«Мы вместе с вами живем внутри биоэволюции. Человечество решало проблему голода в своей истории 2 раза: сначала одомашнило животных, потом — злаки. Сейчас мы живем в эпоху одомашнивания микроорганизмов», — заявил исполнительный директор компании «Эфко» Сергей Иванов, выступая на конференции DeepFoodTech в Москве. В течение дня представители продовольственной индустрии рассуждали о глобальных трендах, геноме человека и роли искусственного интеллекта в развитии науки. О том, что такое скрытый голод, как точно определить биологический возраст, можно ли его изменить, а также о леденцах от кариеса и фруктовом пюре, заменяющем энергетики, — в материале «БИЗНЕС Online».
«Мы переехали в города, стали мало двигаться, потребность в белках, жирах, углеводах удовлетворять умеем, а вот микронутриенты критически отсутствуют в нашем рационе»
Две продовольственные планеты
О питании, здоровье и возможность совместить два этих понятия обсудили в Москве производители еды и ученые на пятой конференции DeepFooodTech, которую ежегодно организует компания «Эфко».
По традиции мероприятие открыл исполнительный директор группы компаний Сергей Иванов, который рассказал о глобальных продовольственных трендах. Один из них — разделение мира на две «продовольственные планеты». Одна половина — 4 млрд человек, живущих в городах. Они потребляют около 900 кг еды в год, но половину просто выбрасывают. У них проблемы с ожирением, избытком калорий и дефицитом физической активности. Другая половина — тоже 4 миллиарда — питается втрое скромнее: в основном злаками и корнеплодами. Эти две «планеты» не понимают друг друга, и каждая решает свои задачи.
«Мы переехали в города, стали мало двигаться, потребность в белках, жирах, углеводах удовлетворять умеем, а вот микронутриенты критически отсутствуют в нашем рационе. ВОЗ называет это проблемой скрытого голода», — пояснил Иванов. Проблема усугубляется стремительным ростом населением. В 2050 году население Земли, по оценке ООН, составит 10 млрд человек. При этом спрос на продукты питания увеличится аж в два раза. Главный прирост как населения, так и потребления будет в Африке, которой придется резко повысить производство продуктов.
В XX веке человечество уже решало проблему голода — через «зеленую революцию»: химизация, механизация, ирригация и монокультуры. Это сработало, но и цена оказалась высока. Прогресс привел к увеличению количества парниковых газов, уничтожению лесов (почти 2 млрд га), потере 30% пашни, массовому уничтожению животных видов.
«Мы вместе с вами живем внутри биоэволюции. Человечество решало проблему голода в своей истории два раза: сначала одомашнило животных, потом — злаки. Сейчас мы живем в эпоху одомашнивания микроорганизмов», — заявил Иванов.
Венчурные инвестиции в альтернативные белки — культивированное мясо, белок из насекомых, микроводоросли — пережили пик в 2020–2022 годах, а затем деньги из этой индустрии ушли, поскольку инвесторы разочаровались в новых направлениях, особенно в культивированных белках. Теперь компании уповают на поддержку государств — даже в Западной Европе и Северной Америке.
Иванов выделил три новых мегатренда в производстве продуктов. Первый — гиперлокализация производства: микробные биореакторы рядом с потребителем. Второе — дематериализация сельского хозяйства: теперь требуется меньше земли, воды и химии. Третье — массовый переход от химического к биологическому сельскому хозяйству, новая зеленая революция, которую так долго ждали.
«И вот есть надежда, что как раз новый технологический стек, в котором нам очень помогает искусственный интеллект, как раз этот переход к биологизации всей нашей индустрии поможет кардинально ускорить развитие сельского хозяйства», — резюмировал Иванов.
При этом на фоне изменения технологического уклада появляются новые проблемы, а именно — «накормить планету и не угробить при этом экологию».
В XX веке человечество уже решало проблему голода — через «зеленую революцию»: химизация, механизация, ирригация и монокультуры. Это сработало, но и цена оказалась высока
Биология как программирование
Директор центра биомедицинских исследований и технологий института ИИ НИУ ВШЭ Мария Попцова рассказала, как искусственный интеллект помогает расшифровывать сложнейшие уровни декодирования генома. Она начала с цитат Рея Курцвейла — технического директора Google, известного своими пугающе точными предсказаниями.
Согласно этим прогнозам, прорыв в биотехнологиях произойдет в 2036–2037 годах. «Используя подход к биологии как к программированию, человечеству впервые удастся запрограммировать клетки для лечения болезней, а использование 3D-принтеров позволит выращивать новые ткани и органы», — процитировала Попцова. Следом, по ее словам, случится гигантский прорыв в понимании тайн человеческого мозга, а некоторые алгоритмы будут расшифрованы и включены в нейронные сети компьютеров.
ДНК наматывается на белковые катушки-нуклеосомы, а на их хвостики вешаются биохимические маркеры. Метиловая группа, фосфор, маленькие белки — это огромный комбинаторный код. «Следующий уровень — трехмерные структуры, флипоны, динамические включатели-выключатели генетических программ. Они вдруг образовались, запустили программу, а потом опять расплелись, не разорвав нить ДНК», — рассказала Попцова.
Один из примеров таких флипонов — Z-ДНК, закрученная в другую сторону — не так, как классическая двойная спираль. Оказалось, что эти участки работают сенсорами иммунитета. «Если их много накапливается в клетке, клетка запускает программу уничтожения», — пояснила Попцова.
При заражении вирусом гриппа или коронавирусом образование Z-ДНК вызывает некроптоз — гибель клетки с воспалением. Иммунная система бежит на помощь, уничтожая в том числе здоровые клетки. Возникает множественный сигнал SOS, цитокиновый шторм, который, как все помнят по эпидемии COVID-19, приводил к гибели людей.
Но тот же механизм можно обратить во благо. Попцова рассказала о работе, опубликованной в журнале Nature, где исследователи предложили использовать Z-ДНК как триггер уничтожения раковых клеток. «Нашли вещество, которое вызывает множественное образование Z-ДНК в клетке. Клетка чувствует, что что-то не так, и запускает самоуничтожение», — сообщила она. Это вещество, кстати, было открыто российскими учеными и раньше считалось слишком токсичным. Теперь понятно почему, и это знание можно использовать для точечной атаки на рак.
Все эти уровни кодировки — последовательность, эпигенетические маркеры, трехмерные структуры — слишком сложны для анализа человеком. Поэтому ученые призывают на помощь искусственный интеллект. Лаборатория Попцовой строит модели на архитектурах, подобных ChatGPT, но обученных на полном геноме для предсказания флипонов. Спикер пояснила, чем их подход отличается от обычных генетических тестов. Обычные тесты смотрят только на первый уровень кодирования — изменилась буква в ДНК, испортился белок, вот и болезнь. Но белки кодируют всего 2% генома. Остальные 98% — некодирующая ДНК, которая тем не менее влияет на работу организма. Изменения в этой области могут не сломать белковую «машину», а просто снизить ее производительность — скажем, со 100% до 50%.
Попцова рассказала и о разработке препаратов нового поколения. Сейчас химическое лекарство как пуля, которая должна попасть во вредный белок. Но эта пуля потом может остаться в организме или навредить чему-то еще. «А можно сделать мягкую пулю, которая сделана из того же материала, что и сам белок. Короткие аминокислотные последовательности, 10-15 звеньев. Они свяжутся конкретно только с этим белком, только в этом месте, ничего больше не испортят. И будут биоразлагаемые», — пояснила она.
Директор института биологии старения ННГУ им. Лобачевского Михаил Иванченко рассказал, что продолжительность жизни резко выросла только за последние 50-150 лет
Как точно установить биологический возраст?
Следующее направление, где ученым опять-таки помогают нейросети — управление биологическим возрастом. Директор института биологии старения ННГУ им. Лобачевского Михаил Иванченко рассказал, что продолжительность жизни резко выросла только за последние 50-150 лет. Правда, физическое старение не всегда равно угасанию когнитивных способностей.
Для того же, чтобы более точно определить состояние человека, появилась концепция биологического возраста. Хронологический возраст — основной фактор риска возрастных заболеваний, но люди стареют с разной скоростью. Идея в том, чтобы построить «биологические часы» — модель, которая оценивает возраст здорового человека по набору параметров. Отклонение от паспортного возраста (ускорение) становится маркером либо уже развившейся патологии, либо ранним предвестником.
Однако тут есть фундаментальная проблема. «Любая модель покажет облако. Мы все сделаны не на фабрике, мы все немножко разные. И совершенно естественно, что определенные особенности организма вовсе не обязательно свидетельствуют о патологии», — пояснил Иванченко. Поэтому вводится «порог значимости ускоренного старения». Для эпигенетических часов это плюс-минус 3-4 года, для клинических — 5-8 лет.
Вопрос, какой порог считать хорошим, остается открытым. «Если мы сделаем абсолютно точные часы, погрешность плюс-минус один год, то наша модель просто измеряет годовые кольца. Мы и так знаем, что у нас в паспорте написано», — заметил он. А если порог слишком большой, например, 12-15 лет, модель плохо улавливает реальные изменения.
Иванченко выделил разные условные типы моделей измерения биологического возраста. Первое поколение — часы, оценивающие соответствие паспортному возрасту. Второе поколение — модели, предсказывающие риск развития патологий или смертности на горизонте 10 лет. У них есть недостаток: за 10 лет с человеком может случиться что угодно — увольнение, развод, рождение ребенка — а это не было учтено в исходных данных.
Современные модели биовозраста используют машинное обучение и работают как «магический черный ящик». «На примере ChatGPT-подобных систем мы знаем, что они откровенно придумывают. С более конвенциональными моделями проблема может быть не такой серьезной, но вопрос остается: что означает интегральное ускорение по биовозрасту? Как оно раскладывается по отдельным параметрам?» — поставил проблему Иванченко.
Решение — методы объяснимого искусственного интеллекта. «По сути, это раскрытие черного ящика. Уже фактически весь организм человека покрыт различными моделями биологических часов, и многие из них уже объяснимы. Это становится золотым стандартом», — сообщил он.
Для того, чтобы сделать результаты исследований наиболее точными, в институте биологии старения ННГУ используют сразу четыре основных инструмента.
«Феноэйдж» — модель оценки биовозраста по общему и биохимическому анализу крови. Институт собрал собственный биобанк на 1,5 тыс. человек и адаптировал модель под российскую выборку.
Когнитивные часы — пять простых тестов на краткосрочную память, логику, пространственное восприятие, принятие решений и цветовосприятие. Выполнение заданий занимает около 15 минут. «Тест не стоит практически ничего, его можно проходить онлайн. Уже более 10 тысяч участников на нашей платформе его выполнили», — похвастался Иванченко. Результат — развернутое заключение на 6-8 страниц, где видно, по каким именно когнитивным функциям человек отстает, а по каким — опережает возрастную норму.
Иммуновоспалительные часы — модель на основе 10 про- и антивоспалительных цитокинов. «Сейчас закрепилась точка зрения, что иммуновоспалительное старение — не просто одна из сторон сложного процесса, а, возможно, драйвер основных механизмов старения», — отметил Иванченко.
Эпигенетические часы — интеграция более 30 мировых моделей. Их минус — дороговизна (себестоимость около 70 тыс. рублей на человека). Плюс — массив информации, позволяющий оценить риск по широкому спектру патологий.
Можно ли управлять биологическим возрастом?
Иванченко привел несколько примеров о том, что управлять возрастом все-таки возможно. Исследования проводились в одной из клиник в Карелии. 14-дневное пребывание там дало положительный эффект у большинства пациентов, но примерно в 20% случаев эффект был обратным. «Это говорит о том, что даже при правильных рекомендациях динамика у некоторых людей может быть не такой, как вы хотите добиться. Даже в санаторно-курортных мероприятиях нужна персонализация», — заключил он.
Похожие результаты получились при работе с санаторием в Подмосковье. По когнитивному возрасту 75% участников улучшили показатели, 25% ухудшили. А вот по «Феноэйджу» (общий анализ крови) картина оказалась противоположной: две трети ухудшили свой биологический возраст. «Местные специалисты быстро объяснили: дело в том, что в местном ресторане отличный шведский стол, и заметное место на нем занимает сладкий стол», — рассказал Иванченко. После того как сладкий стол задвинули подальше и поставили на виду стол здорового питания, ситуация изменилась.
«Если мы говорим об управлении здоровьем, контроле рисков развития патологий, мы не можем управлять тем, что не можем измерить. Принципиально, чтобы модели биовозраста были чувствительны к рискам и прозрачны. И нужно принять: природа устроена так, что даже для очевидно полезных интервенций в каждом конкретном случае возможен разнонаправленный эффект. Это не говорит о том, что интервенция плохая. Это говорит о том, что должна быть персонализированная интервенция», — резюмировал Иванченко.
Новинка — пюре, которым можно заменить энергетики. Руководитель медицинского отдела компании Лариса Сигурина рассказала, что в качестве энергетического компонента используются натуральные ингредиенты: матча, черный чай или порошок гуараны
Леденец от кариеса и функциональные напитки
Одна из главных отличительных особенностей конференции — аллея еды будущего. На ней производители (преимущественно отечественные, но в этот раз была и компания из Сербии) представляют свои новинки. Главным трендом на этой продовольственной мини-выставке было слово «функциональный». Функциональные блюда и напитки буквально окружили посетителей. Но обо всем по порядку. Например, стенд компании LO-LI с обычными на вид леденцами. Но не все так уж просто. Оказывается, леденцы полезные. Идея проекта родилась из конфликта между желаниями детей и родителей, рассказала основательница бренда Виктория Кириллина. Ребенок хочет красивое и яркое, родитель — полезное и без сахара. Бренд создал яркие разноцветные леденцы, внешне очень привлекательные, но при этом не содержащие сахара. В состав леденцов входят только натуральные ингредиенты: пюре, ягоды, фрукты, экстракты. Изготовление полностью ручное. Часть компонентов привозят из разных стран. В ассортименте — более 40 вкусов, есть новогодние коллекции и даже съедобные игрушки на елку.
Рядом новинка — леденцы от кариеса «Лолик». Клинические испытания проводились в лаборатории «Инвитро». Результаты подтвердили эффективность продукта. В планах — выпуск леденцов для улучшения работы мозга и для гиперактивных детей.
Рядом стенд сербской компании «Нутрино Лаб». Она производит фруктовое пюре для взрослых. Продукт присутствует на российском рынке уже пять лет. Новинка — пюре, которым можно заменить энергетики. Руководитель медицинского отдела компании Лариса Сигурина рассказала, что в качестве энергетического компонента используются натуральные ингредиенты: матча, черный чай или порошок гуараны. Три варианта — под разные задачи. Утром подойдет вариант с гуараной: по уровню кофеина он сопоставим с чашкой эспрессо — 58 мг. В середине дня — с черным чаем. Для длительной работы — с зеленым чаем матча, который дает пролонгированный эффект до четырех часов. «Это не питье, это еда. Пока продукт перерабатывается, он дольше будет высвобождать полезную энергию», — пояснила Сигурина.
Калорийность всей упаковки — 106 ккал. В составе нет добавленных сахаров и сахарозаменителей. Основа — яблоко как поставщик пищевых волокон. Завод имеет веганский сертификат и сертификат халяль.
В другом конце зала компания «Здоровый хлеб» предлагает функциональные хлебобулочные и кондитерские изделия собственного производства. Продукция — одна из первых в России, получившая сертификат Роскачества на соответствие категории «Функциональный пищевой продукт», то есть содержащий более 15% суточной нормы нутриентов в порции.
Флагманский продукт — бездрожжевой хлеб из четырех видов сырья: кокосовая мука, люпин, топинамбур, лен. Одна порция обеспечивает около 60% суточной нормы пищевых волокон и 20% растительного белка. Новинка — мини-кексы из чечевичной муки. Также в ассортименте представлено печенье без сахара на меду и девяти злаках.
Не все из представленных товаров можно найти в открытой продаже. Например, компания «Ярмарка» представила экструзионные овощи. Это ингредиент для пищевых производств и ресторанов. «Если в грустный, печальный борщ бросили нашу кружевную свеклу — будет яркий вкус, аромат, насыщенность. Не надо варить, не надо чистить, не надо заморачиваться. Три минуты — и ваш борщ готов», — объяснила менеджер по развитию B2B-направления Юлия Марушкина.
В составе — только овощи. Корень сельдерея содержит натуральную глутаминовую кислоту, которая работает как природный усилитель вкуса. При добавлении он подчеркивает вкус блюда — будь то бисквит, шоколад или борщ. При большем количестве появляется вкус самого сельдерея. Экструзионные овощи можно добавлять в котлеты, фарш, купаты. Они обладают влаго- и жироудерживающими свойствами, делая блюда более сочными. Пока продукт доступен только в сегменте B2B, но компания планирует выход на маркетплейсы.
Комментарии 0
Редакция оставляет за собой право отказать в публикации вашего комментария.
Правила модерирования.