В научной фантастике давно зародилась идея устройства, способного производить любой объект, который только можно себе представить. Например, в сериале Star Trek его назвали репликатором. Возможно ли существование такой технологии в ближайшем будущем? Рассказываем, что уже сегодня можно получить в лаборатории и как технологии будут работать в будущем.
Мясо
Более половины сельскохозяйственных земель планеты используются в производстве мяса. Это огромный ресурс. Кроме того, производство мяса вредно для окружающей среды из-за выбросов метана. Ученые десятилетиями ищут альтернативу выращенному в лаборатории. В последние несколько лет эти инновационные технологии все ближе и ближе к появлению на полках супермаркетов.
Впервые ученые попробовали создать что-то похожее на говяжий фарш более десяти лет назад, но несколько проблем замедлили развитие технологии. Выращивание фарша из клеток в лаборатории — это одно дело, но до недавнего времени создание сложных структур, таких как стейки, было сложной задачей.
В 2018 году израильская компания Aleph Farms представила первый в мире стейк, выращенный в лабораторных условиях. Уже в начале этого года компания сообщила, что её новая технология 3D-биопечати позволяет создавать стейки любого типа. Например, ученые уже напечатали стейк рибай в качестве примера (на изображении выше).
Другой большой проблемой, замедляющей прогресс в индустрии выращивания мяса в лабораторных условиях, было экономичное масштабирование. Когда в 2011 году был представлен первый выращенный в лаборатории гамбургер, он стоил 345 000.
К 2021 году эти расходы существенно снизились. Курица, вероятно, станет первым видом выращенного в лаборатории мяса, который попадет на коммерческие прилавки. Например, недавно в Израиле недавно открылось первое в мире предприятие по выращиванию мяса в промышленных масштабах. Представители компании недавно заявили, что уже сейчас на фабрике можно производить более 500 кг выращенной в лаборатории курицы в день.
Молочные продукты
Мороженое, масло и сыр делают из молока, часто коровьего. Помимо определенных жиров, витаминов, минералов и воды, для производства молока необходимы пара основных белков: сыворотка и казеин.
Чтобы создать молоко без животных ингредиентов, несколько биотехнологических компаний придумали новые способы производства этих ключевых молочных белков. Например, компания Perfect Day использует искусственные грибы для их производства. Еще одна компания Imagindairy занимается производством молочных продуктов без животных составляющих, при помощи специальных дрожжей.
Кстати, продукцию Perfect Day — мороженое — уже можно встретить на полках супермаркетов в США.
Кровь
Пациентам с заболеваниями крови или тем, у кого стволовые клетки крови были уничтожены в результате химиотерапии, часто требуется трансплантация костного мозга. Но найти совпадения по пересадке очень сложно: вероятность совпадения с братом или сестрой составляет лишь один из четырех.
Чтобы решить эту и другие проблемы медицины, почти 20 лет ученые искали способ использовать эмбриональные стволовые клетки человека для создания кроветворных стволовых клеток. Но создание клеток крови в лаборатории оказалось немного сложнее.
Бостонская детская больница
Но несколько недавних достижений изменили ситуацию. В 2017 году две отдельные научные группы (из Бостонской детской больницы и Корнелльского университета) представили исследования. В нем эксперты предлагали новые методы превращения плюрипотентных стволовых клеток человека в стволовые клетки крови.
Бостонская детская больница
Сейчас исследователи еще далеки от производства продуктов цельной крови в лаборатории, но уже есть ориентиры для пути вперед. Неограниченные запасы выращенной в лаборатории крови для переливания — больше не научная фантастика.
Органы
В последние годы исследователи сделали первый шаг к выращиванию человеческих органов в натуральную величину в лаборатории. Ряд инноваций привел к разработке полнофункциональных мини-органов, известных как органоиды.
Ученым уже удалось создать сердце, легкие и даже мозг из стволовых клеток в лабораторных чашках. Пока что эти органоиды являются просто инструментом для изучения болезней человека, но вывести технологию на новый уровень и выращивать большие человеческие органы в лаборатории не так уж невозможно, как считалось ранее.
Например, британские исследователи в прошлом году продемонстрировали передовую биоинженерную каркасную систему, которая может вырастить полноценный функционирующий тимус человека только из стволовых клеток.
Конечно, в этой области существует осторожный оптимизм. Ученые предполагают что, возможно, предстоит пройти долгий путь на пути к выращиванию в лаборатории человеческих органов, исследователи находятся на правильном пути.
Читать далее
Посмотрите на самый быстрый гиперзвуковой самолет
Замедление вращения Земли вызвало выброс кислорода на планете
Что происходит с криптовалютой: от подъема и падения до государственного признания