Приступаем к быстрому обзору основных событий 2020го из сфер медицины, биоинженерии и генетики (на мой субъективный взгляд, из того, что раньше не рассматривал).
Именно медицинская сфера была на первом месте в опросе, который я проводил несколько дней назад. Далее будут рассмотрены: роботы/автоматизация/ИИ-будущее еды-виртуальная/дополненная реальность/голография-гаджеты/экзоскелеты/квантовые компьютеры-космос/транспорт-3D-печать/новые материалы-экология/энергетика/аккумуляторы. Конечно, темы будут перекликаться между собой и переходить одна в другую, но в наше врем уже никуда без конвергенции технологий!
Сегодня пробежимся по успехам в лечении и разработке новых лекарств, нейрокомпьютерным интерфейсам и бионическому протезированию, инновациям в области терапии зрения. Начнем!
Новые методы лечения и успехи терапии опасных заболеваний
Правда речь идет о преждевременном старении, которое вызывает страшное заболевание – прогерия Хатчинсона-Гилфорда. Именно дети с таким заболеванием иногда появляются в произведениях Чака Паланика – лирическое отступление. Хоть в мире зарегистрировано только около 350 больных прогерией и лекарство (которым оказался лонафарниб, применяемый в онкологии) может продлить жизнь на пару лет, но даже это большое достижение для заболевания, при котором лишь малая часть людей переходят 18-летний порог. А учитывая, что каждый год мы видим успехи в биоинженерии и медицине, именно эти пару лет могут позволить кому-то дождаться появления полноценного излечения.
Да и появление лечебных подходов для заболеваний, с которыми раньше вообще ничего не могли сделать, является значимым событием.
- Болезни эритроцитов лечатся с помощью CRISPR/Cas9
CRISPR/Cas9 продолжает показывать успех в клинических испытаниях наследственных заболеваний, которые ведут к образованию «неправильных эритроцитов», — бета-талассемии серповидно-клеточной анемии. Усталость, боль, инфекции, язвы, осложнения со стороны органов нередко сопровождают людей с такими болезнями. Радует, что возможности излечения наследственных заболеваний реализуются все обширнее. Уже ранее писал о немногочисленных успешных случаях, теперь еще 5 пациентов. Вероятно, в ближайшие годы будет достигнут необходимый для проводимых первой фазе клинических испытаний порог в 45 пациентов, после чего последует более широкое внедрение метода лечения в практику.
- CRISPR/Cas9 помогает в лечении метастатического рака (у мышей)
Последние степени рака с метастазами у многих прочно ассоциируются с гарантированным печальным исходом. Однако каждый год удается получать новые методики, чтобы вырывать людей из лап смерти в подобных, казалось бы, фатальных ситуациях. Вот и сейчас «молекулярные ножницы» CRISPR/Cas9, которые помогают редактировать геном (в данном случае раковых клеток) показали свою эффективность для лечения метастатического рака в живом организме. Раковые клетки, у которых с помощью «ножниц» специальным образом повреждается ДНК уже не могут бесконтрольно делиться и оказывать свое пагубное воздействие. В эксперименте такой метод лечения позволил на 30% продлить жизнь мышам с одной из самых агрессивных форм рака мозга – глиобластомой. При метастатическом раке яичников возросла уже выживаемость мышей на целых 80%! Ожидаем применение такого лечение на людях в клинике в 2026 году.
- Свинки от ожогов
Обычно я писал, как генетически модифицированные свинки смогут стать донорами сердец. Но в этом году генетически модифицированная свинка (а модифицируем, чтобы ее ткани не давали у нас осложнений) помогла своей кожей. Пациенту с ожогами пересадили кожу такого животного. Пока еще есть опасение по поводу подобных пересадок, поэтому свиной трансплантат был временным (5 дней), пока готовился человеческий. За эти 5 дней никаких осложнений не было.
- Вакцина от всех типов гриппа
В прогнозах на 2024 год мы можем увидеть появление вакцины от всех типов гриппа. Однако этот прогноз уже с большей части сбывается! В США (больница Маунт-Синай в Нью-Йорке) уже проводят клинические испытания химерной вакцины от гриппа, которая на данный момент показывает хорошие результаты в плане безопасности и эффективности. Ожидается, что в конце клинических испытаний можно будет утверждать, что создана вакцина, способная защищать от всех штаммов сезонных и пандемических вирусов гриппа.
В первом этапе клинических исследований приняли участие 65 здоровых добровольцев от 18 до 39 лет, которым однократно вводили разные версии вакцины или плацебо. Спустя 18 месяцев после вакцинации ученые зафиксировали у большинства добровольцев сильный стабильный иммунный ответ. Изначально в новости я написал с большей части, так как вакцина действует на вирусы гриппа, которые содержат различные формы гемагглютинина из «группы 1» (к ней относятся такие опасные разновидности гриппа, как H1N1 и H5N1 — свиной и птичий грипп).
Уже ведется разработка вакцины для гемагглютинина из «группы 2», что позволит сочетать эти вакцины в одной прививке и создать по-настоящему универсальное средство от всех разновидностей гриппа, как сезонных, так и пандемических.
- Антибиотик без устойчивости
На мышах протестировали антибиотик с новым механизмом действия, благодаря которому вещество не вызывает резистентности (устойчивости) у бактерий. Это уже третье антибактериальное вещество без резистентности, которое сможет выйти в клиническую практику в ближайшие 10 лет. Здорово, что подобные исследования ведутся.
Нейрокомпьютерные интерфейсы, протезы
- Чувствующие протезы силой мысли рук, управляемые силой мысли, выйдут на рынок
Исследователи из технологического университета Чалмерса в Швеции уже тестируют протезы рук, управляемые «силой мысли», а точнее, подключенные к нервной системе, приводящие сигналы с двигательной коры головного мозга. Такими протезами в Швеции в настоящее время пользуются 3 человека (двое 3 года, один 7 лет). В прошлом году к функциональности протезов был добавлен важный момент – они получили ощущения прикосновения. Да, люди что-то трогали протезами и чувствовали, что трогают что-то. Исследователи заявили, что к 2023-му году хотят вывести такие протезы на широкий рынок (точнее, не сами протезы, а систему имплантов, на которой все работает).
- Протез, воспроизводящий 90% функций руки
А вот звание одного из самых функционально схожих с обычной рукой протезов получает Hannes, разработанный в Итальянскоом технологическом институте (IIT) и Национальном институте страхования от несчастных случаев на рабочем месте (INAIL). Протез, воспроизводящий 90% функций руки в ближайший год, выйдет на широкий рынок. Движения натуральные, плавные, мягкие, пальцы естественно сгибаются и разгибаются, большой палец имеет 3 положения для имитации разных вариантов захвата. А еще можно вращать протезом вокруг оси – теперь, чтобы повернуть ключ в замке понадобиться делать меньше движений )
Можете взглянуть на пару видео, отражающих работу и смысл этого протеза.
- Дешевый функциональный протез руки
Вообще бионические-роботизированные протезы рук весьма дорогие – от нескольких десятков до сотен тысяч долларов. Однако в этом году появилась роботическая рука TrueLimb от компании Unlimited Tomorrow, которая выглядит и работает весьма круто (можете посмотреть на видео ниже), но при этом стоит 8.000 долларов. Снизить цену удалось благодаря использовани в создания протеза 3d-печати. Управление пальцами, разные захваты, даже подобие тактильной обратной связи – все есть. Видео работы протеза впечатляет!
- Бионические перчатки
А вот бразильский музыкант Жуан Карлос Мартинс, которого называют лучшим исполнителем произведений Баха 20-го века. Во время гастролей в Болгарии в 1995 году на него напало два вора и сильно избили, серьезно повредив правую руку. 5 лет различных медицинских вмешательств не привели к результату, состояние ухудшалось, и Жуан Карлос потерял способность пользоваться правой кистью. Карьера пианиста изменилась на карьеру дирижёра. И вот в этим летом, на 79 году жизни, Жуан Карлос Мартинс получил бионические перчатки, которые снова позволили ему филигранно играть на пианино. Великолепно!
- Восстановление с помощью нейрокомпьютерного интерфейса
Ученые из США нашли
в активности моторной коры пациента с травмой спинного мозга слабые следы тактильной чувствительности. Человек чувствовал плечо, предплечье и большой палец, но не мог самостоятельно управлять кистью. Ее усилили эти мелкие остатки чувствительности с помощью системы обратной связи, и пациент смог не только управлять движениями своей кисти, но и осознавать прикосновение и силу хватки. В итоге человек мог не только пошевелить парализованной кистью, но и почувствовать результат.
- Транскраниальная стимуляция против паралича
В Финляндии без каких-либо больших хирургических вмешательств с помощью транскраниальной магнитной стимуляции и периферической стимуляции четырех нервов (ягодичный, бедренный, большеберцовый и малоберцовый) удалось восстановить функцию ноги у пациента с параличом одной конечности, который возник вследствие перелома двух позвонков и повреждения спинного мозга. После травмы мужчина мог двигать обоими ногами, но не мог самостоятельно стоять или ходить. Интересно, что уже после двух курсов стимуляции (по 3 месяца) и реабилитационной терапии пациент научился самостоятельно стоять и ходить с помощью ходунков даже через два года после травмы!
Зрение
- Нейро-зрительно-компьютерная система
Уже существуют подключенные к зрительному нерву или напрямую к зрительной коре головного мозга устройства, позволяющие слепым людям видеть, о чем я неоднократно писал (вспоминаем системы Argus II, Pixium Vision, BVT’s Bionic Eye System). Однако данные системы позволяли видеть силуэт, в лучшем случае – верхние строчки таблиц для проверки зрения.
Ученые из Нидерландов создали мозговые имплантаты, состоящие из 1024 электродов, которые обладают высоким разрешением. Вероятно, в ближайшие годы мы увидим «бионическое зрение» с лучшей, чем ранее, разрешающей способностью. На пятки им наступают исследователи из Австралии, которые разработали бионическую систему зрения Gennaris, состоящую из микроэлектродов, имплантированных в мозг, которые соединяются с процессорным блоком, обрабатывающим данные. Разработка выглядит как головной убор с беспроводным передатчиком и камерой.
- Бионический глаз
Исследователи из Гонконгского университета науки и технологии порадовали нас прототипом бионического глаза. И это не очки, снимающие картинку и передающие информацию на зрительный нерв или в зрительную кору головного мозга, а натуральный бионический глаз. Его форма и строение напоминает глаз человека, и он способен видеть!
В нем есть искусственный хрусталик, сетчатка из нанопроводов, стекловидное тело из жидкого электролита, аналоги сетчатки и фоторецепторов из оксида алюминия с крошечными сенсорами из перовскита. Еще одни мелкие провода имитируют зрительный нерв. Бионический глаз успешно различает буквы (I, E и Y), не спутав их. Изображения, получаемые бионическим глазом, пока очень грубые – 100 пикселей, в отличие от 120-140 мегапикселей настоящего глаза. Ну ничего, время и прогресс не стоят на месте, не исключено, что скоро бионические глаза будут выдавать картинку красивее, чем наши естественные очи ) Пока такой бионический глаз подключить к человеку не получится, но работа над этим идет. Создатели глаза также утверждают, что доработанный бионический глаз способен будет видеть свет в инфракрасном диапазоне, различать предметы в темноте, реагировать на изменения освещения намного быстрее человеческого глаза. Напомню, в наших прогнозах использование бионического глаза у людей запланировано на 2027 год.
- Воздействие на зрительную кору позволяет видеть буквы
Говоря об интерфейсах для зрения, которые будут взаимодействовать с нашим мозгом, мы подразумеваем, что они напрямую будут влиять на зоны зрительной коры. Исследования, направленные на изучение этой зоны мозга, ведутся активно. Так, в первой половине 2020 года путем стимуляции зрительной коры у троих зрячих пациентов с эпилепсией и двоих слепых пациентов, удалось добиться того, что люди «увидели» сложные образы. Для этого в затылочную/зрительную область коры людей была имплантирована пластина из 24 электродов. На электродах динамически меняли силу тока и продолжительность стимуляции близко расположенных электродов так, чтобы они складывались в буквы. Все пациенты смогли распознать и нарисовать буквы на сенсорном экране. Внушает!
- Слепым и слабозрячим мышам помогают видеть.
Аж два исследования по восстановлению зрения мышам позволяют ожидать прорывов в лечении зрения людей в ближайшем будущем (5-10 лет).
Показано, что инактивация единственного гена Aquaporin 1 с помощью CRISPR способна снизить внутриглазное давление, которое в противном случае привело бы к слепоте. Появляются новые перспективы в лечении глаукомы!
При дегенеративных заболеваниях сетчатки можно также спасти зрение с помощью одной инъекции (по крайней мере у мышей). Правда для этого надо вводить специально созданные наночастицы, которые выступают светочувствительными каналами для нейронов сетчатки. Всего одна инъекция препарата на основе таких наночастиц слепым мышам (из-за пигментного ритинита) привела к появлению активности зрительной коры головного мозга и визуальной активности на уровне зрячих животных.
