Учёные из университета в Санта-Круз UCSC, штата Калифорния, сообщили о разработке биоэлектрического устройства, достаточно перспективного во многих сферах и в медицине, в частности. Благодаря электронной платы и технического «feedback», взятого с помощью машинного обучения, у группы ученых вышло несколько часов удерживать необходимое мембранное напряжение в человеческих стволовых клетках – прародителей всех остальных человеческих тканей и клеток.
Живой клеткой является устойчивая система с опциями саморегулирования даже в тех случаях, когда она «не здорова». Поменять гомеостаз клетки – трудная задача, но, как показали испытания, вполне реализуемая.
И это все благодаря электронике, подконтрольной алгоритмам машинного обучения. Благодаря «плате» ученые сумели поддержать необходимый баланс ионов на близком расстоянии от культивируемых человеческих стволовых клеток.
Поскольку мембранное напряжение реализуется как разность потенциалов между сопрягаемым с наружным окружением и внутренней стороной действующей клетки.
Белки, которые находятся в клетках мембраны, поддерживают это напряжение путем создания ионных каналов, ведущих к регенерации напряжения при «вмешательстве», путем изменения ионов с наружной или внутренней стороны клетки.
Изменение «количества» ионов в большую или меньшую сторону в долгий срок преодолеть не получится, так как присутствует обратная реакция клетки и попытка обречена на провал.
Успешным решением непростой задачи оказалось создание в полноценной близости от прародительских клеток системы протонных насосов. Их задачей являлся процесс удаления ионов водорода из раствора в достаточно близком контакте от прародительских клеток. Координировать систему позволил ML-алгоритм с самостоятельным обучением.
Примечательно, что тестирование изначального опционала системы проведено не было – она обучалась по ходу изучения поведенческих факторов прародительских клеток и оценивала концентрацию однородной системы, в которой пребывала.
Наблюдательные процессы происходят на биологическом уровне, поскольку группа ученых для этих целей модифицировали белок мембраны.
Это потребовалось для излучательного перехода из возбужденного состояния с самого нижнего синглетного колебательного уровня в основное состояние, отталкиваясь от величины напряжения в мембране.Таким образом ML-алгоритм получал фидбек и оценил влияние на мембрану.
Суть данного опыта такова, что проведенный тест доказал возможность поддержки мембранного напряжения у действующих клеток на протяжении 10 часов.
Это прямое доказательство того, что прародительские клетки можно контролировать и координировать, прибегая к тем знаниям и технологиям, которые доступны человечеству.
Спонсирование опыта происходило военными США. Но, подобные опыты в концепции «координируемая регенерация» были бы достаточно востребованы и в медицине для массового распространения.
