Алексей Ремез. Какие революционные открытия меняют медицину

Гренландский кит может прожить больше 200 лет, кораллы — больше 4000. Футуролог и технический директор Google Рэймонд Курцвейл заявил, что через 10-15 лет человечество фактически научится продлевать жизнь представителей своего вида фактически до бесконечности — то есть, станет бессмертным.

Некоторые ученые считают, что старение человека — это заболевание, и что оно излечимо. Если посмотреть на уровень медицины 120 лет назад и сравнить с нынешними разработками, то такие заявления перестают казаться чем-то из области фантастики. Уже сегодня человек успешно создаёт органы с помощью 3D-принтеров, производит умные протезы. В 2017 году должна состояться первая операция по пересадке головы. Всё большее распространение получают носимые устройства, собирающие информацию о состоянии здоровья человека.

Какие-то из этих инноваций находятся на начальной стадии разработки, а какие-то являются реальность уже сейчас и приносят милиардные доходы своим основателям. К чему всё это приведет в будущем, и как будет выглядеть рынок медицины через каких-то пять или десять лет?

mHealth

Рынок мобильной медицины (mHealth) — одна из самых массовых ниш в отрасли. mHealth — это мобильные устройства, «умные часы», персональные медицинские устройства и импланты, которые позволяют собирать огромное количество информации о состоянии здоровья. В 2014 году мировой объём этого рынка составил, согласно экспертным оценкам, $10,9 млрд. К 2020 году ожидается рост до $58,8 млрд.

Популярность различных медицинских девайсов среди пользователей вполне объяснима. С появлением смартфонов мониторинг здоровья превратился в удобную опцию, которой можно пользоваться когда угодно. С помощью этих данных пациенты могут сами контролировать состояние своего здоровья, получать автоматические напоминания о необходимости принять лекарства. Кроме того, эти данные могут помочь врачам в диагностике и подборе методов лечения. В ближайшее время могут появиться приложения с возможностью удаленного мониторинга и консультаций.

Как говорят разработчики «умных» девайсов, использование приборов не заменит человеку комплекс медицинских исследований, которые обычно проводятся в поликлинике, однако они помогут вовремя заметить первые признаки хронических заболеваний, скорректировать свой образ жизни и избежать сложных операций в будущем.

Телемедицина

Медицина будущего будет активно развиваться в направлении телемедицины. Благодаря новым технологиям пациент будет иметь доступ к электронной медицинский карте, сможет дистанционно консультироваться с врачом и отправлять анализы для диагностики в любую лабораторию мира. Это поможет решить проблему низкой доступности квалифицированной помощи в отдельных регионах, отдалённых населенных пунктах.

По данным BBC Research, к 2019 году глобальный рынок телемедицины достигнет почти $44 млрд, показывая среднегодовой рост в 17,7%. В перспективе развитие телемедицины позволит государствам сэкономить значительные средства в сфере здравоохранения, говорится в отчете британской исследовательской компании GBI Research.

Телемедицина — это не только дистанционные консультации врача, но ещё и дистанционное наблюдение за показателями пациентов. Сейчас активно развивается рынок носимых гаджетов, которые способны регистрировать различные показатели (ЭКГ, температуру тела, артериальное давление и т.д.) и отправлять эти данные в медицинский центр.

Ещё одно направление — дистанционное управление медицинским оборудованием. Например, робот-хирург Da Vinci, с помощью которого удаленно можно проводить операции. Хирург сидит за пультом, видит участок в 3D-формате с многократным увеличением и с помощью джойстика управляет четырёхруким роботом, который может находиться на любом расстоянии от него. Также сегодня уже используются комплексы удалённой ультразвуковой диагностики.

Российская разработка в сфере телемедицины — программное обеспечение Digital Pathology, ключевая задача которого — повысить эффективность морфологического этапа онкологической диагностики, снизить вероятность ошибок и сократить сроки диагностики. Сервис позволяет патологам дистанционно работать с оцифрованными гистологическими стёклами, проводить онлайн-консилиумы и отправлять случаи на консультации узкопрофильным специалистам из любой точки планеты. Работа на платформе происходит с той же степенью свободы, что и при использовании медицинского multi-head-микроскопа.

В России за последнее время существенно вырос интерес к новым медицинским технологиям. «Ростелеком» заключил соглашение с МГУ им. М.В. Ломоносова на разработку и создание автоматизированной системы дистанционного медицинского консультирования и мониторинга физиологического состояния человека. «Яндекс» и Минздрав начинают работу над законопроектом о телемедицине.

Борьба с раком

Ежегодно в России выявляют примерно 530 000 новых случаев рака, 280 000 заболевших — умирают. До сих пор не существовало эффективной вакцины против рака — учёные не могли ответить на вопрос, почему иммунная система человека не распознает злокачественные клетки и не уничтожает их. Не так давно исследователи разгадали этот феномен.

Оказалось, клетки новообразования «маскируются» под здоровые с помощью синтеза на своей поверхности двух белков — PD-1 и PD-L1. Это открытие дало начало новому направлению в онкологии — иммунотерапии. Суть иммунотерапии — лечение опухолей с помощью антител, которые помогают иммунитету человека бороться с раковыми клетками. По мнению ученых, иммунотерапия является действенным и многообещающим методом лечения рака.

За границей уже зарегистрированы два препарата на основе антител против белка PD-1. Один производит компания MSD, второй — Bristol-Myers Sqibb. Они уничтожают белок PD-1 и помогают организму самому побороть болезнь, не задевая здоровые клетки. Эти препараты не зарегистрированы в России. В то же время российский препарат от рака уже успешно прошёл испытания на животных, его готовят к клиническим исследованиям.

Ещё одно перспективное направление в онкологии — создание генных препаратов против рака. В октябре 2015 года Американское управление по санитарному надзору за качеством продуктов и медикаментов (FDA) одобрило к применению препарат для лечения меланомы (одного из типов рака кожи).

Препарат Imlygic производства BioVex (дочерняя компания Amgen) создан на основе генетически модифицированного живого онколитического вируса простого герпеса. В нём нет двух генов, отвечающих за размножение в здоровых клетках. Препарат предназначен для лечения тех злокачественных новообразований, которые не могут быть полностью удалены хирургическим путем (тем не менее, препарат нельзя назначать пациентам с подавленной иммунной системой и беременным).

Геном

Новые пути к успехам в медицине откроет детальное знание человеческого генома. В последние годы стоимость расшифровки генома снижается быстрее, чем прогнозирует закон Мура. Так, до изобретения систем секвенирования нового поколения стоимость процедуры составляла около $100 млн, однако сейчас компании уже создают технологии, которые снижают стоимость расшифровки до $1000.

Согласно прогнозам, к 2020 году процедура будет стоить копейки. И информация, получаемая в результате этого анализа, совершит революцию в медицине. Чем дешевле будет технология, тем больше людей можно привлечь к секвенированию, а данные этих расшифровок в свою очередь помогут понять значение тех или иных генетических особенностей.

Ещё одна важная и активно обсуждаемая тема — модификация человеческого генома. В 2015 году в мире появился первый пациент, чья жизнь была спасена благодаря редактированию генов. Используя генную терапию, британским медикам удалось обратить вспять развитие онкологического заболевания у ребенка.

Недавно в Великобритании разрешили проводить генетическую модификацию человеческих эмбрионов с помощью технологии CRISPR/Cas9. До сих пор подобные исследования на Западе вообще были запрещены.

Отмечу, правда, что разрешение касается только исследовательских целей и выдано пока одному научному коллективу. Но старт таких исследований может стать важным шагом к началу применения технологии редактирования генома на людях. Потенциально это позволит лечить сотни и даже тысячи наследственных заболеваний. Но пока что эта технология вызывает жаркие споры.

Сегодня по ДНК-анализам можно выявить предрасположенность к тем или иным заболеваниям. Используя эти данные, можно принимать профилактические меры. По крови матери генетики могут оценить возможность хромосомных аномалий у плода.

Возможно, в будущем детям уже в роддоме будут делать полную расшифроку генома и выдавать инструкцию для жизни на пару сотен лет.

Персонализированная медицина

Дальнейшее изучение генома человека приведёт к развитию персонализированной медицины. Известно, что при одинаковом диагнозе одно и то же лечение одним пациентам помогает, другим — нет. И именно симбиозу генетики и фармакологии под силу исправить это положение.

Персонифицированная медицина изучает не только иммунный ответ на лечение, но и природу заболевания, его вариации, которые определяются при помощи биомаркеров (белков, генов). Они выявляют мишени для воздействия препарата и необходимую дозу лекарства.

Сегодня уже разработаны инсулиновые помпы со встроенным компьютером, которые позволяют точно рассчитать и подать пациенту необходимое количество инсулина. А ученые из Wake Forester создали прототип компьютерного алгоритма для 3D-печати индивидуальных лекарств.

3D-печать органов

В будущем человека можно будет напечатать на биопринтере за 2 часа 47 минут, говорят учёные. Пока что это воспринимается как научная шутка, а не реальность. Но ведь всего пару десятилетий назад и сама технология биопечати казалась чем-то из области ненаучной фантастики.

Ученые из института регенеративной медицины Wake Forester в Северной Каролине уже смогли с помощью стволовых клеток напечатать копии человеческих костей, хрящей и мышц. Трёхмерные органы пока ещё не пересаживали людям, но технология совершенствуется с каждым днём. Например, до недавнего времени учёные не могли печатать достаточно прочные органы, а также воспроизводить кровеносные сосуды, без которых новые клетки не могут получать питательные вещества и кислород. Но новый биопринтер, разработанный Wake Forester, решил эти проблемы.

В целом, биопринтеры работают примерно по тому же принципу, что и обычные 3D-принтеры — только вместо пластика они использует разные типы живых клеток. В будущем 3D-печать органов станет реальностью, и это позволит решить проблему донорства.

В 2014 году в Нидерландах состоялась пересадка человеку фрагмента черепа, созданного на 3D-принтере. В 2015 году в Испании впервые в мире человеку пересадили напечатанные ребра.

Недавно компания-резидент «Сколково» напечатала щитовидную железу и успешно вживила ее мыши, однако, по словам разработчиков, пока это «лабораторный уровень». По их прогнозам, для печати человеческих органов и проведения тестов безопасности понадобится не менее 15 лет. Впрочем, темпы научной гонки в этой области растут.

Сегодня на 3D-принтере уже научились печатать таблетки. Кроме того, ученые уже умеют печатать почечную ткань, которую можно использовать для клинических исследований лекарств.

Медицина и бионика

Прикладная бионика — наука, которая объединяет биологию и технику. Применение бионики в медицине позволит спасти жизнь многим пациентам или просто улучшить её качество. Постоянно ведутся работы по созданию искусственных органов, способных функционировать в симбиозе с организмом человека.

Несколько лет назад был создан первый бионический глаз для слепых, который уже успешно имплантировался человеку. Протез позволяет ориентироваться в пространстве, видеть очертания объектов и контуры лиц. Пока подобные импланты очень дороги. К тому же, подобные разработки не могут вернуть зрение полностью, однако даже нынешние достижения дают надежду на прозрение миллионам слепых.

Есть ряд успешных проектов по созданию миоэлектрических протезов конечностей. Такие протезы способны считывать нервные импульсы с уцелевшей части руки или ноги и выполнять функции хвата, удержания предмета. В качестве примера назову активные протезы i-LIMB шотландской компании Touch Bionics, выпускаемые с 2007 года. Они позволяют совершать сложные движения и поднимать даже мелкие предметы. Кроме того, сенсоры дают возможность управлять силой, с которой протез сжимает предметы, и даже скоростью движения пальцев.

В России разработкой миоэлектрических протезов занимается компания «Моторика», которая в апреле 2016 года уже получила декларацию соответствия на активный тяговый протез кисти.

Возможно, в будущем эти технологии позволят менять износившиеся живые органы человека на механические прототипы.

Фотография на обложке: Tony Latham / Getty Images