> ## Content Index
> Fetch the complete content index at: https://www.toest.bg/llms.txt
> Use this file to discover other available public pages before exploring further.

# Научни новини: COVID-19, CRISPR, AI и Космос
- URL: https://www.toest.bg/science-news-covid19-crispr-ai-cosmos/
- Published: 2022-09-30T21:02:33.000Z
- Updated: 2023-02-04T18:45:17.000Z
- Author: Михаил Ангелов
- Tags: Научни новини, наука, обзор, #wp, #wp-post, общество, новини, #Import 2023-02-06 13:46

*Веднъж-дваж месечно [Михаил Ангелов](https://www.toest.bg/author/m-angelov/) – биолог, агроном и любим нърд от нашия екип, ни представя най-интересните скорошни новини от различни сфери на науката и ще обяснява защо тези постижения са толкова значими за света и човечеството. Или най-малкото – любопитни и забавни.*

---

### COVID-19

Въпреки че най-разпространените в момента варианти на *SARS-CoV-2* предизвикват сравнително леки симптоми (особено при ваксинирани), продължават да се натрупват данни за дълготрайни и непредвидени до момента последствия.

В скорошно [изследване](https://bmcmedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12916-022-02547-2) на екип от Каталуния е констатирано, че една година след преболедуване **в над една трета от неваксинираните не може да се засекат антитела**, особено в групата на над 60-годишните и на пушачите. Резултатите от проучването потвърждават и че хибридният имунитет е по-силен и по-дълготраен от постинфекциозния, поради което учените препоръчват поставянето на бустерни дози и на вече преболедували. В комбинация с [наблюдението](https://academic.oup.com/ofid/advance-article/doi/10.1093/ofid/ofac464/6696170), че след поставени две ваксини поне две седмици преди заразяване с вируса **вероятността от дълъг ковид намалява почти наполовина**, тези данни показват ясната полза от ваксинацията.

В друго [изследване](https://www.ajog.org/article/S0002-9378%2822%2900747-5/fulltext) е установено, че дори леките случаи на заболяването по време на бременност увреждат способността за имунен отговор на плацентата при последващи инфекции. Според учените това може да се окаже само върхът на айсберга и те смятат, че тези деца ще трябва да се наблюдават в по-продължителен период, за да се проследи здравето им. Препоръката на изследователите към бременните е **да се възползват от достъпните за тях ваксини, да носят маска и по възможност да ограничат контактите си**, особено с неваксинирани.

Добрата новина е, че при [анкетиране](https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2795998) на бременни и кърмещи жени съобщените нежелани реакции към трета доза ваксина (бустер) 24 часа след поставянето ѝ са били рядкост. Въпреки че локалните симптоми (болка и зачервяване) са били завишени в сравнение с контролната група, едва 2,4% от бременните са съобщили за реакции, свързани с бременността (основно контракции при жени в трети триместър), а само 3,5% от кърмещите са отбелязали намаляване в количеството кърма.

### Нови приложения на CRISPR

През десетте години след публикуването на [статията](https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1225829), описваща възможностите на системата [*CRISPR/Cas9*](https://www.toest.bg/crispr/), учените постоянно откриват нови начини за нейното приложение.

Сливането на хромозоми е процес, който се среща в природата – понякога като следствие на еволюцията, друг път в резултат на злокачествени процеси, които водят до редица здравословни проблеми. В [статия](https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm1964), публикувана в списание *Science*, е описано първото успешно подобно сливане в лабораторни условия при бозайници. С помощта на *CRISPR/Cas9* учените са слели хромозоми на мишки, които впоследствие могат успешно да се възпроизвеждат с нередактирани партньори. Въпреки някои отчетени проблеми – по-малобройно потомство, симптоми на тревожност и общи поведенчески промени, тази публикация отваря вратите за много бъдещи изследвания. С помощта на този метод могат да бъдат проучени по-основни теми – като **еволюцията на хромозомите и разпределението им по време на** [**мейоза**](https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B9%D0%BE%D0%B7%D0%B0) (деленето на половите клетки), но и по-практично ориентирани – например **развитието на някои видове тумори**.

Наборът с инструменти на генетичните инженери се увеличава и с други нови открития. За разлика от *Cas9*, който модифицира ДНК, *Cas13* има способността да реже едноверижна РНК. Както при *Cas9*, и при него са възможни нежелани редакции на непредвидени места. Поради това учените са създали система за белязване на такива редакции и над 200 модифицирани варианта на протеина и така са [успели](https://www.nature.com/articles/s41587-022-01419-7) да открият варианти, които запазват ефективността си, без да променят РНК на непредвидени места. Тъй като РНК молекулите се задържат за сравнително кратко време в клетките и не се интегрират в генома, тази технология дава възможност за временни промени в клетките – подход, който се счита за по-безопасен.

Освен да срязва РНК молекулите на точно специфично място, *Cas13* има способността да прави това и с близки РНК молекули. Като се използва тази негова възможност, е [**създаден**](https://www.nature.com/articles/s41589-022-01135-y) **бърз и прецизен тест за *SARS-CoV*\-2**, който може да се извършва и извън лабораторни условия само със секрет от носа и гърлото на пациента. Тъй като във формата, в която се среща в природата, протеинът не е с достатъчна чувствителност за приложение в диагностиката, екипът го е модифицирал, като е подобрил способността му да се свързва с РНК. Така е постигната възможността за детекция на 12 вирусни копия в един микролитър. Това го прави много по-чувствителен и по-прецизен от познатите бързи антигенни тестове, тъй като взаимодейства директно с генетичния материал на вируса, а не с белтъците от обвивката му. Поради гъвкавостта на системата **тестът може да се приложи и за други вирусни заболявания – като зика, денге, ебола**.

### Изкуственият интелект в полза на медицината

Изкуственият интелект става широкодостъпен и интерактивен – най-вероятно немалка част от интернет потребителите са се забавлявали с изображенията, генерирани от [*Craiyon*](https://www.craiyon.com/), а преди няколко години *AlphaGo* стана първата компютърна програма, победила човек на играта *Go*. Поради това не е изненада, че сходни похвати навлизат все повече и в други полета на науката.

Употребата на втора версия на *AlphaFold* (изкуствен интелект за предсказване на пространствената структура на протеини) става изключително популярна след [публикуването](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8371605/) и отварянето на кода му през юли 2021 г. Според [статистика](https://www.nature.com/articles/d41586-022-00997-5) на списание *Nature* **само два месеца след публикацията вече се подават по над 75 статии на месец**. Програмата е създадена от екип на *DeepMind*, подразделение на *Alphabet* (компанията майка на *Google*).

Сега учените правят следващата стъпка с използването на изкуствен интелект за дизайн на нови протеини, като резултатите им са публикувани в три статии в списание *Science*. [Първата](https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn2100) е за създаване на нова структура с помощта на един от двата подхода – „халюцинация“, който работи на сходен принцип като при създаването на изображения от зададен текст в *Crayion*, или „запълване“, при който се използват похватите на автоматичното допълване (*autofill*) при текстово търсене по ключова дума. Така може да се зададат желани региони в протеина, които да имат конкретна активност или структура. Следва генериране на аминокиселинната последователност с помощта на новосъздаден инструмент ([*ProteinMPNN*](https://www.science.org/doi/10.1126/science.add2187)), който значително ускорява тази стъпка. Финално последователностите се анализират с помощта на *AlphaFold*, за да се потвърди, че ще бъде получена желаната пространствена структура. Някои от тези протеини са изпитани и в лабораторни условия, където е [потвърдено](https://www.science.org/doi/10.1126/science.add1964), че кристалната им структура отговаря на структурата, създадена от алгоритмите.

Защо това е революционна технология ли? Защото с нея може да се създадат **напълно нови протеини без аналози в природата**. Едно от приложенията, посочени от авторите на изследването, е проектирането и изработването на биоматериали и все по-сложни компоненти за наномашини – малки „роботи“, които могат например да навлизат в човешките артерии и да разбиват плака или пък да внасят лекарства само в определени тъкани. Но това е само малка част от хоризонтите, които методът разкрива – приложението му може да намери място в най-различни биотехнологични процеси, като създаване на ваксини и различни терапевтични средства, устойчиво производство на биомаса и биогорива и др.

Изкуственият интелект се използва успешно и при **създаването на нови медикаменти**. Ключова стъпка в този процес е откриването на подходящо взаимодействие между целевата молекула в тялото на пациента и тази на лекарството, но поради големия брой потенциални взаимодействия задачата не е лесна. Прилагането на [машинно самообучение](https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%BD%D0%BE%5F%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BE%D0%B1%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5) помага значително.

Нов модел (*[AttentionSiteDTI](https://academic.oup.com/bib/article/23/4/bbac272/6640006)*), базиран на т.нар. [обработка на естествен език](https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%5F%D0%BD%D0%B0%5F%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%5F%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D0%BA) (*NLP*), е описан от авторите му като голяма стъпка напред. Основните предимства на този подход са улесненото въвеждане на данни, който позволява използването на метода за по-широк набор от взаимодействия, и по-високата му скорост, за разлика от методите, базирани на други алгоритми. Ефективността му е потвърдена успешно в лабораторно изпитване на способността за свързване на седем молекули със спайкпротеина на *SARS-CoV-2* (или *ACE-2* рецепторите на човешки клетки), при което пет от тях са показали очаквания от модела резултат. Авторите смятат, че благодарение на гъвкавостта и високата си възпроизводимост, този метод може да бъде ключов в процеса на въвеждане на нови лекарства на пазара.

Алгоритми се използват и за проверка на това дали новосъздадените медикаменти могат да проявят токсичност към организма. За съжаление, тези алгоритми имат и своята тъмна страна. Само с промяна на условието – да се търсят токсични вместо нетоксични молекули – **за по-малко от 6 часа са** [**генерирани**](https://www.nature.com/articles/s42256-022-00465-9) **40 000 химични структури на отровни вещества**. Част от тях са вече познати химически оръжия, включително изключително опасният нервнопаралитичен агент [*VX*](https://bg.wikipedia.org/wiki/VX%5F%28%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%5F%D0%BE%D1%80%D1%8A%D0%B6%D0%B8%D0%B5%29), но има и нови, някои от които са със значително по-висока [средна летална доза](https://bg.wikipedia.org/wiki/LD50) спрямо *VX*. Както авторите отбелязват, „духът вече е излязъл от бутилката“ и предстои много сериозна дискусия относно бъдещото развитие на тези технологии и създаването на механизми за ограничаване на възможността за използването им със зъл умисъл.

Повече по темата можете да чуете в епизода [*40,000 Recipes for Murder*](https://radiolab.org/episodes/40000-recipes-murder) на подкаста *Radiolab*.

### Необятният Космос

Наблюдаването на астрономически събития, като слънчевите затъмнения, може да окаже **сплотяващ и помиряващ ефект върху обществата**, възприемано като изживяване на колективно чудо и източник на вдъхновение и възхищение. До този извод са достигнали авторите на [проучване](https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/09567976221085501), в което са анализирани реакциите на почти 3 млн. потребители на социалната мрежа *Twitter*, за да се изследва социалното въздействие на пълното слънчево затъмнение през 2017 г. Според резултатите от изследването вероятността потребителите, попаднали в зоната на пълното затъмнение, да използват думи на благоговение е била над два пъти по-висока от тези извън него. Над 1,5 пъти по-вероятно е било да използват думи, свързани с общност и принадлежност (например „ние“). Увеличили са се и позитивните емоции.

Изводите от това изследване ще можете да изпитате и сами – макар че от територията на България няма да може да бъде наблюдавано като пълно, **на 25 октомври около 12:30 ч. ще започне слънчево затъмнение**. Максимумът му ще настъпи около час след това, като колкото по̀ на изток се намирате, толкова по-голяма част от слънчевия диск ще бъде закрита. Ако възнамерявате да наблюдавате явлението, използвайте подходящи защитни очила или филтри.

Системата от пръстени на Сатурн е най-разпознаваемата в нашата Слънчева система поради възможността за наблюдението ѝ със сравнително малко увеличение. [**Нов модел**](https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn1234) **предлага обяснение за тяхното образуване**, както и за наклона на оста на планетата спрямо орбиталната равнина. Според хипотезата преди около 160 млн. години орбитата на една от луните му (наречена от екипа *Chrysalis*, „какавида“) се е дестабилизирала и вследствие на приливните сили *Chrysalis* е била разкъсана на парчета, които с времето са оформили системата от пръстени на планетата (преди около 100 млн. години). Това е нарушило и баланса между Сатурн и Нептун, променяйки наклона на оста му. Предполага се, че най-вероятната причина е „побутване“ от Титан (най-голямата от 83-те луни на Сатурн), като това би обяснило и по-ексцентричната му орбита.

Но пръстени имат и четирите гиганта в нашата Слънчева система. С помощта на детектора за близка инфрачервена светлина на телескопа „Джеймс Уеб“ са направени [**най-ясните снимки**](https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/new-webb-image-captures-clearest-view-of-neptune-s-rings-in-decades) **на пръстените на Нептун** след получените от космическата сонда „Вояджър 2“ при прелитането ѝ покрай планетата през 1989 г. Заради използването на този детектор планетата няма характерния си син цвят и изглежда сравнително бледа – и двата ефекта са вследствие на наличието на метан в атмосферата ѝ. Видими са и облаци от метан, които са високо в атмосферата и успяват да отразят повече от слънчевата светлина. На снимката се виждат и 7 от 14-те известни луни на Нептун, като най-впечатляващ е Тритон, който с покривката си от замръзнал азот отразява около 70% от попадналата върху него слънчева светлина. Това затвърждава успешното въвеждане в експлоатация на телескопа „Джеймс Уеб“ като едно от най-значимите събития в астрономията през последните години.

##### Заглавно изображение: Микроскопска снимка на стъбло на петгодишен бор, напречен разрез, 40х увеличение. Източник: [BCC Bioscience Image Library, CC0 / Flickr](https://www.flickr.com/photos/146824358@N03/36165875482/)