Уходящий 2013 год стал свидетелем целого ряда крупнейших событий в медицинской науке. Перечислить все революционные достижения в медицине — не простая задача. Эксперты решили остановиться на 10 важнейших их них. Ниже приведена эта блестящая «десятка».
1. Нанотаблетки взамен инъекций
Особые физические свойства наночастиц делают их принципиально не похожими на молекулы более крупного размера — они не только ведут себя по-другому, ими можно и по-другому управлять. В течение многих лет ученые могли вводить наночастицы пациентам лишь путем инъекций и каждый раз терпели неудачу при попытке создания «нанотаблетки». Несмотря на микроскопические размеры, наночастицы были неспособны проникнуть через слизистую оболочку кишечника, состоящую из плотного слоя эпителиальных клеток, непроходимого даже для нанопараметров.
Тем не менее, в 2013 г. группа ученых смогла, наконец, разрешить данную проблему, разработав новый тип наночастиц, проникающих через желудочно-кишечный тракт. В настоящий момент ученые работают над созданием нанопрепаратов, способных проникать через другие виды труднопроходимых биологических барьеров — гематоэнцефалического и плацентарного барьеров, с целью разработки новых методов лечения заболеваний с труднодоступными тканями- и органами-мишенями. И, разумеется, с целью облегчения участи миллионов больных, плохо переносящих инъекции.
2. 3D-технологии в очках «Smart Glasses», позволившие медицинскому персоналу видеть «сквозь» кожу пациентов
Технологии, использованные в очках «Smart Glasses» («Умные очки»), заняли достойное место в списке медицинских технологических прорывов, обеспечив преимущество в бесценном и универсальном параметре оказания медицинской помощи — времени. По мнению разработчиков, инновация позволяет коренным образом изменить качество проведения внутривенных манипуляций путем предоставления возможности медицинскому персоналу «видеть» подкожную сосудистую сеть пациентов. Подобно недавно анонсированному «наноножу», «видящие сквозь кожу» очки являются ярким примером появления поражающих воображение медицинских технологий, рожденных на стыке наук.
Специалисты компании-разработчика «Evena Medical», комментируя свое открытие, а также перспективы его применения в медицине, признают, что прорывной инжиниринг устройства граничит с научной фантастикой — в конструкции очков использованы технологии мультиспектральной 3D-визуализации с вычленением световых волн невидимого спектра и переносом их в сегмент обычного видения. Результат — органичное сочетание цифровой и физической реальности, позволяющее медицинским сестрам без промедления находить вены, приемлемые для внутривенного доступа.
3. Новый препарат для лечения пациентов с вирусным гепатитом С, сокративший продолжительность курса лечения с 12 мес до 12 нед
Жесткая конкурентная борьба фармацевтических компаний в разработке безопасных и эффективных препаратов для лечения пациентов с вирусным гепатитом С (ВГ С) результировалась в появлении ряда инновационных препаратов. Один из них — препарат софосбувир, очевидно, обещает стать поистине революционным лекарственным средством. Софосбувир ознаменовал собой новую веху в терапии ВГ С, это первый неинтерферонный препарат, одобренный к применению Управлением по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами США (US Food Drug Administration — FDA).
Существующие схемы лечения заболевания, в том числе с применением симепревира, требуют инъекционного введения интерферона, сопровождающегося развитием тяжелых побочных реакций (анемии, бессонницы, слабости, депрессии, кожных высыпаний), c высокой вероятностью непереносимости данной терапии пациентами. Единственные зарегистрированные побочные эффекты софосбувира (при одновременном приеме с более «старым» препаратом рибавирином) — слабость и головная боль. Применение нового препарата позволяет также сократить продолжительность курса лечения приблизительно с 1 года до 12 нед. Гепатит С — хроническое заболевание, которым страдают, по меньшей мере, 3,2 млн человек в мире, многие из которых не осведомлены об инфицированности вирусом.
4. Первый мысленно-контролируемый протез нижней конечности
Колоссальным успехом в области протезирования стало создание биоинженерами Чикагского института реабилитации (Rehabilitation Institute of Chicago), США, первого в мире мысленно управляемого робопротеза ноги. Проект, реализованный при грантовой поддержке Вооруженных Сил США в размере 8 млн дол. США, сможет существенно улучшить качество жизни десятков тысяч ветеранов армии с ампутированными конечностями, а также многим другим пострадавшим. Используя технологии, ранее примененные при создании бионического протеза верхней конечности, ученые вживили нервные волокна, проводящие импульсы от мозга к мышцам поврежденной конечности, в здоровые мышцы, объединенные в единый биомеханический комплекс с протезом. Сенсоры протезированной конечности обеспечивают расшифровку поступающих к протезу нервных импульсов. По отзывам первого и единственного реципиента биопротеза — Зака Воутера (Zac Vawter): «Протез позволяет легко подниматься и спускаться по лестнице и меняет положение при мысли о движении, которое лишь намереваешься сделать. Это действительно открывает новые возможности более полноценной жизни для людей с ампутированными нижними конечностями». Для завершения проекта потребовалось 4 года упорного труда, результаты работы опубликованы в сентябрьском выпуске журнала «New England Journal of Medicine» (2013).
5. Экстраординарный метод лечения облысения
В 2013 г. ученые Колумбийского университета (Columbia University), США, и Университета Дарема (Durham University), Великобритания, открыли новую технологию регенерации волосяного покрова с использованием клеток дермальной папиллы и ткани крайней плоти.
Клетки дермальной папиллы — полученные от 7 мужчин с перенесенной процедурой трансплантации волос — были впервые выращены в форме 3D-сфероидов в пробирках, а затем помещены на кусочке ткани крайней плоти. Ткань крайней плоти использовали в качестве «безволосого» плацдарма для клеток папиллы. Затем данный «привой» помещали на спину облысевших мышей, в результате чего получили интенсивный рост человеческих волос на коже мышей через несколько недель. Поскольку ткань крайней плоти не имеет собственных волосяных фолликулов, ученые справедливо полагали, что использование такого «носителя» обеспечит чистоту эксперимента и минимизирует путаницу индуцированного роста человеческих и мышиных волосяных фолликулов.
Методика может кардинально изменить подходы в лечении облысения. Существующие в настоящий момент препараты для лечения при выпадении волос способны замедлить процесс облысения или стимулировать рост имеющихся волос, однако ни одна из известных методик не приводит к созданию новых волосяных фолликулов.
6. Оптогенетика, проливающая «свет» на функции мозга
Наше понимание принципов работы наиболее сложного органа человеческого организма — головного мозга — преимущественно зависит от наших возможностей оперировать его функциями на уровне моделей. В экспериментальных исследованиях на лабораторных животных ученые применяют техники стимуляции или повреждения отдельных участков мозга с целью определения механизмов, лежащих в основе эмоций, памяти, восприятия и других функций мозга. Однако нейрофизиологи давно мечтали о более высокотехнологичных и сверхточных методах «включения» и «выключения» нейронных сетей. Именно поэтому в последнее время одними из прогрессивных инструментов нейрофизиологии стали методы оптогенетики.
Оптогенетика — новая область нейробиологии, объединяющая оптические и генетические методы исследования нейронных связей у интактных млекопитающих и других животных, на высоких скоростях (единицей измерения являются миллисекунды), что необходимо для понимания процессов обработки информации мозгом. В новой технологии исследования мозга используют фоточувствительные гены — так называемые гены канального родопсина (Channelrhodopsin), которые ученые могут встраивать в определенный тип нейронов лабораторных животных. При световой экспозиции ткани мозга эти нейроны активируются либо инактивируются — в зависимости от целей эксперимента. Такой фоточувствительный нейронный «переключатель» позволяет детально изучить скрытые механизмы клеточного сигнального взаимодействия, в частности глубже понять нейрофизиологический субстрат таких состояний, как обсессивно-компульсивное расстройство и наркотическая зависимость.
7. Гипотеза «мусороочистки» мозга, объясняющая необходимость сна для живых существ
Потребность живых существ в сне может показаться в известной степени эволюционным просчетом, принимая во внимание, насколько уязвимы они во время сна. Однако в 2013 г. ученые предложили революционную концепцию данной физиологической несуразицы, а именно — сон необходим живым организмам для осуществления особых функций по очищению мозга от ненужного, отработанного материала. Цель — предупреждение формирования деструктивных конгломератов, которые приводят к развитию болезни Альцгеймера. Каждую ночь организму необходимо освобождаться от значительного количества сенсорных данных, полученных в течение дня. Подобно мусороуборочным машинам, беспрепятственно передвигающимся по пустынным улицам ночного города, мозг также требует свободных нейронных трафиков для выполнения своей ночной «уборки». Поэтому живым существам необходим сон. По мнению авторов открытия, это можно представить как организацию домашней вечеринки — можно либо развлекать гостей, либо наводить порядок в доме, однако невозможно делать и то, и другое одновременно. В данной работе учеными впервые представлено нейоробиохимическое объяснение физиологической целесообразности сна.
8. Фобии, передающиеся в поколениях
По мере дальнейшего продвижения человечества в ХХІ век дебаты прошлого века относительно определяющей роли природы против факторов влияния окружения теряют свою актуальность. Прогресс науки предлагает более всеобъемлющую идею: природа определяет влияние окружения, и наоборот. В рамках концепции эпигенетики ученые Университета Эмори (Emory University), Атланта, США, смогли доказать, что у лабораторных животных приобретенный (искусственно сформированный) страх передается потомству.
В исследовании одному поколению мышей формировали чувство страха в качестве реакции на запах цветущей вишни. У потомства этих мышей также выявили врожденную реакцию страха на запах цветущей вишни. По мнению ученых, работа в данном направлении в итоге приведет к более глубокому пониманию механизмов наследственной передачи таких психических состояний, как фобии, тревожные и посттравматические расстройства.
9. 3D-технологии построения изображения органов человеческого тела
Идея создания новых органов человеческого тела по эскизам на первый взгляд может показаться фантастическим проектом, однако это уже реальность. 2013 г. стал свидетелем взрыва прикладного применения 3D-принттехнологий в медицине. В начале 2013 г. американские нейрохирурги создали полимерный имплант человеческого черепа для восстановления приблизительно 75% поврежденного черепа пациента. Ребенка со спавшимся легким удалось спасти путем создания на базе 3D-технологий бронхолегочного каркаса для поддержания проходимости суженных дыхательных путей. На lll Ежегодной конференции по вопросам биопроцессинга и клеточной терапии (the Third Annual Cell Therapy Bioprocessing Conference) компания из Сан-Диего, США, впервые в мире представила 3D-вариант искусственной человеческой печени.
10. Новая вакцина против ВИЧ подтвердила свою эффективность в l фазе клинических испытаний
В течение последних десятилетий разработка эффективной вакцины против ВИЧ/СПИД-инфекции стала высшим приоритетом для менеджеров здравоохранения во всем мире. В текущем году ученые провели испытания вакцины против ВИЧ/СПИД-инфекции, впервые созданной на базе генетически модифицированного «убитого» штамма вируса ВИЧ-1. Клетки инфицировали генетически модифицированным «убитым» вирусом ВИЧ, который запускал механизм иммунного ответа. Результаты оказались весьма обнадеживающими, безопасность применения вакцины подтверждена в l фазе клинических испытаний, завершившихся в августе 2013 г.
Вакцинированных добровольцев систематически наблюдали с проведением физикального обследования, лабораторных гематологических, биохимических и общеклинических тестов. Не выявлено каких-либо значимых побочных эффектов, что дает основание говорить о безопасности применения вакцины. Кроме того, выявлена усиленная продукция специфических антител к ВИЧ. Вакцина может стать важной составляющей в системе иммунопрофилактики, поскольку такие же «убитые» вакцины успешно применяют для профилактики полиомиелита, гриппа и гепатита А.
- Scutti S., Ericson J., Rivas A. et al. (2013) 2013’s Biggest medical breakthroughs: from mind-controlled robotic legs to HIV vaccines. Medical Daily, December 20 (www.medicaldaily.com/2013s-biggest-medical-breakthroughs-mind-controlled-robotic-legs-hiv-vaccines-265528).
Ольга Федорова
