Исследователь Руслан Сайгитов проанализировал, почему врач будет заменен компьютером, но великих открытий в сфере биотехнологий не предвидится.

Руслан Сайгитов является главным научным сотрудником Лаборатории исследований науки и технологий НИУ ВШЭ. Он поведал не только об интересных медицинских разработках, но и о довольно безрадостной ситуации стагнации в сфере инноваций.

Можно без преувеличения утверждать,что биомедицина является доминирующей частью в современных разработках и исследованиях. Еще совсем недавно человечество было настроено на здоровый образ жизни. Однако в последние годы речь опять зашла о диабете, ожирении, депрессиях и прочих неприятностях. Резко поменялась структура факторов риска. В научной среде полагают, что именно это определит характер здравоохранения на ближайшие десять – пятнадцать лет. С этим связывают и возросшее распространение хронических заболеваний: онкологических, сердечно-сосудистых и прочих. В России, скажем, наблюдается пик сердечно-сосудистых заболеваний. Подобная глобальная тенденция типична, в числе прочего, и для развитых государств.

Население стареет. Только в России к 2030 году доля пожилых людей возрастет на тридцать процентов от общего населения страны относительно того, что мы имеем сегодня. В итоге возрастет нагрузка на государство вообще и на систему здравоохранения в частности. Ведь поддержание здоровья пожилых людей является ведущей статьей расходов по всему миру, как в развивающихся, так и в развитых странах. Инфекционные заболевания вспыхивают чаще, острее стала проблема сопротивления болезнетворных бактерий антибиотикам. Условия окружающей среды сильно изменились. Когда вспыхнула атипичная пневмония, многие государства готовы были в любом размере оплачивать средства от нее. Ведь контролировать ее распространение не получалось. Компании же, якобы производившие эффективные средства от данного заболевания, ловко наживались на ситуации.

В связи с описанными выше условиями биомедицина развивается по нескольким ведущим направлениям: нейротехнологии, биоинженерия, биотехнологии. Только в прошломгоду было издано больше миллиона научных работ в различных нейромедицинских областях. Как видим, разрабатываемые технологии многообразны. Некоторые из них хочется отметить в особенности.

Редактируем геном

Как только ни пытаются представить медицину будущего! Каждое подобное представление, конечно, основано, в первую очередь, на психологическом складе исследователя, рассуждающего об этом будущем. Самой перспективной технологией из относительно обозримого будущего считают редактирование генома. За последнюю пятилетку интерес к данной области революционно вырос. Уже написали невероятное количество научных работ. Это связано со значительным числом исследовательских групп, активно занимавшихся данной проблематикой, а также с относительно легким воспроизводством этой технологии.

Например, китайские исследователи неплохо продвинулись в улучшении методики редактирования генома. Они опубликовали итоги редактирования генома обезьянок (мартышек). Редактировали при этом не просто отдельные клетки, которые трансплантируют затем в организм. Исследователи смогли «отредактировать» геном прямо на уровне зародышевой клетки, зиготы. Можно без преувеличения констатировать реальный прорыв. Ведь появляется возможность менять геном, стартуя с детского. Практически же это так важно потому, что довольно много людей от рождения имеет моногенные наследственные заболевания. Это становится трагедией для всей семьи! О затратах, как для семьи, так и для системы здравоохранения нечего и говорить. До сих пор мы не разработали методики их лечения. С редактированием же генома многие связывают ожидания относительно создания эффективных методик коррекции врожденных дефектов.

В то же время эксперты боятся, что развитие подобной технологии может привести к неконтролируемым результатам с весьма сомнительной степенью этичности. Данную проблему уже активно обсуждают в научной среде. Очень возможно, что технику редактирования генома вообще запретят, как когда-то запретили клонирование, до той поры, пока не смогут решит этические вопросы.

Оптогенетика

Суть данной методики заключается во встраивании в геном фрагмента ДНК, кодирующего особые мембранные белки. На эти белки можно воздействовать светом из подведенного прямо к ткани мозга источника или же при помощи чрезкостного свечения. Под его влиянием белки в состоянии открываться, проводя внутрь клетки ток ионов. Таким образом, она активируется.

Используя данные трансмембранные белки прямо на уровне отдельных клеток центральной нервной системы, можно изменять не только активность клеток головного мозга, но и поведение экспериментального животного в целом. На людях эта методика пока не проверялась. Выполнялись подобные разработки, в частности, российскими учеными. Свои достижения они продемонстрировали на конференции MoscowScienceWeek, завершившейся не так давно.

Каково практическое значение данной технологии? Лечение нейродегенеративных и психических заболеваний, а также нарушений не только ритма сердца, но и цвето- и световосприятия.

Системы, которые можно имплантировать

Данная история с практическим применением успешно реализуется уже не просто в экспериментальных моделях, но и в опытах с людьми: естественно, законными, с согласия испытуемых. Микрорезервуары, микрочипы и микронасосы лежат в основе микроимплантируемых устройств, которые управляются извне по протоколам беспроводной связи. Ведущее назначение подобных устройств – длительное микродозирование различных лекарственных средств у страдающих хроническими болезнями людей (с устойчивостью к лечению, как, например, ВИЧ-инфекция). Решение данной проблемы поможет снизить риски возникновения осложнений, угрожающих жизни, и даже смерти у значительного числа людей.

Имплантируемые устройства невелики. Вживить их можно, например, в живот, прямо под пупком, на довольно длительный срок, пока примерно на три месяца. Как только найдут возможность достаточно долго обеспечивать электроэнергией данные устройства, продолжительность практического их применения будет ограничиваться только желанием пациента.

Естественно, возможны и сложности, скажем, при травме. Если в устройство закачали слишком много лекарственного препарата (с расчетом на несколько месяцев использования), то после травмы он весь может оказаться в крови. Хотя такие риски есть и в случае традиционного приема лекарств.

«Карманные лаборатории»

«Карманные лаборатории» начали активно распространяться в конце 80-х годов. Тогда использовали примитивные устройства, тесты на беременность. В наши дни микролаборатории размером не превышают кредитную карту. На современных принтерах можно распечатать их на бумаге, послойно «упаковав» все необходимые реагенты.

Данная технология значительно упрощает проблему диагностики. Нет необходимости в обращении в лабораторию – все можно сделать прямо дома. Конечно, за данным направлением просматриваются немалые деньги. Ведь только в нашей стране сейчас есть тысячи диагностических лабораторий, будут же – миллионы карманных аналогов, продавать которые можно прямо конечному потребителю.

Это, конечно, не совсем спасение, но отличная возможность расширения рынка для фармацевтических компаний. Вполне вероятно, что стартует волна неконтролируемого применения лекарственных средств для исправления всего на свете: от средств от головной боли до серьезных антибиотиков. Можно будет свидетельствовать, что продвинулись медицинские технологии так далеко, что уже нереально будет отыскать здорового человека.

Врача заменит компьютер

Скорее всего, в медицине будут широко применяться информационные технологии и созданные на их базе суперкомпьютеры. Несомненно, подобные суперкомпьютеры будут важным инструментом, помогающим в работе практикующему врачу. А может, они вообще его заменят. Для этого достаточно, чтобы компьютер продемонстрировал, скажем, результаты диагностики лучше, чем среднестатистический врач. Вполне возможно, что уже через два – три десятилетия мы останемся без врачей в привычном их понимании.

Интересно, что в американское управление, занимающееся санитарным надзором качества медикаментов и пищевых продуктов, недавно подали запрос на применение в медицинских целях мощностей суперкомпьютера IBM Watson. Ведь как раз данная технология успела продемонстрировать феноменальные возможности при диагностике довольно редкого заболевания легких.

Великая стагнация технологий

Перейдем к менее веселой истории. Действительно, растет количество научных публикаций в области биомедицинских технологий. Однако при этом на спад пошел инновационный потенциал современного мира. Количество публикуемых работ связано не с особыми прорывами, а просто с ростом числа ученых, работающих в данной области. Однако производительность исследователей в течение последних десятилетий не просто не возросла, но еще и снизилась.

Лишь полвека назад больше восьмидесяти процентов публикаций имели одного исследователя в авторстве, теперь этот показатель вдвое меньше. Конечно, принято говорить об увеличении количества междисциплинарных исследований. Так что это не было бы проблемой, если бы не наблюдалось непрерывное увеличение возраста ученых. Только в США с 80-х годов прошлого века средний возраст исследователей, работающих в сфере биомедицинских исследований, возрос на десять лет. В России наблюдается аналогичная проблема. О потребности в увеличении количества молодых кадров упоминают уже на высочайшем уровне. Но перемен пока нет: молодежь не прибывает – нет и новаторского потенциала.

Еще одна проблема связана с сокращением развитыми странами расходов на исследования с разработкой. Расходы фармакологических компаний в тех же США и Канаде сокращаются вообще с катастрофической скоростью, практически на 15 процентов за последние пять лет. Если бы не участие Китая и вообще стран Азиатско-Тихоокеанского региона, то в сфере биомедицинских технологий была бы реальная финансовая стагнация.

Стоит прибавить к этому экспоненциально растущую стоимость разработки всякого нового препарата. В настоящее время на разработку зарегистрированного препарата тратится около 1,5 – 1,9 миллиарда долларов. Эта цифра превысит три миллиарда, если учесть стоимость затрат на провалившиеся разработки R&D (или ResearchandDevelopment, что переводится как научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки). Российский государственный бюджет науки в области медицины составляет примерно 1,2 миллиарда долларов. С точки зрения развитых стран, этого хватит, чтобы разработать в лучшем случае один единственный инновационный препарат.

Подобная стагнация имеет определенную подоплеку. В первую очередь, речь идее о длине инновационного цикла. Средства, приведенные выше, затрачиваются в течение 12, а зачастую и 15 – 17 лет. Проблема со временем усугубляется: срок на разработку лекарственных препаратов лишь возрастает, невзирая на усилия со стороны регулирующих органов и оптимизационные усилия собственно компаний-разработчиков.

Фармкомпаниям приходится решать вопрос: заниматься ли инновационной деятельностью, затрачивая миллиарды на исследования с разработкой, или же переключиться на маркетинг уже существующей продукции. Если судить по заявлениям ряда представителей некоторых фармацевтических компаний, чаще выбирают последнее.

На технологическую стагнацию сетуют и некоторые из известных новаторов, отмечая, что в наши дни всех интересуют рынки и деньги, а вовсе не технологии. Например, можно проанализировать количество ссылок, которые выдает на запрос biotechbubble поисковик Google («биотехнологический финансовый пузырь»). Если вчера он выдавал около 16 тысяч ссылок, посвященных данной тематике, то уже сегодня эта цифра может превысить 22 тысячи. Тенденция очень опасна, нами теряется не просто наука, а связанные с ней перспективы.

В, опубликованном около сорока лет назад, докладе «Пределы роста» ДеннисМедоуз описал три ведущих сценария для дальнейшего развития всего человечества. Грэм Тернер в 2012 году решил проверить, какой из путей мы избрали. Пара крайних вариантов указывала на возможность, с одной стороны – быстрого роста и технологического прорыва, с другой же – стагнации, падения производства, экологического и демографического кризиса. Как показал анализ, мы пошли по среднему пути, не уходя от технологий и идеи роста, но и не достигая ярких прорывов. Мы не сумели радикально изменить демографическую ситуацию. Наши результаты в борьбе с хроническими болезнями неоднозначны. Не решены и проблемы окружающей среды. Но более всего огорчает то, что не создаются предпосылки для свежего технологического прорыва.