Прецизионная медицина: Десять способов победить болезнь

Допустим, у нас имеется зона травмы, и в ней нужно возместить недостающие ткани. Если мы обратимся для этого к стволовым клеткам, то потребуется какая-то подложка, основа, на которой они должны расти. Для этого не годятся такие искусственные материалы, как, например, пластик, поскольку организм выявляет их и отвергает как чуждое ему вещество. Рави Кейн, инженер-биолог из Политехнического института Ренсселера в Трое, штат Нью-Йорк, решил обойти эту проблему. В качестве основы для роста стволовых клеток он использовал быстро разлагающийся в природных условиях альгинат — сложное углеводородное соединение, входящее в состав бурых водорослей. Микроскопические гранулы (микросферы) альгината приклеиваются к подложке с помощью разлагающего альгинат фермента альгинат-лиазы. В результате такая подложка, оказавшись внутри тканей, постепенно рассасывается, причем скорость рассасывания можно регулировать. Кейн надеется, что приготовленные из водорослей структуры позволят врачам имплантировать стволовые клетки непосредственно в поврежденные ткани, к примеру, здоровые костные стволовые клетки — в место перелома, а нервные стволовые клетки — прямо в те области мозга, которые пострадали от болезни Альцгеймера. В будущем аналогичные структуры позволят убить сразу двух зайцев, встраивая в нужное место сразу и стволовые клетки, и лекарственные препараты.

По всему миру ученые днем и ночью работают над новыми методами лечения рака — здесь и более эффективная химиотерапия, и улучшенные методы трансплантации костного мозга. Томас Кенслер, биохимик из Медицинского центра Джонса Хопкинса, задался целью поставить под вопрос актуальность всех последних успехов. Объединившись с коллегами из Дартмутского колледжа, Кенслер первым делом занялся поиском способов, позволяющих препятствовать самому образованию злокачественных опухолей. Рак можно рассматривать как результат стечения некой совокупности условий. Ненормальные клетки должны сгруппироваться в неподобающем месте в неподходящий момент, должна нарушиться межклеточная связь, которая обычно не допускает бесконтрольной дифференциации клеток и их безудержного размножения. В лабораторных условиях Кенслер сумел прервать эту последовательность неблагоприятных событий, обработав здоровые ткани химическим составом CDDO-Im. Этот препарат вырабатывается из кислот растительного происхождения и способен активировать природные ферменты, которые удаляют из клеток токсические соединения, порождающие мутации ДНК. К пациентам препарат CDDO-Im не поступит еще несколько лет, но когда он станет доступен, говорит Кенслер, «легко представить, как врачи будут прописывать его здоровым людям, исходя из их наследственной предрасположенности или специфических условий среды, в которой им необходимо пребывать. Наша цель — не допустить, чтобы самые первые раковые клетки вышли из-под контроля».

Есть такие особо стойкие к медицинским воздействиям бактерии и вирусы, как, например, вирус иммунодефицита человека или привычный стафилококк. В борьбе с ними используются антибиотики и антивирусные препараты, хотя они имеют серьезные недостатки. Антивирусные средства наносят ущерб поджелудочной железе и печени, а антибиотики оказываются бесполезны против множащихся сейчас штаммов, не поддающихся медикаментозному воздействию. К.Т. Цен, физик из Аризоны, в поисках выхода из этого тупика разработал многоцелевой аппарат, гарантирующий окончательную победу. Это сверхбыстрый инфракрасный лазер, который поражает бактерии и вирусы, не повреждая окружающие ткани. Новизна его подхода заключается в том, что этот лазер расправляется с патогенными организмами чисто механическими средствами, не включая в действие ни химические, ни биологические факторы. «С помощью лазера мы вызываем сильные вибрации в белковой оболочке бактерии или вируса и доводим их до такой степени, что рушатся слабые связи в вирусном капсиде или в клеточной стенке». Поскольку клетки млекопитающих не имеют таких оболочек, этот метод разрушает незваных пришельцев, в то время как тело пациента не подвергается ущербу. Сколько-нибудь масштабные клинические исследования этого метода пока еще не проводились, хотя предварительные эксперименты «ин витро» показывают, что лазерное воздействие эффективно уничтожает вирус иммунодефицита человека. «Судя по нашим первым успехам, — говорит Цен, — можно с уверенностью говорить, что через год-другой наши лазеры появятся в больницах».

Если вы хотите очистить свои сосуды от склеротических бляшек, к вашим услугам методика наподобие той, какой пользуется сантехник, прочищая канализацию. Правда, для этой процедуры вам придется надолго лечь в больницу. В Израиле, в институте Технион инженер Одед Саломон разработал автономный механизм величиной с комара — эта машинка способна проводить подобные хирургические операции без значительных разрезов, так что для полного заживления ран больному требуется не так уж много времени. В 1980-х годах была такая компьютерная игра — «Хирург с лазером — микрооперация». Вдохновившись ее идеей, Саломон сконструировал робота диаметром в 1 мм и назвал его ViRob. Крючковатые металлические лапки этого робота цепляются за внутреннюю поверхность вен и артерий, а встроенные в них лезвия срезают с поверхности сосудов небольшие кусочки ткани. Обычно при работе с хирургическим зондом врач держит его наружную рукоятку, высовывающуюся из разреза на теле. ViRob не нуждается в механических связях. После того как его запустят внутрь вены, хирург управляет скоростью и направлением его движения, перестраивая частоту внешнего магнитного поля. «Поскольку ViRob не нуждается в наружном ручном управлении, он может забраться в такие закоулки, которые раньше были недоступны, — говорит Саломон. — Теперь операции можно проводить даже на расстоянии, когда пациент находится дома». Автор предполагает, что уже через пять лет специалисты смогут использовать этот аппарат для таких практических нужд, как биопсия или восстановление кровеносных сосудов.