Новые концепции в медицинских технологиях, которые создаются или же внедрены

 

 Медицинские инновационные технологии

 Фиговский Олег  и Олег Гумаров  (Израильская Ассоциация Изобретателей)

 

Сейчас в нашу жизнь входят те медицинские технологии, что прошли многолетнее апробирование и практику применений, прежде чем ныне стать достоянием всего человечества. Между зарождением идеи в медицине до её практической реализации в виде лекарственных препаратов, средств диагностики или методов проведения операций лежат порой более десятка лет. Поэтому те медицинские технологии, что будут рассмотрены в этой главе, войдут в нашу жизнь не сегодня и не завтра, а по прошествии длительного периода проверок в пробирках, на подопытных животных и среди добровольцев. И не факт, что все войдут. В среднем на создание лекарства и вывод его на рынок уходит 10-15 лет и почти ,5 млрд, а до рынка доходит лишь одно из 5000, находившихся в разработке. Но сегодня этот срок сокращается 2-3 раза.

Что же на горизонте? Над чем медики работают сегодня, что сможет прийти на помощь больным завтра, что смогут взять на вооружение врачи будущего?

Если звезды зажигают, значит это кому-то нужно. Если страртап-компании покупают, значит инвесторам это нужно, и следует ждать появления на рынке новых готовых продуктов в формате услуг и товаров.

Американская корпорация по производству медицинской аппаратуры Medtronic объявила о приобретении израильской компании «Мазор Роботика» по цене 58,5 долларов за акцию, что на 11% выше текущей рыночной цены компании. Сумма сделки – 1,6 миллиарда долларов. Сделка была единогласно одобрена советами директоров обеих компаний.

Следует отметить, что в 2016 году Medtronic пыталась купить «Мазор» по цене 10 долларов за акцию, однако руководство израильской компании тогда отказалось от сделки. Израильская компания разработала «навигационную» систему Renaissance, помогающую хирургам при операциях на позвоночнике, а также систему Mazor-X, позволяющую проводить малоинвазивные операции на позвоночнике вместо масштабного хирургического вмешательства.

Японский автомобильный гигант Mitsubishi Corporation начнёт оснащать свои автомобили инновационными колёсами, изобретёнными израильской компанией SoftWheel. Созданный в 2011 году израильский старт-ап SoftWheel разработал и через три года вывел на рынок уникальное колесо с интегрированной подвеской.

 

Для того чтобы изобрести колесо в XXI веке, нужна отправная точка. Израильские инженеры исходили из того факта, что при использовании обычных колёс около 30% энергии теряется из-за отсутствия встроенной подвески. SoftWheel решила эту проблему при помощи своей «симметричной и селективной технологии», которая использует три цилиндра под давлением для поглощения ударов самим колесом. Центральная ось колеса, таким образом, балансирует в воздухе, а ненужные вибрации и удары не ощущаются.

Кому это особенно важно? – Тем, кто вынужден передвигаться в инвалидных креслах, преодолевая ступеньки и бордюры. Именно им первоначально адресовалось изобретение. Рынок инвалидных колясок, кстати, был выбран компанией не случайно. История создания SoftWheel типична для многих израильских инновационных разработок.

Идейный вдохновитель колеса нового поколения – израильский фермер Гилад Вульф. После травмы тазовой кости, которая лишила его возможности свободно передвигаться, он стал разрабатывать устройство, которое помогало бы ему двигаться по полям и холмам окрестностей, где он проживал. Испытывая боль от передвижения по ухабам в обычном кресле, фермер пришёл к мысли, что нужно инвалидное кресло, которое больше бы подошло для путешествий по бездорожью. Стартап RAD BioMed Accelerator, куда обратился Вульф, помог претворить концепт в реальность.

Каждый третий европеец страдает от близорукости. При этом нарушении зрения человек вынужден постоянно носить очки или контактные линзы, чтобы нормально видеть. На данный момент существует только одно перманентное решение проблемы – рефрактивная хирургия, которая стоит довольно дорого и может иметь осложнения.

Но теперь израильские учёные изобрели глазные капли, которые в скором времени, возможно, избавят нас от необходимости носить очки.

Новые глазные капли, созданные с помощью передовых нанотехнологий, успешно прошли серию испытаний и доказали свою эффективность при лечении близорукости и дальнозоркости. В разработке лекарства нового поколения приняли участие ведущие офтальмологи иерусалимской больницы «Шеарей Цедек», а также исследователи из Университета имени Бар-Илана.

По словам учёных, нанокапли успешно справляются с нарушениями зрения, причиной которых стало повреждение роговицы, а в будущем смогут заменить собой мультифокальные очки.

Вот как это работает: сначала измеряется острота зрения пациента, затем при помощи лазера на роговицу глаза быстро и безболезненно наносится особый рисунок, и только после этого применяются капли.

Крошечные отметки помогают синтетическим биосовместимым наночастицам в составе капель модифицировать нужные места на роговице, чтобы изменить траекторию проходящего через неё света и тем самым скорректировать зрение.

Нанокапли запатентованы как оригинальное изобретение и были успешно протестированы на животных, но к настоящему моменту пока что не применяются в клинической практике.

Учёным ещё предстоит выяснить, действительно ли нанокапли абсолютно безвредны для человека, а также как часто и в какой дозировке их требуется применять, чтобы добиться стойкого терапевтического эффекта.

В Израиле в больнице «Бейлинсон» впервые провели редкую и сложную операцию женщине, потерявшей зрение по причине заболевания роговицы – в глаз пациентке имплантировали фрагмент её собственного зуба, и в итоге она снова начала видеть.

Данный метод носит название остеоодонтокерапротезирование (OOKP), процедура состоит из нескольких этапов и включает в себя две хирургические операции, каждая из которых занимает около 8 часов. На первой стадии операции пациенту удаляют здоровый зуб и изготавливают из него пластину. В пластинке проделывается отверстие, в которое вставляют искусственную линзу либо цилиндр, а затем конструкция вживляется под кожу пациента на срок от 2 до 4 месяцев. На втором этапе производится имплантация комплекса в глаз пациента.

Подобные операции делают всего в нескольких клиниках мира, и теперь больница «Бейлинсон» в Петах-Тикве – одна из них. Все этапы операции были проведены израильскими врачами, но поскольку они выполняли её впервые, на помощь им прилетели специалисты в области офтальмологии и челюстно-лицевой хирургии из швейцарской клиники, где этот метод практикуется.

«Эта операция предназначена для полностью потерявших зрение пациентов с тяжёлыми заболеваниями роговицы, которым по тем или иным причинам нельзя сделать пересадку от донора, – объясняет доктор Эйтан Ливни, офтальмолог, проводивший операцию. – До сих пор у израильских пациентов с такими проблемами не было даже надежды, потому что просто не было способа вернуть
им зрение. Но теперь мы можем это делать. Это очень долгий, сложный и опасный процесс. Но в большинстве случаев результаты потрясающие. Нам удалось вернуть Ципи зрение, и это стоит всех потраченных на учёбу часов, кропотливой подготовки, времени, проведённого у операционного стола. Мы продолжим делать такие операции и вернём многим слепым людям зрение».

Ципи Балили, пациентка доктора Ливни, страдала тяжёлым заболеванием роговицы, которое лишило её зрения. Несмотря на сложность и опасность процедуры, она решила довериться врачам. На первом этапе ей удалили зуб вместе с корнем и сделали из него пластинку по размеру глаза. Затем в ней просверлили отверстие диаметром 3 мм и вставили в него искусственную роговицу. Полученную «зубную роговицу» врачи имплантировали Ципи в щеку, в область под веком, чтобы организм построил новые кровеносные сосуды, которые будут снабжать её кровью. Преимущество использования зубной ткани состоит в том, что организм не идентифицирует «зубную роговицу» как инородное тело, и отторжения не происходит. Спустя три месяца врачи извлекли «зубную роговицу» вместе с сосудами из щеки Ципи, очистили повреждённый глаз, удалив из него некоторые внутриглазные структуры, и пересадили полученную конструкцию в глазницу. И вскоре пациентка начала видеть.

Стоит отметить, что после окончательного приживления пациент может в косметических целях использовать склеральную линзу, которая внешне выглядит как нормальный глаз со зрачком и радужкой в окружении белой склеры.

Команда израильских учёных, возглавляемая профессором Ротемом Карни и аспирантом Максимом Могилевским разработала молекулу, которая ингибирует рост опухоли мозга – глиобластомы, регулируя белки, которые она производит. Глиобластома – серьёзный и неизлечимый рак мозга. Пациенты с таким диагнозом, как правило, живут от 11 до 20 месяцев. Одна из главных трудностей в лечении этого рака заключается в том, что его клетки быстро наращивают устойчивость к химиотерапии.

Методика лечения глиобластомы, предложенная профессором Карни открывает большие перспективы. «Эта прорывная молекула не только может самостоятельно убивать опухолевые клетки, но и способна заставить ставшие химиотерапевтически устойчивыми клетками снова обрести чувствительность к химиотерапии», – сказал Карни.

Группа учёных Университета имени Бен-Гуриона смогла повернуть вспять процесс злокачественного перерождения клеток, который раньше считался необратимым. Им удалось перепрограммировать клетку, вернув её в предраковое состояние.

Известно, что вне зависимости от своего происхождения, злокачественные клетки обладают схожими качествами. Так, например, они способны к неконтролируемому и неограниченному делению, устойчивы к сигналам апоптоза (клеточной смерти), имеют тенденцию к инвазивному росту и формированию метастазов. Метаболизм раковой клетки также имеет ряд особенностей. И эти особенности могут сыграть важную роль в лечении рака, помогая идентифицировать раковую клетку и превращая её в мишень для лекарственных препаратов.

В прошлом было доказано, что злокачественные клетки характеризуются высокой экспрессией белка под названием VDAC1, который играет важную роль в процессах их роста и выживания. Израильские учёные синтезировали искусственную молекулу si-РНК, способную расщеплять белок VDAC1 и тем самым изменять свойства раковой клетки. При введении подопытным мышам со злокачественными новообразованиями мозга, лёгких и молочной железы si-РНК остановила неконтролируемый рост раковых клеток и привела к 10-процентному сокращению объёма опухолей.

Руководительница исследования профессор Варда Шошан-Бармац пояснила, что введение si-РНК приводит к своеобразной «перепрошивке»: «si-РНК уничтожает стволовые клетки опухоли, в результате чего остаточные раковые клетки возвращаются к «поведенческой модели», присущей предраковому состоянию. Важно понимать, что они по-прежнему содержат специфические мутации, которые si-РНК не способна исправить. Но введение молекулы модифицирует активность генов таким образом, что клетка приобретает качества здоровой».

По словам профессора Шошан-Бармац, речь идёт об уникальной стратегии перепрограммирования клеток. В перспективе с её помощью можно будет воздействовать на опухоли, устойчивые к традиционным методикам лечения: химио-, радио- и иммунотерапии. Более того, успех исследования открывает перед учёными возможность создания лекарств нового поколения более эффективных и безопасных.

«Поскольку белок VDAC1 присутствует в злокачественных клетках в большом количестве, а в нормальных его концентрация незначительна, – подчеркнула профессор Шошан-Барац, – он представляет собой прекрасную мишень для si-РНК. Таким образом, разработанное на данной основе лекарство будет селективным. Оно сможет уничтожать раковые клетки, не повреждая при этом нормальные».

Фирма из Израиля Accelerated Evolution Biotechnologies (AEBi) намерена официально представить общественности своё лекарство от рака. Согласно сообщениям сотрудника фармацевтической организации Дэна Аридора, это настоящая революция, препарат MuTaTo будет иметь очень мало побочных эффектов, доступную цену и высокую эффективность в борьбе со смертельным заболеванием.

Новое средство, по заявлениям компании, поражает клетки рака одновременно несколькими пептидами, что является залогом действенности терапии. С помощью такого совмещения пептидов можно будет уничтожить клетки рака окончательно. MuTaTo, кроме всего прочего, может найти подход к разновидности рака у отдельно взятого человека. У пациентов будут брать биопсию и для каждого из них составлять индивидуальное лечение.

В компании AEBi на сегодняшний день завершили испытания на подопытных крысах. Исследователи смогли остановить рост поражённых раком человеческих клеток и при этом не допустить каких-либо побочных эффектов для нормальных клеток. Вскоре состоятся полноценные клинические испытания. Однако для выхода нового революционного препарата понадобится срок от 1 года до 4 лет.

Полтора года назад в Израиле разрешили к применению революционный препарат Keytruda более чем от 10 видов рака. Компании Nucleix LTD под руководством доктора Илана Ганора почти 2 года назад представила дешёвый способ анализа крови для обнаружения рак лёгких на самых ранних стадиях. Каждый год учёные всего мира приближаются к лечению этой страшной болезни.

Борьба с раком остаётся одной из лидирующих тем в научных исследованиях. Учёные по всему миру ищут альтернативные методы лечения, разрабатывают новые лекарства и методы диагностики на ранней стадии, когда вероятность вылечить болезнь наиболее высока. Ниже – подборка прорывных исследований и перспективных методов лечения рака 2018 года, которые могут стать трендами будущих научных исследований в диагностике и лечении онкологических заболеваний.

Иммунотерапия. На конец 2018 года зарегистрировано более 2500 научных исследований на тему иммунотерапии рака. Специалисты надеются, что в будущем этот список расширится и принесёт главные ответы относительного этого перспективного метода лечения рака.

Одним из наиболее актуальных остаётся вопрос, почему у одних пациентов наблюдается эффективный иммунный ответ, а других нет.

В 2018 году прорывом в исследованиях иммунотерапии рака стала история Джуди Перкинс. Этой пациентке с метастатическим раком груди в возрасте 49 лет провели экспериментальную иммунотерапию и полностью вылечили заболевание. При этом до лечения врачи прогнозировали ей лишь три года жизни.

Жидкостная биопсия. Метод жидкостной биопсии предполагает диагностику заболевания по анализу крови вместо сложных инвазивных методов биопсии самой опухоли.

В 2018 году команда из Пенсильванского университета опубликовала исследование, в котором подтверждается преимущество жидкостной биопсии перед стандартной. Их анализ крови выявил вдвое больше мутаций, и сделать это оказалось гораздо проще.

Однако, по мнению специалистов из Американского онкологического общества, пока недостаточно доказательств, чтобы рекомендовать подобные тесты для клинической практики. В 2019 году учёные планируют прояснить этот вопрос и добиться пересмотра позиции регулирующих органов.

Рак и микробиота кишечника. Роль микробиоты для здоровья стала одной из самых обсуждаемых тем в 2018 году, и дальше её значение будет исследоваться ещё глубже. Уже опубликовано несколько исследований о влиянии микробиоты на некоторые химиотерапевтические препараты. Также было изучено, как определенный бактериальный штамм может влиять на иммунную систему, чтобы стимулировать прогрессирование множественной миеломы – пока неизлечимого типа рака крови.

Исследователи надеются, что в 2019 году удастся получить ответы на эти и ряд других вопросов, что позволит сформулировать новые советы по профилактике относительно питания и диеты.

Органоиды в персонализированной терапии. Опухолевые органоиды ускорят персонализированное лечение рака и сделают его более эффективным. Органоиды представляют собой миниатюрную модель опухоли пациента, которая выращена из образца его тканей. Такой образец даёт возможность предварительно тестировать лекарства на модели, а затем прописывать наиболее эффективные пациенту.

Определённые надежды в битве с раком научное сообщество возлагает генную инженерию, в первую очередь на технология редактирования генома CRISPR. Пионерами в этом деле стали китайские медики, которые с 2015 года проводят многочисленные эксперименты по генному редактированию пациентов с раком. По состоянию на январь 2018 года было зарегистрировано несколько таких испытаний, в которых участвовали 86 пациентов. Большинство из них проходили при поддержке частного стартапа Anhui Kedgene Biotechnology.

Результаты этих экспериментов не были опубликованы. Более того, в некоторых проектах исследователи потеряли связь сиспытуемыми вскоре после завершения испытаний. Хотя часть пациентов скончалась из-за рака, в Kedgene утверждают, что ни одна смерть не была связана с последствиями генного редактирования.

Один из случаев, получивших огласку, связан со смертью индийского правительственного чиновника по имени Санджит Кумар Самал. Самал страдал от рака пищевода, который не могли победить стандартные методы лечения. В Китае 57-летний мужчина прошёл курс иммунотерапии, его иммунные клетки извлекли, модифицировали с помощью CRISPR для борьбы с опухолью, а затем ввели в организм.

Первые результаты были потрясающими: отредактированные иммунные клетки убили 90% опухоли Самала. Однако спустя шесть недель Самал умер дома в Индии от сердечного приступа и инсульта. До этого он не страдал от сердечно-сосудистых заболеваний.

Неизвестно, связана ли смерть чиновника с генным редактированием. Его семья не склонна обвинять CRISPR и рекомендует эту методику всем, кто столкнулся с аналогичной болезнью.

Однако западные исследователи уверены, что обстоятельства, приведшие к гибели Самала, а также подробности других экспериментов по медицинскому применению CRISPR, нужно тщательно расследовать, и вместе с тем британские исследователи намерены поставить иммунотерапию рака на поток. Для этого будут созданы «библиотеки» донорских иммунных клеток, из которых нужные образцы будут доставлять пациенту всего за несколько часов.

Что касается самой технологии редактирования генома, то редактор генома CRISPR стал очень важным инструментом в медицинских исследованиях и в конечном итоге может оказать значительное влияние на самые разные области: от сельского хозяйства до лечения целого вороха наследственных заболеваний. Однако он ещё далёк от совершенства, так как может редактировать далеко не любую часть ДНК. Но все может измениться благодаря новой модификации CRISPR, способной «дать доступ» к почти половине молекулы.

Дело в том, что сейчас используется небезызвестная связка CRISPR-Cas9, в которой последняя часть выступает в качестве «системы наведения» на определённый участок молекулы ДНК. Cas9, или, если точнее, Streptococcus Рyogenes Cas9 (SpCas9), в силу своей природы имеет крайне ограниченные участки ДНК, на которые он может воздействовать. Согласно имеющейся информации это около 9,9% от всего генома.

Группа исследователей из Массачусетского Технологического Института во главе с профессором Джозефом Джейкобсоном обнаружила другой фермент, который может расширить потенциальную область применения CRISPR.

Для этого эксперты использовали вычислительные алгоритмы для проведения поиска бактериальных последовательностей, чтобы определить, существуют ли ещё какие-либо аналогичные SpCas9 соединения. В итоге был обнаружен гораздо более интересный фермент Streptococcus Сanis, названный соответственно ScCas9. В отличие от своего «брата», для его прикрепления к ДНК требуется вместо двух G-нуклеотидов всего один.

По словам авторов работы «фермент выглядит почти идентичным тому, который был первоначально обнаружен, но он способен нацеливаться на гораздо большее число последовательностей ДНК, что открывает путь к более полному редактированию генома. Кроме того, ScCas9 работает с теми же РНК, что и SpCas9. Поэтому можно будет без проблем использовать уже существующие наработки и инструменты для будущих изысканий».

Хотя даже с существующими наработками остаётся много вопросов. Учёные предупреждают: пока методика слишком нова, весьма ненадёжна и может вызвать нецелевые изменения в генах. К технологии генного редактирования следует относиться с осторожностью, особенно, когда речь идёт о медицинском применении. Такова позиция Дженнифер Дудны, первооткрывателя CRISPR. Автор методики полагает, что в исследованиях, посвящённых использованию CRISPR в медицине, крайне важен долгосрочный мониторинг состояние участников. Особенно тщательно должны анализироваться случаи смерти, подозрения в которых падает на проведённое генное редактирование.

Возвращаясь к обзору медицинских достижений 2018 года, следует заметить, что в недавнем прошлом многие из них казались недостижимыми в ближайшие годы. Но усилиями учёных удалось создать ряд прорывных препаратов и методов лечения и ВИЧ, и рака, и нейродегенеративных заболеваний, и многих других болезней.

Вакцина от болезни Альцгеймера. В США доказали эффективность вакцины от болезни Альцгеймера – одного из главных нейродегенеративных заболеваний. Подтверждение эффективности вакцины – кульминация десятилетия, говорят авторы. ДНК-вакцина уменьшает накопление токсинов в мозге. При развитии болезни Альцгеймера эти токсичные белки накапливаются в мозге и негативно влияют на память и когнитивные способности человека.

Сейчас вакцина находится в списке перспективных лекарственных средств для защиты нейронов от последствий болезни Альцгеймера. В случае успеха клинических исследований применение вакцины вдвое сократит число случаев деменции, утверждают авторы.

Это особенно важно на фоне последних заявлений относительно прогноза на будущее: у каждой второй женщины и каждого третьего мужчины с высокой вероятностью будет развиваться деменция.

Экспериментальное лечение болезни Паркинсона. Положительные тенденции есть и в лечении другого распространённого нейродегенеративного заболевания – болезни Паркинсона. Для него пока нет лекарств, но коллективы исследователей из разных стран разрабатывают экспериментальные методы терапии. Наиболее важным в 2018 году стало заявление японских ученых о первом случае лечения с помощью стволовых клеток.

Индуцированные стволовые клетки впервые применили для лечения 50-летнего пациента. И первые данные уже подтверждают безопасность нового метода лечения.

Первую операцию провели в октябре 2018 года, на очереди ещё шесть добровольцев. По замыслу исследователей, в мозг пациентов вводятся нейроны, выращенные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток других людей. Смягчить иммунный ответ должны тщательный подбор донора и двухлетний курс препаратов, подавляющих иммунитет.

Преимущество индуцированных плюрипотентных стволовых клеток заключается в том, что их можно производить в большом объёме. В случае успеха испытаний это позволит поставить подобные операции на поток, считают авторы инновационного лечения.

А в США, в медицинской школе Университета Джона Хопкинса, разработали препарат, замедляющий развитие болезни. В экспериментах на мышах и культуре человеческих клеток лекарство заблокировало деградацию нейронов. Сейчас препарат под названием NLY01 проходит необходимые этапы тестирования на безопасность.

Вакцина от ВИЧ. Экспериментальная вакцина от ВИЧ, разработанная в американском исследовательском Институте Скриппса, показала положительные результаты. Благодаря ей иммунная система теперь способна целенаправленно усиливать активность против ВИЧ.

Стратегия по разработке вакцины от ВИЧ основывается на работе с белком Env. Вирус использует его, чтобы проникнуть внутрь клетки. Этот пептид – эффективная мишень для иммунной системы и теперь учёным удалось справиться с основными техническими сложностями по его использованию для вакцины.

Команде учёных удалось применить Env для различных штаммов ВИЧ. Подход предполагает использование наночастиц взамен изолированных белков Env. В результате вакцина вызывает более сильный иммунный ответ и делает это значительно быстрее, подчёркивают авторы.

В экспериментах с мышами исследователи показали, что вакцина идентифицировала антитела за восемь недель. В результате эти антитела нейтрализовали штаммы ВИЧ. Команда тестирует три экспериментальные вакцины-кандидата.

Редактирование генома и ВИЧ. Продолжая тему вируса иммунодефицита человека, нельзя не вспомнить про скандал в Китае. Там в 2018 году родились первые дети с отредактированным геномом. Профессор Хэ Цзянькуй из Южного научно-технологического университета в китайском городе Шэньчжэне удалил ген CCR5, чтобы обеспечить будущим детям защиту от ВИЧ. В результате эксперимента, по словам автора, родились девочки-близнецы. В научном сообществе новость встретили по-разному, но в целом негативно. В результате китайское правительство ввело запрет на любые исследования, связанные с редактированием человеческого генома. Скандал с редактированием человеческого генома нанес удар не только по авторитету китайских учёных, но и по перспективам самой технологии генного редактирования CRISPR, которая в рамках научных исследований применяется для лечения многих заболеваний.

Успехи в регенерации органов. Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско совершили прорыв в регенерации органов. Они научились программировать группы отдельных клеток так, чтобы они самостоятельно формировали многослойные структуры, напоминающие простые организмы или первые стадии эмбрионального развития.

Исследователи взяли за основу искусственную молекулу synNotch, недавно синтезированную в лаборатории университета, которая позволила им запрограммировать одни клетки на определённые реакции на сигналы от других клеток.

Оказалось, что всего нескольких простых сигналов заставили группы клеток менять цвет и самоорганизоваться в многослойную структуру в виде двух- и трёхслойных сфер. В будущем учёные надеются программировать намного более сложные клеточные структуры, с помощью которых можно будет выращивать повреждённые ткани или органы для трансплантации.

Функциональные кровеносные сосуды. Другая группа учёных из США представила важные результаты в создании кровеносных сосудов. Команда впервые создала функциональную сеть кровеносных сосудов в масштабе, который необходим человеку для трансплантации.

Сейчас исследователи могут создавать кровеносную сеть сложной формы и различной толщины: от крупных сосудов до мельчайших капилляров. И они смогут работать как глубоко внутри организма, так и на самой поверхности, под кожей.

Диагностика рака. В Великобритании создали универсальный лабораторный тест по анализу крови на все виды рака. Последнее исследование выявило пациентов с опухолями со 100% точностью и исключило здоровых. Новый скрининговый тест очень скоро может стать первым инструментом при профилактическом обследовании — уже выдана лицензия для промышленного производства диагностического теста.

Британские учёные преуспели и в разработке узконаправленных тестов на рак. Их новый эпигенетический тест выявляет рак шейки матки с точностью 100%. Исследователи утверждают, что новая методика не только точнее, но и дешевле традиционных подходов. В течение пяти лет она должна появиться в клиниках.

Важное значение для диагностики рака в последнее время имеет искусственный интеллект. Благодаря методам ИИ в арсенале врачей скоро появятся удобные вспомогательные инструменты для выявления опухолей. Например, в США такой помощник уже может диагностировать рак лёгких с точностью 97%.

А в Китае технологии искусственного интеллекта вообще обещают изменить сферу здравоохранения. Там специалисты из компании Yitu представили инструмент, который диагностирует рак и даёт рекомендации по его лечению на основе широкого набора данных: от записей врача и результатов УЗИ до анализа ДНК. По прогнозам, технология начнёт применяться в клиниках страны с 2019 года.

Лечение онкологических заболеваний. В США нашли способ лечить рак без химиотерапии. Учёные обнаружили молекулярный переключатель для уничтожения злокачественных клеток: он активирует механизм гибели опухоли по схожему с химиотерапией принципу, однако не подразумевает серьёзных побочных эффектов. А ещё особенность методики предполагает, что опухоль не может сформировать устойчивость к лечению. Авторы уверены, что у них появился целевой инструмент для создания долгожданной терапии, которая будет направлена только на опухоль без вреда для здоровых тканей.

Тем временем в Австралии создали новый тип лекарства, который способен навсегда остановить распространение рака. Препарат навсегда погружает злокачественные клетки в «сон» и не вызывает побочных эффектов. Лекарство уже продемонстрировало эффект в доклиническом тестировании. Сейчас команда работает над адаптацией лекарства для клинических исследований на людях.

Прорывным результатом в лечении рака также стала вакцина от меланомы. Результаты исследований показывают, что она обеспечивает 100% выживаемость у мышей. Так, действие вакцины не только активизировало иммунную систему, но и защищало грызунов от повторных случаев развития рака.

Вакцина от болезни Лайма. Летом 2018 года стало известно, что первая в истории вакцина против болезни Лайма прошла успешные клинические испытания. Болезнь Лайма или боррелиоз переносится клещами, и до настоящего времени против заболевания не было эффективного лечения.

Вакцина заставляет иммунную систему человека атаковать бактерии, попадающие в кровь при укусе клеща, и не даёт им проникнуть в организм. Авторы утверждают, что препарат безопасен как для взрослых, так и детей с двух лет. По прогнозам создателей препарата, он появится в свободной продаже уже через пять лет.

Check-up будущего. В заключении хочется напомнить про важность диагностики. Регулярное профилактическое обследование позволяет выявить многие болезни на ранней стадии, до появления симптомов. В результате удаётся вылечить даже самые тяжёлые заболевания, включая рак. Возможно, скоро пройти обследование станет ещё проще благодаря американской разработке.

В конце года команда из Калифорнийского университета в Дейвисе представила первый диагностический 3D-сканер, который захватывает трёхмерную картину всего тела человека за несколько секунд. Революционный 3D-сканер совмещает функции ПЭТ и КТ, однако, по мнению разработчиков, намного эффективнее их.

Прибор выдаёт результат в 40 раз быстрее, чем стандартная позитронно-эмиссионная томография – на сканирование всего тела уходит 20-30 секунд. Кроме того, благодаря уровню детализации, сканирование позволяет видеть характеристики, которые ранее были недоступны врачам. Сейчас в мире нет ни одного аналога, который предоставлял бы подобные данные, утверждают авторы.

2018-й год принёс обнадёживающие результаты в борьбе со старением и стал годом взрывного роста бизнеса на бессмертии. Начались испытания сенолитика – препарата, убивающего стареющие клетки, ключевого, как считается, «фактора смерти». А эксперименты с генетическим редактированием доказали возможность управления факторами старения. При этом было установлено, что после 90 лет риск смерти выходит на плато, а значит рекордные 122 года жизни для человека – точно не предел.

В 2018 году сразу несколько экспертов заявили, что победа над старением совсем близка. Правда, при внимательном рассмотрении, оказалось, что они имеют в виду немного разные вещи. Для биолога Джудит Кампизи «таблетка от старости» – это средство, которое поможет бороться с возрастными заболеваниями. Однако отменить смерть или существенно продлить максимальную продолжительность жизни не под силу ни одному препарату, уверена она.

Футуролог Рэй Курцвейл, напротив, убеждён, что новые технологии позволят обмануть старость и даже победить смерть. И ждать осталось не так уж долго, соответствующие технологии должны появиться до 2050 года. С ним согласен геронтолог Обри де Грей: он прогнозирует, что лекарство от старости будет создано в ближайшие десятилетия.

Действительно, результаты некоторых экспериментов, проведённых в 2018 году, были весьма обнадёживающими. Пока Джудит Кампизи готовила испытания своего сенолитика (препарата, убивающего стареющие клетки), её коллеги тестировали все новые варианты лекарств от старения. Например, сочетание трёх препаратов вдвое продлило жизнь червям-нематодам и плодовым мушкам. В другом испытании замечательные результаты показал популярный антибиотик миноциклин.

К сожалению, подобные эксперименты на животных не удаётся повторить в ходе испытаний на людях. Во многих случаях препараты, которые в два раза продлевают жизнь червям и насекомым, увеличивают жизнь мышей всего на 20-30%, а результаты для человека и вовсе статистически незначительны.

Многие исследователи полагают, что слепой поиск «таблетки от старения» – пустая трата времени. Чтоб победить старость, необходимо для начала построить единую фундаментальную теорию старения. Для этого в 2018 году специалисты изучали и людей, и мушек-дрозофил, чья жизнь не превышает нескольких недель, и удивительных голых землекопов – рекордсменов долголетия среди грызунов.

Эти исследования привели учёных к выводу, что секрет долголетия закодирован в наших генах. Например, ген CD36 активнее всего экспрессируется в стареющих клетках, и команда, открывшая это явление, уже поспешила назвать его «ключевым фактором старения». Кроме того, были обнаружены 25 генов, отвечающих за долголетие приматов, в том числе человека, и генетические варианты, повышающие шансы на долгую жизнь. А эксперимент с участием крошечных коловраток показал, что даже омолаживающее влияние холода связано с генетическими факторами: низкие температуры замедлили старение лишь у тех особей, которые были к этому предрасположены.

Возможно, ключ к победе над старостью заключается именно в манипуляции генами. Блокируя действие одних генов и стимулируя экспрессию других, можно вмешаться в ход работы естественного механизма, которой приносит пользу в молодости, но начинает разрушать организм в зрелом возрасте.

Эксперименты с генным редактированием мышей подтверждает эту точку зрения. Впрочем, не факт, что их удастся повторить на человеке – особенно после череды запретов на изменение генома эмбрионов. Остаётся ещё один путь – попытаться снизить окислительный стресс, отрицательно воздействующий на ДНК.

В 2018 году разгорелись новые споры о том, существует ли у человеческой жизни естественный биологический «потолок«. Большинство учёных полагают, что физические ограничения возраста существуют. Они указывают, что, несмотря на рост средней продолжительности жизни, максимальная продолжительность жизни не растёт. Ни один долгожитель пока не смог преодолеть рубеж в 123 года. Однако новое исследованиекалифорнийских учёных продемонстрировало, что после 80-90 лет риск смерти растёт медленнее, а затем и вовсе выходит на плато. Это значит, что рекордные 122 года – далеко не предел. Впрочем, в конце года эту работу объявили результатом статистической ошибки.

Многие люди не готовы ждать, когда учёные договорятся о единой теории старения и закончат исследования на червях и мышах. Эти смельчаки готовы уже сейчас испытывать на себе непроверенные лекарства и методики, надеясь что хотя бы одна из них сработает. Порой на «вечную жизнь» уходят баснословные суммы. Миллионер-биохакер Сергей Фаге поразил всех, заявив, что потратил на таблетки, инъекции и консультации у элитных врачей уже 0000 – и расходы продолжают расти.

Неудивительно, что в 2018 году продолжили бурно развиваться стартапы, готовые удовлетворить спрос на «бессмертие».

Их основатели утверждают, что основывают свои методики исключительно на научных данных. Однако порой средства для борьбы со старением скорее заставляют вспомнить о средневековых практиках. Например, стартап Ambrosia намерен продлевать жизнь пожилым людям, переливая им кровь от молодых доноров. За одну процедуру компания берет 00. Люди готовы пользоваться услугами компании, хотя нет никаких доказательств эффективности этой методики – за исключением экспериментов на мышах.

Даже стартапы, которые выглядят более научно обоснованными, могут продавать сомнительные услуги. Например, теломерная гипотеза старения – заслуженная научная идея. Однако пытаться искусственно удлинить концы хромосом, надеясь таким образом продлить жизнь человека – настоящее шарлатанство, уверены специалисты. Тем не менее, стартап Telomere Diagnostics занимается именно этим и процветает, несмотря на то, что его покинули основавшие его учёные.

Более серьёзные компании не готовы предоставлять омолаживающие услуги прямо сейчас – вместо этого они вкладывают силы и средства в разработку новых лекарств. Например, Insilico Medicine занимается поиском «молекул бессмертия» с помощью машинного обучения. Глава компании Алекс Жаворонков уверен, что если бы стартапы, подобные Insilico, получали больше финансирования, средство от старости было бы уже готово. Однако политики и инвесторы не готовы вкладываться в эту сферу.

Тем не менее, ситуация меняется, и в 2018 году о планах инвестировать в борьбу со старением объявили несколько крупных компаний, в том числе Alphabet в лице дочерней компании Calico.

Ушат холодной воды на головы одержимых идеей бессмертия: можно понять тех, кто на этой теме деньги делает, а тем, кто платит-то зачем оно нужно – бессмертие? Наши мудрые предки считали бессмертие не даром богов, а наказанием. Тот же Агасфер, он же Вечный Жид получил бессмертие в знак проклятия, и мы туда же? Рецепт бессмертия от Агасфера: пошли бога подальше – получишь бессмертие.

Впрочем, если по серьёзному, похоже, мы от напасти под лэйблом «бессмертие» избавлены. Есть мнение, что оно в принципе не достижимо, по причине ограниченности ресурсов нашего организма. В частности, профессор-биолог, Сергей Савельев, поясняет.

«Существует так называемый факт смертности: внутри каждой нашей клетки есть специальные структуры-добавки, так называемые теломеры, побуждающие эту самую клетку делиться. Для нормальной жизни их должно быть 50, максимум 55.

Но с каждым делением теломер остается на одну меньше (они отцепляются особым ферментом): 49, 48 и так далее по нисходящей. И неважно: бьётесь ли вы лбом, медитируете ли в Тибетских горах, целуете ли кресты в Риме, когда кончается способность к делению клеток, то бишь истощается запас теломеров, наступает естественная биологическая смерть.

50-55-кратный цикл делений – вот наш предел (для растений он может составлять 75-95, но тоже не вечен). В среднем это тонна клеток – столько вырабатывает наш организм за всю жизнь. В следующий раз такой счётчик   включится лишь после слияния двух половых клеток – при размножении.

В принципе эти ресурсы позволяют прожить и 150 лет. Но вдали от цивилизации, в благоприятнейшей экологической обстановке и, как правило, наподобие дождевого червя. При активной же деятельности возможности организма серьёзно сокращаются. Предел – 80-90 лет, дальше просто идёт медленное умирание. Замечали: у стариков кожа становится пергаментной, появляются пигментные пятна на местах былых ожогов, ударов? А просто клеток вырабатывается все меньше и меньше.

Наша кожа (верхний слой эпителия) обновляется: на руках – каждый день; на лице и голове – раз в три дня (не поддавайтесь рекламным увещеваниям пользоваться шампунем ежедневно); на теле – раз в неделю (и не насилуйте его мочалкой чаще). Клетки крови заменяются: у обычного человека – каждые 80 дней; у спортсмена – каждые 40 дней. Сердце способно сократиться только 800 миллионов раз за жизнь (примерно столько же, сколько у мыши и слона). Не бесконечно и число сокращений мышц языка.

Так что физиологические ресурсы человека весьма скромные, и нет резона их превышать: спорт результатов – самоуничтожение, сокращающее среднюю продолжительность жизни атлетов до 50 лет.

Ещё у нас есть не возобновляемая система – нервная. Все идеи, будто клетки мозга размножаются, и чуть ли не каждый день появляется до миллиона новых нейронов, построены на некорректных экспериментах с животными – ещё 25 лет назад учёные установили, что у крыс деление нервных клеток сохраняется только 2-3 месяца после рождения.

Фальсификация и то, что число нейронов можно увеличить с помощью стволовых клеток. Как правило, этим увлекаются психологи и физиологи, плохо разбирающиеся в структурной организации мозга, и, конечно, спекулянты от медицины, делающие бизнес на страданиях и чаяниях больных.

А как заманчиво: стволовые клетки, якобы бесконечно делящиеся, способны вылечить не только от облысения, но и от всех недугов! Уже появилось немало легальных и нелегальных контор, где за приличные деньги делают такие пересадки. Болит печень? Пожалуйста, клетку печени! Мозг? Клетку мозга! Причём, не обязательно в мозг – можно и куда помягче.

О проблемах поиска «вечной» клетки написаны тысячи статей. В США есть даже целый научный институт, где утверждают, будто исследователям удалось выделить из клеток то ли крови, то ли подкожного жира «вечно живущие» клетки, которые можно помещать в разные химические условия и таким образом получать разные типы клеток - сердца, лёгких, печени, и даже разные типы ткани! Знаменитая Катерина Верфайль «доказывает», что, взяв такую клетку у взрослого мужчины, уже получила около 140 типов клеток, живущих вечно. Чушь! Дифференцировку клеток подобными «приёмчиками» просто невозможно запустить! А уж вырастить ткань, тем более трёхмерную, которой, замечу, пока никто не может похвастаться, ещё сложнее, чем расшифровать тот же геном.

Как же удаётся морочить всем голову? Да очень просто. Скажем, из одной клетки получают сто и замораживают. Потом, когда первая на издыхании и вот-вот прекратит делиться, из холодильника достают такую же вторую, третью... Безотбойный эксперимент! А чтобы доказать, что клетка потихоньку превращается, скажем, в сердечную, её помещают в вытяжку из кардиомиоцитов (нарубленная и отфильтрованная ткань сердца), где она, естественно, «жрёт» и накапливает соответствующие характерные белки.

Потом эту «вечную» клетку пересаживают в чистую среду, показывают публике и говорят, что это будущий кардиомиоцит. Правда, мышечной ткани сердца ещё нет, но она точно будет, ведь вы же видите специфические антитела, характерные для сердечной ткани. А клетка просто «наелась» того, что было вокруг. И даже смешно думать, что таким путём можно будет когда-то получить человеческую ткань. Никогда.

На сегодняшний день нет ни одной работы, доказывающей, что преодолён 50-кратный цикл деления. Если бы подобное случилось, фармацевтические компании праздновали бы победу: ведь разрабатывать лекарства от того же СПИДа надо не в раковых, поистине бессмертных, а в здоровых клетках. Но многолетние опыты учёных Германии показали: ни одна соматическая ткань в культуре клеток не живёт более 4,5 лет.

По этой же причине нельзя никого клонировать. Если ядро соматической клетки пересадить в яйцеклетку, зародыш просто умрёт от старости, ведь у соматической уже выработана значительная часть ресурса делений. Поэтому вопрос клонирования – дело бизнеса и мистификации, а не медицины. Кстати, была ли знаменитая овечка Долли клоном, генетически не доказано. Серьёзные работы говорят лишь о том, что можно добиться пересадки ядра: при этом зародыш какое-то время делится, а потом погибает. Сей факт учёным был известен уже четверть века назад...

Но почему, спрашивается, не утихает журналистско-ветеринарная шумиха про якобы клонированных здесь и там кошечек, собачек, хрюшек? Увы, это чистой воды политика. Дело в том, что в своё время английское правительство, купившись на историю с Долли, выделило громадные деньги на исследования за подписью самой королевы. Когда же стало ясно, что все это, мягко говоря, надувательство, пошла борьба за «сохранение лица». Именно тогда и придумали чудо-терапию стволовыми клетками, выращивание с их помощью органов, тканей и прочую чушь, не имеющую отношения к реальности.

И уж если говорить по большому счету, то и программа «Геном человека» - чисто американское шоу. В геноме-то, на самом деле, исследовано лишь 10% генов, кодирующих белки. Остальные 90% - terra incognita, хотя уже объявлено о завершении программы. Да и те 10% генов изучены только у одного - одного! - человека, о чем почему-то все «забывают» говорить».

Вот таков приговор современным медицинским технологиям от профессора Савельева.

И вроде бы как бы его суждения не лишены логики, тем более, что основываются на малоизвестных для далёких от биологии обывателей фактах, да и вышеприведённые достижения медицинских технологий, за редким исключением – простое развитие давно известных медицинских технологий с привкусом современных достижений в сфере других высоких технологий, где явно просматривается «рука рынка», превращающая в медицину в услугу для избранных, а остальным, что останется.

Но есть среди этих достижений последних лет такая штука, как биопринтинг – технология создания тканей и органов человека на клеточной основе с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток так, что «напечатанный орган» можно использовать в трансплантологии для замены больного или отжившего своё органа. И тут своё мнение есть у директора по развитию дочерней компании проекта холдинга INVITRO, резидента «Сколково», 3D Bioprinting Solutions Дмитрия Фадина. Вот как он видит перспективы развития и вхождения в нашу жизнь новой медицинской технологии под названием «биопринтинг».

«Главное достижение биопринтинга – появление индустрии вокруг этой технологии. Когда задумывался проект 3D Bioprinting Solutions в 2011 году, идея биопринтинга уже давно существовала, но рынка вокруг неё не было. Сейчас это большая индустрия, каждая из составляющих которой имеет собственную ценность. В биопринтинге есть четыре основных направления развития.

Биопринтинг даёт возможность тестировать лекарственные препараты – проверять их токсичность. Именно ради этого многие компании и начали когда-то его активно развивать.

Реакция клеток в реальности может сильно отличаться от того, как они ведут себя под микроскопом. Это стало причиной отмены запуска многих препаратов на самых последних стадиях испытаний. Медикамент начинали проверять на людях, и вдруг выяснялось, что он токсичен. Так родилась идея печатать ткани для тестирования лекарственных средств.

Сложность задач и успехи в этом направлении сильно зависят от того, какую ткань нужно напечатать. Кожу, например, мы умеем печатать уже сейчас — делаем подложку, наносим на неё криобласт и получаем кожный покров. Можно так довольно просто закрыть большой ожог. Пока опыт применения биопринтинга в трансплантологии довольно маленький – это требует определённого набора компетенций, умения культивировать клетки, но индустрия продвигается в этом направлении.

Но эксперименты, связанные с печатью более сложных тканей – сосудовидных образований, трубчатых структур, пока не столь успешны. Это намного труднее, и пока технология биопринтинга настолько не развита. С железистыми органами или почкой, которая является итоговой целью нашей компании, ещё сложней, потому что их структура очень специфичная. Но при этом, например, по технологии швейцарской компании Codon проведено более 12 тысяч операций, в которых дефекты хрящей восполняли с помощью специальных напечатанных хрящевых шариков.

Теоретически, в будущем мы сможем создавать мясо, и ни одно животное при этом не пострадает. Это третье направление биопринтинга – 3D-печать в пищевой промышленности. Например, уже был напечатан бифштекс. Дорогой и не очень вкусный, но важен сам факт.

Есть совершенно замечательный кейс, когда при создании ткани использовали живые клетки, которые меняют свою конформацию в зависимости от температуры. Для спортсменов так делают костюмы, в которых при достижении определённой температуры открываются разрезы и дают телу дышать, а когда температура опускается, — закрываются. Это ещё одно перспективное направление биопринтинга – текстильная промышленность.

Нас в 3D Bioprinting Solutions интересует работа в направлении трансплантологии. Если говорить о печати живых тканей, то сейчас мы работаем над созданием не органов, а их конструктов – тканевых структур, выполняющих определённую функцию. Отличие конструкта щитовидной железы мыши, который мы напечатали, от полноценного органа в том, что он выполняет только главную функцию – выделяет гормоны. Также нам в целом не важны расположение и форма органа.

Смысл биопринтинга в том, чтобы создавать эффективные органы, и иногда для этого не обязательно точно воспроизводить все функции ткани. Сейчас важнее развивать технологию. Понятно, что лучше воспроизводить всё в точности, но это сложно, дорого и требует очень много времени на исследования. Напечатанный орган никогда не будет на 100% идентичен родному. Скорее всего, человек будет как-то чувствовать замену почки, но как именно это будет проявляться, сказать пока нельзя.

Если нужно воспроизвести именно форму какого-то органа, то для этого весьма успешно применяется медицинский принтинг. Это две разных индустрии. Различие в том, что с помощью медицинского принтинга создаются объекты из искусственного материала, в них нет живых процессов. Такой вид 3D-принтинга широко используется для печати позвонков или зубов, а кость из титана в некотором смысле будет даже лучше, чем родная.

Есть некоторая вероятность того, что биопринтинг упрётся в какую-то неразрешимую проблему и печатать сложные человеческие органы мы не сможем. Но, как нам видится развитие технологии сегодня, напечатать почку мы точно сможем, вопрос только – когда. Изначально мы рассчитывали сделать это за 30 лет, соответственно, осталось чуть больше 20. То есть к середине 30-х годов на рынке должна появиться напечатанная почка.

Когда мы начинали, подобных лабораторий в мире были единицы, а сейчас — сотни. Написаны тысячи статей, и, возможно, какое-то открытие существенно форсирует развитие биопечати. Когда множество компаний конкурируют между собой, это здорово ускоряет процесс.

Чтобы применять что-то на человеке, мы должны получить очень большой опыт. Мы не можем рискнуть и навредить. Каждый день ко мне на почту приходит по несколько обращений с запросом напечатать щитовидную железу для человека. Люди читают научные статьи и не понимают, что между научным достижением и внедрением этого в клиническую практику проходит немало времени. Сначала мы должны понять, как работает технология и от чего зависят результаты, и только потом можно начинать проверять, насколько это безопасно для человека. И более простые технологии проверяются быстрее, а сложные – дольше.

Использование любой технологии сначала является элитарным: мало людей, которые умеют с ней работать, количество предложений ограниченно. Но, как правило, за небольшой период времени технология распространяется, удешевляется и становится намного доступнее.

Трансплантология всегда будет штучной, это не то, что можно поставить на поток, но постепенно биопринтинг сделает её вполне доступной всем. Хороший аналогичный пример из медицины – полногеномное секвенирование  На первый анализ генома человека скидывались всем миром, а сейчас за 0 его может сделать любой желающий.

Развитие биопринтинга изменит в медицине многое. Например, сейчас существует большая индустрия гемодиализа. При том, что она спасает людям жизни, это очень дорогостоящая для государства и неудобная для человека пожизненная процедура. Несколько раз в неделю пациент должен ездить куда-то для очистки крови или носить с собой специальный чемоданчик. Возможность печатать органы, в данном случае – почки, позволит отказаться от этой дорогостоящей и значимой сейчас части медицинской инфраструктуры.

В корне изменится трансплантология. Сейчас это направление медицины сфокусировано на поиске донора. А если им станет сам человек и печатать органы будут на основе его собственных клеток, то это перевернет индустрию и решит массу этических проблем.

Возможность заменять старые органы новыми изменит то, как и чем будут болеть люди. Почему сейчас так много людей умирают от сердечно-сосудистых заболеваний и онкологии? Дело ведь не в том, что плохо лечат или что-то резко ухудшилось в экологии. Просто люди стали жить дольше. Раньше умирали в 30-40 лет и проблема болезни Альцгеймера волновала очень немногих. Новые возможности трансплантологии в корне изменят всю структуру заболеваемости.

Методы биопринтинга эволюционируют. От аддитивной печати (послойной), мы переходим к формативной, которая скорее напоминает создание снежного кома. При печати отдельными клетками сложнее добиться высокой плотности, которая необходима для печати живой ткани.

Клетки довольно социальная субстанция, они общаются между собой, и для этого расстояние между ними должно быть маленьким. Для разных типов клеток оно колеблется от 25 до 50 мк. Если расстояние больше, то у клеток нет сигнальной системы, которая позволила бы им общаться, и тогда коллектив не складывается, ткань погибает. Поэтому мы сначала лепим маленький и достаточно плотный шарик, который состоит из нескольких тысяч клеток. Он уже обладает задатками живой ткани и, по сути, является «кирпичом» в биопринтинге, только круглым. Потом мы такие «кирпичи» аккуратно укладываем с помощью гидрогелей и получается живая ткань.

Для того, чтобы успешно применять метод формативной печати, мы учимся использовать технологии магнитной и акустической печати.

Их принцип в следующем: под действием определённых сил клеткам задаётся своего рода траектория и они сжимаются в заданные клеточные структуры. Это позволяет не только укладывать клетки с определённой плотностью, но и формировать ткань в разы быстрее, чем при послойной печати. Освоение этого метода должно позволить нам печатать гораздо более сложные органные структуры.

Точно сказать, какие именно возможности откроют эти технологии, нельзя, речь все же идёт о научных экспериментах. Но мы предполагаем, что это позволит нам существенно приблизиться к тому результату, который мы запланировали: печати функциональной человеческой почки. Я бы сказал, что развитие этих технологий – одна из самых амбициозных задач для биопринтинга сегодня.

Изначальная цель, которую мы ставили перед нашим проектом – напечатать функциональную и жизнеспособную почку. Когда мы задумывали этот проект, мы понимали, что это дорога лет на 30. Но проект не может жить без достижений столько времени – это психологически тяжело, люди не выдержат и разбегутся. Поэтому нужно двигаться маленькими шагами от одного научного успеха к другому и использовать результаты, которые ты уже получил. Но важно при этом не отвлекаться слишком сильно на спин-оффы, не терять из виду свою главную цель.

У нас есть несколько примеров того, как мы используем промежуточные результаты наших исследований. Например, сейчас мы работаем над печатью волос для трансплантации. Мы берём у человека одну клетку и из нее делаем целый родной волос. И напечатать его уже можно, сложность заключается в том, как он будет расти. С вероятностью 50% – не наружу, а внутрь. Это дико неприятно. И мы учимся направлять его рост в нужном направлении, чтобы его можно было причесать. Это довольно непростая проблема.

Заниматься проектами с длинным горизонтом планирования важно, они в итоге меняют какие-то принципиальные вещи, устройство всей индустрии. И даже если ты в итоге не выиграешь гонку, то все равно приобретёшь достаточно компетенций, чтобы быть успешнее в регулярном бизнесе, чем коллеги, чей горизонт планирования был меньше. Во многом поэтому такими долгосрочными проектами занимаются корпорации. Дело здесь не только в желании осчастливить человечество, цели намного сложнее.

Создание программ с горизонтом планирования в 20-30 лет в области биотехнологий и выдерживание их дальнейшей реализации очень важно для России. На мой взгляд, неспособность на это – одна из главных проблем развития биотехнологий в нашей стране. Это приводит к тому, что приоритеты определяются хаотически. Когда государство строит планы по развитию технологий максимум на пять-десять лет, часто нельзя понять, что действительно важно, а что нет».

Последнее замечание директора по развитию компании 3D Bioprinting Solutions, выходящее за рамки не то что биопринтинга и биотехнологий, а и развития науки в России в общем и целом, не в обиду Дмитрию Фадину, проливает свет на стратегическое непонимание многими нашими научными работниками того факта, что сейчас вектор развития технологий задают не госчиновники, а учёные и инвесторы. И главенствующая роль в этом процессе за учёными. А ждать милостей от государства, тем более в России, что наверху проникнутся и мудрым указующим перстом ткнут «важно заниматься вот этим да тем»… Если и укажут, то, скорее всего, пальцем в небо попадут с какими-нибудь «Сарматом», «Кинжалом», «Авангардом» или «Пересветом» – устаревшими разработки вчерашнего дня для уничтожения себе подобных, а совсем не для не здравоохранения. Тут вперёд второе пришествие Христа, отвергаемое наукой, произойдёт или иное какое чудо явится, прежде чем подвижки в произойдут в сознании нынешнего руководства России. Давно бы уже пора понять, что наука и власть в России распараллелены. Не потому, что власть плохая или наука негодная. Просто потому, что гений и злодейство – две вещи несовместные.  

А между тем цивилизованный мир идёт все дальше и дальше по пути освоения достижений высоких технологий во благо человека: не ракеты с ядерными боеголовками делает, а наноракеты создаёт.  

Учёные из университета Неймегена нашли способ, позволяющий контролировать движение «наноракет» (нанороботов для путешествия по безбрежным просторам нашего организма в целях диагностики его состояния, доставки лекарств непосредственно в место их применения, целенаправленной атаки на зловредные вирусы и бактерии, внедрившиеся в организм человека).

«Тормоза придумал трус», но тормоза нужны не только для того, чтобы адреналин в крови неадеквата не зашкалил за все мыслимые пределы и не унёс его раньше времени туда, где его не ждали, раньше отведённого ему времени пребывания в этом мире. Голландцы придумали тормоза для нанороботов, чтобы они не проскочили мимо точки своего назначения.

Принцип действия – реакция на изменение температуры окружающей среды. Это позволяет наноракетам останавливаться, достигнув области с больными тканями, температура которых всегда немного выше температуры нормальных здоровых тканей.

«Тормоза» наноракеты, представляют собой молекулы чувствительного к теплу полимера, размещённые на её корпусе. Изменения температуры заставляют эти молекулы сжиматься или выгибаться, перекрывая доступ топлива (перекиси водорода) к области поверхности, покрытой слоем катализатора. Чувствительность этих молекул достаточно высока, и они полностью перекрывают «подачу» топлива при температуре 35 градусов Цельсия и выше, что заставляет остановиться этот крошечный наномеханизм.

В своих наноракетах исследователи из Нидерландов использовали высокоэффективный органический катализатор, расщепляющий перекись водорода на воду и кислород, поэтому такие наноракеты, оборудованные топливным «клапаном», способны перемещаться в воде даже при низкой концентрации растворённой в ней перекиси водорода. Рулём для наноракет выступает слабое внешнее магнитное поле, а исполнительным элементом этого механизма является крошечная никелевая частичка, выращенная в процессе самосборки корпуса наноракеты.

«В будущем мы собираемся сделать ещё более интересную вещь. Мы планируем заменить «тормоза», реагирующие на изменение температуры, тормозами, реагирующими на свет, – пишут исследователи. – Это позволит нам регулировать скорость или полностью останавливать движение путём освещения нужного места светом лазера. Кроме этого мы планируем сделать корпуса наноракет из полностью биоразлагаемых материалов, которые исчезнут, не оставив в организме человека ни малейшего следа».

С голландцами в параллель идут американцы. Направление их мысли простое, как детский наив на грани гениальности.

Суть проста – фитнес-трекеры, датчики ЭКГ и прочие полезные сенсоры имеют всего один (но довольно существенный) недостаток: их можно просто забыть надеть на руку или зарядить. А что если поместить устройство внутрь человеческого тела?

Звучит как завязка произведения в стиле киберпанк? Вовсе нет. Это уже совсем скоро сможет сделать практически любой желающий благодаря миниатюрным вживляемым трекерам от IOTA Biosciences.

IOTA Biosciences – это отнюдь не очередной стартап, организованный в одном из бизнес-инкубаторов. За его созданием стоят учёные из Калифорнийского Университета в Беркли Хосе Кармена и Мишель Махарбиз, работавшие в высшем учебном заведении над улучшением работы миниатюрных электронных устройств и применении их в медицинской практике. Причём наработки учёных выглядят весьма занятно.

«Первоначальная идея заключалась в том, чтобы иметь свободно плавающие электронные микрочастицы, регулируемые радиочастотной энергией. Но мы столкнулись с проблемой: радиочастотное излучение из-за большой длины волны требует довольно большой антенны для приёма, – поясняют разработчики»

В итоге учёные не хотели отказываться от столь амбициозной идеи и однажды нашли вариант решения проблемы – нужно использовать ультразвук.

«Вы, вероятно, знакомы с ультразвуком в качестве диагностического инструмента, но подход IOTA Biosciences имеет с ним не так уж много общего. Для того, чтобы передать сигнал, ультразвук подходит идеально: длина волны в данном случае измеряется в миллионных долях метра, а значит, его можно захватить, и захватить очень эффективно. Таким образом, этого может быть достаточно для того, чтобы заставить прибор работать удалённо», – объясняют учёные.

Созданный сенсор настолько мал, что его можно прикрепить к одному нервному или мышечному волокну. Путём повторного послания импульсов с сенсора можно считывать информацию. Для «установки» не требуется серьёзных хирургических манипуляций. По словам авторов технологии, все делается через небольшой лапароскопический разрез. И при желании прибор можно легко вынуть.

В данной главе представлена лишь малая часть всех тех достижений, сомнений и перспектив, что несут в нашу жизнь нынешние и будущие медицинские технологии.

Что войдёт в нашу жизнь, с подачи неутомимых энтузиастов от науки, с неимоверными усилиями бьющихся над решениями порой неразрешимым проблем, и с помощью мудрых инвесторов, способных за мельтешением сводок с «фронтов науки» разглядеть перспективу преумножения их капитала? Время покажет... А для справки…

Агентство Bloomberg опубликовало свой традиционный рейтинг систем здравоохранения. В опубликованный рейтинг вошли 56 государств с населением не менее пяти миллионов человек и ВВП на душу населения не менее пяти тысяч долларов. Кроме того, для того, чтобы попасть в рейтинг было необходимо, чтобы средняя продолжительность жизни в стране была не менее 70 лет.

При расчёте места в рейтинге учитывалась продолжительность жизни, расходы на здравоохранение в процентах от ВВП и на душу населения, а также изменения в этих показателях по сравнению с прошлым годом.

Топ-10 рейтинга систем здравоохранения от Bloomberg на 2018 год выглядит так:

1.Гонконг

2. Сингапур
3. Испания
4. Италия

5 Южная Корея

6. Израиль
7. Япония
8. Австралия
9. Тайвань
10. ОАЭ

Если верить Блумбергу, то многим странам, не вошедшим в десятку, есть к чему стремиться по части постановки медицинских технологий на службу их населения.