Ближайшее будущее медицины: оптимистический сценарий

Человек освобождающийся
Галина Костина, журнал «Эксперт»

В ближайшие 20-30 лет человек для увеличения продолжительности жизни и улучшения ее качества прибегнет к киборгизации и генной модификации. Однако настоящей победой над возрастом, по мнению некоторых ученых, станет возможность управлять биологическими часами, запускающими механизмы старения.

Мой приятель сломал на вечеринке ногу. Полулежа в вынужденной позе римского патриция, он фантазировал о будущем ортопедии: «Вот, чтобы раз, что-то приставил к ноге и пошел. Или выпил таблеточку и опять же пошел. Или вообще – сломанную ногу заменил на запаску. Хотя нет, это как-то жутковато». Пока же на его ноге красовался уродливый гипсовый сапожок – продукт технологии от сотворения мира.

Насчет запаски – это, конечно, чересчур. А вот насчет таблетки или инъекции – вполне обозримое будущее. Лекарством, скорее всего, станут либо стволовые клетки, либо средства, стимулирующие собственные стволовые клетки или клетки-предшественницы в нужном направлении – чтобы кость быстро срослась.

Сравнительно недавно такое предположение сочли бы если не полной фантазией, то более чем туманной перспективой. Однако очень часто научные предсказания сбываются гораздо раньше намеченной экспертами даты. Вот прогнозировали прочтение генома лишь в конце XXI века, а прочитали в начале, аж на сто лет ошиблись. Сегодня эксперты склонны предполагать, что самые большие технологические прорывы человечества будут связаны с науками о жизни. По прогнозу Outlook Report 2009, гонка биомедицинских и генетических технологий станет одной из самых острых и дорогостоящих в мировой экономике и будет сопоставима по своим масштабам с космической гонкой прошлого столетия. Создав космический корабль, атомную станцию, интернет и мобильник, человек понял, что технический прогресс коснулся в основном его окружения, но не его жизни и здоровья. Сам он стареет, болеет и умирает, хотя, как уверяют ученые, теоретически еще мог бы жить да жить – куда больше 100 лет.

Новые знания о генах и клетках, полученные в конце XX – начале XXI века, и новые технические возможности наконец-то позволят человеку жить дольше и жить лучше. Эксперты полагают, что в ближайшие 20-30 лет найдут применение прорывные технологии в тех направлениях, для которых уже есть заделы. Самое широкое распространение получат телемедицина и роботизация в здравоохранении. Будет внедрена технология замены человеческих органов искусственными. Эффективно смогут лечить рак и нейродегенеративные заболевания. Активное развитие получит персонализированная терапия. В качестве терапевтических агентов широко будут использоваться гены, малые рибонуклеиновые кислоты (РНК), стволовые клетки. Продолжительность жизни в результате их применения в среднем сможет достигнуть 100-120 лет. Но и это не предел, считают ученые, предполагающие, что старение – это программа, которая позволяет Геному всего живого «вычеркивать» плохих индивидов. У индивида может хватить ума воспротивиться такой диктатуре.

Хирург в Москве, больной на Сахалине

Недавно по телевизору показывали сюжет: в медико-хирургическом центре имени Пирогова делают операцию с помощью знаменитого робота Да Винчи. Пациента окружают все нужные специалисты, кроме хирурга. Тот вообще сидит далеко и больше похож на ребенка, орудующего джойстиком перед компьютером. Движения его рук повторяют две тонкие руки робота, будто воткнутые в тело через маленькие отверстия (при традиционном хирургическом вмешательстве в подобной ситуации разрезали бы полживота). Еще две руки робота помогают – освещают место операции и передают картинку на экран. Робот, признают даже лучшие хирурги, делает операции ювелирно – более тонко, точно, а потому почти бескровно и без осложнений. После такой операции пациент восстанавливается намного быстрее. Применение роботов-хирургов даст возможность проводить дистанционные операции: врач может сидеть в Москве, а пациент лежать в клинике на Сахалине. Роботы в здравоохранении используются не только для проведения операций, но, к примеру, и для ухода за лежачими больными. Медсестры и близкие знают, как тяжело поднимать такого больного, куда-то его переносить; роботы научились делать это с легкостью и нежностью.

Эксперты предсказывают, что уже лет через десять почти все операции будут делаться с помощью хирургов-роботов. Более того, эти роботы смогут самостоятельно собираться в организме, получая детали, которые пациент будет отправлять внутрь себя, как пельмешки. Такой робот Ares уже разрабатывается в Италии. Пока, правда, не сообщается, как он будет путешествовать внутри тела и как выбираться после операции. Может, путем саморазборки и направления к естественному выходу. В нескольких лабораториях мира испытывают нанороботов, способных перемещаться внутри сосудов. В перспективе они могут стать прекрасными диагностами и врачами.

Специалисты констатируют, что медицина пока – одна из наименее компьютеризированных мировых отраслей. Но этот пробел будет быстро устраняться. Мощные IT-системы помогут существенно снизить издержки по лечению и уходу за больными. На одной из международных выставок компания Philips демонстрировала чудеса техники в палате кардиологического больного. На стене-экране постоянно появлялись данные обо всех системах организма, которые лечащему врачу необходимо контролировать в онлайновом режиме. Трехмерное изображение сердца поворачивалось на экране, позволяя увидеть все мельчайшие детали. Часть датчиков находилась в… одеяле, которым был укрыт пациент.

Дистанционное лечение, консультации при наличии передаваемых через интернет результатов анализов, рентгеновских снимков, компьютерных томограмм, электрокардиограмм и других данных исследований станут обычной практикой, особенно для удаленных территорий.

Апгрейд со скальпелем и паяльником

Жительница Калифорнии Линда Морфут прочувствовала настоящую роскошь жизни лишь в 64 года, когда смогла увидеть, как играет во дворе ее внук, как огромна статуя Свободы в Нью-Йорке и как восхитительны огни Парижа с высоты Эйфелевой башни. В 21 год ей был поставлен диагноз пигментный ретинит, зрение постоянно ухудшалось, и к пятидесяти годам она практически полностью ослепла. В 2004 году ее прооперировали, установив на сетчатку глаза имплантат с 16 электродами. В 2008−м нескольким слепым хирурги уже имплантировали пластинку с 60 электродами, вернув им зрение. Миниатюрная видеокамера, вмонтированная в очки, направляет запечатленные образы на электроды, те в свою очередь с помощью зрительного нерва переправляют образы в мозг.

Бионические руки уже очень похожи на настоящие. На силиконовой поверхности есть прожилки-морщинки, а сама рука движется, получая на вмонтированные в нее датчики сигналы от живых нервных окончаний. Пока еще имена тех, кто стал обладателем такой руки, печатают в прессе, но через десяток лет операция станет рядовой.

Создатель бионического уха Грэм Кларк из Мельбурна работал над своим детищем более 30 лет. И уже несколько десятков тысяч человек, имея такие имплантаты, могут слышать звуки, о которых давно позабыли.

Уже существуют технологии, при которых сигналы мозга управляют курсором компьютера или позволяют через компьютер и синтезатор речи больному с параличом после инсульта произносить звуки. Ученые замахнулись на целые отделы мозга. В Университете Южной Калифорнии был создан первый протез одного из самых изученных участков мозга – гиппокампа. Считается, что основной функцией гиппокампа является так называемая кратковременная память. В случае повреждения этого отдела мозга при инсульте или болезни Альцгеймера новый гиппокамп может существенно помочь людям. Специалистам удалось создать вместо гиппокампа чип, который связывается с мозгом двумя пучками электродов. По одному сигналы идут из мозга, по другому – в мозг. Чип не должен имплантироваться под черепную коробку, он прикрепляется на черепе. Пока гиппокамп испытывается на крысах. Успех этих испытаний позволяет мечтать о том, как расширить возможности человеческой памяти и с легкостью загружать в нее не только инструкцию по вождению вертолета, как в «Матрице», но и учебники иностранных языков, философские трактаты или данные экономической статистики, в общем, что кому надо. Однако пока ученые такую загрузку называют именно мечтами – потребуется еще немало времени для постижения фундаментальных основ функционирования мозга. И трудно даже предсказать, до какой степени можно будет усовершенствовать интерфейс мозг-компьютер.

Ученые-бионики в свое время придумали себе эмблему – скальпель и паяльник, соединенные знаком интеграла. Новые технологии вовлекают в бионику и другие символы. Сейчас аппарат «Искусственная почка» занимает почти целую комнату. Ученые работают над компактными моделями. В технологиях создания таких достаточно простых по функциям, но очень сложных по структуре органов, как почка или печень, могут быть использованы стволовые клетки с направленной дифференциацией. Поскольку из этих клеток пока не удается создать целые органы, можно совместить их с искусственными материалами, они будут в основном архитектурной частью органа, а содержательной – имплантированные клетки.

По оценкам TechCast Project, массового внедрения технологий замены многих человеческих органов на искусственные следует ожидать в 2022 году (плюс-минус пять лет).

Эволюция лекарства

Однако пока мы будем ждать прекрасного будущего, люди будут умирать от неизлечимых на сегодня болезней. Правда, прогресс здесь в последние десятилетия набрал довольно хорошую скорость. Так, по словам онкологов, рак уже перестал быть символом неизбежной смерти. Новые знания геномики и протеомики позволили конструировать так называемые таргетные (целевые, избирательные) препараты, которые действуют на определенную мишень именно раковой клетки. «Посмотрите, как эволюционировали подходы в фармацевтике за последние сто лет, – комментирует глава Центра высоких технологий “ХимРар” Андрей Иващенко. – Сначала эффективность препарата просто проверялась на животном: подействует – не подействует. Затем сравнивали органы животных с лечением и без. Во второй половине XX века научились видеть действие препарата на уровне ткани, а потом и клетки. И лишь в конце XX – начале XXI века появилось современное понимание биомишени – конкретного белка, на который нужно воздействовать. Понимание такой мишени и технические возможности экспериментировать позволяют гораздо быстрее подбирать очень избирательные вещества. Такие таргетные препараты имеют гораздо большую эффективность и меньшую токсичность». К примеру, современный антираковый препарат не просто бомбардирует клетки, а блокирует на опухолевой клетке вполне определенный белок-рецептор, передающий сигнал на безудержное деление клетке.

Если еще сравнительно недавно о многих белках не было известно практически ничего – ни об их структуре, ни о функциях, массированные исследования накапливают все больше информации, которая становится объектом моделирования для фармацевтики. Правда, в случае такого многофакторного заболевания, как рак, новые знания несли и новую печаль. «…Мы увидели многообразие факторов и механизмов, которые его (рак) индуцируют, а это ослабляет надежду на универсальные способы терапии», – писал в свое время известный российский молекулярный биолог Роман Хесин. Но ученые не отчаиваются, продолжая поиск «многофакторных» подходов.

Конечно, велик соблазн решить проблему радикально – исправить испорченные мутациями кусочки ДНК. И в этом направлении ведутся серьезные исследовательские и экспериментальные работы. «В генной терапии еще не решены ключевые проблемы – эффективной и точной доставки таких конструкций в нужное место, в опухолевые клетки, – комментирует заведующий лабораторией молекулярных технологий Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова Сергей Лукьянов. – Попытки предпринимаются весьма активно, но, к сожалению, пока успех не достигнут».

Несмотря на некоторый пессимизм, многие ученые все же верят в победу. «В Китае уже выпущены на рынок два первых в мире генно-терапевтических препарата против рака, – рассказывает заведующий лабораторией генетических основ клеточных технологий Института общей генетики имени Вавилова РАН Сергей Киселев. – Наша лаборатория совместно с центром имени Бакулева проводила клинические испытания созданного нами генно-терапевтического препарата, стимулирующего рост сосудов у больных ишемической болезнью сердца. И совсем необязательно сейчас уметь направлять нужный ген в нужное место именно ДНК, он может какое-то время болтаться в нужной клетке и продуцировать необходимый белок. Я уверен, что уже в ближайшее десятилетие появятся генотерапевтические препараты для лечения некоторых онкологических, сердечно-сосудистых, иммунодефицитных заболеваний».

В этой же лаборатории разрабатывают и лекарства на основе стволовых клеток. Во многом шумиха, поднятая прессой вокруг чудес со стволовыми клетками, когда самые ранние работы выдавались за уверенную победу, подпортила репутацию клеточной отрасли. Однако уже известно, что благоприятные результаты терапии с помощью клеток разной степени стволовости были получены в ходе клинических испытаний по более чем 60 заболеваниям. И тот факт, что еще в конце XX века избегавшие каких-либо связей со стволовыми клетками крупные фармацевтические компании в начале этого столетия стали наперебой объявлять о серьезных бюджетах на проекты со стволовыми клетками, говорит сам за себя.

Больше надежды ученые возлагают и на работу с малыми РНК, за которые не так давно была вручена Нобелевская премия. Как всегда, на маленькие, казалось бы, никчемные, практически мусорные РНК долгое время не обращали внимания. И лишь недавно выяснилось, что они умеют делать то, чего добиваются исследователи для лечения ряда заболеваний, – избирательно выключать гены. Если при некоторых видах рака какой-то ген продуцирует дефектный белок, с помощью искусственно синтезированной малой РНК этот ген можно попросту заткнуть. Эта самая малая РНК к тому же отличный инструмент для исследований: выключая гены, ученые все лучше понимают их функции, и появляется больше шансов находить способы лечения различных заболеваний, связанных с мутациями в ДНК.

Диагностирование массовое, лечение индивидуальное

«Национальный институт здоровья США поставил перед исследователями задачу определения последовательности генома человека за 1000 долларов, что будет сопоставимо со стоимостью тривиального анализа, – говорит профессор Университета Тафтса (США) Сергей Миркин. – По-видимому, эта задача будет решена в самые ближайшие годы. Станет возможным определение последовательности генома каждого новорожденного, а в обозримом будущем – генотипирование всего человечества».

По словам Сергея Лукьянова, несколько лет назад произошли революционные изменения в технологии секвенирования ДНК: «Были созданы принципиально новые высокоэффективные секвенаторы, позволяющие получить информацию в объеме до 100 миллиардов нуклеотидов за одну реакцию. Для сравнения: наиболее эффективные секвенаторы предыдущего поколения, основанные на капиллярном электрофорезе, помогли получить информацию о структуре до одного миллиона нуклеотидов за один производственный цикл. Это позволяет рассчитывать на появление новой эры в медицинской генетике, эры, основанной на анализе индивидуальных геномов миллионов людей. На мой взгляд, это уже в ближайшее десятилетие приведет к новому уровню нашего понимания причин и механизмов заболеваний, позволит разработать индивидуальные рекомендации по условиям жизни разных людей и в конечном итоге по разработке индивидуальных лекарств и программ лечения. То есть нам наконец удастся воплотить тысячелетнюю мечту медиков – перейти от лечения болезни к лечению больного!»

Продолжая тему, Лукьянов говорит: «Пока мы еще не очень много знаем о связях генов с болезнями. Чем больше будет отсеквенировано геномов, тем больше будет база для исследований и открытий причин многих заболеваний».

Особенно это касается многофакторных заболеваний. «Будут установлены генетические основы таких болезней, как рак, болезнь Альцгеймера, шизофрения, – считает Миркин. – Каждый человек с момента рождения будет иметь сведения о заболеваниях, которые могут возникнуть у него с годами. А понимание причин многих болезней приведет к созданию новых препаратов, нацеленных на специфические компоненты клеток, ответственных за эти заболевания. Важнейшим следствием массового генотипирования станет развитие так называемой индивидуальной медицины: лечение пациента будет увязано с его генотипическими особенностями».

Уже сейчас понятно, что лечение многих онкологических заболеваний требует индивидуального подхода. Изнурительная борьба с раком показала, что, казалось бы, одно и то же по названию онкологическое заболевание может отзываться на терапию или нет. Выяснилось, что одинаковых опухолей не бывает. В частности, было установлено, что примерно в 25% случаев рака молочной железы на опухолевой клетке наблюдается большое количество рецепторов HER2, и для лечения данного вида рака был подобран особый препарат, блокирующий этот рецептор.

Цель индивидуальной, или персонализированной, медицины в том и состоит, чтобы найти нужное лекарство для конкретного человека, оптимизировать схему лечения и контролировать этот процесс. Персонализированная медицина тоже один из ведущих трендов в мировой фармацевтике: компании разрабатывают как новейшие диагностические системы, так и точно бьющие в цель лекарства. Широкое внедрение «индивидуальных» лекарств, по прогнозам Outlook Report 2009, тоже начнется примерно в 2030 году.

Индивид восстанет против вида

Новейшие технологии, которые помогут распознавать болезни в зародыше и исправлять ошибки в функционировании организма разнообразными методами, естественно, позволят человеку жить дольше. По прикидкам экспертов TechCast Project, к 2030 году продолжительность жизни выйдет на средний уровень в 100 лет. «Генетика может помочь, но не может решить проблему в принципе, – считает Сергей Миркин. – В мире сейчас живет достаточно много суперстарых людей, и их генотипирование может дать ключи к тому, какие гены располагают к долголетию. Однако даже при идеальном генотипе и безупречном образе жизни биологический предел человеческой жизни едва ли может превысить 120 лет».

Насчет такого предела, впрочем, единого мнения нет, поскольку существует несколько различных концепций, описывающих ключевые причины старения. Ученые же, считающие, что старение – это программа и ее вообще можно отключить, даже не рискуют называть цифры продолжительности жизни, чтобы не прослыть фантастами. «Дарвин, Уоллес и Вейсман еще в XIX веке предполагали, что смерть особи может быть альтруистичной для семьи или сообщества, – рассказывает директор Института физико-химической биологии имени Белозерского академик Владимир Скулачев. – В прошлом веке Гамильтон высказал мысль, что основной единицей отбора служит не индивид, а ген. По существу, мы можем говорить о диктатуре генома, единственной самовоспроизводящейся биологической структуры, сохранение, развитие и экспансия которой приобрела приоритетное значение по сравнению с благополучием индивида. В рамках этой концепции индивид всего лишь устройство, машина, обеспечивающая интересы генома».

Скулачев считает, что диктатура генома поддерживается самурайским принципом «лучше умереть, чем ошибиться»: любое критическое состояние организма, при котором он не способен гарантировать сохранность своего генома и в случае выздоровления может воспроизвести потомство с испорченным геномом, должно стать сигналом к самоликвидации. По аналогии с программой самоликвидации клетки, называемой апоптозом, Скулачев называет самоликвидацию организма феноптозом. А старение – медленным феноптозом.

«Знаете, в нашей ситуации жизнь индивида не стоит ни копейки, – рассуждает Владимир Скулачев. – Существует безжалостная диктатура генома – террор. Он должен захватить как можно больше пространства в биосфере. Любой геном существ складывался миллиарды лет. Если он будет утрачен, он уже никогда не воспроизведется. И то, что этого не происходит, означает, что есть много программ. И одна из них – самоликвидация: паршивая овца не должна портить геном вида». Скулачев приводит такой пример. Человек подхватил тяжелую инфекцию. У него повышается температура, из-за этого он слабеет, лежит, никуда не ходит. Правильно, он не должен заражать других индивидов. Дальше – вылечился или помер. Но помер со всем бактериями. С точки зрения генома – все отлично, с точки зрения индивида – не очень. Для него самоликвидация в результате острой болезни или медленная в виде старости – контрпродуктивная программа.

«Мы – машины, которые выполняют приказы генома. Но мы можем прекратить это безобразие – устроить восстание машин, – говорит Скулачев. – И я думаю, будущее медицины – это спасение человечества от себя самого».

Если человек раскроет механизмы контрпродуктивных программ, он в этом восстании победит. По-хорошему ему нужно добраться и изучить так называемые биологические часы, которые запускают программу развития человека, начиная с двух клеток, а потом программу старения. Пока же Скулачев занимается разработками нового поколения лекарств, действующих на процессы старения как антиоксидант. Если его предположение о том, что программа медленного феноптоза, или старения, использует ядовитые формы кислорода в митохондриях, то разрабатываемые ученым средства будут отодвигать старение. «Отмена контрпродуктивных программ станет величайшим достижением медицины XXI века, – говорит Скулачев, – и будет символизировать превращение homo sapiens, человека разумного, в homo discatenatus – человека освобожденного».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
28.09.2009