Одной из главных задач человечества на сегодняшний день является поиск панацеи от смертоносных болезней и максимальное продление человеческой жизни. Увы, никакой «чудо-таблетки» не существует. Однако множество передовых разработок в области биотехнологий, которые ведутся сегодня в мире, шаг за шагом приближают нас к решению ряда насущных проблем со здоровьем, ещё вчера казавшихся неразрешимыми.
Постигая тайны микромира
Изучение микромира – одна из главных задач современной науки, однако до недавнего времени возможности исследователей были несколько ограничены. Так, например, единственным способом получить качественное изображение клеточных органелл (жизненно необходимых компонентов клетки) оставалась электронная микроскопия. Однако этот метод, построенный на излучении потока электронов, приводит к гибели изучаемой клетки, что ограничивает его применение. Кроме того, запись трёхмерного изображения одного такого элемента занимала целых 20 часов.
Однако группа учёных Королевского технологического института в Стокгольме (KTH) сумела решить данную проблему, предложив революционный неинвазивный метод получения трёхмерных микроизображений. При облучении некоторых веществ ультрафиолетом возникает флуоресценция, которая заставляет молекулы облучаемого вещества прийти в возбуждённое состояние и испускать свет большей длины волны. Данный способ уже был хорошо известен учёным, однако прежде применялся для создания только двумерных изображений, тогда как теперь, благодаря ряду технологических усовершенствований, таким способом можно воссоздать полноценную 3D-модель, сохраняя при этом жизнедеятельность клетки. Более того: благодаря скоростной фиксации изображений с частотой один-два раза в секунду живые объекты столь малого размера теперь можно исследовать в динамике с высочайшим разрешением (до 50 нм), что раньше было недоступно в принципе.
Возможность получить высококачественное трёхмерное изображение митохондрий в живой клетке открывает широкие перспективы в познании тайн человеческого организма. В частности, новая биотехнология значительно облегчает исследование локализации и функционирования нейронных белков в синапсах и аксонах, где органеллы и белки слишком активно перемещаются и очень плотно примыкают друг к другу, что ранее делало невозможным их исследование менее быстрыми и чувствительными методами. Таким образом, передовая медицина приблизилась ещё на один шаг к глубинному изучению работы человеческого мозга и изобретению новейших способов лечения нейродегенеративных заболеваний.
Растворимый кардиостимулятор
Одной из передовых биотехнологий последнего времени стал временный кардиостимулятор, разработанный учёными из США. Он способен самостоятельно и без вреда для здоровья исчезнуть из живых тканей, не оставив следа. Этот биодеградируемый гибкий прибор толщиной всего 250 мкм, работающий без батареек и проводов, обещает стать незаменимым в тех случаях, когда пациенту требуется лишь временная стимуляция сердечного ритма или он стоит в очереди на установку постоянного кардиостимулятора. Раньше установка и последующее удаление такого прибора было мучительным и травматичным: в сердце пациента вставлялись электроды, подключённые к внешнему устройству проводами, что создавало значительные неудобства и повышало риск незапланированного отключения. Кроме того, существовала необходимость извлекать временный кардиостимулятор через три-семь дней, что повышало риск тромбозов и попадания в организм инфекции, а также приводило к повреждениям органических тканей и сосудов. В отличие от этой устаревшей технологии, временный кардиостимулятор нового поколения заряжается от внешнего беспроводного устройства.
Что ещё важнее, он состоит из полимера PLGA, магниево-вольфрамовой антенны, диода на силиконовой нано- мембране и воска растительного происхождения – то есть только из тех компонентов, которые растворяются и выводятся без остатка из организма не позднее, чем через семь недель после установки. Прибор успешно прошёл все необходимые испытания на животных и на препаратах человеческого сердца, так что его практическое применение в области медицины совсем скоро обещает стать повседневным.
В борьбе за женское здоровье
Среди смертоносных заболеваний немало тех, которые легче предотвратить, чем лечить. К ним относится и такой страшный диагноз, как рак шейки матки, который в среднем ежегодно уносит жизни 260 тысяч женщин. На сегодняшний день эффективное лечение возможно только на до- метастатической, то есть ранней стадии онкологии. А ещё лучше – нанести по незримому врагу превентивный удар с помощью вакцины против вируса папилломы человека. Однако проблема лечения пациенток на поздних стадиях рака шейки матки, увы, никуда не исчезает, а такие широко известные методы, как химио- и радиотерапия, а также хирургическая операция в большинстве случаев дают лишь временную передышку перед рецидивом.
Наиболее перспективной разработкой в области лечения рака шейки матки несколько лет назад стал ингибитор Keytruda, вырабатывающий антитела pembrolizumab. Однако эффективность данного препарата показала себя лишь у 17 процентов пациенток, а медианная выживаемость составила 9,4 месяца. Причина тому – выработка белков PD-1, препятствующих иммунному ответу, способному уничтожить злокачественную опухоль. Однако в минувшем году компаниям Sanofi и Regeneron наконец удалось предложить более эффективный препарат Libtayo, антитела которого нацелены подавлять выработку белков PD-1. Согласно проведённым исследованиям, эта усовершенствованная разработка увеличивает медианную выживаемость до 12 месяцев и снижает риск летального исхода среди пациенток на метастатической стадии на 31 процент, что значительно превосходит эффективность химиотерапии.
Тем не менее специалисты считают данный результат лишь первой ступенью на пути к успеху. Помимо дальнейшего усовершенствования ингибиторов, разрабатывается и такой метод лечения, как клеточная терапия. Она основана на немодифицированных лимфоцитах, выделенных из опухоли больного, – методе, который пытаются применять ещё с 1985 года, однако за отсутствием передовых биотехнологий до настоящего времени – безуспешно.
На сегодняшний день проверить эффективность данного метода удалось только на 27 пациентках, причём без долговременных данных о выживаемости. Тем не менее и такая скромная выборка даёт некоторые надежды: в 11 случаях рост опухоли остановился, в девяти случаях опухоль частично уменьшилась, а у трёх пациенток пропала полностью.
Слезть с инсулиновой иглы
Ещё одна смертельно опасная болезнь – диабет I типа, от которого по всему миру страдают миллионы людей. Эти пациенты вынуждены до конца жизни постоянно контролировать уровень глюкозы в крови и всецело зависеть от инъекций инсулина, избыток которого может приводить к гипогликемии с последующей комой или летальным исходом.
Альтернативным способом лечения на сегодняшний день является пересадка клеточного материала от умерших доноров, однако такой метод считается ненадёжным, сопряжённым с рядом рисков и противопоказаний, отчего применяется крайне редко: с 1999 по 2015 год в мировой медицинской практике было осуществлено только 1086 таких операций.
В то же время регулярно предпринимаются попытки заменить донорские клетки искусственно выращенными в лаборатории. Ещё в 2014 году компания ViaCyte начала клиническое исследование имплантации под кожу больного специального устройства, которое содержит предшественники клеток поджелудочной железы, полученные из эмбриональных стволовых клеток. Однако метод не показал долгосрочного эффекта и не смог обеспечить достаточный уровень инсулина. И только в прошлом году впервые инъекция стволовых клеток компании Vertex в бета-клетки островков поджелудочной железы, проведённая добровольцу с 40-летним стажем заболевания диабетом I типа, показала ошеломляющие результаты: потребность в инсулине у больного снизилась на 91 процент, а уровень гликированного гемоглобина упал с 8,6 до 7,2 процента. И хотя один случай ещё не даёт оснований для окончательных выводов, такой успех мотивирует учёных активно продолжать исследования, в первую фазу которых на данный момент включено 17 человек.
Дмитрий АРМЕНСКИЙ
Источник: "Наука и религия", № 4, 2022