Фото: twitter/S paceX @SpaceX
В 2017 году мир стал ближе к научно-фантастическому будущему, начиная с регенерации человеческих клеток для выращивания органов и заканчивая созданием 51-кубитного квантового компьютера - и это год еще не закончился.
Вот 9 самых значимых открытий за последние 8 месяцев, согласно Hightech .
1. «Отредактирован» человеческий эмбрион
27 июля в Портленде, штат Орегон, ученые добились значительного прорыва в технологии генного редактирования. Воспользовавшись CRISPR, они успешно удалили у человеческого эмбриона ген, связанный с сердечными заболеваниями.
2. Создан металлический водород
27 января впервые в науке ученые создали металлический водород, применив почти пять миллионов атмосфер давления к жидкому водороду. В своем металлическом состоянии водород может действовать как настоящий сверхпроводник, технология совершит революцию во многих областях - от хранения энергии до ракетостроения.
3. Обнаружена планета, на которой можно жить
19 апреля ученые из Европейской организации астрономических исследований нашли лучшую планету для внеземной жизни. LHS 1140b была обнаружена в обитаемой зоне тусклой звезды в 40 световых годах от Земли.
4. CRISPR отредактировал гены внутри человеческого тела
Фото: National Institute of Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health
1 июня ученые впервые применили технологию генного редактирования CRISPR (наиболее доступную технику редактирования генов) в человеческом теле. Новое исследование было направлено на удаление вируса папилломы человека (ВПЧ) у 60 женщин, путем применения геля, содержащего необходимое кодирование ДНК для шейки матки, чтобы отключить механизм роста опухоли.
5. Новые технологии позволят выращивать органы
Фото: Wake Forest Baptist Medical Center
1 мая были сделаны успехи в области регенеративной медицины. Институт регенеративной медицины Wake Forest в настоящее время возглавляет проекты по выращиванию человеческих органов и тканей. Открытия его исследователей могут помочь в восстановлении повреждений нервов и даже вырастить целые конечности и внутренние органы.
6. Google научил ИИ адаптироваться к сложной среде
11 июля подразделение Google по искусственному интеллекту DeepMind опубликовало статью, иллюстрирующую, как его специалисты обучают ИИ-алгоритмы адаптироваться к сложной и меняющейся среде.
7. SpaceX повторно запустила «отработанную» ракету
30 марта SpaceX успешно запустила на орбиту и посадила уже использовавшийся ракетоноситель Falcon 9. Этот прорыв еще больше увеличил доступность космических запусков - экономия более $18 млн за каждый пуск.
8. Создана искусственная матка
Медицина не стоит на месте и движется вперед большими шагами. Каждый год появляются новые эффективные разработки.
Какие же новинки в этой сфере появились в 2016 году?
Трикордер, стилизованный под «Звездный путь»
«Звездный путь» всегда вдохновлял миллионы людей, чтобы они пытались выйти за границы возможного и достичь невозможного. В том числе и в сфере футуристичных медицинских устройств. На данный момент проводится соревнование, в котором осталось только семь команд, работающих над созданием настоящего трикордера. Победитель получит десять миллионов долларов на реализацию проекта. Во вселенной «Звездного пути» трикордер - это мультифункциональное ручное устройство, которое используется для сенсорного сканирования, анализа и хранения информации.
Взаимодействие между системами здравоохранения
Решения, способствующие взаимодействию между различными системами здравоохранения, позволяющие, например, обмениваться данными о пациенте, являются одним из главных технологических аспектов, который позволит изменить то, как будут в будущем функционировать организации здравоохранения.
Робот-медсестра
Возможно, вы этого не знаете, но очень многие медсестры получают травмы из-за того, что им необходимо поднимать и переносить пациентов после операции или из-за падения. Это очень распространенная проблема, и далеко не всегда рядом оказывается человек, который является достаточно сильным, чтобы поднять пациента. К счастью, теперь начинают появляться роботы, которые смогут выполнять некоторые из функций медсестры, причем независимо от размера и веса пациента.
Искусственная сетчатка
Официально человек становится слепым, когда его зрение функционирует всего на десять процентов от нормы или же когда угол его периферийного зрения составляет менее двадцати градусов. Официально около 1,1 миллиона людей только в Соединенных Штатах Америки считаются слепыми. Это привело к тому, что некоторые компании начали разрабатывать изысканные и элегантные решения, предназначенные для того, чтобы восстанавливать зрение тем людям, которые потеряли его из-за дегенеративных заболеваний сетчатки. Например, миниатюрный имплант NR600 замещает функциональность поврежденных фоторецепторных клеток и создает электронную стимуляцию, необходимую для активации оставшихся здоровых клеток сетчатки. NR600 состоит из двух компонентов: миниатюрной имплантируемой микросхемы и пары очков, которые должен носить пациент.
Прогресс в протезировании
Война заложена в генетическом коде человека, а вместе с ней приходят в нашу жизнь и травмы, которые получают как солдаты, так и мирное население, в том числе и потерянные конечности, а также травматические повреждения мозга. В ближайшем будущем это может измениться, так как покалеченные военные получат возможность контролировать с помощью мозгового имплантата свои сверхсовременные протезы. Целью является возвращение их к активному образу жизни и улучшение качества их жизни. Позже эта программа может распространиться и на гражданских людей с ампутированными конечностями, травмами спинного мозга и неврологическими заболеваниями.
Удаленный мониторинг пациентов
Программы мониторинга могут собирать большое количество важной информации о пациентах, например, жизненно важные показатели, вес, кровяное давление, уровень сахара в крови, уровень кислорода в крови, пульс и даже электрокардиограммы. Эти данные затем передаются специалистам, работающим в специальных центрах мониторинга, больницах и отделениях интенсивной терапии, медсестринских учреждениях, а также в централизованных программах удаленного менеджмента. Эти специалисты удаленно контролируют состояние пациентов и действуют в зависимости от того, какие данные получают.
Лекарства против старения
Мечта каждого человека - это вечная жизнь. Или хотя бы жизнь до 120 с лишним лет. 2016 год стал годом тестирования препаратов против старения, в результате которых болезни Паркинсона и Альцгеймера могут уйти в прошлое. Ученые считают, что на сегодняшний день можно остановить или хотя бы замедлить старение людей и позволить им дожить хотя бы до 110-120 лет. И хотя это может звучать как фантастика, ученые уже успели доказать, что лекарство против диабета метформин продлевает жизнь у животных, а теперь было дано разрешение протестировать, даст ли этот препарат такие же эффекты и у людей.
Восстановление зубов
Яркая рыба, которая была найдена в Африке, может хранить секрет, который позволяет ей отращивать новые зубы. Исследователи изучают цихловых рыб, обитающих в озере Малави в Африке. Они «сбрасывают» старые зубы, чтобы вырастить новые, и исследование сосредоточено на обнаружении гена, ответственного за рост новых зубов, что может привести к восстановлению зубов у людей.
Лампочки, которые дезинфицируют помещение и убивают бактерии
Больницы известны как потенциально опасные места, где содержится большое количество людей с разнообразными болезнями. Одна компания разработала технологию, которая использует свет для постоянной дезинфекции помещения, тем самым способствуя профилактическим мерам по нейтрализации инфекций.
Электронное нижнее белье, предотвращающее появление пролежней
Хотите верьте, хотите нет, но пролежни могут привести к серьезным последствиям. Около шестидесяти тысяч человек ежегодно умирают из-за пролежней и инфекций, которые образуются в результате. Электронное нижнее белье, разработанное канадским исследователем, подает небольшой электрический разряд каждые десять минут. Этот эффект похож на то, что происходит, когда пациент движется самостоятельно. Разряд активирует мышцы и улучшает кровообращение, тем самым эффективно борясь с пролежнями и сохраняя жизни.
Долгосрочные батареи для медицинских устройств
Необходимость в электроэнергии очевидна в современном мире: дома, автомобили и даже медицинские устройства требуют энергии. Однако последние чаще всего работают на батарейках и других источниках питания, которые необходимо очень часто менять. А если это технология, которая уже встроена в человеческое тело, то замена источника питания требует дорогостоящей операции. В результате необходимость питать требовательные к энергоснабжению устройства привела к развитию новых технологий, которые позволяют использовать более долгосрочные источники питания, которые перезаряжаются невероятно быстро.
Информатика здоровья
Более половины больниц на территории Соединенных Штатов Америки используют тот или иной вид электронной системы ведения записей, однако лишь шесть процентов из них соответствуют всем государственным нормам. Пятьдесят процентов средств в сфере здравоохранения тратится на неэффективные процессы учета записей. Электронные системы позволяют больницам экономить от 37 до 59 миллионов долларов. Они ускоряют и упрощают процесс здравоохранения, снижают вероятность злоупотребления средствами, а также повышают уровень координации между элементами системы здравоохранения.
Другие инновации
Вот еще несколько невероятных технологических новшеств в сфере медицины:
- Губка для ликвидации пулевого ранения.
- Просмотр вен под кожей в режиме реального времени.
- Гель, останавливающий кровотечение в считаные секунды.
- Устройство по удалению холестерина из крови.
1. Генетика: мы научились редактировать «книгу жизни»
Этот год прошел под знаком редактирования генома, и уже смело можно сказать, что в 2017-м произошел настоящий перелом, - считает известный генетик, исследователь, руководитель медико-генетического проекта Genotek Валерий Ильинский. - В разных странах проведено много успешных экспериментов, которые показали: генное редактирование можно будет уже через пару лет безопасно и эффективно вводить в медицинскую практику для человека. Этических проблем в данном случае не возникает, поскольку речь исключительно о медицинских целях — исправлении мутаций, которые ведут либо к ухудшению здоровья, либо к смерти человека. Генное редактирование в этих случаях помогает выжить больному или родить здорового ребенка паре, которая не имела такой возможности.
Новые технологии открывают широкие горизонты в борьбе с тяжелыми болезнями, в первую очередь, наследственными заболеваниями, которых известно более 6 тысяч. Также были эксперименты по предотвращению определенных видов рака, лечению ВИЧ. Технически редактирование генома относительно несложная задача, у нас в стране есть несколько лабораторий, которые занимаются такими разработками. Хочется надеяться, что в следующем году Россия заметно продвинется на этом пути.
2. Кардиология: супердиагностика для спасения от инфарктов
Важнейшее достижение уходящего года — это развитие неинвазивных, то есть «без разреза кожи», технологий исследования сердца, которые постепенно становятся доступными на практике, - говорит врач-кардиолог, кандидат медицинских наук, главный терапевт Ильинской больницы, член Европейского общества кардиологов и Американской ассоциации сердца Ярослав Ашихмин.
Такие методы позволяют оценить кровоток в коронарных артериях, насыщение сердечной мышцы кровью и стабильность атеросклеротических бляшек, то есть степень риска их разрыва. Для этого применяются новые алгоритмы компьютерной томографии. Они могут дать максимально объективную оценку происходящего в сердце пациентов с ишемической болезнью, что может кардинально изменить подходы к диагностике и лечению. А в будущем такие технологии позволят минимизировать участие врачей в выборе стратегии лечения — эту роль постепенно будет брать на себя искусственный интеллект.
3. Эндокринология: почему сбои в режиме дня ведут к ожирению
В 2017-м году было несколько интересных и перспективных открытий, - отмечает руководитель Школы современной медицины, заведующий Научно-клиническим центром эндокринологии международного биомедицинского проекта «Атлас», врач-эндокринолог, кандидат медицинских наук Юрий Потешкин.
Первое — обнаружена связь между риском развития сердечно-сосудистых заболеваний и уровнем вещества-пептида, который выделяется у нас в желудке в ответ на прием пищи. Активность выработки этого пептида зависит от особенностей генотипа человека, а уровень пептида, по сути, показывает, насколько высок риск кардиологических заболеваний. Такое открытие может сыграть важную роль в прогнозировании и профилактике заболеваний сердца.
Еще одно открытие, достойное внимания: появилось научное подтверждение и объяснение того, почему нарушения сна — недосып, работа вахтовым методом (сутки через двое и т. п.) могут приводить к ожирению. Выяснилось, что предшественники клеток, из которых образуются адипоциты (то есть клетки жировой ткани. - Авт.), имеют циркадианный ритм активности. В связи с этим, если происходят сбои в режиме дня и ночи, адипоциты «дезориентируются», и, по всей видимости, начинается процесс запасания жировой ткани.
И еще одно заслуживающее внимания исследование: обнаружен новый неожиданный фактор, который влияет на риск развития рака легких. Речь идет об определенных генетических особенностях рецепторов гормона роста, то есть молекул, которые отвечают за распознавание и восприятие нашим организмом этого важного гормона. Такое открытие стало очередным подтверждением того, что наш организм это сложнейшая система, где все регулируется очень тонко и комплексно, и для любых гормонов важен не только их уровень в организме, но и все генетические особенности чувствительности и проведения сигналов этих гормонов.
4. Антиэйдж: составлен коктейль лекарств, защищающих от старения
Самое яркое и вдохновляющее событие года, на мой взгляд - эксперимент Яна Грубера из Национального университета Сингапура: исследователь со своей командой скомбинировал несколько препаратов, действующих на разные механизмы старения в организме, и таким «коктейлем» сумел продлить жизнь подопытному животному нематоде на 70%, - говорит один из ведущих мировых геронтологов, заведующий лабораториями Института биологии Коми и Московского Физтеха, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН Алексей Москалев. - Это выдающееся открытие, во-первых, показало, что можно достичь впечатляющего результата по продлению жизни именно за счет синергетического влияния нескольких препаратов (то есть их взаимодействия, при котором общий эффект превышает простую сумму действий каждого препарата). А, во-вторых, настолько серьезного результата — увеличения срока жизни на 70% удалось добиться фармакологическим путем, без более радикальных вмешательств, например, генетических изменений, как было в прежних экспериментах. Это значит, что такой подход может начать применяться в медицине уже в не столь далеком будущем.
5. Наука о сне: биологические часы — всему голова
Этот год ознаменовался тем, что впервые в истории была вручена Нобелевская премия за открытие, связанное с работой биологических часов в организме живых существ, - рассказывает руководитель Центра медицины сна МГУ им. Ломоносова, эксперт Европейского общества исследователей сна, кандидат медицинских наук Александр Калинкин. - Лауреаты премии Джеффри Холл, Майкл Розбаш и Майкл Янг открыли механизмы, контролирующие циркадианные ритмы — то есть те самые центральные биологические часы, от которых зависят наш сон, бодрствование, здоровье и продолжительность жизни в целом. Признание такого открытия на самом высоком — нобелевском — уровне дает возможность активно вести новые исследования биоритмов, что поможет в борьбе против многих заболеваний, в том числе онкологических.
6. Диетология: жир полезен!
Один из главных трендов — изменение представлений о роли жиров, их влиянии на сердечные заболевания, - рассказывает руководитель Национального исследовательского центра «Здоровое питание», доктор медицинских наук, профессор Олег Медведев. - Глобальное исследование, затронувшее 135 тысяч человек из 18 стран мира, показало: нынешние нормы по ограничению жиров — не более 30% общей калорийности ежедневного рациона - не имеют под собой научного обоснования. Более того, замена жиров на дешевые быстрые углеводы (белый хлеб, макароны, сладости) повышает риск смертности от инфарктов и инсультов. Правительства скандинавских стран уже рекомендуют своим гражданам увеличить долю жиров в рационе до 40%, отдавая при этом предпочтение полезным ненасыщенным жирам: это растительные масла, авокадо, орехи, тыквенные семечки, семена подсолнечника. И в то же время по всему миру ограничивается содержание сахара в продуктах: во многих странах Евросоюза напитки с повышенным содержанием сахара облагаются дополнительным налогом.
7. Онкология: узнать опухоль в лицо
Сейчас меняется представление об опухоли — пришло понимание, что решающую роль играет не место расположения, а морфология (то есть структура), - говорит доктор медицинских наук, заслуженный врач РФ, академик РАН, руководитель Национального медицинского исследовательского центра радиологии Минздрава РФ (в состав Центра входит Институт им. Герцена) Андрей Каприн. - Опухоль той или иной структуры может быть локализована в любом месте. Она гетерогенна, то есть состоит из серии, пулов разных видов клеток, которые могут совершенно по-разному отвечать на любые виды лечения. Это морфологические открытия, которые помогают правильно подбирать терапию.
Еще одно очень перспективное направление — изучение генетических мутаций. Известно, что опухоль проходит определенные этапы генетическо-мутационного развития клетки, мы все ближе подходим к вопросу выяснения механизма прогрессирования рака и прогнозирования его рецидивов после любого вида лечения.
И еще отмечу прорывную модель, которая сделана и используется у нас в Институте — это индивидуализация химиотерапии с помощью специального прибора. В жидкой среде мы определяем, насколько на обычную или метастатическую клетку действует химиотерапия того или иного вида, и целесообразно ли назначать ее данному больному. Такую модель разработал член-корреспондент РАН Александр Тоневицкий, его лаборатория работает в нашем институте, среди ее сотрудников молодые перспективные специалисты.
2017 год начался с громогласного заявления британского врача, который сообщил, что обнаружил в человеческом теле . Оказалось, что он решил считать брыжейку отдельным органом, а не частью пищеварительной системы.
Да, это целый новый орган, который обладает своими особенностями, своей физиологией и метаболизмом. Нарушения его нормальной работы могут приводить к развитию тех или иных заболеваний, а изучать болезни брыжейки должны специальные врачи. Их еще предстоит подготовить, но работа в этом направлении уже началась – изменения в Анатомию Грея, крупнейший и самый известный анатомический атлас, уже внесены.
Другая новость, которая также поражает воображение – опробовали на настоящем пациенте. Клетки, геном которых нужно было исправить, не стали извлекать из тела пациента – процедуру редактирования провели без этого этапа. Насколько такой подход окажется эффективным – покажет время, но уже ясно, что редактирование перешло на принципиально новый уровень и может уже в ближайшее время станет совершенно обычной процедурой в клиниках.
Достижения в области репродуктологии также оказались удивительными: исследователям удалось создать искусственный эмбрион, для получения которого не использовались ни яйцеклетки, ни сперматозоиды.
Развитие такого эмбриона, выращенного из двух типов стволовых клеток, практически не отличалось от развития эмбрионов, появившихся естественным путем. Узнать, каким будет организм, появившийся из такого эмбриона, к сожалению не удалось. По этическим причинам эмбрионы пришлось уничтожить после того, как они достигли определенной стадии развития. Впрочем, такие результаты все равно свидетельствуют о том, что эмбриология и репродуктивные технологии с каждым годом становятся все более и более совершенными.
Говоря о впечатляющих научных событиях ушедшего года, нельзя не сказать о том, что ученым удалось сделать практически невозможное. Они для мальчика, страдающего буллезным эпидермолизом - орфанным заболеванием, при котором кожа повреждается буквально от малейшего прикосновения. Возникающие раны плохо заживают, пациентам требуется специальный дорогостоящий уход.
Ребенку, о котором идет речь, не помогало никакое лечение, раны покрывали больше половины тела, развился сепсис и жизнь мальчика была под угрозой. Родители решились на экспериментальное лечение: врачи пересадили ему выращенную в лаборатории кожу, для создания которой использовалась собственная кожа ребенка.Мальчику пересадили более 80% кожи и состояние его значительно улучшилось. Сейчас его жизнь вне опасности: он посещает школу вместе с ровесниками и чувствует себя неплохо.
Нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена трем исследователям, внесшим существенный вклад в расшифровку механизма работы . Они существуют практически у каждого живого организма, а нарушение их функционирования может привести к серьезным проблемам. Ученые разобрались, как работают наши внутренние часы, и их труды были по достоинству оценены Нобелевским комитетом.
К сожалению, прививку от простуды и таблетки вечной молодости в 2017 году все еще не изобрели, но все еще впереди - кто знает, что нам принесет 2018.
В конце года, в этот предпраздничный период представляется целесообразным перечислить самые невероятные медицинские открытия, сделанные в этом году, потому что каждое из них - это подарок, который спасет миллионы жизней.
Еще один шаг ближе к победе над бессонницей
В Америке примерно каждый третий взрослый борется с бессонницей, которая связана с перееданием, ожирением, диабетом, сердечными заболеваниями и стрессом. Наши циклы сна связаны с внутренним часам организма (циркадный ритм). В этом году ученые обнаружили не только ген, который контролирует нормальный ежедневный биологический ритм, но и механизм, с помощью которого работает этот ген. Ввиду важности сна для здоровья и благополучия эти открытия имеют огромное значение для человека.
Лечение гепатита C
В этом году была обнаружена единственная рецепторная клетка в организме человека, которая может распознавать гепатит С. Это вирусное заболевание, которое приводит к снижению функции печени, печеночной недостаточности и смерти.
Эта клетка может стать ключом к разработке вакцины и/или лечению гепатита С. Но это не самая большая новость. В конце августа FDA одобрило новый препарат для лечения гепатита C.
Новый препарат под названием Mavyret применяется в течение 8 недель для лечения пациентов с циррозом или без него и с или без умеренной или тяжелой болезни почек (оба заболевания являются осложнениями гепатита С).
Nerlynx для лечения рака молочной железы
В прошлом году ученые из Великобритании обнаружили, что новая комбинация двух существующих препаратов для лечения рака - Герцептин (трастузумаб) и Тиверб (лапатиниб) - значительно уменьшает размер опухолей, вызванных особенно агрессивной формой рака груди. В этом году FDA одобрило новый препарат для той же формы рака молочной железы. Названный Nerlynx (нератиниб), он был одобрен для пациентов с ранней стадией заболевания после первоначального лечения препаратом Герцептин. Его действие заключается в дальнейшем снижении риска рецидива.
Изучение болезни Паркинсона
По оценкам Национального института здоровья, у 50 000 американцев диагностируется болезнь Паркинсона каждый год. Болезнь Паркинсона - это заболевание, при котором клетки головного мозге, производящие допамин, повреждаются или умирают (допамин помогает передавать сигналы между областями мозга, которые отвечают за плавное, целенаправленное движение).
В настоящее время лечение не всегда эффективно и может иметь неприятные побочные эффекты, но есть надежда на недавно одобренный FDA препарат Xadago (сафинамид). Его необходимо использовать в качестве дополнения к лечению пациентов, для которых другие препараты неэффективны.
Новое исследование холестерина
Если ваш врач говорит, что у вас высокий уровень холестерина, это означает, что уровень ЛПНП (плохой холестерин) повысился. Это может привести к образованию наростов на стенках артерий, что является фактором риска сердечных заболеваний и инсульта. Нормальный уровень ЛПНП составляет менее 200 мг. Благодаря новым комбинациям лекарств уровень ЛПНП может быть снижен на 75 процентов.
В ряде исследований было отмечено снижение риска заболеваний сердечно-сосудистой системы, сердечного приступа и инсульта на 20% у пациентов, которые принимали статины в сочетании с новым классом препаратов, снижающих уровень холестерина (ингибиторы PCSK9), для достижения ультранизких уровней ЛПНП.
Это означает, что врачи теперь «имеют инструменты и данные исследований, чтобы бороться с холестерином ЛПНП, который виновен в более чем 400 000 случаев смерти в США от заболеваний сердечно-сосудистой системы.
Новое определение «повышенного кровяного давления»
Высокое кровяное давление может не вызывать никаких симптомов, но это основной фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. На самом деле, высокое кровяное давление удваивает риск смерти от инсульта, сердечных или других сосудистых заболеваний.
Показание кровяного давления состоит из двух показаний: систолическое давление и диастолическое давление. Раньше высоким кровяным давлением считалось 140 и более (систолическое) и 90 и более (диастолическое). В соответствии с новыми руководящими принципами высоким кровяным давление считается 130 на 80.
Перспективные разработки в области лечения рака поджелудочной железы
Рак поджелудочной железы трудно обнаружить и еще труднее лечить. Только 20 процентов пациентов выживают через год после постановки диагноза, а менее 10 процентов проживают еще 5 лет. Но недавние открытия предлагают новый способ обнаружения и лечения рака поджелудочной железы. В частности, STAT News сообщает, что 2017 год ознаменовал прорывные открытия в области рака поджелудочной железы.