В мире найдется не так много людей, способных спокойно перенести визит к врачу с целью получения инъекции. Что ж, кажется, кошмар большинства взрослого и, особенно, детского населения планеты близится к концу. При необходимости получения инъекции вас больше не будут «тыкать» иголкой. Вы будете получать персональных нано-роботов. Именно такой станет медицина будущего.
Современная альтернатива уколам была предложена двумя студентами Университета в Йорке – Атифом Саидом и Захарией Хуссейном. Молодые люди полагают, что инъекции давно изжили себя. Сегодня этот способ ввода лекарственных средств небезопасен. Это и вдохновило юных исследователей предложить вариант доставки лекарств на базе использования нано-роботов. Проект получил название «Nanject».
Основой новой технологии будет нано-пластырь. Его поверхность будет состоять из нано-роботов. Проникновение нано-роботов в организм человека будет осуществляться через кожу, а их транспортировка в организме – по кровеносной системе. Так нано-роботы смогут достигать больных тканей.
Атиф Саид и Захария Хуссейн планируют производить пластыри в двух вариациях
- Первая из них будет отличаться наличием мизерной долей лекарственных средств, предназначенной для транспортирования к органам, проблемы с которыми испытывает пациент.
- Предназначение второй будет определяться нано-роботами ликвидаторами, способными находить в организме патологические клетки и осуществлять нагрев до температуры, приводящей к их гибели. После этого температура нано-роботов будет падать, и их выведение из организма будет осуществляться естественным путем.
Исследователи полагают, что нано-пластырь имеет огромные перспективы. По их словам, в ближайшем будущем именно с его помощью люди будут получать всевозможные лекарства, витамины, вакцины и БАДЫ.
Необходимость лечить зубы будет устранена
Британские специалисты в области стоматологии занялись разработкой технологии, позволяющей выращивать зубы непосредственно во рту пациентов. Это настоящая медицина будущего. Методика заключает в себя два этапа восстановления утраченного зуба.
- Во-первых, сюда входит изготовление зачатка зуба. Для этого используются эпителиальные клетки десны пациента, а также стволовые клетки эмбрионов мышей.
- Некоторое время спустя от эпителиальных клеток исходит специальный импульс, который стимулирует превращение эмбриона в некоторый тип зуба.
- После формирования зуба в пробирке его перемещают в среду дальнейшего нахождения – полость рта пациента. Здесь реализуется фаза имплантирования, позволяющая зубу вырасти до нужных размеров.
Предварительные тестирования методики доказывают ее успешность, поэтому повседневное использование такого выращивания зубов возможно уже в ближайшем будущем.
Зубы станут детекторами вирусов
Специалисты из Принстонского университета разработали чип, который помещается на зубную эмаль и сигнализирует об изменениях в состоянии организма. В составе чипа имеется золото, шелк и графен (сверхтонкая пленка углерода) в качестве соединительного материала.
Функционирование устройства возможно даже без батареи, так как радиосигнал передается с помощью антенной катушки. Хотя чип и кажется сложной конструкцией, его крепление к эмали зуба осуществляется при помощи обычной воды.
На сегодняшний день изобретение еще не подходит для целевого использования. Оно имеет достаточно большие размеры, а также не защищено от повреждений во время чистки зубов или еды. Однако инженеры упорно твердят об огромном потенциале данного устройства в контексте мониторинга здоровья человека. По мнению разработчиков, это первый шаг к медицине будущего.
Чип испытали на зубе коровы с добровольцами, согласившимися дышать на устройство. Прибор мгновенно передавал новую информацию на мониторы. Интересно, что в дальнейшем чип будет определять наличие вредоносных бактерий и вирусов не только путем анализа выдыхаемого воздуха, но и посредством разбора компонентов слюны.
Солдаты США будут обладать супер-зрением
Американская фирма «Innovega» обратилась к правительству Соединенных Штатов Америки с просьбой рассмотреть все преимущества своей новой разработки. Это технология, позволяющая в значительной мере улучшить визуальное восприятие объектов окружающей среды.
По словам руководителя компании Стива Уиллея, ее использование в контактных линзах позволит достичь расширения углового зрения человека, а также одновременной фокусировки взгляда на нескольких объектах. Такая модификация зрения позволит превосходить противников во время ведения боевых действий. Первым заказчиком партии устройств стал Пентагон.
Сообщается, что устройства для улучшения качества зрения будут использоваться не только в военно-промышленном комплексе. Стив Уиллей заявляет о скором поступлении линз в свободную продажу, что даст возможность распространять технологию среди широких масс населения.
Тем не менее, офтальмологи предупреждают об опасности использования новой разработки. Специалисты полагают, что эти линзы оказывают негативный эффект на глаза и остроту зрения, ведь они снижают контрастность изображений, воспринимаемых человеком.
Синтетическую кровь можно тестировать на людях
Первая в мире лицензия на исследование синтетической крови с ее тестированием на людях была получена группой ученых, работающей при Шотландском Центре Регенеративной Медицины (Эдинбург). При изготовлении синтетической крови исследователи брали за основу стволовые клетки, выделенные из организма взрослых доноров.
Это качественно отличает полученную кровь от прежних вариантов, базой изготовления которых служили эмбрионы. Если испытания нового продукта пройдут успешно, он сможет нивелировать проблему недостатка доноров и крови, а также избавить человечество от проблем инфицирования при переливании некачественной крови.
Кроме тестирования синтетической крови, исследователи собираются провести испытания медикаментов, изготовленных с использованием стволовых клеток. На это уже имеется соответствующее разрешение. Предполагается, что данные лекарственные средства будут эффективны при лечении пациентов после инсульта и пациентов, которые страдают от ряда заболевания типа рака, диабета или болезни Паркинсона. Такие лекарства станут основой медицины будущего.
Перемещение предметов будет реализовываться за счет силы мысли
Группа инженеров из компании ATR, базирующейся в городе Киото, Япония, разработала систему, гарантирующую выполнение различных действий при помощи мыслей. Эксперимент получил название Network Brain Machine Interface.
В нём было успешно реализовано ряд задач, в том числе управление руками исключительно с помощью силы мысли или включение и выключение света и телевизора. Мысли даже позволили менять направление движения на инвалидной коляске!
Потрясающие результаты стали возможны благодаря шлему, оборудованному множеством сенсоров:
- Устройство фиксирует самые незначительные изменения в токе крови и малейшие колебания импульсов, исходящих от головного мозга.
- Эта информация посылается в аналитический центр, который расположен в инвалидной коляске.
- После анализа запроса происходит его адресация определенному устройству, оборудованному сенсором считывания.
На сегодняшний день промежуток между поступлением запроса и выполнением команды составляет 6-12 секунд. Однако разработчики твердо намерены достичь результата в 1 секунду уже через 3 года. К тому же, они планируют приблизить точность распознавания команд к показателю 80%.
Ожидается, что компания выпустит устройство на рынок к 2020 году. Специалисты полагают, что аппарат существенно облегчит жизнь людей с ограниченными возможностями и людей старшего возраста. Для инвалидов медицина будущего может вернуть полноценную жизнь.
Парень с бионической рукой
Первого и единственного великобританского подростка с бионической рукой зовут Патрик Кейн.
Когда парню было 9 месяцев, менингококковая инфекция вызвала сепсис и необходимость ампутировать правую голень и пальцы на правой руке. В 1 год Патрику достались протезы, которые прослужили ему целых 15 лет, а на 16-летие родители сделали тинэйджеру супер-технологичный подарок в виде бионической руки от шотландской компании Touch Bionics.
Управление бионической рукой осуществляется при помощи смартфона. В комплект поставки включено специальное приложение для операционной системы iOS, которое позволяет владельцу осуществлять контроль над движением своей конечности. В него входят обучающие материалы, ознакомление с которыми позволяет использовать устройство с наибольшей эффективностью.
На запястье протеза находятся датчики, которые фиксируют электрические импульсы при сокращении мышц. Пользователь может выбрать любой из 24 типов захвата. Бионическая рука отличается сверхчувствительностью, позволяющей взять листок бумаги без его наименьшего сминания. В то же время, искусственная рука способна поднимать груз до 90 кг.
Оценивая функциональность изобретения, Патрик Кейн не скрывает своего восторга. Он заявляет, что бионическая рука позволяет проделывать каждодневные операции с куда более высоким уровнем комфорта, чем это было с протезами. Это настоящая медицина будущего. Черная модель бионической конечности, которую предпочел подросток, стоит в пределах 38-122 тысяч долларов зависимо от ее размеров.
Японцы научились делать кожу прозрачной
Ученые из Японии долгое время пытались найти реагент, который бы делал кожу живых организмов прозрачной. Целью этих трудов было облегчение процесса изучения работы внутренних органов. Кажется, умопомрачительное открытие все-таки состоялось.
Пока полученная «сыворотка прозрачности» была испытана лишь на эмбрионах мышей. Сейчас специалисты работают над повышением уровня безопасности сильного химического вещества. Это позволит провести испытания реагента на животных и на людях. Препарат получил кодовое название Scale А2.
Кровеносные сосуды будут выращивать в лабораторных условиях
Группа авантюрных исследователей, работающих при Йельском университете и Университете Дюка (Западная Каролина), открыла новую страницу в истории медицины. Ученые создали сеть лабораторий, специализацией которых является выращивание кровеносных сосудов с их дальнейшим применением в разных операциях.
До этого момента при оперировании использовались вены и сосуды самого пациента. Данный способ имел значительные ограничения, ведь подобное донорство могло быть невозможным в силу отсутствия у пациента подходящих сосудов.
Основой нового метода стало отнюдь не клонирование, обсуждаемое человечеством с повышенным интересом.
- Суть технологии состоит в выделении мышечной ткани трупов, которая помещается в биореактор.
- Здесь развитие ткани проходит в специально разработанных контейнерах, которые обеспечивают ее восстановление.
- Помимо того, эти резервуары способствуют повышению силы и эластичности ткани, которая превращается в кровеносную систему за счет стягивания сети крохотных клеток.
Главной составляющей технологии называют биореактор. Первое использование данного устройства датируется еще 1999 годом. Тогда с его помощью пытались создать сердечную ткань, что происходило в условиях невесомости. О существовании прибора было известно лишь единицам, ведь его собирались применять не только для выращивания человеческих тканей, но и для клонирования продуктов питания.
Новая технология будущего должна решить проблему с донорством органов и очередями на трансплантацию. Разработчики заявляют, что ее внедрение в современный технологический прогресс будет осуществлено уже в ближайшее время.
Пока проект находится на стадии разработки, но финансирование должно поступить сразу после получения позитивных результатов. Обязательным участником проекта станет НАСА, ведь заводы по выращиванию органов должны непременно находится в космосе, чтобы нивелировать воздействие земного притяжения на рост клеток.
Открыт эликсир молодости
Исследователи из Гарварда придумали, как можно омолодить старые органы. Ожидается, что данная медицинская технология сделает жизнь человека более продолжительной. Ее суть сводится к получению одного-единственного укола.
Методика была разработана на основе наблюдений за генами старости.
Общий принцип старения состоит в утрате организмом возможности формировать здоровые клетки, которые бы делились и производили новые клетки. Это связано с тем, что теломеры (концы нитей ДНК) становятся все короче. Достигая критической длины, они провоцируют старение тела.
Рональд ДеФино стал куратором следующего эксперимента. В лабораторных условиях были созданы мыши, не обладающие способностью производить теломеры. Оказалось, что при ухудшении состояния клеток животные сразу же умирали. Опыт был повторен с дополнением в виде ввода мышам энзимов через шприц. В результате процесс старения грызунов пошел вспять, и их клетки стали омолаживаться.
Возможность провести подобные модификации с людьми поможет получить лекарства от преждевременного старения. Правда, перед учеными еще стоит немало вопросов, включающих моральную сторону модификации ДНК, биологический аспект влияния технологии на потомков и потенциальное перенаселение планеты вечно молодыми людьми.
Английский врач возвращает умерших к жизни
Сэма Парниа называют врачом от Бога. Этому реаниматологу удается возвращать людей к жизни даже после клинической смерти продолжительностью три часа! Свое первое место работы специалист нашел в Англии, а сейчас трудится в США. В Медицинском центре университета Стоуни-Брук (Нью-Йорк) Сэм смог поднять показатель выживших после клинической смерти с показателя 16% до показателя 30%. По словам специалиста, это еще не предел.
Сэм Парниа убеждает окружающих в том, что он не волшебник, а результаты его труда – это всего лишь дань науке и здравому смыслу. Он глубоко уверен, что современная медицина продолжает эксплуатировать устаревшие методы и технологии. Реаниматолог изобрел свою технологию воскрешения людей, которую назвал «эффектом Лазаря». Она позволяет спасти жизнь, по крайней мере, 40 тысячам пациентов в год.
Врач не скрывает нюансов своего метода от других специалистов медицинской сферы или простых людей. Данная технология стала предметом повествования в его собственной книге. Тем не менее, другие специалисты не спешат пользоваться полученными знаниями. Еще бы, ведь метод требует немалых стараний и большого количества времени для каждого пациента.
- Базой «эффекта Лазаря» служит информация о системе остановки апоптоз, которая определяет запрограммированную гибель клеток.
- После того, как у человека наступает клиническая смерть, его немедленно охлаждают.
- Его кровь прогоняют через специальный прибор для очистки крови – ЕСМО. Таким образом, внутренняя среда организма очищается от углекислого газа и насыщается кислородом.
С помощью метода Сэму Парниа удалось спасти футболиста Фабриса Мумамба, который пробыл в состоянии клинической смерти несколько часов, и девушку из Японии, состояние мнимой смерти которой продлилось 3 часа.
Фантасты описывают будущее как мир без докторов. Писатели уверены, что благодаря новейшим технологиям удастся победить все существующие сегодня болезни - от банального насморка до рака и вируса иммунодефицита человека.
Медицинская наука действительно развивается быстро. И не исключено, что когда-нибудь человечество доживёт до прекрасного времени, когда сможет забыть о болячках, вирусах и эпидемиях. А врачи станут ещё ближе к пациенту и будут предотвращать даже не начавшиеся болезни. Практически каждый из нижеприведённых 10 впечатляющих примеров медицины будущего - свидетельство такого максимально персонализированного подхода к каждому человеку.
В медицине будущего основное внимание будут уделять не лечению, а профилактике
Пройдёт совсем немного времени, и у медиков откроется чудесный дар предвидения. Они будут безошибочно предсказывать появление у человека болезней, которых пока что нет, и ничто их не предвещает. Зная уникальные особенности каждого конкретного индивидуума (включая его склонности и патологии), доктора смогут в полной мере взяться за профилактику. В первую очередь это коснётся сердечно-сосудистых и онкологических патологий.
Кроме того, обыденным явлением - как сейчас процедура УЗИ для будущих мам - может стать дородовая генетическая диагностика, которая расскажет всё о будущем младенце и о том, что его ждёт в жизни.
Результатом исследования будет преобразование ДНК таким образом, чтобы изменить дальнейшую судьбу человека и оградить его от определённых проблем со здоровьем. Добиться этого помогут специальные генетические зонды. Также на опережение будут использоваться вакцины и новейшие препараты, которые помогут «отремонтировать» повреждённые участки ДНК.
Каждый пациент получит свой генетический паспорт, что позволит врачам лечить болезни адресно, а продолжительность жизни увеличить как минимум на 10–20 лет.
Кстати, присутствие пациента при постановке диагноза очень скоро может стать необязательным. О текущем состоянии больного и будущих болезнях поведает его фотография. Компьютер, проведя анализ снимка, подготовит полную информацию о хронических и генетических болезнях человека по его физиогномике. Данную технологию (пока что требующую доработки) в примерном виде уже представили медики из Оксфорда.
Суставы будут печатать на 3D-принтере
Организм считает металлические и пластиковые протезы чужеродными, поэтому они не слишком эффективны Для производства искусственных костей и суставов будут применять 3D-печать с использованием биоматериалов. В результате протезы смогут органично слиться с телом человека. Не исключено, что в некоторых случаях качество жизни пациента окажется даже выше, чем у здоровых людей: искусственные суставы, кости и мышцы будут более совершенными, а по своей силе превзойдут «настоящие».
Предпосылки для такого новшества начали появляться давно. Уже больше десяти лет протезы выпускают не из металла, а из более подходящих для этого материалов - пластика и керамики. Теперь на помощь медикам приходят 3D-сканирование и 3D-печать.
На словах технология выглядит довольно просто. Человеку делают рентген, на его основе создают цифровую модель повреждённого сустава и печатают его на 3D-принтере из биоразлагаемого материала. Затем с помощью стволовых клеток пациента наращивают реальные ткани. Постепенно они остаются, а биоматериал разрушается. В результате остаётся сустав, идентичный настоящему.
Революционную технологию опробовали в Великобритании. В госпитале Саутгемптона провели пробную установку импланта пожилому пациенту. При этом для закрепления были использованы стволовые клетки больного.
Аналогичные разработки активно ведутся и в Стране восходящего солнца. Причём японским медикам удалось создать искусственные суставы даже без использования биоматериала пациента. Для получения результата оказалось достаточно скомбинировать:
- стволовые клетки;
- белки, отвечающие за рост тканей;
- близкие к коллагену синтетические вещества.
Важно, что 3D-печать не просто предоставляет большое количество интересных возможностей для развития медицины, но и позволяет врачам стать более мобильными. Напечатать компоненты тазобедренного сустава можно будет прямо у больничной койки. Врачу понадобятся только персональные замеры и снимки больного.
Освоение 3D в медицине - дело уже ближайшего будущего. При этом самым непростым моментом в разработке, судя по всему, окажется тестирование суставов из биоматериалов, ведь обычно испытания проводятся на животных, а придётся опробовать всё на реальных людях. Кроме того, на исследования медикам потребуется получить официальное разрешение, а пока что право на подобное «конструирование людей» законодательно не прописано нигде в мире.
Печать таблеток на дому
Таблетка формируется путём печати слоёв полимера, смешанного с лекарственным веществом Судя по всему, 3D-технологии найдут широкое применение и при производстве лекарств. Причём необходимое средство в нужной дозировке пациент сможет напечатать сам, не выходя из своей квартиры.
Конечно, для того чтобы это стало реальностью, технологию придётся отточить до совершенства. Ведь производство таблеток дома несёт риски, связанные с контролем качества.
Первый опыт подобной печати, кстати, уже есть. В Соединённых Штатах Америки этим способом была произведена пробная партия препарата Спритам, который используется для предупреждения припадков при эпилепсии. В России данное лекарство (известное также как Леветирацетам) включено в перечень препаратов, которые Правительство РФ утвердило в качестве жизненно важных.
Интересно, что Спритам по 3D-технологии получился несколько иным по сравнению с оригиналом. Структура напечатанного лекарства оказалась более пористой, что скорее плюс, поскольку это помогает лучшей всасываемости препарата.
3D-печать позволяет делать таблетки любой формы, оттенка и вкуса, то есть привлекательными для пациента. Это особенно важно в случае с детьми и пожилыми людьми. Также появляется возможность варьировать дозировку в широком диапазоне.
О здоровье больного расскажет тату
Тату наносят с помощью электропроводящих красок, при этом вместе с ними на кожу помещается микроконтроллер с несколькими чипами Важным источником информации о здоровье человека могут стать микродатчики, помещённые в организм. Они будут производить круглосуточный мониторинг самочувствия пациента, в режиме реального времени фиксировать полную карту состояния и передавать её лечащему врачу.
Вариантов микродатчика может быть несколько:
- небольшая таблетка;
- нанесённая на участок тела биометрическая татуировка;
- микрочип под кожей.
Помимо измерения температуры, пульса и артериального давления, микрочип сможет проанализировать уровень насыщения кислородом. Анализ показателей будет доступен и самому человеку, что позволит вовремя заметить начало негативных изменений.
Устройство будет работать по принципу «умных» часов и фитнес-браслетов, только изнутри организма, а не снаружи.
Один из подобных микрочипов был недавно представлен американскими учёными. Специалисты Стэндфордского университета продемонстрировали серию датчиков, которые можно внедрить в организм человека, собрать с их помощью интересующую информацию, а затем в течение некоторого времени (до саморазложения прибора) использовать для отслеживания хода лечения и последующего состояния.
«Умные» линзы
«Умные» линзы не только вернут зрение, но и смогут собирать данные о состоянии здоровья, заменят паспорт и фотоаппарат В ближайшем будущем о здоровье человека будут рассказывать практически все окружающие его предметы и гаджеты. В первую очередь - наручные часы, которые сообщат о состоянии пульса, пройденных за день шагах и уровне сахара в крови.
Процесс создания такой техники уже запущен. Например, всемирно известная компания Google представила контактные линзы, которые помогают скорректировать стремительно ухудшающееся зрение. Они имеют сразу несколько полезных в медицинском плане компетенций:
- считывают кровяное давление у пациентов, страдающих от глаукомы;
- проверяют уровень сахара в крови при диабете;
- передают данные о здоровье человека на беспроводной приёмник, а оттуда - как самому пациенту, так и его лечащему врачу.
Линзы от Google внешне ничем не отличаются от обычных, но, по своей сути, это заявка на создание искусственного глаза или же вмонтированной в него камеры.
Конкуренцию Google собирается составить корейская компания Samsung.
Искусственная кожа сможет восстанавливаться
Принцип заживления искусственной кожи состоит в том, что молекулы материала легко разъединяются, а затем восстанавливают изначальный порядок Искусственная кожа будет использоваться в процессе лечения пациентов всё чаще. И уверенность в этом дают прорывные открытия, сделанные недавно американскими учёными. Роберт Лангер из технологического института штата Массачусетс представил открытую им «вторую кожу» - очень тонкий материал, структура которого в момент создания совпадает с характеристиками реальной ткани. При этом таких свойств хватает всего на сутки: через день разработка теряет свою упругость и силу.
Ещё дальше пошёл другой американский исследователь - Чао Вонг. Он вместе со своими коллегами по Калифорнийскому университету замахнулся на создание кожи, которая обладает способностью к самовосстановлению. Профессор объявил, что его задача - создать «покрытие» для супергероев, наподобие того, что можно увидеть в голливудских фантастических картинах.
По словам Вонга, его самый любимый киногерой - это Росомаха, которого не брали ни пули, ни колюще-режущее оружие.
Некоторые материалы, обладающие способностью к самовосстановлению, уже можно найти на рынке. Подобным свойством, например, обладает покрытие телефона LG Flex - своего рода предшественник будущих подобных технологий для человека.
Кардиостимуляторы будут размером с витаминку
Исследования показали, что мини-кардиостимулятор гораздо эффективнее и безопаснее обычного Самый первый в мире кардиостимулятор был создан 60 лет назад. С тех пор технология претерпела серьёзные изменения. Впрочем, пределов для совершенства не существует: компания Medtronic некоторое время назад представила крошечный «кардиостимулятор будущего». Достоинств у ноу-хау несколько:
- размер не больше витаминки;
- для введения в организм не требуется хирургического вмешательства;
- не вызывает осложнений у большинства пациентов.
Технология от Medtronic не только произвела фурор в медицинских кругах, но и послужила толчком к дальнейшим разработкам мини-кардиостимуляторов, которые также не потребуют сложных хирургических процедур для внедрения в организм человека. Более того, можно прогнозировать и дальнейшее уменьшение технологии в размерах.
Кардиостимулятор Micra от Medtronic был представлен в 2013 году, но получил одобрение Управления продуктами питания и лекарствами США только в середине 2016 года.
Санитарами будут работать роботы
Уже сегодня существуют действующие прототипы роботов-санитаров, например, японский ROBEAR, который ухаживает за пожилыми людьми Полностью отказаться от живых врачей и доверить процесс лечения пациентов роботам в обозримом будущем вряд ли получится. А вот возложить на разумные автоматы обязанности по уходу за больными - вполне реально. Например, весьма вероятно, что уже скоро роботов всё активнее будут привлекать к оказанию помощи лежачим больным. Электронные санитары смогут:
- поднимать и аккуратно перемещать пациентов в постели;
- помогать приподняться на кровати или встать с неё;
- пересаживать с кровати на инвалидную коляску;
- брать анализы;
- доставлять лекарства в определённой доктором дозировке.
Ещё большее значение приобретут роботы при исследовании информации из полученных анализов. Всего за несколько секунд умные машины смогут смоделировать варианты развития заболевания с учётом возможных побочных эффектов. При этом устройство предложит и варианты лечения, которые затем будут рассматриваться наравне с предложениями медика-человека. И пока что сложно сказать, чей прогноз и вариант лечения окажется точнее. Ведь даже созданные на сегодняшний день компьютеры помнят до 40 миллионов медицинских документов, касающихся всех существующих болезней, вариантов их протекания и борьбы с ними.
Первые роботы-санитары уже прошли проверку в рядах американской армии. Умные машины способны выносить раненых с поля боя, но пока не наделены необходимым набором медицинской информации.
Лекарства не придётся тестировать на живых существах
Каждый год в лабораторных исследованиях задействуют более 100 млн животных Сейчас перед началом клинического использования все препараты проходят испытания на живых существах - животных или людях. Этичность таких экспериментов нередко подвергается сомнениям. Кроме того, испытания занимают немало времени и дорого обходятся разработчикам.
Уже скоро лекарственная индустрия сможет отойти от этого. Для проверки свойств новых препаратов будут использовать технологию современных микрочипов с находящимися в них клеточными культурами, полностью повторяющими работу отдельных органов и даже целых систем пациента. При этом результат будет понятен практически сразу, в отличие от долгих испытаний с участием большого числа добровольцев.
Эксперты полагают, что подобный способ доклинических исследований будет способствовать созданию лекарств от болезней, которые пока не поддаются лечению. В частности, это касается рака.
Новое сердце можно будет вырастить
Технология развивается медленно из-за нехватки финансирования - первые опыты были проведены в 2005 году Американская учёная Дорис Тейлор из Техасского института сердца придумала технологию, которая в будущем может свести на нет очереди из пациентов, ожидающих трансплантацию. На помощь придёт «призрак сердца». Так Тейлор назвала свой метод, уже продемонстрированный на животных. Суть его в следующем:
- медики берут сердце животного, например, свиньи;
- погружают орган в химическую ванную;
- при замачивании очищают сердце от всех клеток, за исключением белка;
- заполняют получившийся «призрак» стволовыми клетками конкретного пациента, которому требуется операция.
Далее данный биоматериал подключают к специальному устройству, которое помогает органу начать функционирование в полной мере - за счёт искусственной системы кровообращения и лёгких. Следующими шагом должна стать пересадка органа человеку.
Подобный опыт профессор с успехом осуществила на животных - подопытных свиньях и крысах. И достигла успеха. Кроме того, технологию удалось применить к другим органам - трахее и мочевому пузырю. Пока что метод требует серьёзной доработки. Но момент, когда его можно будет использовать в полной мере, не за горами.
Во многом авторы фантастических произведений правы: в будущем человечеству удастся победить многие заболевания. Но наверняка появятся и новые вызовы, которые потребуют новых подходов и технологий, ещё более удивительных.
Очевидно, что общество движется вперёд семимильными шагами, что способствует развитию медицинских технологий. Если мы попытаемся заглянуть в ближайшее будущее, перед нами предстанет мир новых и продвинутых технологий, которые ещё вчера сложно было даже вообразить.
1. Конструктор ДНК
ДНК служит идеальным носителем, который способен содержать огромное количество информации. Структура ДНК постоянно развивается и изменяется, а её молекулы часто называют строительными блоками живых организмов.
Для исследователей Гарвардского университета эта фраза имеет гораздо больше смысла, чем для простого человека - учёные действительно используют ДНК в качестве строительных блоков для разработки различных структур и систем.
Используя этот метод, учёные закодировали в одной молекуле ДНК 284 страницы книги. Они смогли записать эту информацию благодаря переводу данных сначала в двоичный код, а затем переведя цифры от единицы до нуля в четверичную систему счисления ДНК - A, T, G и C. В результате оказалось, что эти данные могут быть легко считаны, хотя этот процесс пока занимает довольно много времени. Но это пока.
2. Приборы поддержания жизнедеятельности
Такие приборы, как кардиостимуляторы, регулирующие ритм сердца, использует около 700 000 человек в мире. Минусом является то, что они могут служить всего около семи лет, а после этого оборудование подлежит замене. Это не просто сложная, но и дорогостоящая хирургическая процедура. Учёные из университета штата Мичиган решили эту проблему раз и навсегда - они разработали совершенно новый кардиостимулятор, работающий за счёт сокращения сердечной мышцы.
После проведения экспериментов и тестов доктор Амин Карами заявил, что все они дали положительные результаты. По его словам, следующим этапом в испытании нового прибора должна стать имплантация аппарата в живое человеческое сердце. Если технология сработает и покажет положительный результат, она сможет произвести революцию не только в медицинской сфере, но и в промышленной. Этот механизм настолько чувствителен, что может производить электроэнергию при любой частоте пульса.
3. Лечение церебральных нарушений
Мозг - чувствительный орган, повреждение которого может иметь долгосрочные последствия. Для людей с черепно-мозговой травмой комплексная реабилитация, пожалуй - единственная надежда вернуться к нормальной жизни. Но теперь есть альтернативный метод.
Ваш язык связан с ЦНС посредством тысячи нервных окончаний, некоторые из которых ведут прямо к нейронам мозга. Портативные нейростимуляторы (PoNS) стимулируют определённые нервные области языка и посредством этого аппарата мозг получает сигналы для восстановления повреждённых зон. Пациенты, пользующиеся системой, показали значительное улучшение буквально через неделю.
Кроме черепно-мозговых травм система PoNS может быть использована для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, алкоголизм, инсульт, рассеянный склероз и пр.
4. Напечатанные кости
При помощи 3D-принтера исследователи из университета штата Вашингтон создали искусственный материал, обладающий свойствами кости. Эта «модель» может быть пересажена в человеческое тело, пока срастается настоящая кость, а затем она расщепляется и выводится, не причиняя вреда организму.
Главной проблемой был выбор материала для создания кости. Спустя время учёные создали формулу, в которую вошёл цинк, кремний, фосфат и кальций. Смесь опробовали и пришли к выводу, что с добавлением стволовых клеток она будет работать гораздо эффективней.
Для исследования использовали принтер ProMetal 3D. Работает он почти так же, как обычный принтер. В него нужно просто засыпать смесь и распечатать нужную кость.
Основным преимуществом этой технологии является то, что теперь, при правильном сочетании составляющих биологического материала, можно получить любые ткани, даже настоящие органы, с помощью принтера.
5. Пыльца как способ вакцинации
Цветочная пыльца является одним из наиболее распространенных аллергенов в мире. Её структура настолько жёсткая и устойчивая к влаге, что попадая в организм, она без труда пробирается в пищеварительную систему человека. Когда-то же самое происходит при пероральной вакцинации, в организме усваивается далеко не всё количество введённого вещества, так как на него воздействуют соки пищеварительного тракта.
Учёные из Техасского университета решили изучить свойства цветочной пыльцы и разработать вакцину с её использованием. Глава исследования Харвиндер Гилл преодолел основной недостаток использования пыльцы - он удалил с её поверхности все аллергены. Эта технология может оставить далеко позади инъекционный метод вакцинации и стать поворотным событием в медицине.
6. Электронное нижнее бельё
Несмотря на то, что это звучит забавно, нижнее бельё может спасти тысячи жизней. У пациентов, лежащих в коме или без сознания на протяжении нескольких недель и месяцев, могут появиться пролежни - омертвелые ткани, возникающие в результате постоянного давления. Пролежни даже могут иметь смертельные последствия - примерно 60 000 человек ежегодно умирают от инфекций из-за них.
Канадский учёный Шон Дюкелоу смог разработать электронные трусы под названием «Smart-E-Pants». В белье находятся специальные устройства, которые каждые десять минут посылают электрический импульс, заставляя мышцы сокращаться. Эффект от приспособления такой же, как если бы пациент самостоятельно упражнялся. Посредством воздействия на мышцы, электронное нижнее бельё может навсегда решить эту проблему.
7. Клетки мозга из мочи
Китайские биологи из Института Биомедицины и Здоровья в Гуанчжоу, используя человеческую урину, смогли создать стволовые клетки. Основным преимуществом метода является то, что клетки, созданные из мочи, не провоцируют раковых заболеваний, в то время, как эмбриональные стволовые клетки, применяемые в медицине сегодня, к сожалению, имеют такой побочный эффект - после их пересадки нередко начинают развиваться опухоли. Трансплантация клеток на основе урины не приводила ни к каким нежелательным новообразованиям.
Исследователи считают, что этот метод более доступен и практичен для создания стволовых клеток. Нейроны, полученные из мочи, могут использоваться для лечения дегенеративных заболеваний нервной системы.
8. Гель, имитирующий живые клетки
Множество медицинских исследований посвящены попыткам воссоздания человеческих тканей на основе различных материалов. В будущем, при успешном развитии этой технологии, можно обеспечить здоровую жизнь всему человечеству: если, например, один из органов перестал функционировать, его можно вырастить в лабораторных условиях и заменить.
Сейчас учёные разрабатывают гель, имитирующий деятельность живых клеток. Материал формируется в пучки шириной 7,5 миллиардных частей метра, для сравнения, это примерно в четыре раза шире двойной спирали ДНК. Как известно, клетки имеют собственный тип скелета - цитоскелет, состоящий из белков. Синтетический гель заменяет повреждённые ткани в каркасе клетки, останавливая распространения инфекций и бактерий.
9. Магнитная левитация
Ткани искусственного лёгкого были выращены благодаря магнитной левитации. Несмотря на то, что это звучит фантастически, группа учёных под руководством Глуко Соуза в 2010-м году наглядно продемонстрировала, что это возможно. Исследователи поставили цель в лабораторных условиях создать бронхиолу. Для эксперимента использовались крохотные магниты, вводившиеся в клетки.
В результате были получены самые реалистичные синтетически-выращенные ткани лёгкого. Ткань, выращенная благодаря магнитной левитации, может стать прорывом в медицине. Сейчас работа над совершенствованием технологии продолжается.
10. Гель от кровотечений
Небольшая группа учёных потрясла мир науки инновационным открытием: Джо Ландолино и Исаак Миллер смогли создать гель, останавливающий кровотечения любой сложности. Гель работает, герметично закупоривая рану.
Гель от кровотечений создаёт легко усваиваемую синтетическую ткань, которая помогает клеткам срастись. В одном из экспериментов учёные использовали кусок свинины с подведённой трубкой с кровью. Они разрезали мясо, а когда из «раны» потекла жидкость, нанесли на разрез гель, и «кровотечение» прекратилось в течение нескольких секунд. В следующем тесте Ландолино применял гель на сонной артерии крысы. Эксперимент прошёл так же успешно.
Если эту разработку в скором будущем начнут использовать в хирургической медицине, она могла бы сохранить жизнь многим людям.
Развитие медицины позволит людям жить дольше и справляться с некоторыми неизлечимыми сейчас недугами. Но вряд ли новые технологии будут дешевыми, а долгая жизнь обернется новыми проблемами
Спикеры футурологического форума «Россия 2030: от стабильности к процветанию» делятся с читателями РБК своим видением того, как изменятся отрасли и социальные институты за 15 лет.
Врач-предсказатель
В отличие от политических и социологических прогнозов, зачастую предусматривающих в будущем глобальные процессы негативного и даже катастрофического характера, прогнозы касательно науки обычно изобилуют радужными перспективами. Практически в каждый исторический период развития цивилизации медицине прочили излечение человечества от всех заболеваний, шокирующее увеличение продолжительности жизни, бессмертие и появление у человека новых физических и психофизиологических свойств. Эти прогнозы никогда не сбывались в полной мере. Люди продолжали болеть и умирать, а медицинская наука — планомерно развиваться.
Непрерывное совершенствование в области генома человека рано или поздно должно привести к созданию персонифицированной медицины, основанной на уникальных свойствах каждого человека, его склонностях к той или иной патологии. Это позволит реализовать профилактическое направление медицинской деятельности, где врач окажется в позиции предсказателя дальнейшей судьбы каждого конкретного пациента на основании экспрессии тех или иных генов, отвечающих, например, за сердечно-сосудистую или онкологическую патологию.
Внедрение дородовой генетической диагностики рано или поздно должно стать рутинным мероприятием. Вероятнее всего, в определенный момент окажется возможным встраивание в систему человеческого генома при помощи генетических зондов, чтобы изменить предрасположенность к той или иной болезни (что уже реализуется в доклинических исследованиях). Остается только гадать, понравится ли людям такое проникновение в их собственное будущее.
Таблетка для клетки
Перспективы экспериментальной и клинической фармакологии, скорее всего, находятся в зоне индивидуальной доставки лекарственных препаратов при помощи наночастиц, что сделает возможным лечение микродозами с минимизацией побочных эффектов и осложнений. Между фармацевтическими компаниями разовьется ожесточенная борьба за освоение продвинутых технологий доставки лекарственных средств в клетки и ткани.
В ближайшем к нам будущем будут, несомненно, найдены эффективные схемы радикального лечения таких социально опасных инфекций, как ВИЧ и гепатит С. Тем не менее совершенствование антибиотикотерапии приведет (и уже приводит) к появлению новых поколений лекарственно устойчивых бактерий, стремительной эволюции вирусов. Перед цивилизацией появятся принципиально новые инфекционные угрозы.
Проблема рака, несмотря на постоянные разработки, скорее всего, будет актуальна не менее 100-150 лет, а глубинные механизмы канцерогенеза не будут раскрыты, поскольку они связаны с базовыми биологическими причинами жизни и смерти на клеточном и субклеточном уровнях. Лечение онкологических заболеваний будет в первую очередь базироваться на массовых профилактических обследованиях с применением обновленных линеек онкомаркеров с выявлением ранних стадий болезни.
Изучение мозга и нервной ткани выйдет на новый уровень, предоставив цивилизации принципиально новые возможности. Нейромодуляция и функциональная нейрохирургия головного и спинного мозга, несомненно, является наиболее интересным разделом практической нейромедицины и нейробиологии. При помощи специальных электродов, устанавливаемых в различные отделы нервной системы, станет возможно дистанционное управление тонкими моторными и сенсорными нарушениями, лечение болевых и спастических синдромов, психических болезней. Это будущее, но его разработки уже сейчас в руках нейрохирургов.
Проблемы долгой жизни
Есть и обратная сторона прогресса — человек будущего будет жить дольше и оттого болеть чаще. Вопрос о новой доступной среде для инвалидов, создании биологических протезов станет еще более актуальным. Огромный интерес представляют разработки в области стволовых клеток, развитие которых может быть направлено по любому пути, а значит, открываются перспективы для восстановления спинного мозга после его полного анатомического перерыва, кожи после массивных ожогов и т.д.
Как хирург не могу не отметить тот факт, что будущее клинической медицины не за хирургией. Уже сегодня вся прогрессивная хирургия строится на минимизации доступа, применении эндоскопических и малоинвазивных технологий. Эра кровопролитных и опасных вмешательств, которые хирурги иронически называют «Сталинградская битва», постепенно будет уходить в прошлое. Применение технологий радиохирургии и киберхирургии, а также роботизированных операций уже сегодня вытесняет руку хирурга-оператора из целого ряда специальностей.
Серьезной медико-социальной проблемой станут деменции и болезнь Альцгеймера: осознавая это, уже сегодня ученые вкладывают огромные силы, чтобы понять их глубинные механизмы. Удлинение жизни и сохранение ее ранее обреченным на смерть людям поставит перед врачами и учеными будущего новые клинические и этические вопросы; перед нами откроются заболевания, о которых сейчас трудно даже предполагать.
Очевидным следствием этого станет, безусловно, массовое применение средств активной и пассивной эвтаназии и связанные с этим политические, религиозные и философские изменения. Эвтаназия станет технологическим явлением. Человек сможет жить дольше, но не факт, что он этого захочет.
Упрощение коммуникации между людьми и прогресс средств связи, равно как и увеличение темпа жизни, неизбежно приведет к изменению структуры психиатрической патологии. Депрессия, неврозы навязчивых состояний и шизофреноподобные психозы будут иметь огромную распространенность и потребуют внедрения новых средств психофармакотерапии. Человек будущего будет потреблять препараты для коррекции настроения аналогично современным витаминным добавкам.
Возрастание доли дорогостоящих и высокоэффективных методов лечения и профилактики тяжелых болезней будет способствовать социальному расслоению общества. Высокотехнологичная медицина будущего станет медициной для богатых, в то время как качество оказания помощи бедным слоям населения будет снижаться от одного десятилетия к другому. Это будет становиться причиной протестов и политических явлений, последствия которых трудно будет предсказать.
Станет ли врач будущего умнее и прогрессивнее? Несомненно. Будет ли человек будущего жить здоровее и счастливее? Едва ли.
Алексей Кащеев нейрохирург, преподаватель медицинского факультета РУДН
