«Напечатайте мне уши»
Лектор фонда «Эволюция» Алексей Водовозов рассказал в Твери о медицине будущего
21 марта в кинотеатре «Сильвер Синема» прошла очередная лекция в рамках проекта «Интеллектуальных вечеринок» газеты «Караван+Я». На этот раз по нашему приглашению в Тверь приехал Алексей Водовозов, врач-терапевт и научный журналист, чтобы рассказать о передовых медицинских технологиях.
– Я знаю, что проблем в нашей медицине немало, – начал лекцию Алексей. – Но мы на сегодня не будем их обсуждать, а займемся «групповым оптимизмом» и поговорим о достижениях современной медицины. Я расскажу не о новинках, которые появятся через 10-15 лет, а о том, что было медициной будущего 10-15 лет назад, а сегодня стало явью. О многих вещах я писал в 2000-х годах как о далеких перспективах – а сейчас это реальность. Медицина развивается стремительно. Например, генотерапия, позволяющая корректировать геном человека. Китайские ученые заявили, что уже могут убрать из цепочки ДНК один неправильный нуклеотид и поставить на его место другой. Конечно, пока стоимость препаратов высокая, около 1 млн 200 тысяч евро. Это дорого для отдельного человека, но, если говорить о заболеваниях, которые требуют генетической коррекции, то в основном затраты лягут на государство и страховые компании. Если просчитать экономическую выгоду – это не так уж и дорого. Человека раз и навсегда излечивают от болезни: ему не нужна поддерживающая терапия, стационар, реабилитация и т.д. Для государства это выгодно – сохраняется производящая единица. Такие препараты разрабатываются и в России, например в Институте стволовых клеток человека. Есть разные направления исследования. Например, уже появились препараты, которые могут скорректировать врожденную ферментопатию. Есть препараты, разработанные для «диабетической стопы», есть те, что позволяют запускать рост сосудов… Я не могу рассказать обо всех новых технологиях – отмечу лишь наиболее перспективные, на мой взгляд.
«ОРГАНЫ НА ЧИПЕ»
Органы на чипе – это микромодели органов, своего рода «Терминатор», у которого есть биологическая часть, а есть техническая – микрочипы. Разработка позволит в будущем полностью отказаться от лабораторных животных и клинических исследованиях на людях. Зачем это нужно? Данные, полученные во время экспериментов со стандартными лабораторными животными (крысы, кролики и т.д.), на людей переносятся с точностью 30-40%. Это связано с большими различиями, большинство из подопытных все-таки травоядные. Например, кролики белладонну едят за милую душу, для человека – это сильнейший яд, и так далее. Подобные нестыковки – это большая проблема фармакологии.
Кроме того, процесс создания лекарства может занять до 20 лет – от момента придумывания молекулы до продаж в аптеках. Соответственно, и затраты высокие, около 1,5 млрд долларов, а потом мы удивляемся, почему цены зашкаливают. Из 10 тысяч молекул-кандидатов только одна переходит на новый уровень разработок. На этапе исследований на животных тоже может только один препарат пройти к людям, и не факт, что он пройдет дальнейшие этапы исследования.
Именно поэтому ученые сейчас совмещают современные технологии и клеточную биологию: берут клетки и из них выращивают ткани, которые напоминают человеческие органы. Т.е. создается не целое легкое, а лишь модель стенки альвеолы, где происходит газообмен. Таким образом, сегодня для исследования лекарства мы можем сделать практически любой «орган». Чип в органе нужен для того, чтобы фиксировать все данные и параметры. Но есть два камня преткновения. Первый – устройство должно быть похоже на живой орган, но пока работа возможна только на клеточном уровне, а не на уровне органов и систем. Второй – пока не создана точная модель крови, а без этого мы не можем сказать, что данные, полученные из органов на чипе, – это стопроцентная реакция человеческого организма.
Сейчас из органов на чипе можно собрать «человека», уже сделаны модели: сосудов, костей, сердца, печени, головного мозга, почек, легких, репродуктивной системы, жировой ткани, кожи. Главная этическая проблема – испытывает ли это устройство боль? Ученые выяснили, что на физиологическом уровне испытывает, пусть эта боль и не имеет психологической окраски, как у человека. Пока дело не дошло до широкой клинической практики, развитие это не тормозит, но что будет дальше? Тем более что устройство будет усложняться. Ведь чем больше оно будет похоже на человека, тем лучше будет результат.
3D-БИОПРИНТИНГ
Фактически мы сейчас можем печатать живыми клетками и биоподобными материалами. Хотя есть масса ограничений, которые не позволяют нам, например, напечатать почку и пересадить ее человеку. Органы – это многокомпонентная среда, если мы не можем воссоздать ее в лабораторных условиях, то и распечатать не можем.
Можно печатать как сразу тканями, так и клетками, в том числе синтетическими. Печать нужна не только для пересадки, но и для, опять же, исследований. Для печати используются клетки в специальном растворе. Любой орган состоит из нескольких тканей, сейчас самый большой вопрос для печати – как их совмещать. В этой области еще масса проблем. Например, неизвестно, как такие органы поведут себя в организме человека и т.д. Так что, пока мы находимся на самом первом уровне – печатаем двухмерную ткань.
Например, можно напечатать уши. В основном их печатают для тренировки пластических хирургов, раньше они тренировались на ушах свиней. Хотя были случаи, когда напечатанное ухо использовалось как имплантат. И такие уши даже приживались – хотя чувствительность вернуть пока не удается, при самой печати нервная ткань не используется, а прорастают нервы в эту хрящевую ткань плохо. Но со временем это будет проработано, главное – сделаны первые шаги.
Крысам лучше всего. Недавно американские ученые провели интересное исследование. Выяснилось, что крыс мы лечим на порядок лучше, чем людей. Мы умеем побеждать практически все онкологические заболевания у лабораторных грызунов. Мы умеем продлевать им жизнь на 150%. Мы умеем бороться с инфекциями, от которых люди умирают. Мы даже умеем печатать для них органы, а для людей пока нет. Крысы меньше, их органы меньше, поэтому для крыс уже умеют печатать: яичники, щитовидную железу, сосуды, кости, мышцы и фрагменты иннервированной кишки. Причем все это функционирует. Но 80-90% разработок, подходящих для на крыс, мы пока не можем использовать для человека.
Поскольку технология 3D-принтинга уже пошла в массы, 3D-принтеры дешевеют. Сейчас такой принтер могут позволить себе лаборатории университетов и даже некоторые отдельные люди. Особо предприимчивые, например, сами делают себе ортодонтические капы. Так, американскому студенту не нравился его прикус. Он посмотрел цены у ортодонта и расстроился. Тогда он сам сделал слепки, смоделировал, как нужно двигать зубы, напечатал себе 12 кап, которые менял постепенно со смещением зубов. У ортодонта это обошлось бы в тысячи долларов, а он сделал за 60. И дал пример всем остальным. В России студенты на этом подходе основали свой стартап «3D Smile», выиграли на конкурсе биомедицинских стартапов и получили грант.
ВЫРАЩИВАНИЕ ОРГАНОВ
С выращиванием органов ситуация иная, нежели с печатью. Здесь берутся реальные клетки человека, и уже внутри человеческого тела выращивается необходимый орган. Таких органов пока не очень много. Существует, например, патология, когда у девочки с рождения нет влагалища или части репродуктивной системы. Это огромная проблема, решение которой нашли в 2014 году. Ученые научились выращивать этот орган и пересаживать его женщинам. У пациенток, которым провели эту процедуру, все развивается благополучно: они ведут половую жизнь, а одна уже задумалась о беременности.
РАЗРАБОТКА НЕЙРОИНТЕРФЕЙСА
Разработка нейроинтерфейса стала возможна благодаря развитию технологий, в том числе компьютерных и беспроводных. Также важны достижения в нейрофизиологии, которых добились за последние годы: мы больше узнали о работе головного мозга, о том, какие участки за что отвечают и т.д. Сначала научились восстанавливать небольшие дефекты спинного мозга у животных. Ученые «выключают» часть проводящих путей, затем путем электростимуляций добиваются появления нервных коллатералей, то есть обходных путей. Сейчас это возможно и для людей. Для более массивных повреждений и разрывов спинного мозга используют другую технологию. Мы знаем, что все команды идут из головного мозга. На моторную кору ставят датчик, который считывает активность мозга, ее декодируют и переводят в электрический сигнал для моторных нейронов, их передают с помощью специального датчика, который помещается ниже места разрыва. Все, теперь сигнал не теряется, а обходит дефектный участок.
Еще одна разработка, которая позволяет дистанционно двигать вещи. Например, человек может на расстоянии двигать даже хвостом крысы. Активность нейронов человека передается в головной мозг спящей крысы, и она двигает хвостом.
Это очень перспективные технологии. Они нужны для того, чтобы парализованные люди могли хотя бы минимально обслуживать себя. Разработана роботизированная рука, которой человек управляет с помощью мысли. Парализованный человек думает о том, какие действия ему нужно совершить, а сигналы передаются на роботизированную руку. По крайней мере, с помощью такой руки человек может что-то взять, нажать тревожную кнопку, позвонить по телефону и т.д. Некоторые натренировываются настолько, что могут подбросить платок одной рукой и поймать другой.
Такие разработки ведутся и в России – в частности, одну из исследовательских групп возглавляет профессор Высшей школы экономики Василий Ключарев.
Конечно, этими технологиями могут воспользоваться не только в мирных целях. Например, это может быть не хвост крысы, а палец на спусковом крючке. С другой стороны, все новые технологии сначала испытываются военными. Так было и с роботом da Vinci – это робот-ассистированная хирургическая система. Изначально его создавали в США для замены военных медиков на поле боя, но прототип оказался громоздким и неповоротливым. Теперь это один из самых востребованных хирургических инструментов в гражданской медицине. В разных городах России их сейчас около 20 штук. Интересно, что питерские врачи из НИИ онкологии им. Петрова, мои однокурсники, настолько «насобачились» в его использовании, что сейчас дают мастер-классы по всему миру.
Будущее уже сидит на вашей кухне и пьет чай с плюшками – и, безусловно, следить за этим процессом очень увлекательно.
Записала Екатерина СМИРНОВА
0
