2020 рік

Темпи науково-технічного прогресу разючі, і це стосується всіх сфер людського життя, включаючи медицину. Хоча поки що не вдалося подолати всі смертельні захворювання, але дослідницькі команди всього світу прагнуть полегшити страждання хворих і перебувають на безпрецедентному рівні збільшення тривалості життя. На допомогу їм приходять інноваційні і фантастичні методи, що здавалися раніше. Штучний інтелект, редагування ДНК, мозкові імпланти лише мала частина трендів охорони здоров'я останніх років. Альтернатива антибіотикам З моменту відкриття антибіотиків у XX столітті становище людини, зараженої бактеріальною інфекцією, суттєво змінилося. Якщо раніше реально було загинути, скажімо, від порізу пальця, поранення або невдало проведеної операції (можна уявити, наскільки це часто відбувалося), то тепер ризик померти від таких причин мінімальний завдяки антибіотикам. Спектр їх застосування починається від сільського господарства до лікування різних хвороб, спричинених бактеріальними, грибковими та протозойними патогенами. Однак основною проблемою антибіотиків є те, що бактерії навчилися виробляти стійкість до їхнього впливу. У листопаді 2022 року міжнародна дослідницька команда з авторитетного наукового журналу The Lancet дійшла висновку, що друга за поширеністю причина смертності у світі у 2019 році (13,6 відсотка, або 7,7 мільйона осіб) була пов'язана з бактеріальними інфекціями. Більша частина цих випадків сталася через зараження золотистим стафілококом, кишковою паличкою, пневмококом Streptococcus pneumoniae, пневмококовою клебсієлою та синьогнійною паличкою. В останній доповіді Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), заснованій на даних, отриманих з 87 країн у 2020 році, фахівці повідомляють про високий рівень резистентності патогенних бактерій та стійкість до терапії антибіотиками, що росте. Звіт Глобальної системи спостереження за стійкістю до протимікробних препаратів та їх використанням (GLASS) уперше проілюстрував показники стійкості до протимікробних препаратів (УПП) із 2017 року. Дослідження виявило, що понад 50 відсотків бактерій, що викликають розвиток інфекцій кровотоку в лікарняному середовищі, наприклад Klebsiella pneumoniae та Acinetobacter spp, досягли резистентності. На ці патогени можна впливати антибіотиками останнього резерву. При цьому для восьми відсотків хвороб, викликаних Klebsiella pneumoniae, навіть такі препарати є неефективними, що збільшує ризик смерті від неконтрольованих бактеріальних інфекцій. Понад 60 відсотків Neisseria gonorrhoea – збудника поширеного захворювання, що передається статевим шляхом, – стійкі до популярного орального протимікробного препарату – ципрофлоксацину. А понад 20 відсотків бактерій E. coli, що викликають інфекції сечовивідних шляхів, були резистентні як до препаратів першої лінії (ампіциліну та ко-тримоксазолу), так і до лікарських засобів другої лінії (фторхінолонів). Багатообіцяючий напрямок зі знищення стійких бактерій - вплив на них бактеріофагами, або просто фагами. Ці маленькі віруси, які є у природному середовищі, здатні атакувати бактерії, залишаючись при цьому абсолютно безпечними для людини. Їх відкрили наприкінці ХІХ століття, проте де вони отримали поширення через швидкого появи антибіотиків. Тепер дослідження та застосування бактеріофагів на практиці набуло нового витоку. Фаги розмножуються в бактеріальних клітинах та викликають у них лізис, тобто розчинення. Разом з тим вони беруть участь у контролі експресії генів мікроорганізмів, змінюють склад, динаміку та активність, а також впливають на їхню еволюцію. Нещодавно спеціалісти з Університету Макмастера (Канада) представили унікальний дезінфікуючий спрей для очищення харчових продуктів на основі бактеріофагів. Для цього мільйони вірусів помістили в крихітні гранули, які потім розвели в рідину для зручності використання. Розробка дозволяє позбавитися небезпечних бактерій, що викликають отруєння, причому споживчі властивості їжі не змінюються. В результаті експериментів розчин протестували на E. coli 0157 (кишкова паличка), що знаходилася в салаті та м'ясі. Спрей показав високу ефективність, тому надалі його планують використовувати проти інших патогенів, наприклад сальмонели і листерії. Передбачається можливість впровадження технології у сферу медицини, у такий спосіб можна буде дезінфікувати рани. При цьому бактеріофаги не єдина альтернатива антибіотиків. У природних умовах вдається виявити перспективні сполуки, що руйнують резистентні мікроорганізми. Так, співробітники Університету Портсмута та Університетів Наресуан та Пібулсонграм Раджабхат у Таїланді ще в липні 2022 року опублікували дослідження про гідрохініну, речовину, яку виділили з кори дерев. Раніше гідрохінін застосовувався для лікування малярії, яке антибактеріальні властивості ніколи не вивчалися. Ряд експериментів показали ефективну реакцію зі штамами Pseudomonas aeruginosa (синьогнійна паличка). З'єднання змінило рівні експресії факторів, відповідальних за агресивність бактерії, та вплинуло на її поширення та накопичення. На основі гідрохініну планується розробити препарат, який можна комбінувати з уже існуючими антибіотиками, щоб зробити їх дієвішими. GARDP планує створити та вивести на ринок до чотирьох нових антибіотиків Відкриття таких антибактеріальних сполук у навколишньому середовищі зовсім не рідкість - часом вони виявляються і живими істотами. Бразильські вчені знайшли біологічно активні речовини в морській губці Agelas dispar, яка живе на архіпелазі Фернанду-ді-Норонья. Три різних типи агеліферину знищили стійкі бактерії E. coli та Enterococcus faecalis, золотистий стафілокок, пневмокок Klebsiella, Acinetobacter baumannii та синьогнійну паличку. Іноді вдається використати вже існуючі ресурси людського організму. Співробітники Університету Міннесоти виділили зі слини пептид BPIFA2, який має антибактеріальні властивості. Випробування передбачали тестування «лівосторонньої» (LGL13K) та «правосторонньої» (DGL13K) версії пептиду щодо грамнегативних та резистентних до ліків бактерій. Обидва знищили грамнегативні бактерії (Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae та Acinetobacter baumannii) без стимулювання стійкості. Незважаючи на те, що створити принципово нові класи антибіотиків з 60-х років минулого століття було досить складним завданням, деякі поступи все одно присутні. За допомогою нейромережі вдалося отримати новий препарат цилагіцин, здатний впливати навіть на стійкі до лікарських препаратів бактерії, наприклад, на Clostridium difficile або на метицилін-резистентний золотистий стафілокок. А в Університеті Умео (Швеція) та Школі медицини Вашингтонського університету (США) представили новий клас антибіотиків GmPcides, що складається із сполук, в основі каркасу яких лежить 2-піридон – ароматичний гетероцикл. Такі ліки мають бактеріостатичну активність щодо ентерококів, резистентних до ванкоміцину. Глобальне партнерство з наукових досліджень та розробки антибіотиків (GARDP), яке є об'єднанням ВООЗ та Ініціативи з лікарських засобів проти забутих хвороб, підтримує дослідження та розробки державно-приватних представництв. До 2023 року вони планують створити та вивести на ринок до чотирьох нових лікарських препаратів за рахунок удосконалення існуючих антибіотиків та прискореної розробки нових. Вічне сяйво розуму Однією з найпопулярніших тем досліджень була і залишається боротьба зі старінням. Незважаючи на таке всеосяжне поняття, воно має на увазі цілком конкретні напрямки — це уповільнення клітинних ушкоджень, що призводить до відповідних хвороб тіла та мозку, а також вивчення механізмів різних станів, які формують деградацію організму для їх профілактики, ранньої діагностики та лікування. Ушкодження клітин може бути обумовлено надлишком вільних радикалів, які формуються в результаті численних хімічних реакцій, серед яких можуть бути окислювальні процеси. Це призводить до різноманітних захворювань, зокрема ракових пухлин, артриту, катаракти або хвороб серцево-судинної системи. Часто для захисту від вільних радикалів застосовують антиоксиданти, що запобігають окислювальним реакціям. Російські вчені з МГУТУ імені Розумовського (ПКУ) розробили оптимізований спосіб скорочення вільних радикалів. Вони представили модель оцінки та розрахунку маси сполук, які надходять разом із їжею, необхідні видалення вільних радикалів. З її допомогою можна виявити точну кількість необхідних антиоксидантів у раціоні для нейтралізації цих частинок. При цьому є препарати, спрямовані безпосередньо на знищення надлишку вільних радикалів. В Університеті Вісконсін-Медісон модернізували раніше створену технологію, яка передбачає формування захисної оболонки навколо пробіотиків Escherichia coli Nissle 1917 для захисту від екстремального середовища шлунка. Оптимізація полягає у введенні наночастинок для нейтралізації молекул, відповідальних за запальні процеси. У поєднанні з пробіотиками ця розробка може значно покращити та спростити терапію запальних захворювань кишківника (ВЗК). Завдяки антиоксидантам виявилося можливим уповільнити розвиток деменції. Люди з вищим рівнем антиоксидантів у крові мають менший ризик появи хвороби Альцгеймера. Результати 16-річного дослідження показали, що у пацієнтів з найвищими рівнями лютеїну, зеаксантину та бета-криптоксантину ймовірність захворіти на деменцію знижувалася на сім відсотків, а бета-криптоксантин зменшив шанси на 14 відсотків порівняно з учасниками з найнижчими показниками. Ще в одній роботі з'ясувалося, що прийом таурину в кількості 500 міліграм на день протягом 16 тижнів допомагає збільшити кількість антиоксидантів (супероксиддисмутази) на 20 відсотків, на відміну від контрольної групи, де ці показники зменшилися на 3,5 відсотка. Боротися із клітинними порушеннями можливо не лише за допомогою антиоксидантів. Група фахівців з університету Валенсії розробила технологію скорочення ознак старіння, що базується на введенні позаклітинних везикул. Ці структури формуються в еукаріотичних клітинах, відповідальних за передачу сигналів між клітинами та транспортування матричних РНК. Вчені припустили, що процес старіння може бути пов'язаний із погіршенням зв'язку між клітинами. У випробуваннях на мишах вони виділили стовбурові клітини з жирової тканини у молодих піддослідних тварин і відібрали з них екзосоми, після чого вводили їх літнім піддослідним двічі з інтервалом на тиждень. У вікових випробуваних підвищилася координація у просторі та загальна активність. Найкращий результат виявився приблизно через місяць після першої ін'єкції та повністю зник через 60 днів. Подальше вивчення показало зменшення руйнування ниркової тканини та стимуляцію вироблення клітин. Крім того, у них знизилися біомаркери запалення та відбулося епігенетичне омолодження деяких тканин. Омолодити клітини на 30 років (на основі епігенетичних міток ДНК та сукупності всіх генів, що синтезуються клітиною) вдалося вченим Інституту Бабрахама у Великій Британії. Вони перепрограмували старі клітини, за допомогою чого вдалося частково відновити їх функції та привести молекулярні показники біологічного віку в більш «молодий» стан. Поки всі ці методи не впровадили у повсякденну клінічну практику, залишається орієнтуватися на методи профілактики та ранньої діагностики захворювань, що супроводжують старіння. На щастя, передбачити деменцію стало можливо задовго до її симптоматичних проявів, наприклад, діагностувати хворобу Альцгеймера реально навіть за аналізом крові. Крім того, маса наукових праць спрямована на виявлення факторів, які провокують такі стани. Причому, хоч би як банально це звучало, але переважна більшість патологічних станів можна уникнути або відстрочити дотримуючись певного харчування, способу життя та здорового режиму сну. Це ілюструє метааналіз, що складається з 28 повноцінних досліджень: люди, які практикують лист або читання заради задоволення, що виготовляють вироби, що займаються іграми чи музикою, мали ризик розвитку деменції на 23 відсотки нижче, ніж добровольці, які не мають подібних хобі. А фізичні навантаження, що включають ходьбу, біг, плавання, їзду на велосипеді, заняття спортом, йогу та танці, на 17 відсотків зменшували ймовірність появи недоумства. Генетичне редагування Робота генних інженерів значно еволюціонувала після появи генетичного редактора CRISPR/Cas9, на честь чого було вручено Нобелівську премію з хімії у 2020 році. Тепер змінювати фрагменти ДНК стало незрівнянно швидше та ефективніше, що можна порівняти з їздою на автомобілі, якщо ви до цього могли пересуватися тільки пішки. Цей інструмент є своєрідними генетичними ножицями, за допомогою яких можна ламати, лагодити або замінювати практично будь-яку ділянку геному. На практиці таким чином реально вилікувати багато захворювань, навіть онкологічних, — у такому разі застосовують хромосомну перебудову. Нещодавно, застосувавши систему CRISPR, у Медичній школі Вашингтонського університету у Сент-Луїсі запропонували новий спосіб лікування нейродегенеративних захворювань. Вчені заблокували молекулу SARM1 - фермент, який формується в нейронах і викликає дегенерацію аксонів (відростків нервових клітин, що передають імпульси до інших таких клітин). Генетичний редактор відтворив модель рідкісного синдрому прогресуючої нейропатії. У результаті виявилися нові деталі, куди слід орієнтуватися під час лікування. При точковому впливі на певну ділянку видаляються або додаються спарені основи, що порушує початкову послідовність ДНК, дозволяючи надати гену бажаних властивостей. При точковому впливі на певну ділянку видаляються або додаються спарені основи, що порушує початкову послідовність ДНК, дозволяючи надати гену бажаних властивостей. Надати властивості ДНК, що цікавлять, можна не тільки для людини або тварин. Цей метод давно використовується у сільському господарстві. Китайські та німецькі фахівці змогли збільшити врожайність кукурудзи (на десять відсотків) та рису (на вісім) шляхом відключення одного певного гена. Автори наголошують, що таким чином можна вивести нові різновиди культур, стійких до змін клімату. Приблизно за тією ж технологією вдалося створити томати, які містять велику кількість вітаміну D. Такі модифіковані овочі дозволять вирішити проблему дефіциту вітаміну у людей у всьому світі. Причому блокування конкретного ферменту впливає зростання, розвиток чи врожайність томату. Основний момент системи CRISPR, що викликає побоювання, полягає в тому, що механізм роботи молекул часто може впливати на стан геному організму, створюючи ймовірність появи небезпечної генетичної мутації в незапланованих сегментах. Тому регулярно проводяться дослідження щодо модернізації цього методу. Наприклад, в Техаському університеті в Остіні запропонували переробити білок SuperFi-Cas9, що дозволило зменшити ризик мутації в сусідніх ділянках ДНК у тисячі разів, зберігаючи при цьому ту ж ефективність, що й у попередніх версіях системи. Така помилка виникала через те, що молекула при виявленні невідповідності у певних частинах ДНК замість ігнорування цього елемента та подальшого функціонування захоплювала та утримувала ДНК, зв'язуючись з нею так, начебто це була коректна послідовність молекул. Водночас розроблено спосіб більш делікатного редагування, який згодом може застосовуватись у людському геномі. Цей підхід ґрунтується на природному механізмі відновлення пошкодженої ДНК під назвою «гомологічна рекомбінація». Він має на увазі обмін генетичних послідовностей між двома гомологічними хромосомами (копій однієї і тієї ж хромосоми, де одна дісталася від матері, а інша - від батька). Часто пацієнти з генетичними порушеннями мають мутацію в одній із гомологічних хромосом. Ідея авторів полягає у видаленні мутантного гена, а потім запровадження нормального, скопійованого з іншої хромосоми. Мозкові чіпи Тема мозкових імплантів, що хвилює багатьох, з кожним роком набирає обертів. Поки всі пристрої знаходяться на стадії випробувань або розробки, проте результати більш ніж вражаючі. У цілому нині блага задум прямий стимуляції мозку на вирішення найрізноманітніших завдань, включаючи медичні маніпуляції, викликає безліч етичних суперечок. За допомогою нейрочіпів дослідники планують лікувати різні захворювання мозку, такі як депресія та хвороба Альцгеймера або Паркінсона, а також усувати хронічні болі, допомагати паралізованим знову пересуватися та користуватися кінцівками, а незрячим – бачити. Дослідницькі команди активно спонсоруються не лише приватними підприємцями, а й державою. Найбільш гучним проектом став, мабуть, стартап бізнесмена Ілона Маска Neuralink. Компанія розраховує створити чіп, який має допомогти пацієнтам з обмеженими можливостями використовувати сучасні технології, наприклад виходити в інтернет прямо з мозку. Однак поки що до тестів на людях співробітникам Neuralink далеко — всі випробування проводилися лише на тваринах, а на початку року організація потрапила у великий скандал, пов'язаний із неетичним поводженням із піддослідними. Співзасновник і головний виконавчий директор Synchron доктор Том Окслі заявив про плани провести операції з вживлення до 16 Stentrode в 2023 році. Більшість чіпів мають намір використовувати на людях із бічним аміотрофічним склерозом. Крім того, вчені вважають, що їх пристрій може бути застосований на людях, які пережили інсульт та травми спинного мозку, а також хворих на розсіяний склероз. У вересні стало відомо про результати випробувань фахівців із Сент-Луїса за підтримки нейротехнологічної компанії Inner Cosmos щодо лікування депресії шляхом електростимуляції. Сам пристрій імплантувався тільки в кістку черепа, а не сам мозок. Це дозволило скоротити час реабілітації, а також не так сильно лякає потенційних користувачів. Пацієнту протягом 15 хвилин на день подавали електроімпульси в дорсолатеральну префронтальну кору, а потім вимірювали активність нейронів, щоб оцінити і згодом скоригувати тривалість впливу. Роботу планують продовжувати протягом року та збільшити кількість учасників з метою виявлення найбільш ефективної для стимуляції частини мозку. Подібні напрацювання ведуться і в Росії. Дослідники з фонду підтримки сліпоглухих «Сполука» та некомерційної Лабораторії «Сенсор-Тех» розробили пристрій, що активізує різні органи чуття — наприклад, зір або слух. Мозковий імплантат хочуть використовувати на пацієнтах з різними неврологічними розладами (синдром Туретта, хвороба Паркінсона, тремор чи хронічний больовий синдром). Нещодавно нейрочіпи пройшли останню стадію випробувань на мавпах, а до 2024 року фахівці хочуть перейти до експериментів із добровольцями. Нейросітка в білому халаті До практичного та повсюдного застосування нейрочіпів у рутинній практиці ще далеко, та й взагалі воно під питанням, але футуристичні технології вже щільно увійшли до медичної повсякденності. У даному випадку йдеться про штучний інтелект (ІІ), який допомагає не лише розробляти нові ліки, а й діагностувати захворювання. Причому це відбувається не десь там, а в російських реаліях. У вітчизняних лікарнях вирішили впровадити нейромережу у відділення реанімації та інтенсивної терапії. Цей інструмент асистує лікарям Сеченівського університету та «передбачає ризики пацієнтів, які лежать у реанімації, дозволяючи медикам вчасно зреагувати та уникнути тяжких наслідків». А в клініці Майо теж використовують штучний інтелект для допомоги акушерам-гінекологам під час пологів: алгоритм може обчислити ймовірність успішних природних пологів та необхідність кесаревого розтину. Штучний інтелект застосовують виявлення раку виходячи з даних комп'ютерної томографії чи ультразвукової еластографії. В останньому випадку, залежно від рівня тиску тканини на штучні нейрони, пристрій може виявляти навіть невеликі відмінності в клітинах і передавати їх у вигляді електричних імпульсів. Потім нейромережа визначає жорсткість тканини, яка обумовлюється здоровими ділянками та злоякісними новоутвореннями. Точність методу сягає 95,8 відсотка. Цей спосіб дозволяє виключити людський фактор при аналізі наявної інформації та діагностувати онкологічні захворювання на ранніх стадіях. Крім того, вітчизняні дослідники із СПбДУ представили нейромережу для виявлення безсудових епілептичних нападів, ґрунтуючись на даних електроенцефалографії (ЕЕГ). Результати діагностики алгоритму та медиків збіглися у 80 відсотках випадків. Приблизно таким же шляхом нейромережа із Центру досліджень серцево-судинних захворювань при Масачусетській лікарні загального профілю допомагає виявляти серцево-судинні хвороби за рентгенівським знімком грудної клітки. Втім, подібні технології можуть бути використані не тільки на благо. Так, у компанії Collaborations Pharmaceuticals, яка займається створенням інтерфейсів для фармацевтичних компаній, розповіли про небезпеку, яку несуть у собі подібні моделі. Спочатку основне завдання програми MegaSyn полягала у розробці нових ліків та виявленні токсичного впливу препаратів, щоб уникнути небажаних ефектів. Однак у дослідних цілях нейромережа перепрограмували не так на знищення, але в пошук отруйних сполук. Тоді штучний інтелект за шість годин згенерував близько 40 тисяч небезпечних молекул, які за своєю токсичністю перевершували існуючу хімічну зброю. Автори попередили про небезпеку наукову спільноту та закликали порушити питання про обмін даними та поінформованість у міжнародному просторі.

Чіпування людей, редагування ДНК та альтернатива антибіотикам. Як за 2022 рік змінилася світова медицина?

У 2026 році борг Запоріжжя зросте до 2,1 млрд грн: чому місто збільшує зобов’язання

Вчителі Запорізької області отримуватимуть щомісячну доплату 4 тисячі гривень

На Запоріжжі повернули світло після масованої атаки РФ — 73 тисячі абонентів знову з електрикою

США заявили про участь 5 тисяч кубинців у війні на боці Росії — ЗМІ

«Шахтар» зазнав найрозгромнішої поразки в УПЛ за 9,5 років

У США створили “безкоміркові” батареї для електромобілів: запас ходу зростає до 1600 км

Мита Трампа почали бити по гаманцях американців: ціни на імпорт зростають

У 2026 році борг Запоріжжя зросте до 2,1 млрд грн: чому місто збільшує зобов’язання

Вчителі Запорізької області отримуватимуть щомісячну доплату 4 тисячі гривень

На Запоріжжі повернули світло після масованої атаки РФ — 73 тисячі абонентів знову з електрикою

США заявили про участь 5 тисяч кубинців у війні на боці Росії — ЗМІ

«Шахтар» зазнав найрозгромнішої поразки в УПЛ за 9,5 років

У США створили “безкоміркові” батареї для електромобілів: запас ходу зростає до 1600 км

Мита Трампа почали бити по гаманцях американців: ціни на імпорт зростають

В Україні зріс попит на ІТ-фахівців: кількість вакансій збільшилась на 12%

Путін попередив США: постачання Tomahawk в Україну «зруйнує» відносини — реакція Кремля

Збірна України довикликала дебютанта Владислава Велетня на жовтневі матчі відбору ЧС-2026

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.