Врачевание XXI века начинается не в клиниках и не у постели больного – новые методики исцеления ученые открывают в лабораториях, изучают под микроскопом и тестируют на неразличимых невооружённым глазом колониях клеток.
Панацея современности – нанотехнологии. Именно на них возлагают основные надежды медики самых разных специальностей – от онкологов и гематологов до вирусологов и терапевтов. Что же это такое – нанопрепараты и нанороботы, чем обусловлена их высокая эффективность?
«Все в мире есть яд, и лишь только доля делает вещество безопасным» - сказал знаменитый средневековый алхимик и врач Парацельс. Нанопрепараты можно образно назвать высокотехнологичной гомеопатией – микродозы веществ, супертонкие (в несколько слоев атомов!) пленки и капсулы, возможность проникать в клетки сквозь оболочку, циркулировать с током крови, прицельно атаковать вирусы бактерии или пораженную ткань и даже транспортировать нужный генетический материал. В обычных лекарствах одна молекула из 10000 достигает цели, а остальные нейтрализуются организмом или вредят ему. Наночастицы же на порядок более метки, при этом сам организм от лечения практически не страдает.
Историю развития наномедицины отсчитывают с 1959 года – выдающийся американский физик Ричард Фейнман в своей знаменитой лекции «Там внизу много места» упомянул среди прочего о возможности создания микроскопических роботов-целителей, перемещающихся вместе с кровотоком. Первые практические достижения в этой области начались с середины 90-х годов. Фармаколог из Аризоны Фолькмар Вассиг неожиданно обнаружил, что возможно доставлять микросферы, содержащие лекарства, сквозь клеточную оболочку прямо к ядру клетки.
Сегодня лекарства с модифицированной системой доставки составляют до 20% от мирового рынка. В 2011 году рынок препаратов наноиндустрии оценивался в 72,8 млрд долларов, прогноз к 2016 году – более 130 млрд долларов. И это только начало! С каждым месяцем в клиническую практику вводятся все новые удивительные, невероятные, почти фантастические лекарства.
Новые технологии в действии
В технологическом институте штата Джорджия разработали «Магнит для рака». Хитроумное наноустройство помогает справиться с раком яичников. В основе конструкции – магнитные наночастицы и особый фильтр-ловушка. Проблема рака яичников состоит не столько в злокачественности основного заболевания, сколько в высоком метастазировании – достаточно рано клетки опухоли попадают в брюшную полость и по крови и лимфе распространяются по всему организму. А магнитные наночастицы препятствуют этому – они прицепляются к свободно плавающим раковым клеткам, затем притягиваются к магнитному фильтру и извлекаются из организма, уменьшая вероятность метастазирования. Опыты на животных доказали, что «магнит для рака» продляет жизнь больных мышей на 32% и сокращает объем необходимой химиотерапии.
В институте Cedars-Sinai's Maxine Dunitz вплотную занялись проблемой одной из самых злокачественных опухолей мозга – глиомы. Это заболевание плохо поддается лучевой и химиотерапии. Для начала им удалось обнаружить, что для роста злокачественной опухоли и производства новых сосудов необходим белок ламинин-411. Затем они разработали нанобиоконъюгаты – вещества, которые с помощью шприц вводятся в кровоток, достигают опухоли и блокируют конкретный белок, препятствуя ее росту. При этом остальные клетки организма совершенно не страдают – наноконъюгаты в принципе не токсичны, а по завершении своей миссии распадаются на углекислый газ и воду. Опухоли у подопытных животных оказались на 90% меньше, чем у контрольной группы. Ученые надеются усовершенствовать методику так, чтобы предотвращать рост и образование кровеносных сосудов и у других типов опухолей.
Есть и другие перспективные разработки: нагревание и разрушение опухоли при помощи наночастиц золота, точечная доставка препаратов химиотерапии в пораженные болезнью клетки, «самонаведение» нанороботов на опухоль, высокоточная рентгенотерапия при помощи облученных наночастиц.
Серебряные пули против вирусов
Метод лечения зубов при помощи наночастиц обладает лишь одним недостатком – он рискует оставить без работы стоматологов по всему миру. Делается элементарная вещь: в кариозную полость заносится крохотная капля специального геля, восстанавливающего утраченную костную ткань. Проходит небольшое время – и дырка в зубе зарастает сама собой! Пока что экспериментальную методику проверяют на мышах, но, видимо, недалек тот час, когда бормашины и сверла отойдут в прошлое.
«Серебряные пули», защищающие от ротавируса и ОРВИ создали бельгийские ученые. Их удивительная методика состоит в следующем: к обычным лактобактериям, содержащимся в кислом молоке, «прицепляют» молекулы серебра, особым образом фиксируя это «оружие» на поверхности клеток. Бактерии попадают в организм, серебро высвобождается и начинает свою разрушительную работу, уничтожая вирусы и лишая их способности к размножению. Ученые утверждают, что на основе этой методики можно создавать назальные спреи, питьевую воду, гели для умывания и другие профилактические противовирусные средства. Возможно также в перспективе «натравить» наносеребро на более опасные вирусы – например, на ВИЧ. Единственная проблема (актуальная, впрочем для любых препаратов с наночастицами металлов») – как потом выводить из организма «отработанный материал»?
Область применения наноалмазов пока что не ясна – они светятся при облучении, но выявлять болезни пока что не способны, Зато передаются по наследству – впрыснутые в половые органы червей наноалмазы не только проходят сквозь стенки сосудов, но и оказываются внутри эмбрионов, не причиняя им ни малейшего вреда. Так что возможно, спустя некоторое время на основе наноалмазов удастся разработать методику, позволяющую лечить плод в утробе матери и исправлять наследственные болезни сразу после зачатия.
Нанотаблетки уже в ближайшем будущем могут избавить больных от уколов: лекарственное вещество заключается в особые капсулы – молекулы липидов наслаиваются вокруг молекулы препарата и защищают его от внешнего воздействия до тех пор, пока лекарство не окажется в нужном месте.
Сделано в России
Уникальные современные наноразработки ведутся не только западными институтами. Наши врачи стараются не отставать от лидеров высоких технологий, и даже более того – выдают результат, не имеющий зарубежных аналогов.
Удивительное устройство уже используют в московском институте имени А. Н. Бакулева. Это нанокартридж, прицельно очищающий кровь от токсинов. Наночастицы «фильтруют» ядовитые вещества, растворяют тромбы, удаляют холестерин, не нарушая состава крови и позволяя после очистки перелить драгоценную жидкость назад владельцу. Нанокартридж используют при лечении полиорганной недостаточности, обширных ожогов и тяжелых отравлений, повысив выживаемость пациентов с 10 до 65%.
Из других уникальных изобретений особо выделяются тест-полоски MIAstrip для внелабораторной диагностики самых разных заболеваний – инфарктов, вирусных и бактериальных инфекций, и аналогичные картриджи для определения зараженности воды или продуктов вредоносными бактериями. Разрабатываются усиленные наночастицами вакцины для борьбы с различными штаммами гриппа, папилломавирусной инфекцией, гепатитом и даже никотиновой зависимостью. В медцентрах России и Украины в клиническую практику входит искусственная кожа, изготовленная из наноматериалов российского производства, жидкие бинты и антибактериальные повязки для ускоренного заживления ран. В ближайшем будущем – появление искусственных кровеносных сосудов, «умных» имплантатов, самовосстанавливающейся зубной эмали и биопластических материалов.
Чтобы понять все тонкости механизма воздействия наночастиц, нужно быть ученым. А простым пациентам остается только надеяться, что грандиозные чудеса, которые обещают врачи, вскоре войдут в практику и станут реальностью.
