое он использует в своей работе. И так везде.

Поэтому вводить ограничения на применение какого-то вычислительного метода — это не очень разумно и антипрогрессивно вообще. Закон должен вводить юридические понятия всех участников процесса создания и использования технологии, а не рамки для технического прогресса устанавливать. Нам нужно развиваться, стремительно находить безопасные варианты использования искусственного интеллекта, повышать качество управления многими процессами, увеличивать скорость принятия решения. И всему этому может помочь этот новый метод, который сейчас широко используется. Особенно если не мешать работе тех, кто его использует, дополнительными и не очень осмысленными ограничениями.

Евгений Павловский, ведущий научный сотрудник Центра искусственного интеллекта Новосибирского государственного университета:

— Надо рассматривать законопроект с точки зрения долгосрочного развития человека и связанных с этим рисков. В целом видим в нем важное положение: в документе прямо закреплена необходимость оценки применения технологий искусственного интеллекта. Это создает основу для контроля со стороны граждан и экспертного сообщества — за тем, как именно используются такие технологии.

Мы в Центре искусственного интеллекта НГУ также обсудили возможность внесения поправок в текст законопроекта. В частности, предлагается расширить перечень базовых ценностей: наряду с ценностью жизни отдельно закрепить ценность здоровья. Кроме того, важно добавить такие принципы, как справедливость, человекоориентированный подход и ответственность.

Есть предложения и по уточнению круга субъектов, на которых распространяется закон. Речь надо вести не только про федеральные органы исполнительной власти, но и о муниципальном уровне, который также вовлечен в применение технологий искусственного интеллекта. Отдельно предлагается прямо указать граждан — даже в тех случаях, когда они не являются пользователями системы, но получают услуги с ее применением и, соответственно, подпадают под влияние таких решений.

Ключевой, на наш взгляд, является необходимость учитывать не только материальный ущерб, но и гуманитарные, долгосрочные последствия для развития человека и общества. Именно этот аспект требует дополнительного внимания при доработке закона.

Что касается звучащей в интернете критики отдельных положений законопроекта, мы с коллегами не увидели в законе прямых формулировок, обязывающих «заглядывать внутрь черного ящика» нейросети или ограничивать обучение исключительно российскими данными. Однако в нем действительно заложена идея суверенных моделей, которые должны разрабатываться и функционировать в российской юрисдикции.

При этом вопрос контроля за используемыми данными сформулирован достаточно обобщенно. Очевидно, что полный отказ от зарубежных данных может существенно ограничить возможности моделей. В то же время для систем, применяемых в критической инфраструктуре, такие жесткие требования и контроль оправданны.

Важно понимать, что основные риски связаны не столько с самими алгоритмами, сколько с качеством и содержанием данных. Именно в них могут быть заложены искажения, предвзятость или дискриминационные паттерны. Поэтому ключевая задача — обеспечить контроль именно над данными, а не только над моделями.

Иван Бондаренко,  доцент Новосибирского государственного университета:

— Законопроект представляет собой первую серьезную попытку создать комплексную правовую базу для регулирования искусственного интеллекта в нашей стране. И заслуживает внимательного анализа, с точки зрения как его достоинств, так и существенных недостатков, способных затормозить развитие отрасли.

В числе того, что сделано правильно, — документ устанавливает, что извлечение информации из охраняемых авторским правом объектов для формирования наборов данных и обучения моделей ИИ не является нарушением авторских и патентных прав, при условии правомерного получения исходного материала. Без этой нормы разработка любой крупной языковой модели на русскоязычном корпусе текстов была бы юридически невозможна или сопряжена с неприемлемыми правовыми рисками. Аналогичные нормы уже действуют в праве ЕС и Японии.

Заслуживает одобрения и рискориентированный подход, который предполагает дифференцированное регулирование в зависимости от степени автономности системы, характера обрабатываемых данных и масштаба потенциального ущерба. Это позволит избежать избыточного регулирования низкорисковых применений ИИ. А также — право граждан на информирование о применении ИИ при принятии решений, затрагивающих их права и интересы.

Но есть в законопроекте нормы, которые можно отнести к его недостаткам, требующим доработки. Так, статья 7 вводит понятия «суверенной» и «национальной» больших фундаментальных моделей и декларирует их приоритетную поддержку. Критерии суверенности сводятся к территориальному и гражданскому признаку: разработка на территории России, гражданами России, на российских данных. При этом в законопроекте полностью отсутствует правовой режим для открытых моделей и открытых датасетов — несмотря на то, что именно открытая наука сегодня является главным двигателем прогресса в области ИИ.

Это серьезное упущение. Россия — страна с ограниченным парком специализированного вычислительного оборудования (GPU-кластеров), и в этих условиях создание конкурентоспособных фундаментальных моделей силами одной корпорации (даже такой большой, как Сбер или «Яндекс») затруднено и грозит технологическим отставанием. Мировой опыт показывает: наиболее значимые результаты достигаются через консорциумное сотрудничество в рамках открытых проектов.

Открытые модели благодаря прозрачности архитектуры, весов и данных обучения еще и позволяют лучше обеспечить их безопасность. Парадоксально, но именно открытость — а не закрытость — является наиболее надежным инструментом обеспечения доверия к модели. Законопроект же, судя по всему, ориентирован на закрытые корпоративные разработки, что противоречит как интересам безопасности, так и интересам технологического развития страны.

Другие статьи обязывают разработчика модели ИИ «обеспечить безопасность созданной модели, включая исключение функциональных особенностей, способных привести к дискриминации» и накладывают на него ответственность за результат, полученный с использованием ИИ, если он «заведомо знал или должен был знать» о возможности получения такого результата.

Но это фундаментально противоречит самой природе современных генеративных систем. Модель, обученная на корпусе текстов, отражающих все многообразие человеческого опыта — включая его темные стороны, — в принципе не может быть «безопасной» в абсолютном смысле при произвольном использовании.

Уместна следующая аналогия: производитель кухонного ножа не несет уголовной ответственности за то, что его изделие было использовано в качестве орудия преступления. Ответственность несет тот, кто совершил преступление. Применительно к ИИ-системам это означает, что ответственность за противоправное использование модели должна лежать прежде всего на пользователе, а не на разработчике — за исключением случаев, когда разработчик намеренно создавал систему для противоправных целей.

Законопроект обязывает крупные платформы (с суточной аудиторией свыше 100 тысяч пользователей) проверять наличие маркировки в составе распространяемого синтезированного контента и при ее отсутствии либо размещать маркировку, либо удалять материал. Но это требование технически невыполнимо при нынешнем уровне развития технологий детекции. А поскольку это сделать невозможно, то будет либо массовое неправомерное удаление легитимного контента, либо невыполнение норм закона. Мы видим, что происходит в книгоиздании с маркировкой наркотических веществ, если они упомянуты в литературном произведении. А если указанную мной норму законопроекта об ИИ примут, то последствия будут еще масштабнее.

Более реалистичным подходом было бы обязать разработчиков и владельцев сервисов встраивать такие метки в момент создания контента, а не обязанность платформ их детектировать постфактум. Именно в этом направлении движется мировая практика.

Подводя итог, отмечу, что законопроект представляет собой важный шаг к формированию правовой среды для развития ИИ в России. Ряд его положений, прежде всего в части регулирования использования данных для обучения моделей и защиты прав граждан, заслуживает положительной оценки. Однако в нынешнем виде он содержит нормы, способные нанести серьезный ущерб отечественной ИИ-индустрии: неоправданную ответственность разработчиков, игнорирование открытой науки как ключевого инструмента технологического развития, технически неисполнимые требования к платформам. Нужна доработка с привлечением широкого круга экспертов, тогда он действительно сможет создать условия для ускоренного развития искусственного интеллекта в нашей стране.