Медицина не стоит на месте. Новые открытия и технологии позволяют излечивать те болезни, которые совсем недавно считались неизлечимыми. Совершенно на новый уровень выходит также диагностика заболеваний. И сегодня мы расскажем про 5 самых необычных медицинских технологий
современности, которые уже в самом скором будущем могут стать обычным делом.
Само словосочетание «британские ученые» давно стало носить юмористическую окраску. Ведь они часто исследует совершенно абсурдные и непонятные вещи, вызывающие у общественности удивление. Но, бывает, что ученые из Великобритании занимаются, действительно, важными вещами. К примеру, недавно медики из этой страны представили революционную медицинскую технологию.
Она позволяет определить генетические заболевания в автоматическом режиме по фотографии. Компьютер, основываясь на снимках человеческого лица, может указать, какие проблемы могут появиться у человека в будущем.
Ведь исследования показали, что примерно тридцать процентов изменений, происходящих с лицом человека, обусловлены его хроническими и генетическими болезнями. А медики из Оксфорда создали программное обеспечение, позволяющее обнаруживать потенциальные проблемы пациентов на основе мельчайших деталей их физиогномики.
Медики давно искали способ оперативно бороться с приступами удушья у пациентов. Ведь долгое время самым эффективным вариантом в таких случаях была трахеотомия – рассечение хирургическим путем трахеи, чтобы вставить туда трубку. Но ученые из Бостонской детской клиники (Boston Children"s Hospital) придумали новый .
Они разработали инъекции, обогащающие человеческую кровь кислородом на время до тридцати минут. Это нужно, в первую очередь, для медицинских потребностей, проведения операций и спасения людей в экстремальных условиях. Но использовать технологию можно также в спорте и развлечениях.
Во время укола в тело попадают жировые частицы, содержащие в себе молекулы кислорода. Последние высвобождаются при контакте жира с эритроцитами и насыщают кровь необходимым человеку ресурсом.
Медикам из разных стран помогают находить рак у пациентов специально обученные собаки. Оказывается, эти животные способны обнаруживать раковые клетки в организме человека и даже отличать один вид заболевания от другого.
Самым известным подобным псом является , который «работает» в одной из онкологических клиник Южной Кореи. Его владельцы даже решили клонировать своего питомца, чтобы затем продавать пса с уникальными данными в другие больницы по всему миру.
А в Израиле решили пойти другим путем. Они создали технологию «искусственный нос», позволяющую определять раковые клетки при помощи электроники. Пациенту достаточно выдохнуть в специальную трубку, и компьютер диагностирует у него один из нескольких видов рака, если, конечно, это опасное заболевание у человека имеется. Более того, этот технологический нос во много раз более точный, чем нос лабрадора Мэрина.
Цветочная пыльца – это удивительное вещество, которое, попадая в дыхательные пути человека, может затем быстро распространиться в разные части тела, в том числе, в пищеварительную систему и на слизистые оболочки. Этот ее эффект и решили использовать в медицинских целях ученые из Университета Техаса.
Группа американских исследователей создала технологию, позволяющую проводить вакцинацию человека без использования игл и уколов. Она научилась покрывать вакциной цветочную пыльцу, которая затем проникает в человеческий организм и несет полезный препарат в самые сокровенные его уголки, где он затем легко впитывается.
Интересно, что самой сложной частью этого научного проекта была попытка научиться избавлять цветочную пыльцу от всех аллергенов. С этого, собственно, и начались исследования. А, научившись деаллергизации пыльцы, ученые смогли легко нанести на очищенный материал и медицинские препараты.
Долгие десятилетия самым действенным способом борьбы с депрессией были специализированные лекарства. Они вызывали побочные эффекты и зависимость, что негативно влияло не только на эмоциональное, но и физическое здоровье человека. Но недавно был разработан кардинально противоположный способ борьбы с этим заболеванием, основанный не на химии, а на электромагнитном излучении.
Шлем со сложным названием NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation Therapy System воздействует на определенные зоны коры головного мозга человека при помощи электромагнитных импульсов, заставляя возбуждаться нейтроны, ответственные за получение удовольствия.
Клинические опыты показали, что 30-40 минут, проведенные ежедневно в шлеме NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation Therapy System, позволяют больным депрессией людям чувствовать себя намного лучше, а тридцати процентам подобное лечение со временем приносит полное выздоровление.
22.12.2015
Здоровье человека — это наукоемкая индустрия, которая развивается с невероятной скоростью. Как ее изменят новые технологии и кто будет востребован на рынке труда в течение 20 следующих лет? «Учёба.ру» ставит диагноз будущему медицины.
За последние 100 лет наука спасения человеческих жизней сделала огромный шаг вперед, проникнув в тайны человеческого тела и психики. Она научилась бороться с инфекционными заболеваниям, разработала пластическую хирургию, освоила новые средства хирургического вмешательства, шла нога в ногу с последними достижениями миниатюризации. Мы больше не болеем оспой, забыли, что такое чума, знаем, как пересаживать сердце. Все это привело к тому, что в течение XX века средняя продолжительность жизни на планете выросла с 35 до 65 лет.
Медицина продвинулась очень далеко в решении самых разных проблем, связанных со здоровьем человека, но, увы, не решила их все. Сегодня перед ней стоят вызовы не меньшего масштаба чем век назад. До сих пор не покорен рак, неизвестные ранее вирусы возникают с завидной регулярностью, антибиотики теряют свою силу, новые привычки и образ жизни приносят новые болезни. При этом мы находимся в эпицентре генетической революции, усиленно изучаем структуру мозга, надеемся на большие данные и роботов, ждем прорывов в борьбе со старением. Тот, кто сегодня планирует связать свою жизнь с медициной, должен повнимательнее присмотреться к передовому краю ее развития и понять, как она может измениться к 2035 году.
| Робот-хирург Da Vinci |
Основным поставщиком новых технологий и профессий во всех областях человеческого труда сегодня являются информационные технологии. Врачи не исключение. Медицинские учреждения поголовно переходят с аналогового учета на цифровой, осваивают системы компьютерного анализа и прогнозирования. Тектонические сдвиги в системе здравоохранения в обозримом будущем связаны с возрастающей мощностью вычислений и работой с большими данным. В 2015 году компания Google объявила о запуске первого квантового компьютера D-Wave. Каким он будет через 20 лет, можно только гадать, но совершенно точно - очень и очень быстрыми. Таким скоростям и объемам понадобятся специалисты с продвинутым знанием IT, которые в состоянии управлять огромными массивами данных и заниматься их поддержкой - в будущем IT-медики и аналитики будут востребованы в медицине не меньше, чем медсестры или стоматологи.
Рука об руку с суперкомпьютерами идут системы автоматизации и робототехнические комплексы. Роботы-хирурги Da Vinci, выполняющие операция различной сложности, главным образом гистерэктомии и простатэктомии, уже присутствуют в более чем 2000 медицинских учреждений, 25 из которых находятся в России. Эти машины еще не полностью автономны, и вряд ли станут такими в скором времени. Они нуждаются в квалифицированных инженерах и операторах с навыками программирования - профессиях, которые точно будут необходимы и через 20 лет. Хирург и изобретатель из MIT Катерина Мор рассказывает в своей лекции на TED о том, что роботы могут дать врачами настоящие суперспособности, - а ведь их использование в медицине еще даже не начиналось.
Сетевые технологии и компьютеризация отрасли выводит на первый план персонализированные медицинские сервисы. Развитие трикодеров, аппаратов, способных ставить диагнозы автономно от врача, мобильных приложений и нательных датчиков-гаджетов только добавит масла в огонь. Известный генетик и исследователь цифровой медицины Эрик Тополь называет этот процесс «эмансипацией пациента» и считает, что информация и быстрая экспертиза вскоре будет не только доступна каждому без посещения кабинета доктора, но и позволит предсказывать и предотвращать большинство серьезных заболеваний на лету.
Здравоохранение выйдет за порог поликлиник и больниц, разгрузив их от мелких процедур и ненужной бюрократии. Так сформируется огромный рынок персонализированной терапии. Личные онлайн-врачи существуют и сегодня, но в течение ближайших десятилетий именно они будут доминировать в профессиональной среде. Ни один заинтересованный в здоровом образе жизни человек не откажется от мгновенного доступа к экспертному мнению, особенно, если для этого существует удобная платформа, а средства диагностики находятся под рукой. Работа врача будет схожа с работой персонального тренера и психоаналитика. Чтобы построить успешную карьеру в таком мире, понадобится квалификации, которые сегодня преподаются не в медицинских, а маркетинговых институтах - клиенториентированность и умение работать с людьми.
 |
| Дмитрий ШАМЕНКОВ, |
|
врач, основатель «Системы управления здоровьем», эксперт по разработке и внедрению новых технологий в медицине, член Экспертной коллегии Фонда развития Инновационного центра «Сколково» по биомедицинским проектам. |
|
«В вопросах здравоохранения не стоит отделять Россию от всего мира. Мы имеем те же самые проблемы, что и граждане европейских стран, стран Азии или Америки. Новые вызовы возникают очень быстро, однако на подходе новые решения. Думаю, что в ближайшем будущем стоит уделить внимание интеграции медицины и других наук. В первую очередь, биотехнологий, информационных технологий и когнитивных технологий. Появление новых материалов, роботехнических устройств, глубокого машинного обучения, генной инженерии, развитие социальных сетей и искусственного интеллекта полностью и непредсказуемым образом меняют нас самих и наш подход к медицине. Уверенно можно сказать, что медицина будущего - это информационная медицина, ориентированная на раннюю профилактику и высокотехнологичное протезирование. Я думаю, что доктор будущего - это сеть саморегулируемых квантовых компьютеров, глубоко изучивших геном человечества, наши поведенческие характеристики, а также все научные исследования, когда-либо проведенные нами. Главная проблема, которую останется решить человеку в будущем - это научиться жить свободным от диктата такой системы. Чтобы успеть это сделать, учиться нужно уже сегодня. Мы живем в самое удивительное время за всю историю человечества». |
Процесс персонализации медицины будет подхвачен прорывами в области генетики. В начале XXI века был завершен международный проект «Геном человека» по расшифровке ДНК. Исследования обошлись в 3 млрд долларов, а уже через 15 лет стоимость персонального секвенирования генома упала ниже 1000 долларов. Через 20 лет эта процедура будет проводиться в момент рождения, и каждый будет знать особенности своего генома, как группу крови. На рынке труда появятся консультанты-генетики. Они помогут в интерпретации результатов, проанализируют общее состояние здоровья и отправят пациента к нужному специалисту.
 |
| Схема работы CRISPR/Cas9 |
Еще интереснее, как новые технологии в области генетических исследований затронут здоровье человека напрямую. Например, наделавшая много шума система CRISPR/Cas9 - метод монтирования ДНК, который уже сегодня позволяет манипулировать генами напрямую. На данный момент технология выступает подспорьем в борьбе с тяжелыми болезнями и открывает фантастические перспективы в области перестройки ДНК эмбрионов. И хотя до полного понимания влияния механизмов работы человеческого генома на здоровье пока далеко - требуются дополнительные исследования - генетика кардинально меняет лицо медицины. «Это больше не научная фантастика», - так доктор Джордж Дэйли из Гарвардской медицинской школы характеризует происходящие изменения. В течение 20 лет CRISPR/Cas9 станет тем более обычным делом, требующим квалифицированных специалистов.
Генетические манипуляции и некоторые другие новые технологии, вроде пересадки лица, нейробиологии и изготовления искусственных органов, потребуют от общества поисков новых норм и правил регулирования медицинской отрасли. Для этого понадобятся эксперты с кардинально новым багажом знаний - медицинских, философских, социальных и политических. Сегодня это направление известно как «биоэтика» и уже появилось в программах ведущих университетов. Востребованность специалистов, обеспечивающих этические рамки работы с новыми технологиями, будет расти с каждым новым научным прорывом. Клонирование, трансплантология, моделирование ДНК, эвтаназия и другие чувствительные вопросы будут решаться под пристальным надзором специалистов в области биоэтики.
Кроме генетики, наука предоставит медицинской отрасли ряд специалистов в области биоимиджинга, таргетированой терапии, нейробиологии, оптогенетики, регенеративной медицины и нанотехнологий. Эти научные области сегодня вызывают наибольший интерес не только у экспертов, но и у бизнес-сообщества. Предприниматель и член стратегического комитета ИНВИТРО Сергей Шуплецов отмечает, что «в ближайшие 15 лет многие механические технологии будут вытеснены биотехнологиями. В первую очередь, это коснется здоровья. К примеру, будут изобретены препараты, которые нельзя назвать в полной мере лекарственными. Они будут контролировать и стимулировать естественные защитные силы организма».
Особенно хорошо в России представлены технологии 3D-биопринтинга. Так, российские специалисты одними из первых напечаталио рганный конструкт щитовидной железы мыши с помощью российского же биопринтера Fabion. Биопечать - это процесс воссоздания с копии органа на основе живых клеток организма. «Волшебство» происходит в специальном многофункциональном устройстве, чей масштаб совсем скоро дорастет до человеческих нужд. Лидеры индустрии в России - первая отечественная частная лаборатория, работающая в области трехмерной органной биопечати, 3D Bioprinting Solutions. Успешные опыты сегодня свидетельствуют о том, что через 20 лет в этом поле не будет недостатка работы.
Чтобы расширить понимание процессов, в результате которых происходит поражение клеток, и получить новые инструменты противодействия тяжелым заболеваниям, важно развитие новых техник лабораторных наблюдений, наподобие биоимиджинга. Российские специалисты преуспели и в этой области. Представители ИПФ РАН делают одни из самых качественных установок для флуоресцентного биоимджинга, которые играют большую роль в онкологических исследованиях и фармакологии. Другие актуальные разработки в области биотехнологий касаются наночипов, стволовых клеток и нейроинтерфесов. Специалисты в этих областях сегодня ценятся на вес золота и не потеряют свой статус до 2035 года.
Развитие современной медицины и общее повышение уровня жизни привели к тому, что демографическая структура населения сильно поменялась. В развитых и развивающихся странах появляется всё больше пожилых людей. По данным Росстата, к 2030 году треть населения России будет пенсионного возраста. Вероятно, это не предел, учитывая развитие совершенно новой области знаний - life science, которая ставит своей целью увеличить продолжительность жизни или вовсе победить старение. Группа филантропов во главе в Юрием Мильнером и Марком Цукербергом ежегодно вручает премию Breakthrough Prize и 3 млн долларов лучшим исследователям именно в этом направлении. Идея, что человек может, в среднем, жить больше 100 лет, находит всё больше приверженцев среди серьезных ученых.
Изменение демографической ситуации окажет заметное влияние на здравоохранение будущего. Во-первых, это приведет к появлению нового типа медицинских работников - специалистов по достойной старости, чьи способности и знания будут нарасхват в обществе, где доминируют люди старше 60 лет. Во-вторых, наука о продлении жизни сможет серьезно изменить структуру отрасли, став буфером всех новых технологий, которые будут необходимы стареющему населению для поддержания высокого качества жизни: от пластической хирургии до биопечати новых органов взамен обветшавших. Спрос на качественные медицинские услуги будет пропорциоанльно расти.
Медицину ждут большие, но вполне прогнозируемые перемены. Следующие 20 лет станут эпохой персонализации, компьютеризации и биотехнологизации отрасли. Это не значит, что индустрия испытает серьезный кризис. Совсем наоборот. Новые технологии скорее приоткрывают перед человечеством золотую эру здравоохранения. Всё больше болезней поддаются лечению. Затраты на здоровье растут с каждым годом. Инновации расширяют рынок медицинских услуг, добавляя россыпь новых рабочих мест, а процессы автоматизации пока не угрожают даже самому низкоквалифицированному персоналу. В будущем медицина останется при лучших своих качествах - будет интересной, благородной и выгодной профессией, и главное - на любой вкус.
Врачи будущего
| IT-медик | Специалист по биоэтике | Хирург-оператор |
| Специалист в области IT, баз данных и медицинского программного обеспечения. | Изучает и решает спорные медицинские вопросы с точки зрения закона и морали. | Оператор автоматизированных хирургических систем. |
| Генетический консультант | ДНК-хирург | Онлайн-терапевт |
| Занимается проведением генетического анализа и интерпретацией его результатов. | Специалист в области монтирования ДНК и манипуляции с генами. | Специалист широкого профиля, оказывающий персональные медицинские услуги в удаленном режиме. |
| Эксперт в области life science | Специалист по трансляционной медицине | Клинический геронтолог |
| Специалист, занимающийся вопросами максимизации здорового образа жизни и ее продления. | Способствует переносу фундаментальных исследований в биомедицине в общую медицинскую практику. | Специалист по здоровой старости. |
| Тканевый инженер | ||
| Профессионал в области биопечати. |
Точки входа в медицину будущего в России
Российское медицинское образование сегодня продолжается от шести до 18 лет. Сразу после вузовской «шестилетки» выпускники могут стать только терапевтами или педиатрами. Постдипломное образование для получения специальности займет еще от двух до пяти лет. Дольше всего учатся те, кто хочет стать доктором наук: в этом случае продолжительность образования будет сравнима с продолжительностью жизни человека, достигшего совершеннолетия.
Учёба.ру«Распечатайте мне печень, пожалуйста! Из обычных клеток, для возраста 25 лет. Сердце пока не надо…»
Такая она, медицина будущего. С напечатанными на 3D принтерах органами, гуляющими по сосудам наноботами, зубами из пробирки и прочими странными штуками. А ведь когда-то мы просто мечтали победить все болезни!
Увы, в этом сегменте похвастаться нечем. От СПИДа, рака и даже обычного гриппа по-прежнему умирают люди. Может быть, медицина движется совершенно не в том направлении?
Нанороботы вместо лекарств
Ученые прогнозируют, что в будущем не будет никаких инъекций и таблеток. Вместо них достаточно будет выпить «гремучую смесь» из нанороботов или приклеить к руке специальный пластырь. Разговор с патологическими клетками будет коротким: нанороботы найдут их в организме и успешно уничтожат. В перспективе — даже изменение структуры ДНК, что поможет предотвратить мутации.
В теории все это звучит очень вкусно и оптимистично. Однако так ли это на самом деле? Таблетки пьют все, от нанороботов же большинство людей может отказаться – например, из религиозных соображений.
Второй камень преткновения – наноробот должен работать не просто хорошо, а идеально. Представь, какой монстр может родиться, если при изменении ДНК что-то пойдет не так?
Киборги – почти люди?
Приставка «почти» не дает покоя ни автору этой статьи, ни тем, кто смотрел хотя бы одну часть «Терминатора». Медицина активно работает в данном направлении – уже сегодня многие люди имеют стимуляторы в сердце. Не исключено, что в будущем можно будет заменить высокотехнологичными протезами целые органы.
Впрочем, создание киборга – предприятие сомнительное. Учитывая тот факт, что большая часть нашей планеты уже сегодня перенаселена, а цифра в 7 млрд. продолжает расти, идея создать «нового человека» вдобавок к миллиардам других видится как минимум странной. Конечно, если киборг не будет нуждаться в пище и зарплате, кто-то в этом бренном мире только выиграет. Но чем все закончилось в «Терминаторе», вы прекрасно помните!
Биопечать органов на принтере
Биопечать – пусть и новое, но уже успевшее показать свое «Я» направление в медицине. Оно развивается параллельно с аддитивными технологиями.
Если в двух словах, то ученые всего мира пытаются создать принтер, на котором можно будет напечатать человеческие органы: почки, печень и даже сердце. Костные и хрящевые импланты принтеры уже печатают, так что перспектива у данного направления действительно есть.
Для печати используются стволовые клетки, которые наносятся на макет. Наибольших успехов в данном сегменте смогла достичь компания Organovo, напечатавшая печеночную ткань. Биопринтинг не стоит на месте – в ближайшие пять лет планируется серьёзное освоение рынка трансплантологии.
Люди забудут о лечении зубов
Британские специалисты внедряют технологию, позволяющую выращивать зубы… прямо во рту у пациента. Они изготавливают зачаток зуба с помощью эпителия десны пациента и стволовых клеток мышей. Зуб формируется в пробирке, после чего его перемещают в полость рта. Здесь зуб имплантируется и растет дальше до нужных размеров.
В случае успешной реализации проекта зубы действительно будут выращивать, как огурцы на даче.
Умерших еще можно спасти?
В завершение – еще одно достижение медицины настоящего и перспективного будущего. Американца Сэма Парниа успели окрестить «врачом от Бога». Реаниматолог делает невозможное – возвращает людей к жизни даже спустя 3 часа после клинической смерти. Способ «воскрешения» заключается в немедленном охлаждении тела человека. После этого всю его кровь прогоняют через особый прибор ЕСМО, насыщающий кровь кислородом.
Данный метод работает лишь в 30% случаев смерти, но он позволил спасти уже несколько человек. Единственный недостаток – огромные затраты на возвращение к жизни каждого из пациентов.
Резюмируя все озвученное выше, отметим: медицина будущего обладает колоссальными перспективами и возможностями. Какие-то методы активно внедряются сегодня, другие только тестируются. Однако по большому счету хочется одного – чтобы люди были здоровы и счастливы. А для этого вовсе не обязательно иметь железное сердце и печень с 3D-принтера!
Медицина будущего: что день грядущий нам готовит? обновлено: Ноябрь 27, 2018 автором: Татьяна Гребцова
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.
Биотех и медицина – одни из самых модных, востребованных и интересных направлений в высокотехнологичном бизнесе. Тысячи амбициозных стартапов привлекают миллиарды инвестиций и представляют продукты, которым место скорее на страницах фантастических романов. Хирурги, которые видят ваше тело насквозь, неразличимые глазом датчики, анализирующие информацию о вашем самочувствии, кибернетические конечности для инвалидов, лазерные скальпели, генная терапия, роботы-сиделки и многое другое. Как все это меняет мир медицины и что нас ждет в ближайшем будущем?
Диагностика
Основа лечения - правильный диагноз, поэтому почти треть современных компаний в биотехе так или иначе связаны с мониторингом физического состояния человека. Наиболее перспективное направление развития - внедрение в организм микродатчиков. Это могут быть небольшие таблетки вроде создаваемых FitBit, или биометрические татуировки, такие как VivaLNK, или RFID - микрочипы, имплантируемые под кожу. Подобные датчики не только в режиме реального времени измеряют все важные параметры здоровья, но и создают полноценную медицинскую карту в облаке, которую может использовать лечащий врач.
Проекты вроде Qualcomm Tricorder X Prize или Viatom Check Me, измеряющие пульс, температуру тела, насыщение ее кислородом, систолическое и артериальное давление, физическую активность и сон, открывают новую страницу в медицинской помощи. Вместо текущих симптомов врач видит динамику на протяжении месяцев. Сами пациенты получают возможность оперативнее замечать негативные изменения в своем состоянии, а медицинские и страховые компании использовать больше данных для оптимизации расходов на лечение и страхование.
Замена и модификация органов
Кростехнологичные проекты обеспечивают прорывы в большинстве медицинских направлений. Например, сочетание 3D-сканирования, 3D-печати, продвинутого софта и новых полимеров произвели революцию в области стоматологии. Если раньше люди вынуждены были выпрямлять зубы и исправлять прикус посредством болезненных, долгих операций, вроде протезирования или брекетов, то сейчас на рынке появилась технология «элайнеров», индивидуальной программы использования прозрачных фиксаторов с минимум неудобств. Еще пять лет назад, когда я только основал компанию StarSmile, об элайнерах в России знали единицы, сегодня – эта технология прочно входит в нашу действительность, особенно с появлением большего количества биосовместимых материалов. В мире уже появились специализированные компании, типа немецкой Next Dent, сосредоточенных только на разработке новых материалов. И их усилия уже приносят свои плоды: сегодня доступны материалы, из которых можно печатать пластиковые временные коронки или целые съемные протезы в нескольких цветах.
Медицинская 3D-печать и биотехнологическая промышленность заново проектируют весь мир фармацевтики и донорских органов. 2016 был годом успешной 3D-печати печени, артерии и кости. Пересаженные органы показали успешное приживление: поскольку новые ткани основаны на генетической карте самого пациента, то риск отторжения при удачной пересадке минимален. Более того, новые органы сами развивали в себе сеть сосудов и капилляров. В этом году Harvard’s Wyss Institute вплотную приблизился к созданию искусственной почки. И уже в ближайшем будущем врачи смогут напечатать замену для любого органа в нашем теле. Аналогичная ситуация в фармацевтике – 3D-принтеры будут готовить для пациентов дозы лекарств, распечатанных на месте по модели, подготовленной индивидуально лечащим врачом.
Параллельно с печатью живых органов развивается индустрия создания киборгов. Сейчас автоматизированные протезы имеют замещающий характер: миллионы пациентов носят имплантированные дефибрилляторы или кардиостимуляторы, роботизированные конечности, подключенные к нервной сети. Но потенциал развития данного направления гораздо выше, чем простое замещение. Достижения в области будущей медицинской техники будут направлены не столько на ремонт физических недостатков, сколько на создание органов более совершенных, чем спроектированные эволюцией. Зрение во всех областях спектра, усиленные мышцы, сердце, которое никогда не перестанет биться, легкие, позволяющие дышать под водой или в удушливом дыму и т. д. Но пока такие направления остаются чисто теоретическими, работают гораздо более простые, но тем не менее эффективные проекты вроде е-NABLING. Это программа по свободному обмену 3D-моделями доступных протезов плюс инструкции по их печати и эксплуатации.
Исследования
Следующее важнейшее направление биотеха - модернизация процесса R&D. В этой области отчетливо заметны два крупнейших направления: изучение генома человека и моделирование физических процессов с помощью специализированных программ. В мире уже испытывается целая серия микрочипов, которые могут быть использованы в качестве моделей человеческих клеток, органов или целых физиологических систем. Преимущества такой инновации неоспоримы: вместо долгих и опасных исследований компании могут программировать поведение и реакцию человека на тот или иной раздражитель в контексте биотеха на разрабатываемые лекарства. Эта технология спровоцирует революцию в области клинических испытаний и полностью заменит тестирование на животных и людях.
Проект расшифровки генома человека начался около 30 лет назад, но настоящие прорывы были связаны с ростом вычислительной производительности компьютеров. Сейчас эта работа близка к завершению, определено большинство функций генов в ДНК-цепочке человека. На практике это означает начало эры персонализированной медицины, когда каждый пациент сможет получить индивидуальную терапию с настраиваемыми лекарствами и дозировками. Уже сейчас существуют сотни основанных на фактических данных приложений для персональной геномики. Метод быстрого генетического секвенирования был впервые применен командой Стивена Кингсмора для спасения жизни маленького мальчика в 2013 году. Тогда это было невероятным, крайне затратным и уникальным по своей эффективности случаем. Уже в ближайшем будущем это станет обыденной медицинской практикой.
Операции будущего и новое образование
В медицине еще долго будет необходимо присутствие живых врачей. Но благодаря технологиям у них в распоряжении будет нечто большее, чем два обычных глаза: на помощь придет дополненная реальность. Уже сейчас эта, на первый взгляд развлекательная, технология начинает проникать в медицинскую сферу. Цифровые контактные линзы от Google корректируют курс лечения диабета через измерение уровня глюкозы в слезных протоках. Разработка Microsoft Hololens (использование AR во время операций) уже проходит тестирование в Германии. Получаемые через сканирование данные проецируются на очки хирургу, так что доктор буквально может смотреть сквозь тело пациента, видеть кровеносные сосуды перед началом разреза, определять плотность и структуру ткани. Как дополнительное улучшение можно использовать интеллектуальные инструменты: например, хирургический нож iKnife от Imperial College работает как световой меч джедаев. Электрический ток позволяет делать надрезы с минимальной потерей крови, а испаренный дым анализируется масспектрометром в режиме реального времени, давая хирургу полную картину по составу тканей организма.
Еще одна сфера применения AR – программы медицинского обучения. В 2016 году доктор Шафи Ахмед провела первую операцию с использованием камер виртуальной реальности в больнице Royal London. Каждый желающий мог наблюдать за ней в режиме реального времени через две камеры, дающие обзор в 360 градусов. Технологии могут совершенно изменить форматы профильного образования: молодые медики будут изучать анатомию на виртуальных таблицах рассечения, а не на человеческих трупах, а сотни учебных томов будут преобразованы в виртуальные 3D-решения и модели с использованием дополненной реальности. Именно в этом направлении сейчас работают такие компании, как Anatomage, ImageVis3D и 4DAnatomy: интерактивный софт, построенный на дополненной реальности и моделировании ресурсов.
Забота о пациентах и медицинский суперкомпьютер
Роботы постепенно входят в мир заботы о пациентах. Работа врача – поставить диагноз, назначить лечение или провести операцию, а круглосуточный уход можно переложить на плечи разумных автоматов. Сейчас на рынке развиваются сразу несколько подобных проектов. Робот TUG – мобильное устройство, способное нести несколько стоек, тележек или отсеков, содержащих препараты, лабораторные образцы или другие чувствительные материалы. RIBA и Robear используются в работе с пациентами, которые нуждаются в помощи: оба могут поднимать и перемещать пациентов в постели, помочь пересесть в инвалидную коляску, встать или приподняться, чтобы предотвратить пролежни, взять ряд анализов и передать их врачи.
Помимо механических помощников в медицине активно используются методики машинного обучения. Разрабатываемый IBM Watson – искусственный интеллект в области медицины, будет помогать врачам в анализе больших данных, мониторинге как отдельных пациентов, так и целых социальных групп, принятии важных клинических и профилактических решений. Watson имеет возможность прочитать 40 млн. документов в течение 15 секунд и предложить наиболее подходящие методы лечения. Также суперкомпьютеры привлекаются к разработке лекарственных средств для моделирования их влияния на различные болезни, сокращения побочных эффектов и поиска оптимальных химических формул. Еще одно направление – статистика и администрирование. Google Deepmind Health использует данные медицинской документации, чтобы обеспечить наиболее востребованные, эффективные и быстрые услуги в области здравоохранения.
В качестве резюме
Нельзя не упомянуть и о рисках, которые несут в себе прогрессивные технологии. Например, развитие видеоигр спровоцировало синдром зависимости и даже посттравматические расстройства, шлемы виртуальной реальности вызывают привыкание и проблемы со зрением и координацией. Медицинский 3D-принтер наверняка сможет распечатывать не только полезные витамины, но и героин. А лекарства на основе генома в руках террористов – потенциальная угроза появления биологического оружия. Как и любой аспект прогресса, развитие медицины несет в себе множество угроз, и какая чаша весов в итоге перевесит, предсказать невозможно.