Почему биотехнологии — это новое IT
Если вам хочется знать, какие отрасли в будущем станут такими же привлекательными для инвесторов, как ИТ сегодня, то быстрый ответ здесь один: это биотехнологии. Они также появились в XX веке, но развиваются чуть медленнее. В значительной мере это объясняется тем, что биотехнологические инструменты все еще в процессе создания и усовершенствования — этот путь подобен тому, какой прошёл компьютер от вычислительной машины размером со здание, способным лишь на пару операций, до своего современного состояния.
Биотехнологиям ещё необходимо время на совершенствование, но несмотря на это в отрасль вкладываются миллиарды долларов, в ней уже появляются свои «единороги», а в перспективе 15-20 лет плотину окончательно прорвёт, и мы станем свидетелями расцвета биотехнологий. Попробуем разобраться, почему люди уже сегодня инвестируют в них большие деньги и что нас ждёт в самом ближайшем будущем.
Что такое биотехнологии
Представим себе, что наш организм похож на высоко технологичный компьютер, способный выполнять крайне сложные операции. В основе любой программы (алгоритма) компьютера лежит бинарный код, состоящий из чисел 0 и 1. С помощью этого кода мы можем кодировать информацию, а потом его читать — воспроизводить звук или запускать программу. Так вот, геном — наш жесткий диск, наполненный информацией. В основе последовательности генетического кода лежит четырехзначный код, составленный из нуклеотидных остатков — аденина, тимина, гуанина и цитозина, формирующих ДНК — двуцепочечную последовательность нуклеотидных остатков, хранящую генетическую информацию. С ДНК происходит считывание информации на одноцепочечную РНК — своеобразный кэш нашего внутреннего компьютера. И уже посредством РНК организм способен синтезировать белки, отвечающие определенным функциям организма. Последовательности ДНК кодируют определенные белки и несут определенные функции в организме, а их модификации приведут к изменению в работе программы — положительным или отрицательным для организма.
Получается, что для того, чтобы предсказать особенности развития организма, необходимо прочитать код. Определение того, в каком порядке идут остатки нуклеиновых кислот, называется секвенированием, от слова sequence — последовательность. Разработка метода секвенирования последовательности ДНК осуществила настоящий прорыв в развитии молекулярной генетики и генной инженерии в 1976 году. С тех пор технологии секвенирования активно развивались, и в начале XXI века на сцене появляется NGS — секвенирование нового поколения. На данный момент безусловным лидером в этой области является компания Illumina.
Собственно, секвенирование — это одно из самых коммерчески привлекательных направлений в биотехнологиях. Компании, вложившие в развитие в технологии секвенирования в конце 90-х, сегодня получают до 70% маржинальности. Современные NGS-технологии сделали возможным секвенировать геномы в больших количествах так, что получаемую информацию не успевают полноценно обрабатывать, поэтому вторая важная часть биотехнологий на сегодняшний день — это анализ полученной информации. Благо, в последнее время с развитием технологий анализ больших данных стал проще.
Рынок биотехнологий
Параллелей с современным биотехом у ИТ гораздо больше, чем может показаться на первый взгляд. Информационные технологии не появились сами по себе, их расцвету предшествовали фундаментальные открытия в физике, физике материалов, вычислительной математике и кибернетике. В результате сегодня ИТ — это область «легких стартапов», от возникновения идеи до принесения прибыли в которых проходит совсем немного времени, и мало кто задумывается о той работе, которая была проделана до сегодняшнего дня.
Ситуация с биотехнологиями аналогична, просто мы сейчас находимся на более раннем этапе, когда ещё идет разработка инструментов, программ. Биотехнологии ждут появления своего «персонального компьютера»”, только в нашем случае он не будет понятным массовым устройством — речь идёт скорее о наборе эффективных и недорогих инструментов.
Можно сказать, что сейчас ситуация подобна той, что была в 1990-е в ИТ. Технологии все еще развиваются и стоят достаточно дорого. Например, полное секвенирование человека стоит $1000. Это намного дешевле, чем цена в $3,3 млрд у Human Genome Project, но она все еще невероятно высока для обывателя, а её применение для клинической диагностики на широком уровне пока еще невозможно. Для этого нужно, чтобы технология подешевела ещё раз в 10 и улучшила технические свойства настолько, чтобы ошибки секвенирования были нивелированы. В биотехе пока нет таких мощных проектов, как Facebook, но Illumina, Oxford Nanopore, Roche — всё это крайне успешные компании, чья деятельность часто напоминает Google, скупающий интересные стартапы. А Nanopore, например, стали миллиардерами, еще не выйдя на рынок, благодаря сочетанию хорошей исходной идеи, менеджмента и успехов в привлечении финансирования.
В отрасли появляются и небольшие компании, в покупке которых заинтересованы корпорации скорее из мира информации, чем из биотехнологий. Например, Thomson Reuters в 2010 году купила компанию Genego. Созданная Юрием и Татьяной Никольскими в США (с разработкой в России), компания занималась созданием базы данных белковых взаимодействий, сигнальных путей. Это позволяет анализировать данные секвенирования РНК (того самого «кэша» организма), например, до и после воздействия препаратом. Полученная база данных объединила результаты, опубликованные в статьях со всего мира за более чем 30 лет. Стоимость сделки неизвестна, но, по моим оценкам, это десятки миллионов долларов.
Сегодня биотехнологии — это ещё и рынок больших данных, и это продолжает параллели с ИТ, который в данном случае служит уже своего рода инструментом для более крупного и сложного биотеха. Такие компании как Editas Medicine (одни из создателей нашумевшей технологии редактирования генома CRISPR/Cas9) сделали свой IP на результатах секвенирования геномных данных бактерий из открытых источников. Они далеко не первыми стали пожинать плоды от накопленной информации, они даже не были первыми, кто открыл принцип действия кластера CRISPR, однако именно Editas Medicine создали биотехнологический продукт. Сегодня это компания стоимостью более $1 млрд.
И это не единственный бизнес, который возникнет благодаря анализу уже существующих данных. Более того, нельзя сказать, что за такими данными стоит очередь — их уже гораздо больше, чем можно проанализировать, а будет ещё больше, ведь учёные не перестают секвенировать. К сожалению, методы анализа еще несовершенны, поэтому не всем удается превратить данные в многомиллиардный продукт. Но если мы прикинем скорость развития инструментов анализа (подсказка: она очень высокая), несложно понять, что в будущем компаний, заметивших в больших данных генома что-то интересное, станет гораздо больше.
Риски и польза инвестиций в биотех
Одними из успешных инвесторов в биотехнологиях являются сами биотехнологи, которые уже сделали в свое время состояние на подобных стартапах и поэтому ещё на ранних этапах могут определить перспективную идею. К сожалению, в отличие от ИТ, в биотехнологиях таких инвесторов ещё не очень много, поэтому в отрасли хватает не очень эффективных людей из бизнеса, которые закидывают деньгами любой мало-мальски перспективный, по их мнению, проект. Всё это перегревает отрасль и рано или поздно приводит к краху крупных компаний.
Почему так происходит? Для получения прибыли инвестору необходимо предсказать какой из стартапов принесёт прибыль в будущем, и вовремя монетизировать свои вложения (как и в остальных, не только биотехнологических стартапах). Как только в стартап с хорошей идеей инвестируют авторитетные венчурные капиталы, начинают инвестировать и все остальные. Компания раздувается все больше и больше, происходит ее переоценка. Необходимо понимать, что по итогам всех инвестиций компания должна создавать продукт, который она сможет продать. Биотехнологическая же компания, если это не чистая биоинформатика или аналитика, как правило, не способна быстро что-то продать — очень часто это исследовательская история, которая остаётся исследовательской на протяжении очень долгого времени.
В качестве примера можно привести Editas Medicine – в них очень много инвестировали, а их продукт нужно еще делать и делать. Существует риск, что один из инвесторов не дождется прибыли и заберет деньги. Уход нескольких игроков может спровоцировать гибель всего механизма и инвестиций. Это реальность, с которой нужно считаться любой биотехнологической компании. Проблема любого стартапа – сначала тяжело найти деньги, а потом тяжело от них уклониться; люди продолжают вносить деньги, хотя размеры инвестиций превышают ожидания от компании. Биотехнологическим компаниям нужно дать достаточно большой кредит доверия, то есть время, чтобы они сделали продукт — часто это десяток лет. Путь к конечному продукту может быть долгим, но важно понимать, что этот продукт принесёт потом астрономическую прибыль.
Например, сегодня дивиденды получают компании, занимающиеся секвенированием развивающиеся с 2000х. Следующими создавались компании, основанные на анализе данных секвенировании — можно сказать, что они следующие и в очереди на получение больших прибылей. Правительство США, например, по–прежнему финансирует секвенирование, но теперь уже не одного человека, а миллионов людей. Это дает возможность как совершенствовать технологию, так и увеличить объем данных. То, что технология совершенствуется и дешевеет, позволяет нарабатывать данные — таким образом появилась уже упоминавшаяся мной технология CRISPR/Cas9.
Сейчас биоинформатика и анализ больших данных в биотехнологиях — это самое горячее направление для инвестирования. Правильное инвестирование в компании из этой сферы может дать колоссальные бенефиты, но координировать и рассчитывать инвестиции надо, основываясь на потенциальном продукте. Важным является анализ команды проекта и инвестиционной группы – сможет ли она, не сдувшись, довести дело до конца. Хорошим знаком является инвестиция со стороны больших компаний из фармацевтики — как правило, это признак стабильности и сигнал инвестировать для других компаний.
Зачем это всё
Мы разобрались, что такое биотехнологии и какие компании в них работают. Осталось понять главное — а зачем, собственно, всё это нужно? Кажется, что геном можно расшифровывать бесконечно, а видимых перспектив от этого нет. На самом деле, уже в пределах 20 лет мы сможем увидеть реальные результаты всего этого движения в отрасли.
Один из ярких примеров — агробиотехнологии, которые уже занимаются генетической селекцией. Это означает, что больше не нужно будет «вручную» скрещивать разные виды и смотреть, что получится; вместо этого можно определять, какие геномные комбинации приведут к нужному результату, т.е. большему урожаю.
Другая важнейшая сфера применения — диагностика. Компании, занимающиеся диагностикой на основе геномных данных, метаболитов, выйдут на передний план, сама диагностика становится мобильнее. Большие лаборатории, которые занимаются классическими биохимическим анализом крови, должны будут кануть в лету – тот же анализ можно будет сделать с помощью теста, по размеру не превышающему тест на беременность. Показательна история Theranos — хоть стартап и оказался переоценён, интерес к самой сфере огромный, и таких компаний ещё очень много. Кроме того, существует масса небольших фирм вроде 23andme, которые делают комплексный генетический анализ, но пока это скорее развлечение, своего рода аттракцион, который показывает лишь малую толику того, что возможно.
Уже сейчас многие фармацевтические компании оценили уникальные возможности рекомбинантных белков в терапии заболеваний. Следующий шаг — развитие геннотерапии на базе классических фармацевтических компаний. Это сдвинет медицину в сторону устранения причины болезни вместо лечения симптомов. Уже сейчас мы наблюдаем сдвиг в десятке самых продающихся препаратов в сторону рекомбинантных белков и препаратов на основе антител.
Может ли Россия стать биотехнологической державой
Основная проблема биотехнологий в России — это не запрет ГМО, как многим кажется, а большое количество всевозможных бюрократических барьеров. Этот факт отмечают и в правительстве. Но даже к барьерам можно приспособиться. Последние 26 лет мы развиваемся под прессом реформ, постоянной смены правил игры, а бизнесу нужна стабильность и уверенность в том, что не будет происходить никаких потрясений. Если российским биотехнологиям не мешать, они начнут развиваться. Также хочется отметить, что необдуманное желание помогать, те самые непродуманные госинвестиции, на самом деле, приводят к противоположному результату — субсидирование приучает компании к тому, что они будут поддерживаться государством постоянно. Как показывает практика, компании на госинвестициях становятся не эффективными. Везде нужна здоровая конкуренция, поэтому первоначальные вклады должны идти даже не от государства, а от бизнеса, который должен чувствовать уверенность в завтрашнем дня, с чем у нас пока проблемы.
Самое правильное для государства — это инвестировать в создания оптимальной среды для биотеха. У нас есть и умы, и люди с энергией и желанием созидать – важно не дать этому желанию пропасть.
Сегодня биотехнологии находятся в фазе интенсивного роста, но уже можно представить вектор их развития. Ведь сам смысл технологий не изменится, как он не изменился после появления компьютера: его идея в 1951 году не особо отличалась от той, что стоит за современными компьютерами. Существенно отличается только функционал и производительность. То же самое произойдёт и с биотехнологиями, а драйвер их развития даже понятнее — это вечное желание людей быть здоровыми и жить долго, не соблюдая при этом всех сложных правил здорового образа жизни. Поэтому я уверен, что в самом ближайшем будущем нас ждёт расцвет биотехнологий, и в конечном счёте это прекрасные новости для всего человечества.
С чего начать разработку биопротезов?
Знаю java и к нему прилагающие фреймворки, ну и алгоритмы.
P.s
Не отступлю от этой темы, т.к. слишком это мне нравится
- Вопрос задан более года назад
- 225 просмотров
5 комментариев
Средний 5 комментариев
Я не настоящий сварщик, но
— обработка сигналов
— программирование микроконтроллеров
Neonoviiwolf @Neonoviiwolf
1) вам бы механику и электронику. Типы электрических двигателей и тп
2) в зависимости от того, что будет управлять, на вскидку С (не плюсы) и ассемблер, может что работает на ардуино и подобном, для экспериментирования.
3) наскребсти на 3д принтер, смотреть цену расходников и какого качества получится результат
Ждать готового результата точно не стоит, рассчитывайте на прототипирование, то есть мыслите что быстро можно изменить/заменить
это вы получите просто протез, а когда поймёте как и что работаете, уже будет ясно куда продолжать двигаться
Я от этого далек, прост что сразу пришло в голову
VolgaVolga @VolgaVolga
С иностранного языка.
mayton2019 @mayton2019
Тут — надо с медицинской литературы начинать. А именно — с результатов исследований по протезированию.
Что есть. Какие бывают протезы. Как они работают. Классификация короче.
Вот. А начинать разработку вам еще рано. Вся предметная область связанная с медициной — она жестко
проходит сертификацию. Случайные люди ничего тут не делают.
Лучше влейтесь в работающий продукт.
Что то мне говорит что это не место где можно получить адекватный ответ.
Языки программирования тут абсолютно не важны, а точнее выбор делать придется сильно потом. Язык выбирают от наличия рабочих рук и мозгов уже в штате и/или их стоимости на рынке, от наличия фреймворка под нужную задачу и поддерживающий язык и. собственно все (всякие религии, веры в лучшее, друг маминой подруги посоветовал и прочее обычно тоже влияет на выбор)
Для начала тебе нужна функциональная модель человека, на которой можно проводить механические тесты. Буквально — отрубил модели ногу, присобачил разработанный тобой протез и запустил 100500 тестов на движения, удары, удержание равновесия. затем отрубил модели конечность чуть по другому и повторить. Если софт позволит автоматизировать весь процесс, возможно сможешь на его основе запилить систему автогенерации модели протеза для оптимизации (например минимизировать вес без потери прочности и функционирования).
Собственно вся работа тут — разработка модели, тестов, проведение натурных испытаний и дополнение тестов и модели на основе реальных испытаний — повторить.
Сомневаюсь что ты найдешь готовую и адекватную задаче, плюс даже если что то найдешь, нужен софт, где это все крутить. Так как задача это сугубо инженерная, софт этот скорее всего — обычные CAD системы с плагинами или готовыми моделями. Соответственно выбор на чем программировать определят уже они
Говорят что биотехнологии новое программирование
Продукт
BIOCAD — российская компания, которая занимается разработкой фармпрепаратов на основе биотехнологий.
Задача
Рассказать об IT-вакансиях компании BIOCAD в сфере биотехнологий.
Проект был реализован в формате нативной статьи на отдельном домене. В материале рассказали, чем занимаются IT-специалисты в BIOCAD, как их деятельность помогает улучшать производственные процессы и какие навыки нужны, чтобы попасть в сферу биотехнологий. В отдельном блоке упомянули, какие именно вакансии востребованы в компании и что она предлагает своим будущим сотрудникам.
Интеграция бренда:
— пометка «Совместный проект РБК и BIOCAD» с лого;
— упоминание бренда в тексте статьи;
— гиперссылки, ведущие на сайт бренда, а также ресурсы с перечнем и описанием открытых IT-вакансий компании.
Программирование на ДНК
Максим Казарновский рассказывает об эволюционных и революционных методах изменения ДНК и наследуемых признаков живых организмов. Кому и зачем нужны операции с ДНК? Как можно сломать и починить ген, одомашнить вирус, внедрить в клетки нужный нам геном?
О приобретенном в результате целенаправленной поломки гена иммунитете к вирусу СПИДа, о бессмертии раковых клеток и о юридических сложностях с детьми трёх родителей в лекции «Программирование на ДНК»
Максим Казарновский
Биолог, популяризатор науки, четырехкратный победитель Международной биологической универсиады Биофака МГУ, лектор просветительского фонда «Эволюция».