Десять важливих медичних проривів і відкриттів 2015 року

Минулий рік для науки був дуже плідним. Особливого прогресу вчені досягли в сфері медицини.

Людство зробило дивовижні відкриття, наукові прориви і створило безліч корисних медикаментів, які неодмінно незабаром опиняться у вільному доступі. Пропонуємо ознайомитися з десяткою найдивовижніших медичних проривів 2015 року, які обов’язково внесуть серйозний внесок в розвиток медичних послуг в самий найближчий час.

Відкриття теіксобактинуУ 2014 році Всесвітня організація охорони здоров’я попереджала нас про те, що людство вступає в так звану постантибіотенічну еру. Наука і медицина аж з 1987 не випускала дійсно нових видів антибіотиків. Однак хвороби не стоять на місці. Щороку з’являються нові зарази, більш стійкі до існуючих медикаментів. Це стало справжньою світовою проблемою. Проте в 2015 році вчені зробили відкриття, яке, на їхню думку, привнесе кардинальні зміни.
Вчені відкрили новий клас антибіотиків з 25 протимікробних препаратів, включаючи дуже важливий, що отримав назву теіксобактин. Цей антибіотик знищує мікробів, блокуючи їх здатність виробляти нові клітини. Іншими словами, мікроби під впливом цих ліків не можуть розвиватися і виробляти з часом стійкість до препарату. Теіксобактин на цей момент довів свою високу ефективність в боротьбі з резистентним золотистим стафілококом і декількома бактеріями, що викликають туберкульоз.
Лабораторні випробування теіксобактину проводилися на мишах. Переважна більшість експериментів показали ефективність препарату. Людські випробування повинні початися в 2017 році.

Медики виростили нові голосові зв’язкиОдним з найбільш цікавих і перспективних напрямків в медицині є регенерація тканин. У 2015 році список відтворених штучним методом органів поповнився новим пунктом. Лікарі з університету Вісконсіна навчилися вирощувати людські голосові зв’язки фактично з нічого.

Група вчених під керівництвом доктора Натана Вельхена біоінженерним способом створила тканину, здатну імітувати роботу слизової оболонки голосових зв’язок, а саме ту тканину, яка представляється двома пелюстками зв’язок, які вібруючи дозволяють створювати людську мову. Клітини-донори, з яких згодом були вирощені нові зв’язки, були взяті у п’яти пацієнтів-добровольців. У лабораторних умовах за два тижні вчені виростили необхідну тканину, після чого додали її до штучного макету гортані.

Створюваний отриманими голосовими зв’язками звук, вчені описують як металевий і порівнюють його зі звуком роботизованого казу (іграшковий духовий музичний інструмент). Однак вчені впевнені в тому, що створені ними голосові зв’язки в реальних умовах (тобто при імплантації в живий організм) будуть звучати майже як справжні.

В рамках одного з останніх експериментів на лабораторних мишах з щепленим людським імунітетом дослідники вирішили перевірити, чи буде організм гризунів відторгати нову тканину. На щастя, цього не сталося. Доктор Вельхем впевнений, що тканина не буде відторгатися і людським організмом.

Ліки від раку можуть допомогти і пацієнтам з хворобою ПаркінсонаTasigna (нілотініб) є перевіреними і схваленими ліками, які зазвичай використовують для лікування людей з ознаками лейкемії. Однак нове дослідження, проведене медичним центром Джорджтаунського університету, показує, що ліки Тасінга можуть бути дуже сильним засобом для контролю моторних симптомів у людей з хворобою Паркінсона, покращуючи їх моторні функції і контролюючи немоторні симптоми цієї хвороби.
Фернандо Паган, один з докторів, які проводили це дослідження, вважає, що нілотінібна терапія може бути першим у своєму роді ефективним методом зниження деградації когнітивних і моторних функцій у пацієнтів з нейродегенеративними захворюваннями, такими як хвороба Паркінсона.
Вчені протягом шести місяців давали збільшені дози Нілотинібу 12 пацієнтам-добровольцям. У всіх 12 пацієнтів, які пройшли це випробування препарату до кінця, спостерігалося поліпшення моторних функцій. У 10 з них відзначили значне поліпшення.
Основним завданням даного дослідження була перевірка безпеки і нешкідливості Нілотинібу на людський організм. Використовувана доза препарату була набагато менша від тієї дози, яка зазвичай дається пацієнтам з лейкемією. Незважаючи на те, що препарат показав свою ефективність, дослідження все ж проводилося на невеликій групі людей без залучення контрольних груп. Тому перед тим, як Тасінгу почнуть використовувати в якості терапії хвороби Паркінсона, доведеться провести ще кілька випробувань і наукових досліджень.

Перша в світі 3D-надрукована грудна кліткаОстанні кілька років технологія 3D-друку проникає в багато сфер, приводячи до дивовижних відкриттів, розробок і нових методів виробництва. У 2015 році доктора з університетського госпіталю Саламанка в Іспанії провели першу в світі операцію по заміні пошкодженої грудної клітини пацієнта на новий 3D-надрукований протез.

Чоловік страждав рідкісним видом саркоми, і у лікарів не залишалося іншого вибору. Щоб уникнути поширення пухлини далі по організму, фахівці видалили у людини майже всю грудину і замінили кістки титановим імплантатом.

Як правило, імплантати для великих відділів скелета виробляють з різних матеріалів, які згодом можуть зношуватися. Крім цього, заміна такого складного зчленування кісток, як кістки грудини, які, як правило, унікальні в кожному окремому випадку, вимагала від лікарів провести ретельне сканування грудини людини, щоб розробити імплантат потрібного розміру.

Як матеріал для нової грудини було вирішено використовувати титановий сплав. Після проведення високоточної тривимірної комп’ютерної томографії, вчені використовували принтер Arcam вартістю 1,3 мільйона доларів і створили нову титанову грудну клітку. Операція по установці нової грудини пацієнтові пройшла успішно, і чоловік вже пройшов повний курс реабілітації.

З клітин шкіри в клітини мозкуВчені з каліфорнійського Інституту Солка в Ла-Хойя присвятили минулий рік дослідженням людського мозку. Вони розробили метод трансформування клітин шкіри в мозкові клітини і вже знайшли кілька корисних сфер застосування нової технології.

Слід зазначити, що вчені знайшли спосіб перетворення клітин шкіри в старі мозкові клітини, що спрощує подальше їх використання, наприклад, при дослідженнях хвороб Альцгеймера і Паркінсона і їх взаємозв’язку з ефектами, що викликаються старінням. Історично склалося, що для таких досліджень застосовувалися клітини мозку тварин, проте вчені в цьому випадку були обмежені в своїх можливостях.

Відносно недавно вчені змогли перетворити стовбурові клітини в клітини мозку, які можна використовувати для досліджень. Однак це досить трудомісткий процес, і на виході виходять клітини, нездатні імітувати роботу мозку літньої людини.

Як тільки дослідники розробили спосіб штучного створення клітин мозку, вони направили свої зусилля на створення нейронів, які володіли б можливістю виробництва серотоніну. І хоча отримані клітини мають лише крихітну частину можливостей роботи людського мозку, вони активно допомагають вченим в дослідженнях і пошуку ліків від таких хвороб і розладів, як аутизм, шизофренія і депресія.

Протизаплідні таблетки для чоловіківЯпонські вчені з Науково-дослідного інституту досліджень мікробних захворювань в Осаці опублікували нову наукову роботу, згідно з якою в недалекому майбутньому ми зможемо виробляти реально діючі протизаплідні таблетки для чоловіків. У своїй роботі вчені описують дослідження препаратів «Такролімус» і «Цікслоспорін А».

Зазвичай ці ліки використовуються після проведення операцій з трансплантації органів для придушення імунної системи організму, щоб та не відкидала нову тканину. Блокада відбувається завдяки зниженню виробництва ензиму кальцінейріна, який містить білки PPP3R2 і PPP3CC, зазвичай наявні в чоловічому насіння.

У своєму дослідженні на лабораторних мишах вчені виявили, що як тільки в організмах гризунів стає недостатньо білка PPP3CC, то їх репродуктивні функції різко скорочуються. Це наштовхнуло дослідників до висновку, що недостатній обсяг цього білка може призвести до стерильності. Після більш ретельного вивчення фахівці зробили висновок, що даний білок дає клітинам сперми гнучкість і необхідні силу і енергію для проникнення через мембрану яйцеклітини.

Перевірка на здорових мишах тільки підтвердила їх відкриття. Всього п’ять днів застосування препаратів «Такролімус» і «Цікслоспорін А» призвело до повної безплідності мишей. Однак їх репродуктивна функція повністю відновилася всього через тиждень після того, як їм перестали давати ці препарати. Важливо відзначити, що кальцінейрін не є гормоном, тому застосування препаратів жодним чином не знижує статевий потяг і збудливість організму.

Незважаючи на багатообіцяючі результати, буде потрібно кілька років для створення реальних чоловічих протизаплідних таблеток. Близько 80 відсотків досліджень на мишах не застосовні для людських випадків. Однак вчені як і раніше сподіваються на успіх, так як ефективність препаратів була доведена. Крім того, аналогічні препарати вже пройшли людські клінічні випробування і широко використовуються.

Друк ДНКТехнології 3D-друку привели до появи унікальної нової індустрії – друку і продажу ДНК. Правда, термін «друк» тут скоріше використовується саме для комерційних цілей, і необов’язково описує те, що ж в цій сфері відбувається насправді.

Виконавчий директор компанії Cambrian Genomics пояснює, що даний процес найкраще описує фраза «перевірка на помилки», ніж «друк». Мільйони частин ДНК поміщаються на крихітні металеві підкладки та скануються комп’ютером, який відбирає ті ланцюги, які в кінцевому підсумку повинні будуть складати всю послідовність ДНК-ланцюжка. Після цього лазером акуратно вирізаються потрібні зв’язки і поміщаються в нову ланцюжок, попередньо замовлену клієнтом.

Такі компанії, як Cambrian, вважають, що в майбутньому люди зможуть завдяки спеціальному комп’ютерному обладнанню і програмному забезпеченню створювати нові організми просто для розваги. Звичайно ж, такі припущення відразу ж викличуть праведний гнів людей, які сумніваються в етичній коректності і практичну користь даних досліджень і можливостей, але рано чи пізно, як би ми цього хотіли або не хотіли, ми до цього прийдемо.

Дослідники з Каролінського інституту в Швеції пішли ще далі і почали створювати з ДНК-ланцюжків різні фігурки. ДНК-оригамі, як вони це називають, може на перший погляд здатися звичайним пустощами, проте практичний потенціал використання у цій технології теж є. Наприклад, його можна буде застосовувати при доставці лікарських засобів в організм.

Наноботи в живому організміНа початку 2015 року сфера робототехніки здобула велику перемогу, коли група дослідників з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго оголосила про те, що провела перші успішні тести із застосуванням наноботів, які виконали поставлене перед ними завдання, перебуваючи всередині живого організму.

Живим організмом в даному випадку виступали лабораторні миші. Після розміщення наноботів всередину тварин, мікромашини попрямували до шлунків гризунів і доставили встановленний на них вантаж, в якості якого виступали мікроскопічні частинки золота. До кінця процедури вчені не відзначили ніяких пошкоджень внутрішніх органів мишей і тим самим підтвердили корисність, безпеку і ефективність наноботів.

Подальші тести показали, що доставлені наноботами частинки золота в шлунках залишаються більше, ніж ті, які були просто введені туди з прийомом їжі. Це наштовхнуло вчених на думку про те, що наноботи в майбутньому зможуть набагато ефективніші доставляти потрібні ліки всередину організму, ніж при більш традиційних методах їх введення.

Моторний привід крихітних роботів складається з цинку. Коли він потрапляє в контакт з кислотно-лужним середовищем організму, відбувається хімічна реакція, в результаті якої виробляються бульбашки водню, які і просувають наноботів всередині. Через якийсь час наноботи просто розчиняються в кислотному середовищі шлунка.

Незважаючи на те, що дана технологія розробляється вже майже десятиліття, тільки в 2015 році вчені змогли провести її фактичні тести в живому середовищі, а не на звичайних чашках Петрі, як робилося багато разів до цього. В майбутньому наноботів можна буде використовувати для визначення та навіть лікування різних хвороб внутрішніх органів, шляхом впливу потрібними ліками на окремі клітини.

Ін’єкційний мозковий наноімплантатГрупа вчених з Гарварду розробила імплантат, який обіцяє можливість лікування ряду нейродегенеративних розладів, які призводять до паралічу. Імплантат представляє собою електронний пристрій, що складається з універсального каркасу(сітки), до якого в подальшому можна буде приєднувати різні нанопристрої вже після введення його в мозок пацієнта. Завдяки імплантату можна буде стежити за нейронною активністю мозку, стимулювати роботу певних тканин, а також прискорювати регенерацію нейронів.

Електронна сітка складається з провідних полімерних ниток, транзисторів або наноелектродів, які з’єднуються між собою. Майже вся площа сітки складається з отворів, що дозволяє живим клітинам утворювати нові сполуки навколо неї.

На початку 2016 роки команда вчених з Гарварду і далі проводить тести безпеки використання подібного імплантату. Наприклад, двом мишам імплантували в мозок пристрій, що складається з 16 електричних компонентів. Пристрої успішно використовуються для моніторингу і стимуляції певних нейронів.

Штучне виробництво тетрагидроканнабинолаБагато років марихуана використовувалася в медицині як знеболюючий засіб і зокрема для поліпшення станів хворих на рак та СНІД. У медицині також активно використовується і синтетичний замінник марихуани, а точніше її основного психоактивної компонента тетрагидроканнабінола (або THC).

Однак біохіміки з Технічного університету Дортмунда оголосили про створення нового виду дріжджового грибка, що виробляє THC. Більш того, за неопублікованими даними відомо, що ці ж вчені створили ще один вид дріжджового грибка, який виробляє канабідіол, інший психоактивний компонент марихуани.

У марихуані міститься відразу кілька молекулярних сполук, які цікавлять дослідників. Тому відкриття ефективного штучного способу створення цих компонентів у великих кількостях могло б принести медицині величезну користь. Однак метод звичайного вирощування рослин і подальший видобуток необхідних молекулярних сполук є зараз найбільш ефективним способом. 

 До теперішнього моменту створений дріжджовий грибок повторно вирощується на молекулах такого ж грибка замість кращої альтернативи у вигляді простих сахаридів. Все це призводить до того, що з кожною новою партією дріжджів зменшується і кількість вільного компонента THC.

У майбутньому вчені обіцяють оптимізувати процес, максимізувати виробництво THC і збільшити масштаби до індустріальних потреб, що в кінцевому підсумку задовольнить потреби медичних досліджень і європейських регуляторів, які шукають нові способи виробництва тетрагидроканнабинола без вирощування самої марихуани.