В прошлом месяце Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) придала вирусу Зика международное значение, стимулируя исследование связи между вирусом и микроцефалией — заболеванием, при котором младенцы рождаются с аномально маленькой головой.

Если женщина заразилась вирусом Зика в первом триместре беременности, вероятность микроцефалии составляет 1 к 100.

До сих пор не было научного доказательства такой связи, хотя в Бразилии отчетливо наблюдался всплеск случаев микроцефалии на фоне распространения вируса Зика: по сравнению с прошлым, заболеваемость возрасла в 20 раз.

В своем исследовании доктор Симон Кочмез (Simon Cauchemez) с соавторами использовали серологический метод и данные наблюдений во время вспышки вирусы Зика во Французской Полинезии в октябре 2013 — апреле 2014 года.

Ученые прибегли к помощи математического и статистического моделирования для оценили риск микроцефалии при заболевании вирусной инфекцией Зика в течение шести различных периодов беременности:

• 1 триместр
• 1 и 2 триместры
• 2 триместр
• 2 и 3 триместры
• 3 триместр
• 1, 2, 3 триместры

Выяснилось, наибольшую опасность вызывает инфицирование в первом триместре беременности.

У 95 из 10 000, или примерно у 1 из 100 инфицированных в первом триместре беременности вирусом Зика женщин развивается микроцефалия плода.

Это выглядит биологически правдоподобно, так как совпадает со сроком развития мозга, а также характером и тяжестью нарушения.

Факты о микроцефалии

• Микроцефалия наступает либо во время беременности, когда мозг ребенка не развивается должным образом, либо уже после рождения, когда перестает расти
• В США микроцефалия наблюдается у 2-12 из 10 000 родившихся живыми детей
• Причина микроцефалии у большинства новорожденных остается неизвестной

Перед тем как определить топ-5 самых значимых медицинских инноваций, проведем краткий экскурс в историю.

Одной из самых древних инновационных медицинских процедур была трепанация. Из тысяч черепов неолита, найденных археологами на протяжении многих лет, 5-10% несут отличительные знаки трепанация. Эта процедура включала бурение или вырезание отверстий в черепе, возможно, чтобы изгнать злых духов или «уменьшить давление» на мозг. К счастью, о ней на время забыли.

Следующим прорывом было появление анестезии. Хэмфри Дэвид был первым, кто обнаружил обезболивающие свойства закиси азота, и назвал его «веселящим газом». Однако анестетики не получали распространения еще многие десятилетия после смерти Дэвида.

Открытие Александром Флемингом пенициллина в 1928 году относят к историческим медицинским инновациям. Работа Флеминга ознаменовала рождение современных антибиотиков, и спасла миллионы людей от ампутации и смерти от инфицирования.

Итак, представляем топ-5 медицинских инноваций на основе опроса ученых и врачей.

Направленное редактирование генома

Перед новыми методами, которые основаны на CRISPR-ассоциированном белке, генная инженерия была невероятно сложным процессом. До сих пор генетические модификации требовали много времени и денег, но теперь их можно осуществляться относительно быстро и дешево (каждый «прогон» стоит $30).

В журнале Nature появление методов CRISPR названо крупным переворотом в области биомедицинских исследований.

Доктор Гарри Лаверти со своей командой из Школы фармации Королевского университета в Белфасте, Ирландия, недавно создал пептидный гель, который успешно борется с так называемыми супермикробами.

Он считает, что эти новые методы хотя и появились не так давно, имеют большой потенциал в генной терапии по сравнению с более традиционными методами: они помогут искоренить генетические заболевания путем устранения вредных последовательностей ДНК, побороть ВИЧ, рак и инфекционные заболевания.

Технология с использованием CRISPR и фермента Cas9 (CRISPR-ассоциированный белок) позаимствована у бактерий, которые используют их для борьбы с бактериофагами. При этом Cas9 использует молекулу РНК для проверки молекулы ДНК-мишени и ее разрушения или вставки генетической последовательности.

Экспресс-методы секвенирования

Экспресс-секвенирование может быть настоящим спасителем в глобальном масштабе.

Эфрейм Л. Цалик, доцент медицины в Медицинский центр университета Дьюка в Дареме, штат Северная Каролина, участвует в разработке тестов, которые могут отличить вирусную инфекцию от бактериальной практически у постели пациента. С помощью портативного устройства у больного берется образец, ДНК которого «читается» в реальном времени, при этом нет необходимости в затратных по времени лабораторных исследованиях.

Знание о том, что болезнь вызвана вирусом, исключает назначение бесполезных в этом случае антибиотиков. А это делает медицину более персонализированной и точной.

Такие тесты могут применяться как в кабинете врача, так и в джунглях Борнео.

Кардиостимулятор

Первый пациент с кардиостимулятором пережил как своего изобретателя, так и хирурга, который имплантировал его.

Доктор Томас Оксли из Университета Мельбурна, Австралия, в настоящее время работает над имплантатом мозга, который позволит парализованным пациентам двигаться, управляя своим «внешним» роботизированным скелетом одной силой мысли. Поэтому главной медицинской инновацией он назвал кардиостимулятор.

Доктор Оксли описывает кардиостимулятор как «прообраз медицинских устройств», который возник раньше своего времени. Первая имплантируемая версия устройства была разработана Руне Элмквис и установлена хирургом Оке Сеннингом в 1958 году Арне Ларссону, который в течение жизни испробовал 26 различных электрокардиостимуляторов. Ларссон умер в 2001 году в возрасте 86 лет, пережив как изобретателя, так и хирурга.

Диагностические наносенсоры

Нанотрубки под микроскопом

Доктор Томас Дж. Вебстер из Северо-Восточного университета в Бостоне, штат Массачусетс, работает над проектом синтетических иммунных клеток.

Имплантирование наносенсоров — дело одной минуты, причем остаются они там надолго. Такие «датчики», изготовленные из углеродных нанотрубок, могут работать в качестве системы раннего предупреждения потенциальных болезней. Они позволяют лечить задолго до того, как заболевание проявится внешне.

Такой эффект «лечения по мере возникновения» достигается поднятием «тревоги» при первых химических сигналах болезни еще до появления симптомов.

Зачастую симптомы скрыты до тех пор, пока болезнь не пойдет «полным ходом», как, например, рак поджелудочной железы. И чем быстрее обнаруживается проблема, тем больше шансов у пациента остаться в живых.

Часть работы доктора Вебстера сосредоточена вокруг решения проблемы непроницаемости биомембран болезнетворных бактерий для антибиотиков с помощью нанотехнологий. Предполагается, что наночастицы будут проникать сквозь биомембраны и разрушать их.

Диаметр однослойной углеродной нанотрубки в 100000 раз тоньше человеческого волоса, что позволяет ей действовать на клеточном уровне. С другой стороны, с ними трудно работать, поэтому требуются дополнительные нанотехнологические исследования.

Кохлеарный имплантат

По мнению профессора Майкла МакЭлпайна из Университета Миннесоты, который работает в области применения 3D-печати в медицине, кохлеарный имплантат является одной из самых ранних идей переплетения электроники с телом человека в удивительно простой и элегантной манере.

На сегодняшний день во всем мире глухим установлено более 350 тысяч таких устройств. Однако сам изобретатель, профессор Кларк, говорит, что его изобретение было на грани того, чтобы вообще не появиться на свет.

Меня критиковали, и я слыл «этим клоуном Кларком». Но я был полон решимости идти до конца, и я рад, что добился своего. Я не могу представить себе любую другую технологию, которая бы имела такое же огромное влияние на жизнь такого количества людей.

Кохлеарный имплант отличается от обычного слухового аппарата, который просто усиливает поступающий в ухо звук тем, что непосредственно стимулирует слуховой нерв.

При этом слух, обеспечиваемый кохлеарным имплантатом, отличается от естественного слуха, но позволяет ориентироваться в пространстве и слышать других снова, или даже в первый раз.

Несмотря на то, что представленный топ-5 инноваций — лишь небольшая часть всех медицинских достижений, он хорошо иллюстрируют то, насколько далеко мы продвинулись с момента доисторической трепанации черепа. И закончим этот обзор цитатой научного новатора Артура Кларка:

Любая достаточно развитая технология неотличима от магии.

По данным анализа, опубликованном в журнале The Lancet, выполнено менее трети глобальных мероприятий на случай начала пандемии вируса Эбола и других заболеваний.

По оценкам Всемирного банка, общий объем инвестиций в мероприятия по пограничной борьбе на случай вспышки заболеваний и борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам в 2013 году составил 1 млрд долларов, что является лишь третьей частью от необходимой суммы в 3,4 млрд.

В анализе также подчеркивается несоответствие между актуальными расходами и их необходимостью, в частности, финансирование исследований забытых заболеваний.

По данным ВОЗ, уровень финансирования такого «глобального общественного блага» должен составлять 6 млрд долл, однако в 2013 году фактически было выделено 3 млрд долл.

Посчитав распределение финансирования по странам, исследователи пришли у выводу, что треть суммы приходится на страны со средним уровнем дохода.

Лучший способ поправить здоровье бедных людей в странах со средним уровнем доходов — это инвестиции в исследования забытых заболеваний, готовность к пандемии и другие глобальных вопросы здоровья.

Финансирование должно быть переориентировано

Доктор Шаферхофф утверждает:

Мы должны вкладывать в глобальные направления, так как эти инвестиции принесут пользу людям, где бы они жили, в том числе в бедных странах.

По данным того же анализа, только 21% финансирования в 2013 году был посвящен глобальным функциям:

• Исследование препаратов, вакцин и методов диагностики
• Подготовка к следующей вспышке заболеваний и решение проблемы устойчивости к противомикробным препаратам
• Обеспечение глобального лидерства и стратегического управления.

Основная финансовая поддержка (79%) досталась отдельным странам и составила $17,3 млрд долл.

Итальянский доктор Серджио Канаверо впервые заговорил о планах трансплантации человеческой головы в июле 2013 в проекте под названием «небесные близнецы».

И хотя ученые сильно сомневаются в успехе операции, трансплантация головы становится реальностью: Валерий Спиридонов, 30-летний программист из Владимира согласился стать первым добровольцем.

У Спиридонова наблюдается редкая генетическая болезнь Верднига-Гоффмана, вызывающая атрофию мышц. Такие больные не в состоянии не только ходить, но зачастую и сидеть.

Я с трудом могу контролировать свое тело. Мне нужна помощь каждый день, каждую минуту. Мне сейчас 30 лет, хотя люди с такой болезнью редко живут более двадцати лет.

Для операции потребуется 100 врачей и 36 часов, а голова донора будут отсечена от тела с помощью сверхострого лезвия для предотвращения повреждения спинного мозга. Затем спинной мозг головы срастят со спинным мозгом тела, сошьют мышцы и сосуды.

Полученный организм 3-4 недели будет в состоянии комы, во время которой для регенерации нервных связей спинной мозг будут стимулировать электричеством. Главный хирург Серджио Канаверо считает, что с помощью физиотерапии пациент сможет начать ходить в течение года.

И хотя дата операции еще не назначена, Спиридонов говорит, что это может произойти уже в следующем году.