Знание-сила, 2001 № 02 (884)

XXI век: Медицина в борьбе за человека.

* Для диагностики наследственных заболеваний начнут широко применяться генетические чипы.

* В борьбе с болезнями, вызванными наличием определенных генов, медики станут подавлять активность этих генов, мешая недугу развиться.

* С помощью генетических манипуляций можно добиться, чтобы организм усиленно вырабатывал красные кровяные тельца. Это улучшит снабжение тканей тела кислородом.

* Генетическая терапия укрепит опорно-двигательный аппарат человека. В нашем организме имеется особый фактор роста – «IGF-I». Эта короткая белковая нить активизируется всякий раз, как только клетки мышечной ткани получают повреждение. По ее сигналу стволовые клетки тотчас превращаются в мышечные клетки, подменяя пострадавших и заглаживая вред. В организме пожилых людей эта программа перестает работать; мышечная ткань больше не наращивается. Отдельные клетки гибнут, их становится все меньше. Никакой замены им нет. Чтобы обратить процесс вспять, надо внедрить ген, отвечающий за производство «IGF-I». Такая инъекция для организма все равно, что молодильная вода. Он тут же начнет вырабатывать фактор роста в большом количестве. Эта терапия поможет также сотням тысяч людей, которые страдают от мышечной атрофии, вызванной наследственными дефектами.

* Чтобы избавиться от лишнего веса, не понадобятся строгие диеты: достаточно принимать лекарства, улучшающие обмен веществ.

* Врачи научатся эффективно бороться с облысением. Механизм этого процесса, удручающего многих мужчин, известен. Гибель волос вызывает мужской половой гормон – тестостерон, проникающий к их корням. Особый фермент – «5-альфа-редуктаза» – превращает его в другой, очень активный гормон: дегидротестостерон. Под его влиянием фолликулы перестают питать волосы, и те чахнут. В будущем специальные препараты станут блокировать вредное действие фермента, спасая шевелюры мужчин.

* Кому из нас не доводилось сетовать на свою забывчивость или непонятливость? Подобные проблемы раздражают. Со временем улучшить умственные способности человека можно будет с помощью таблеток. Что в этом невозможного? «Я думаю», и, значит, внутри меня протекают какие-то химические процессы, одни молекулы взаимодействуют с другими, а раз так, то можно вмешаться в эти события и ускорить молекулярные реакции, подобрав пилюли определенного состава. Ведь интеллект – это во многом умение находить нужные решения быстрее других, а для этого надо успевать просчитывать больше вариантов, чем другие.

* Широкое распространение получат продукты, обогащенные витаминами. Они помогут повысить продолжительность жизни человека.

* Специально разводимые бактерии, содержащиеся в йогуртах, будут восстанавливать флору кишечника. Так лакомство станет снадобьем.

* Овощи и фрукты… позволят провести всеобщую вакцинацию населения в странах третьего мира. Для этого нужно ввести, например, в ДНК банана схему необходимых антигенов. Теперь клетки растения начнут вырабатывать вакцину. Съев такой банан, человек сделает себе прививку от определенной болезни. Плантации генетически измененных растений будут защищать жителей африканских и азиатских деревень от всевозможных недугов; сейчас же многим из них вакцины не по карману. Действенность «съедобного шприца» уже испытали на себе мыши. Американские ученые убедились, что, пообедав картофелем с измененной ДНК, зверьки стали неуязвимы для вирусов гепатита.

* Отпадет необходимость в донорских органах тела. Биотехнологи научатся вырашивать их в своих лабораториях.

* Из стволовых (родоначальных) клеток можно будет вырашивать любые из почти двухсот видов клеток, имеющихся в человеческом организме. Пока что наше тело использует стволовые клетки лишь для восстановления регулярно обновляющихся тканей: эпидермиса, покрова пищеварительной системы, мышечных и некоторых других тканей. В случае утраты практически любого своего органа человеческое тело не способно вырастить ему замену. Нам остается лишь завидовать тритонам и саламандрам. Так, тритоны могут восстанавливать утраченные ноги, челюсти, хвост, хрусталик и сетчатку глаза и даже фрагменты удаленного у них сердца. Если ученым удастся перехитрить природу, то повреждения сердечной мышцы можно будет лечить, стимулируя рост ее ткани.

* Со временем клетки взрослой ткани можно будет перепрограммировать и превращать в стволовые клетки. Отпадет необходимость в этически спорных манипуляциях с эмбриональными клетками.

* Улучшится качество искусственных органов тела. Механические имплантаты, с помощью которых сейчас заменяют дефектные клапаны сердца, оставляют желать много лучшего. Ученые надеются создать клапаны из материалов, биологически совместимых с тканями нашего организма, например из полиуретана. После пересадки такого сердца человек будет вести вполне обычную жизнь – практически такую же, как до операции. «Нет ничего невозможного – все можно сделать своими руками» – таков девиз биологов. В различных лабораториях мира ищут новые материалы, из которых можно идеальным образом изготавливать кожу, кровеносные сосуды, пищевод, носовую перегородку, печень, поджелудочную железу.

* Появятся способы защитить организм от старения. Особое внимание ученых вызывают митохондрии и теломеры. Митохондрии, «электростанции клетки», вырабатывают энергию путем окисления. При этом возникают агрессивные частицы – свободные радикалы. Они вызывают повреждения у самих митохондрий и разрушают другие клеточные структуры. Дефекты накапливаются. Митохондрии вырабатывают все меньше энергии – человек слабеет.

На концах хромосом располагаются теломеры. Они защищают хромосомы, словно футляр. При каждом делении клетки они укорачиваются. Когда теломера уменьшается до определенной величины, клетка перестает делиться; она старится и умирает. В XXI веке будут созданы лекарства, которые станут замедлять вышеописанные процессы.

* В настоящее время в мире проживают около 135 тысяч человек, достигших столетнего возраста. Всего через полвека, по прогнозу американского World Future Society; их число возрастет в шестнадцать раз и достигнет 2 200 ООО человек. Таким образом, у тех, кому сейчас около пятидесяти, поразительно высоки шансы отметить свой столетний юбилей – за всю историю человечества не было такого! Значительно увеличится число тех, кому за восемьдесят: в 2050 году их будет около 370 миллионов человек, и многие из них продолжат вести активный образ жизни.

Фотографии ребенка, развивающегося в материнском чреве, станут намного четче. Они будут трехмерными. Несколько сделанных подряд снимков наглядно покажут процессы, протекающие в организме ребенка. Врач увидит, как бьется сердце будущего малыша, как циркулирует его кровь.

По отдельным томографическим изображениям компьютер воссоздаст облик внутренних органов человека и расположение сосудов. Мощное магнитное поле ялерно-спинового томографа позволит разглядеть различные виды тканей и особенно отчетливо обрисует метастазы. Уже через несколько лет врачи, используя томограммы, будут совершать виртуальные путешествия по желудочно-кишечному тракту пациента или по его кровеносным сосудам, что позволит безошибочно назначать лечение или проводить операцию.

Этот вид диагностики позволит проследить за тем, как внутренние органы нашего тела снабжаются кислородом. Взорам ученых откроется деятельность отдельных клеток организма. Наконец, мы посекундно увидим, как работает человеческий мозг. Используя ядерно-спиновой томограф и элекгроэнцефалограф, нейробиологи надеются досконально исследовать принципы работы головного мозга и расшифровать схему нейронального управления всем человеческим телом.

В XXI веке врачи все реже будут в целях диагностики брать образцы тканей или разрезать тело пациента. Эти грубые методы уступят место наблюдению за внутренними органами тела. Главными орудиями врача-диагноста станут томографы и микроскопы. Будет широко применяться лазерно-растровый микроскоп, встроенный в наконечник эндоскопа. Его оптика позволит рассмотреть отдельные клетки тела. Если ввести в организм вещества, вызывающие флуоресценцию раковых опухолей, то любые болезненные образования будут заметны сразу; их можно ликвидировать прямо в зародыше.

Растровый силовой микроскоп, изобретенный в 1986 году, стал стандартным инструментом генетиков. Всю информацию о структуре исследуемого объекта мы получаем благодаря колебаниям миниатюрного пружинного рычажка, снабженного тонкой иглой диаметром всего 100 нанометров. Эта игла парит над поверхностью объекта, пребывая в силовом поле атомов. Ее острие удерживается на расстоянии в 10 – 100 нанометров от исследуемой поверхности. Специальный вибросниматель преобразует пики и впадины атомарного ландшафта в картинки. С помощью подобного микроскопа мы можем исследовать материалы, не проводящие ток, например, полимеры или органические молекулы. Он позволит увидеть первооснову нашей жизни – отдельные нити ДНК. Используя этот микроскоп, можно удалять отдельные группы генов и заменять их модифицированными фрагментами ДНК. Вырезанный участок ДНК остается на острие «ножа-микроскопа»: его удерживает пусть и незначительная, сила притяжения.

Наноинженеры уменьшат медицинскую аппаратуру до размеров молекул. Крохотные нанороботы помчатся по кровеносным сосудам, проникая в любые уголки тела. Они будут выискивать различные дефекты, например мутировавшие клетки, опасные вирусы или частицы ядовитых веществ, попавшие в кровь, а найдя их, тотчас примутся обезвреживать. Кроме того, нанороботы будут постоянно определять важнейшие показатели самочувствия человека.

Хронические больные будут все реже приходить на прием к врачу. В XXI веке они станут общаться с ним в основном по Интернету, находясь под постоянным присмотром приборов. Подобная схема уже сейчас применяется для наблюдения за грудными малышами, предрасположенными к внезапной смерти. Чтобы не потерять ребенка, его одевают в специальный жилет, в который вшиты приборы, измеряющие давление, частоту дыхания и пульс. Как только они зафиксируют какие-либо резкие изменения этих показателей, тут же раздается сигнал тревоги. Родители и врачи вовремя замечают опасный приступ у малыша. Примерно под таким же контролем окажутся и хронические больные. Кроме того, ученые опробуют сейчас имплантаты, которые можно вшить прямо под кожу, чтобы они постоянно следили за кровяным давлением пациента, работой его сердечно-сосудистой системы или же содержанием сахара в крови.

Человеческое тело можно просвечивать рентгеновскими лучами, магнитными полями, микроволнами, инфракрасным светом или ультразвуком, получая его трехмерное изображение в естественных тонах – голограмму. Медики примутся исследовать ее так, словно перед ними расположился сам пациент. Можно изготовить и отдельные голограммы клеточных ядер, мембран или митохондрий, чтобы исследовать любые изменения их структуры.

В недалеком будущем хирурги, переступая порог операционного зала, перестанут полагаться на одну лишь ловкость своих пальцев. Им примутся ассистировать роботы, и они- то привнесут в работу людей недостижимую прежде точность.

Вряд ли можно воспринимать как должное, что хирургу приходится вести эндоскоп вручную. Стоит руке чуть задрожать, дернуться, и лпя операции, например, на головном мозге это будет иметь самые плачевные последствия. Своей собственной рукой врач разрушит важнейшие структуры мозга.

Да, возможности руки ограничены. Точность действий исчисляется миллиметрами. Для сложных нейрохирургических операций этого недостаточно. Ведь во время операций на отдельных участках мозга счет идет на доли миллиметра. От них зависит успех, ну а за неудачу платит пациент. Своей собственной жизнью.

По оценкам экспертов, роботы примутся за проведение операций не скоро – около 2015 года. Как ни странно, это событие вызывает у многих опасения. «Когда заходит речь о появлении роботов в операционном зале, перед глазами почти автоматически возникает картина «медицинской фабрики» – с пациентами, что, словно заводские болванки, лежат на ленте огромного конвейера, который безжалостно доставляет их к каким-то странным станкам, автоматически разрезаюшим их», – преобладает именно такое мнение.

Врачам остается лишь взывать к доверию: хирургические операции никоим образом не будут поставлены на поток, никакого «медицинского конвейера» не появится. Автоматы лишь сведут к минимуму возможный риск при проведении операций, а также позволят шире внедрять новые методы лечения. И тогда пациенты, спасенные от опухоли, угнездившейся в мозге, не лишатся попутно какой-либо здоровой его части.