Ученые Массачусетского технологического университета (MIT) перепрограммировали мозг мышей, в Великобритании решили создать единую базу ДНК жителей страны, в Сколтехе создали робота-ассистента для геномных исследований. Это лишь три июньские новости, промелькнувшие среди сотен известий о новых разработках в биоинженерии и медицине. В этих сферах развивается целый комплекс технологий, которые в совокупности радикально изменят подход к охране здоровья.
В цифровой медицине будущего не будет ни лечения болезней, ни собственно больниц: врач сможет контролировать состояние пациента в онлайн-режиме, а главной задачей станет доведение до совершенства данного природой организма. Но помимо многообещающих перспектив «апгрейд» человека чреват опасностями, масштаб которых сейчас трудно предсказать. «Профиль» рассказывает о ведущих медицинских трендах и возможных рисках.
Творческий подход к жизни
Нынешнее десятилетие войдет в историю как время прорывов в генетике. Еще в XX веке ученым были доступны секвенирование генома и выращивание ГМО. Но только в последнее время генетические методы успешно применяют в лечении заболеваний. В ноябре 2017 года в Калифорнии провели первую операцию по редактированию генома в теле взрослого человека: разрезав ДНК пациента Брайана Мадо по технологии «цинковых пальцев» и добавив туда недостающий ген, врачи спасли его от неизлечимой болезни – синдрома Хантера.
Еще более перспективной выглядит технология CRISPR/Cas9, позволяющая корректировать ДНК эмбрионов. Первые опыты с ней состоялись в 2015 году в Китае и были раскритикованы Западом за этическую небезупречность. Однако в 2016‑м Великобритания и США разрешили аналогичные эксперименты уже своим ученым, а в 2017‑м были отмечены первые успехи: команда из США и Южной Кореи отредактировала ДНК у зародышей с мутантными генами крови.
Пока речь идет об экспериментальных эмбрионах, которые потом уничтожаются. Практическому применению CRISPR препятствуют сомнения в точности разреза – если что-то пойдет не так, на свет появится ребенок-мутант. Но последние работы обнадежили ученых: нецелевых мутаций после CRISPR-вмешательства почти не обнаружено. Такими темпами технология выйдет на рынок уже в ближайшие годы: занявшийся ею стартап Editas Medicine привлекает сотни миллионов долларов инвестиций.
Параллельно развивается генотерапия – лечение заболеваний путем «починки» генов без изменения общей структуры ДНК. Так лечат больных гемофилией, «людей-бабочек» без верхнего слоя кожи, онкологических пациентов. Ведущей технологией является разрабатываемая с 1990‑х годов CAR-T: лимфоциты больного в специальном инкубаторе учат распознавать злокачественные клетки, после чего возвращают в организм, и они перестраивают иммунную систему, постепенно ликвидируя заболевание. Показательный случай произошел весной этого года в Канаде: благодаря CAR-T врачи вылечили пациентку с раком груди в последней стадии.
В генотерапии тоже снимают законодательные ограничения, что создает почву для развития рынка. В Европе в 2015 году одобрили препарат Glybera от компании UniQure – курс лечения стоит 1,1 млн евро. В США в 2017‑м разрешили генные процедуры при раке крови (Kumriah, Yescarta). Теперь фармацевтическая компания Novartis намерена внедрить их в десятках госпиталей, лечение обойдется пациенту в $500 тыс. «Сегодняшняя медицина нацелена на скорейшее внедрение инноваций, то, что раньше занимало 25–30 лет, теперь укладывается в 5–10, –
отмечает в беседе с «Профилем» футуролог, амбассадор Singularity University Евгений Кузнецов. – Так и с генетикой: четверть века назад идея редактирования генома вызывала отторжение у медиков. Но прошло 10 лет, и она всплыла в академических исследованиях, еще 10 – началась клиническая практика. Сейчас идет массовый поиск низковисящих плодов – диагнозов, которые можно полностью победить перенастройкой иммунитета. Вершина надежд – коррекция генома для замедления процессов старения, точечное «выключение» генов. Это будет медицинская революция поболее пенициллиновой. Можно добиться того, чтобы организм лучше синтезировал витамины, вырабатывал «правильные» метаболиты, был быстрее, выше, сильнее… Сейчас такие процедуры стоят дорого, но секвенирование генома упрощается, дешевеет. Через 10–15 лет генетическая хирургия станет обыденностью».
Диагноз от компьютера
Между тем медицина трансформируется под влиянием компьютерных технологий. Самое тривиальное их использование – электронный документооборот: то, что раньше оформлялось в многотомные истории болезни, теперь хранится на серверах клиник и страховых компаний. Развиваются и дистанционные услуги (телемедицина): интернет позволяет пересылать по e‑mail результаты анализов и заключения врачей, устраивать консультации и консилиумы по видеосвязи.
Сама по себе телемедицина не достижение, но базовое условие для него: она стандартизирует процесс, способствует накоплению больших массивов данных (big data). Следующий шаг – их обработка искусственным интеллектом (ИИ), выявление закономерностей (data science). Главный пример – использование алгоритмов компьютерного зрения для анализа снимков рентгена, КТ, МРТ.
Обучив ИИ на выборке изображений с различными диагнозами, можно добиться того, чтобы машина различала графическую информацию и строила заключения. В ряде случаев «натренированный» ИИ разбирается в ситуации даже лучше доктора – например, может выявить на изображении неожиданную патологию, которую человек и не подумал бы искать. Отличить родинку от рака кожи, распознать инфаркт миокарда по ЭКГ, диагностировать поражения сетчатки при диабете – с такими задачами компьютер справляется играючи, точность – выше 90%.
В большинстве случаев ИИ пока считается помощником врача – «системой поддержки принятия решений». Поставить конечный диагноз, выписать назначения – все равно работа для специалиста, ведь ему нужно ориентироваться на массу факторов, вплоть до психологии пациента и размера его кошелька.
Но постепенно появляются компьютеры, берущие на себя полный цикл врачебной помощи. Главная из них – презентованная в 2013 году супермашина IBM Watson. «Железный» Ватсон умеет распознавать человеческий язык: за два года обучения он проанализировал 605 тыс. медицинских документов, занес в свою память миллионы историй болезни. Такого «багажа» нет ни у одного врача мира: установлено, что IBM Watson достаточно 10 минут, чтобы изучить ракового больного и назначить ему лечение, в то время как целой команде профессоров требуется для этого 160 часов.
Вслед за IBM компьютерной диагностикой занялись другие компании: Babylon Health, Ada Health, в России – DOC+, Unim. Простейшим вариантом ИИ-врача являются чатботы, которые могут взять на себя рутинную часть коммуникации между пациентом и медперсоналом.
Подобные разработки тормозятся по разным причинам: здесь и определенная закрытость медучреждений, не желающих делиться друг с другом данными исследований, и разобщенность сообщества медиков, и банальное сопротивление докторов, отказывающихся делегировать свои полномочия машине.
Тем не менее мировой рынок ИИ-медицины растет: по данным Global Market Insights, в 2016 году его объем равнялся $750 млн, а в 2025‑м достигнет $10 млрд, ежегодный рост составляет 40%. Около 43% мирового рынка удерживают США, где внедрение цифровой медицины поддерживается на государственном уровне, а к использованию IBM Watson подключаются тысячи клиник. Япония в прошлом году озвучила планы по внедрению ИИ из-за дефицита медперсонала: первый этап проекта – составление национальной базы снимков УЗИ и томографий из 320 тыс. изображений.
В России с 1 января 2018 года вступил в силу закон о телемедицине, предполагающий сделать ее доступной для пациентов системы ОМС. Реального эффекта документ не произвел: пока не приняты подзаконные нормативные акты (ожидается до конца года), да и оцифровка медицинских архивов в стране только начинается.
Как полагает Кузнецов, будущее вычислительной медицины просматривается уже сейчас: человечество придет к созданию мировой базы ДНК – это позволит врачам автоматически учитывать фактор генетической предрасположенности пациента при постановке диагноза. А впоследствии каждый человек получит своего виртуального двойника. «Медицина движется к тому, что нам нужны не лекарства, а правильное воздействие на клетки, чтобы они сами регулировали процессы в организме. Но для этого нужен другой уровень понимания его работы. Потребуется полная цифровая модель человека, на которой можно отработать сценарии протекания болезней», – считает собеседник.
Фабрика органов
Другим достижением медицины будущего должна стать трансплантация частей тела и органов. Несмотря на развитие донорских практик, их пока не хватает: по подсчетам СМИ, в США в 2016 году было доступно для пересадки 37 тыс. органов, при этом потребность в них испытывали 117 тыс. человек.
Свой вариант решения проблемы предлагает генная инженерия: пересаживать человеку биологический материал животных, из которых более всего подходят свиньи. Примеры таких операций уже есть: клетки свиной поджелудочной излечивают от диабета, свиная кожа выручает при ожогах. Целиком печень или сердце от животного человек пока не носил: в них заложены гены опасных вирусов. Но есть планы «редактировать» свиней при помощи технологии CRISPR – один из стартапов, eGenesis, привлек $40 млн на выращивание модифицированных свиней.
По другому пути пошли ученые из Института биологических исследований Солка (США), объявившие год назад о создании некой свино-человеческой «химеры» (в ДНК животного добавлены стволовые клетки человека). Пока человеческая доля в «химере» не превышает 0,001% клеток, но, нарастив ее до 0,1–1%, генетики рассчитывают выращивать в свиньях органы для трансплантации.
Иным способом производства «запчастей» для человека является 3D-печать. Первым экспериментам уже два десятилетия: в 1999 году с помощью принтера провели операцию на мочевом пузыре. Но до сих пор удалось напечатать не все «составляющие» человека. 3D-печать хорошо зарекомендовала себя в протезировании (титановые и керамические кости и суставы), стоматологии (капы для исправления прикуса, коронки), создании прототипов при подготовке к операциям.
С внутренними же органами пока проблема, исследования только начинаются. В прошлом году американская компания Advanced Solutions разработала биопринтер для печати легких и сердца, а Organovo Holdings из Австралии объявила о проекте по созданию искусственной почки. Стартапы обещают выйти на рынок примерно через пять лет. Свои игроки на нем есть и у России: компания 3D Printing Solutions хочет вырастить на орбите бионические хрящи и сосудистую ткань.
По прогнозу Евгения Кузнецова, репликацию органов человек освоит не раньше чем через 20 лет. В любом случае до печати «целого» человека и появления андроидов из плоти и крови, как в фантастических фильмах, в реальности не дойдет. Это трудноосуществимо, поскольку 3D-органы плохо работают вместе, а главное – лишено смысла: построить механического робота-помощника гораздо проще.
Говоря о 3D-печати, не стоит забывать о фармацевтике: изготовление лекарств на принтере коренным образом изменит эту отрасль. Врач вместо рецепта выдает файл с инструкциями, превращаемый аптекарем в команду для принтера: таблетка изготавливается с учетом индивидуальных особенностей пациента (прецизионная медицина), регулируется ее форма и размер. Так выглядит популярная фантазия о 3D-будущем. И она постепенно становится реальностью: в 2015 году американские власти зарегистрировали первое 3D-лекарство – препарат Spritam levetiracetam от эпилепсии.
Впрочем, перемены для фармацевтики могут произойти и к худшему: агентство Gartner пророчит рынку потери до $100 млрд в год из-за пиратства и подпольного изготовления лекарств.
От биохакера к киборгу
Другой уровень апгрейда предлагают разнообразные «умные» гаджеты – портативные, носимые и инвазивные (вживляемые): в их лице человек приобретает уже не механическую «деталь», а целую систему, осуществляющую интеллектуальный контроль за его жизнедеятельностью (биохакинг).
В простом воплощении это уже отнюдь не фантастика: в каждый айфон можно загрузить трекеры активности, питания и сна. А если этого мало –примерить фитнес-браслет или кольцо. Нательные устройства служат подспорьем в медицине: так, система оповещения mPERS предназначена для одиноких пожилых людей и уведомляет врача в случае сердечной аритмии или скачка давления, а устройства Shirley Ryan AbilityLab мониторят здоровье больных, переживших инсульт.
Более плотную интеграцию с техникой обеспечивают подкожные чипы и датчики. Они также используются в медицине (кардиостимуляторы, имплантируемые системы для диабетиков) или в профессиональных нуждах (Пентагон планирует оснастить военнослужащих США чипами для передачи данных о их состоянии на поле боя). Но пока подобные девайсы больше ассоциируются с биохакерами-энтузиастами, помешанными на всеобщей киборгизации.
По разным оценкам, в мире насчитывается до 100 тыс. «чипированных». Некоторые из них стали настоящими звездами. Например, Кевин Уорвик в 90‑х годах первым вживил себе маячок для автоматического открытия дверей, а затем установил себе и супруге импланты Braingate для телепатического общения. Роб Спенсер вместо правого глаза вставил себе камеру с передатчиком и снимает ею документальные фильмы. Нил Харбиссон имплантировал себе в череп антенну, а затем запустил стартап Cyborg Nest по выпуску аналогичных датчиков. С их помощью у клиентов компании должно развиться «шестое чувство» – ощущение геомагнитного поля Земли, преодоления чувства времени или порога слуха.
«Пока это лишь эксперименты, адекватные инвазивные системы появятся лет через десять, – комментирует Кузнецов. – А вот массовое распространение носимых систем идет уже сейчас, и в большинстве случаев их достаточно. Яркий пример – шлемы для водителей, контролирующие, чтобы человек не уснул в дороге за рулем».
В отдаленном будущем настанет черед компьютеров, напрямую связанных с человеческим мозгом, – нейроинтерфейсов. Футурологи называют наступление этого рубежа «сингулярностью» – полным сращением человека с роботом.
Существуют разные концепции гибридного мозга: «внутренние», со вживленными электродами, и «внешние» – головные уборы, фиксирующие мозговую активность при помощи энцефалограммы. Над такими девайсами (их «предками» можно считать сегодняшние VR-шлемы и AR-очки) уже работают стартапы – например, Neuralink Илона Маска.
«Ваш телефон, ваш компьютер стали продолжением вас, только в качестве интерфейса используются движения пальцев или речь, а они очень медленны», – утверждает Маск.
Как ни странно звучат подобные проекты, они могут стать настоящим открытием для медицины. Эксперименты показывают, что пациенты с боковым амиотрофическим склерозом (им страдал астрофизик Стивен Хокинг) с помощью нейроинтерфейса смогут заново управлять своим телом, а также обслуживать себя в быту с помощью управляемых силой мысли дронов.
Но пока все это далекое будущее, отмечает Кузнецов: «Я бы не ожидал появления нейрочипов в ближайшие 10–20 лет. Мозговые волны, колебания – это пока предмет фундаментальной науки, где много непознанного. Еще дальше конечная мечта трансгуманистов – пересадка сознания человека на цифровой носитель, чтобы оно могло существовать вне зависимости от тела. Но сейчас уже ведется фундаментальная работа – в нескольких лабораториях выполняют полное картирование мозга, со всеми нейронными связями. Это необходимый этап, как в свое время было необходимым секвенирование генома».
Живите долго и настороженно
За счет ускорения разнообразных технологий медицинские компании стали одними из пионеров прогресса. По данным Международной федерации фармацевтических производителей и ассоциаций (IFPMA), в 2015 году они вложили в разработку новых продуктов около 110 млрд евро (для сравнения: автоконцерны – менее 100 млрд, IT-компании – 60 млрд). А мировой оборот медицинского рынка вырастет с $7 трлн в 2012 году до $12 трлн в 2022‑м (данные Business Monitor International).
Что это дает человеку? «Трендом века станет переход от «пожарной» медицины к превентивной – не бороться с уже развившимися заболеваниями, а предупреждать их появление, – считает Евгений Кузнецов. – Тут важны не только прорывы в генетике, но и внимание к своему здоровью. В XX веке тоже был свой скачок. Мойте руки перед едой – казалось бы, простая вещь, но она спасла жизнь миллионам людей эффективнее пенициллина. В итоге достижением прошлого века стало сокращение детской смертности, а в веке нынешнем все ждут продления молодости. Считается, что нынешние американцы младше 30 лет имеют все шансы прожить до 120, а бодрое состояние сохранить до 100. А вот абсолютное бессмертие – это пока фантазия».
В то же время медицинские инновации ассоциируются у многих с угрозами: мол, методы генной инженерии хорошо подходят для создания биологического оружия, а нательные устройства поместят человека под наблюдение «Большого брата», позволяя манипулировать его поведением. У этих страхов есть основания, признает Кузнецов.
«Вторжение в вотчину эволюции может иметь серьезные последствия, искусственные вирусы – реальная и опасная история, – рассуждает эксперт. – Американские эксперты из спецслужб настаивают на необходимости ввести понятие «генетическое оружие» и включить режимы нераспространения генетических технологий. Но конкурентом США является Китай, который не проконтролируешь. Показательно снятие запрета на редактирование генов по технологии CRISPR. Сначала Запад пытался уговорить Китай отказаться от нее, а когда стала очевидна тщетность усилий, сами же американцы и британцы пошли по этому пути, не желая отставать. Скорее всего, у людей, обеспокоенных происходящим, нет шансов удержать прогресс».
0
44.25
