Будущее в медицине с когнитивными технологиями. Медицина будущего: какие технологии позволят людям победить старость, болезни и смерть? Как будет проводиться диагностика заболеваний в будущем

Какой будет медицина в будущем

Медицина в мире стремительно движется вперед. Ученые смогли расшифровать генетический код человека, а не так давно научились делать это быстро и почти массово. Это дает доступ к совершенно новым методам лечения и предотвращения болезней. Какой будет медицина уже через несколько лет, когда новейшие методы будут доступны и у нас, и какие вызовы она поставит перед человечеством, рассказал директор лаборатории молекулярной диагностики, профессор медицинского факультета Макгильського и Монреальского университетов (Канада) Юрий Мончак.

Как будет работать медицина будущего

«Первое, что изменится в лечении благодаря расшифровке генетического кода, - это появление персонализированной медицины. Прочитав ваш генетический код, теперь можно подобрать то лечение, которое будет максимально эффективным именно для ваших нужд и для вашего физического состояния», - говорит Юрий Мончак.

«В нашей лаборатории мы будем где-то через год начинать испытывать этот персонализированный подход к болезни. Сейчас это будут только добровольцы. Мы будем брать образцы их раковых клеток, считывать генетический код и на основе полученных результатов вместе с фармацевтической компанией будем смотреть, какие лекарства можно применить к определенной болезни (из тех 10 или 20 000 видов лекарств, которые есть в нашей библиотеке) и подбирать, какие из них являются наиболее эффективным. По словам ученого, такой персонализированный подход чрезвычайно сильно поднимет эффективность лечения.

Еще одна возможность новой медицины, которая открылась перед учеными, - выращивание «запасных» клеток для лечения. У пациента могут взять клетки из любой ткани (например, из кожи), которые в генетическом коде имеют эти дефективные гены. Эти клетки ученые дифференцируют в точную копию больных клеток. Тогда можно будет заменить дефективные гены правильными генами, вырастить эти клетки в чашках Петри и трансплантировать их больному человеку.

Здесь, конечно, есть нюансы - например, мы не сможем заменить целый мозг. Но если это инфаркт сердца, когда замирает часть органа, такие клетки можно имплантировать, и они будут заживлять и лечить часть сердца больного человека.

«За последнее столетие, даже учитывая то, что человечество имело только примитивные знания о медицине, средний возраст человеческой жизни вырос с 50 лет до 75 лет. Насколько изменится средняя продолжительность жизни с теми знаниями, которые мы получили сейчас, трудно предсказать», - отмечает Юрий Мончак.

В развитых странах новейшие методы будут использовать уже через несколько лет

«Эти новейшие методы в медицине, по крайней мере в начальной фазе, будут введены для основной массы населения в развитых странах уже через 5-10 лет», - говорит директор лаборатории молекулярной диагностики. Уже есть фирмы, которые предлагают секвенирование (расшифровку) части генов. И на основании этого медики могут определить вашу склонность к около полусотни различных болезней.

Пациентам говорят, склонны ли они к определенной болезни. Таким образом, вы сможете консультироваться с врачом, который сможет вам это объяснить и, если это возможно, дать рекомендации, чтобы уменьшить риски развития потенциальных заболеваний. «Думаю, вскоре будет намного больше таких фирм. Однако есть риск, что люди могут узнать некоторые вещи о себе, которые они бы не хотели знать. Здесь есть очень серьезные этические проблемы, которые выдвигает эта наука», - считает ученый.

По словам Юрия Мончака, в Америке уже со следующего года планируют секвенировать (расшифровывать) полный геном каждого новорожденного ребенка. С одной стороны, это крупномасштабной проект, и он нужен. Но с другой стороны, человечество еще не имеет ответа на те вопросы, которые возникнут в начале реализации этого проекта. Ведь расшифровка кода может показать, что у ребенка может быть определенная болезнь.

Но что, если для лечения этой болезни еще нет лекарств? Как это повлияет на будущее ребенка и на отношение к нему его родителей? Будут ли вкладывать родители такого ребенка средства в его образование и в его развитие?

«Прочитать код очень легко, но иметь соответствующие лекарства для лечения тех заболеваний, которые будут указаны после секвенирования, - это гораздо труднее. Итак, мы немного опережаем наши возможности. Сейчас многое будет зависеть от юристов и биоэтики, которые смогут придать развитию этой отрасли правильное направление и определить, о каких заболевания следует говорить родителям, а о каких - нет», - считает профессор Юрий Мончак.

Перспективы в России

Российская медицина пока отстает от развитых стран по крайней мере на 10-15 лет, сказал ученый. Впрочем, этот разрыв при благоприятных обстоятельствах можно существенно сократить, считает он.

По его словам, на сегодня наука в России является «заглушенной», но если дать ей возможность развиваться, даже при минимальном увеличении возможностей ученые в России сразу, как грибы после дождя, будут раскрывать свой потенциал.

«В России нужны два ключевых изменения: стабилизировать политическую ситуацию и побороть коррупцию», - говорит Юрий Мончак. По его словам, низкий уровень зарплат ученых делает нашу страной очень привлекательной для потенциальных инвесторов - фармацевтических и биотехнологических компаний, которые охотно бы инвестировали деньги в институты. В России даже очень талантливые ученые готовы работать за минимальную плату. Если инвестировать в эту сферу немного больше денег, мотивация возрастет, многие студенты увидят, что они могут в ней успешно реализоваться, и это станет значительным толчком для развития науки. Но сегодня потенциальные инвесторы не уверены, где эти деньги окажутся и где потом будут использоваться изобретения.

Кроме того, важно провести реформу науки в России и дать лабораториям больше автономии, а, следовательно, и возможность развиваться. «Чтобы небольшие лаборатории не ждали, что все разрешения и указания должны спускаться сверху, из каких-то учреждений - правительства или министерства», - говорит Юрий Мончак.

Колоссальные возможности и биоэтика

«14 человеческих эмбрионов уже были клонированы. Некоторые из них происходили от мертвого ребенка. Ребенок погиб в автокатастрофе. Его кровь была передана в лабораторию, и этого ребенка клонировали, - говорит Юрий Мончак. - Сейчас, насколько нам известно, каждый из тех эмбрионов был отторгнут, то есть клонированного человека на Земле ещё нет».

Впрочем, если такой ребенок родится, здесь возникает множество вопросов, например: как этот ребенок будет относиться к тому, что он является копией другого существа.

Сегодня ученый, который делал эти эксперименты с клонированием человека, перенес свою лабораторию из Америки, где законы запрещают клонирование, в Ливан, и там продолжает свою работу. «Он, между прочим, провел эксперименты по совмещению генетических аппаратов человека и коровы, чтобы просто исследовать, может ли коровий эмбрион добавить некоторые факторы, которые позволят человеческому эмбриону выжить. Ученый может этим заниматься. Но должен ли он это делать?» - спрашивает Юрий Мончак.

«Кроме того, сейчас ученые могут получить любую клетку из вашего тела и вернуть ее в стволовое состояние. Из этого состояния ученые могут ее дифференцировать в любую другую клетку тела. Можно взять по одной клетке у двух мужчин. Одну клетку дифференцировать в сперматозоид, другую - в ооцит, скрестить этот сперматозоид с ооцитом, - и родится ребенок, который будет иметь двух биологических родителей. Как это будет психологически отражаться на ребенке? Он не будет иметь матери? Имеем ли мы право делать такие вещи? Вот в чем вопрос.

«Распечатайте мне печень, пожалуйста! Из обычных клеток, для возраста 25 лет. Сердце пока не надо…»

Такая она, медицина будущего. С напечатанными на 3D принтерах органами, гуляющими по сосудам наноботами, зубами из пробирки и прочими странными штуками. А ведь когда-то мы просто мечтали победить все болезни!

Увы, в этом сегменте похвастаться нечем. От СПИДа, рака и даже обычного гриппа по-прежнему умирают люди. Может быть, медицина движется совершенно не в том направлении?

Нанороботы вместо лекарств

Ученые прогнозируют, что в будущем не будет никаких инъекций и таблеток. Вместо них достаточно будет выпить «гремучую смесь» из нанороботов или приклеить к руке специальный пластырь. Разговор с патологическими клетками будет коротким: нанороботы найдут их в организме и успешно уничтожат. В перспективе — даже изменение структуры ДНК, что поможет предотвратить мутации.

В теории все это звучит очень вкусно и оптимистично. Однако так ли это на самом деле? Таблетки пьют все, от нанороботов же большинство людей может отказаться – например, из религиозных соображений.

Второй камень преткновения – наноробот должен работать не просто хорошо, а идеально. Представь, какой монстр может родиться, если при изменении ДНК что-то пойдет не так?

Киборги – почти люди?

Приставка «почти» не дает покоя ни автору этой статьи, ни тем, кто смотрел хотя бы одну часть «Терминатора». Медицина активно работает в данном направлении – уже сегодня многие люди имеют стимуляторы в сердце. Не исключено, что в будущем можно будет заменить высокотехнологичными протезами целые органы.

Впрочем, создание киборга – предприятие сомнительное. Учитывая тот факт, что большая часть нашей планеты уже сегодня перенаселена, а цифра в 7 млрд. продолжает расти, идея создать «нового человека» вдобавок к миллиардам других видится как минимум странной. Конечно, если киборг не будет нуждаться в пище и зарплате, кто-то в этом бренном мире только выиграет. Но чем все закончилось в «Терминаторе», вы прекрасно помните!

Биопечать органов на принтере

Биопечать – пусть и новое, но уже успевшее показать свое «Я» направление в медицине. Оно развивается параллельно с аддитивными технологиями.

Если в двух словах, то ученые всего мира пытаются создать принтер, на котором можно будет напечатать человеческие органы: почки, печень и даже сердце. Костные и хрящевые импланты принтеры уже печатают, так что перспектива у данного направления действительно есть.

Для печати используются стволовые клетки, которые наносятся на макет. Наибольших успехов в данном сегменте смогла достичь компания Organovo, напечатавшая печеночную ткань. Биопринтинг не стоит на месте – в ближайшие пять лет планируется серьёзное освоение рынка трансплантологии.

Люди забудут о лечении зубов

Британские специалисты внедряют технологию, позволяющую выращивать зубы… прямо во рту у пациента. Они изготавливают зачаток зуба с помощью эпителия десны пациента и стволовых клеток мышей. Зуб формируется в пробирке, после чего его перемещают в полость рта. Здесь зуб имплантируется и растет дальше до нужных размеров.

В случае успешной реализации проекта зубы действительно будут выращивать, как огурцы на даче.

Умерших еще можно спасти?

В завершение – еще одно достижение медицины настоящего и перспективного будущего. Американца Сэма Парниа успели окрестить «врачом от Бога». Реаниматолог делает невозможное – возвращает людей к жизни даже спустя 3 часа после клинической смерти. Способ «воскрешения» заключается в немедленном охлаждении тела человека. После этого всю его кровь прогоняют через особый прибор ЕСМО, насыщающий кровь кислородом.

Данный метод работает лишь в 30% случаев смерти, но он позволил спасти уже несколько человек. Единственный недостаток – огромные затраты на возвращение к жизни каждого из пациентов.

Резюмируя все озвученное выше, отметим: медицина будущего обладает колоссальными перспективами и возможностями. Какие-то методы активно внедряются сегодня, другие только тестируются. Однако по большому счету хочется одного – чтобы люди были здоровы и счастливы. А для этого вовсе не обязательно иметь железное сердце и печень с 3D-принтера!

Медицина будущего: что день грядущий нам готовит? обновлено: Ноябрь 27, 2018 автором: Татьяна Гребцова

Происходит масса удивительных вещей, краткий обзор самых важных идей и разработок дал бы возможность заглянуть в завтрашний день.

Предлагаем вам топ-10 медицинских технологий будущего.

1. Дополненная реальность

Запатентованные Google цифровые контактные линзы способны измерять уровень глюкозы в крови через слезную жидкость. Пока эта технология готовит революцию в мониторинге и лечении сахарного диабета, инженеры Microsoft создали нечто удивительное - очки, меняющие восприятие мира.

Технология Hololens, которая испытывается разработчиками с 2016 года, может изменить медицинское образование и клиническую практику в целом.

Еще в 2013 Институт Фраунгофера в Германии начал экспериментировать с приложением дополнительной реальности для iPad при удалении раковых опухолей. Во время операции хирурги могут видеть сквозь тело пациента, с ювелирной точностью направляя инструмент к опухолям.

2. Искусственный интеллект в медицине

Мы входим в эпоху, когда компьютеры будут не только выполнять анализы, но и принимать клинические решения вместе с врачами (или вместо них). Искусственный интеллект на примере IBM Watson уже помогает избежать человеческой ошибки, запоминая и анализируя тысячи клинических исследований и протоколов.

Упомянутый суперкомпьютер может за 15 секунд прочитать и запомнить около 40 миллионов медицинских документов, выбрав наиболее подходящее решение для врача. Загрузите в него 40 лет клинической практики, и мы станем лишними…

Врач - живой человек, а человеческий фактор порой становится причиной фатальных ошибок. Так, в больницах Великобритании 1 из 10 пациентов стационара так или иначе испытывает на себе последствия человеческой ошибки. По мнению экспертов, искусственный интеллект позволит избежать большинства из них.

Проект Google Deepmind Health используется для майнинга медицинских данных. Совместно с британской больницей Moorfields Eye Hospital NHS эта система работает над автоматизацией и ускорением принятия клинических решений.

3. Киборги среди нас

Наши читатели наверняка слышали о людях, которые уже получили электронные компоненты вместо утраченных частей тела - будь то рука или даже язык.

На самом деле эпоха киборгов началась много десятилетий назад, когда люди перешагнули черту между живой и неживой природой. Первый имплантируемый водитель ритма в 1958, первое искусственное сердце в 1969 году…

Нынешняя эпоха кибернетического ажиотажа на Западе подхватила новое поколение хипстеров, готовых имплантировать железные части тела ради «крутого» вида.

Достижения медицины сегодня рассматриваются не только как возможность преодолеть болезнь и компенсировать физические дефекты, но и как удивительный способ расширить возможности человеческого тела. Глаз орла, слух летучей мыши, скорость гепарда и хватка терминатора - это больше не кажется бредом.

4. Медицинская 3D-печать

Сейчас можно свободно печатать оружие и запчасти к военной технике, а биотехнологическая промышленность активно трудится над 3D-печатью живых клеток и каркасов тканей.

Стоит ли нам удивляться отпечатанным лекарствам?

Это перекроит весь фармацевтический мир.

Технология персональной 3D-печати лекарств, с одной стороны, затруднит контроль качества. Но, с другой стороны, она сделает миллиарды людей независимыми от мутного бизнеса Big Pharma.

Не исключено, что через 20 лет вы сможете отпечатать таблетки цитрамона на собственной кухне. Это будет так же просто, как чашка утреннего кофе. Перспективы трансплантологии и эндопротезирования суставов выглядят просто потрясающе. Врачи смогут создавать бионические уши и компоненты тазобедренных суставов «у койки больного», по снимкам и персональным замерам.

Уже сегодня благодаря проекту e-NABLING the Future неравнодушные врачи и добровольцы распространяют медицинскую 3D-печать, публикуют видеоуроки и разрабатывают новую техническую документацию по протезированию.

Благодаря им дети и взрослые из Чили, Ганы, Индонезии получили новые искусственные руки, недоступные с «шаблонными» технологиями.

5. Геномика

Знаменитый проект «Геном человека», направленный на полное картирование и расшифровку человеческих генов, открыл эпоху персонализированной медицины - каждому человеку полагается свое лекарство и своя доза.

По данным Коалиции персонализированной медицины, в 2017 году существуют сотни доказательных приложений для клинических решений на основе геномики. С ними врачи могут подбирать оптимальное лечение, основываясь на результатах генетических анализов конкретного пациента.

Благодаря методу быстрого генетического секвенирования Стивен Кингсмор и его команда в 2013 спасли смертельно больного ребенка, и это было лишь начало.

Геномика - удивительный медицинский инструмент профилактики и лечения болезней, если он используется мудро и ответственно.

6. Оптогенетика

Это технология, основанная на применении света для контроля живых клеток.

Суть ее заключается в том, что ученые модифицируют генетический материал клеток, обучая его реагировать на свет определенного спектра. Затем работой органов можно управлять при помощи «выключателя» - обычной лампочки. Издание Science ранее сообщало, что специалисты в сфере оптогенетики научились индуцировать ложные воспоминания у мышей, воздействуя светом на мозг.

Идеальный инструмент пропаганды сразу после вечерних новостей!

Кроме шуток, оптогенетика может предложить фантастические опции лечения хронических заболеваний. Как насчет замены таблеток на «волшебную кнопку»?

7. Роботы-помощники

С быстрым развитием технологий роботы постепенно переходят с экранов фантастических фильмов в мир здравоохранения. Рост числа пожилых людей делает фактически неизбежным появление роботов-помощников, медсестер и сиделок.

Робот TUG - это надежная «лошадка», способная носить множество медицинских грузов суммарным весом до 1000 фунтов (453 кг). Этот маленький помощник бороздит коридоры клиник, помогая доставлять инструменты, лекарства и даже чувствительные лабораторные образцы.

Его японский коллега Robear выполнен в виде гигантского медведя с мультяшной головой. Японец может поднимать и укладывать пациентов в постель, помогать встать с кресла-коляски и переворачивать лежачих больных для профилактики пролежней.

На следующем этапе развития роботы будут выполнять простые медицинские манипуляции и брать биоматериал для лабораторных анализов.

8. Многофункциональная радиология

Радиология - одна из самых быстрорастущих областей медицины. Здесь мы рассчитываем увидеть величайшие достижения.

Уже наметился переход от допотопных рентгеновских аппаратов к многофункциональным цифровым машинам, которые одновременно видят сотни медицинских проблем и биомаркеров. Вообразите сканер, способный за секунду подсчитать количество раковых клеток внутри вашего тела!

9. Испытания препаратов без живых существ

Доклинические и клинические испытания новых препаратов требуют обязательного участия живых существ – животных или человека соответственно. Переход от этически сомнительных, долгих и дорогостоящих испытаний к автоматизированным тестам in silico – это революция в фармакологии и медицине.

Современные микрочипы с клеточными культурами позволяют имитировать настоящие органы и целые физиологические системы, давая явные преимущества перед многолетними испытаниями на добровольцах.

Технология Organs-on-Chips основана на использовании стволовых клеток для имитации живого организма с помощью вычислительных устройств.

Многие эксперты считают, что данная технология сможет полностью заменить доклинические испытания на животных и улучшить лечение рака.

10. Носимая электроника

Современный человек носит Xiaomi mi Band, но будущее - за более удобными и пригодными для повседневной носки датчиками. Биометрические татуировки вроде eSkin VivaLNK могут незаметно скрываться под одеждой и передавать вашу медицинскую информацию врачу 24/7.

Константин Моканов

Время идет, и ученые не сидят сложа руки, а делают все для того, чтобы медицина постоянно развивалась, прогрессировала и получала больше возможностей для работы с пациентами. Их целью является достижение такого уровня, когда все болезни будет можно победить, и что еще лучше - вообще предотвратить их появление. Как близко они приблизились к этому, и какой станет медицина будущего - мы расскажем вам в этой статье.

Наноботы: надежда всего человечества

Кто из нас не знает о нанотехнологиях? В мире медицины и науки они у всех на слуху, ведь это наше будущее и тот самый волшебный способ решения многих проблем, связанных со здоровьем человека.

В чем их особенность? Наночастицы имеют уникальные свойства, которые открывают перед учеными множество новых возможностей.

В научно-фантастических книгах или фильмах часто показывают технологии, позволяющие быстро реанимировать человека, восстановить его поврежденные конечности, и так далее. Еще десять лет назад все это казалось просто выдумкой, плодом чьего-то воображения. Но уже сегодня это реалии будущего, ведь ученые прогнозируют, что как только наноструктуры получат более широкое распространение, они начнут создавать миниатюрных роботов, которые смогут быстро восстановить организм человека, грубо говоря, провести его капитальный ремонт.

Конечно же, такое заявление выглядит весьма сомнительно, но на самом деле оно вполне реально. Схема взаимодействия больного человека и нанотехнологий будет выглядеть следующим образом. Пациент выпивает смесь, где содержатся наноботы, то есть миниатюрные роботы, или же она вводится внутривенно, и те всасываются в кровеносное русло. В ходе своего перемещения они смогут устранить все внутренние повреждения.

При помощи наночастиц также станет возможным коррекция ДНК, что позволит не только исправлять ее, но и предотвращать возникновение мутаций, приводящих к образованию разного рода заболеваний.

Киборги – фантастика или реальность?

Еще одна излюбленная тема научной фантастики – это люди-киборги, то есть те, кто имеет механизированные части тела. Но можно ли сегодня считать такие возможности чем-то фантастическим? Вряд ли, ведь уже в 2011 году в Америке была проведена операция, в ходе которой пациенту полностью удалили сердце, а вместо него установили два ротора, отвечающих за перекачку крови.

Также довольно давно медики научились ставить искусственные стимуляторы, что тоже можно считать своего рода кибернитизацией человека. Проблема таких установок была в том, что их приходилось довольно часто менять. Впрочем, уже на сегодняшний день израильские ученые учли их недостатки и создали более совершенные варианты стимуляторов и других подобных приспособлений, питающихся биотоками человеческого тела. А значит, потребность в столь частой замене тоже отпала.

Как знать, возможно, вскоре светлые умы человечества научатся создавать еще более удобные и стабильные механизированные приспособления, которые смогут заменить выращенные искусственным путем органы.

Искусственные органы

Ни для кого не секрет, что проблемы с уровнем экологии, резкий прирост населения на планете, и многие другие факторы, стимулировали и возрастание количества заболеваний. К сожалению, они не щадят никого и часто приводят к длительным мучениям и летальным исходам. Людям, которые находятся на диализе и нуждаются в пересадке органов, можно только посочувствовать, ведь довольно часто их ожидания не оправдываются.

Также стоит заметить, что трансплантация органов – это очень сложный, а главное дорогостоящий процесс. Но эту проблему раз и навсегда помогут решить стволовые клетки. Длительное время учеными велась работа по изучению их особенностей и возможности выращивать из отдельных тканей новые органы. На сегодняшний день было проведено множество успешных исследований в лабораториях, которые подтверждают, что совсем скоро каждый человек сможет при помощи стволовых клеток получать нужный орган и даже излечиваться от таких ужасных заболеваний, как ДЦП.

Диагностика будущего – какой она будет?

Ну и какое же будущее в медицине возможно без развития ранней диагностики? На самом деле большинство неизлечимых или трудноизлечимых заболеваний возникают именно из-за того, что пациенты слишком поздно обращаются за профессиональной медицинской помощью или же из-за некачественного оборудования.

Новые технологии будут максимально простыми, удобными в использовании, а главное – очень точными. Благодаря им медики смогут определять возникновение всех заболеваний на очень ранних стадиях, а значит, процесс лечения тоже упростится, и будет менее болезненным и дорогостоящим.

Наука уже сделала существенные шаги в этом направлении, вспомнить хотя бы всевозможные приборы, позволяющие следить за давлением человека, уровнем сахара в крови, и т.д.

В будущем планируется создание небольших датчиков, которые можно будет вживлять в кожу человека или же вшивать в его одежду. При помощи таких биосенсорных механизмов каждый сможет следить за общим состоянием своего организма, в том числе и о таких показателях, как частота сердечных сокращений, давление, уровень сахара в крови, уровень гормонов и о многих других, не менее важных.

Биотех и медицина – одни из самых модных, востребованных и интересных направлений в высокотехнологичном бизнесе. Тысячи амбициозных стартапов привлекают миллиарды инвестиций и представляют продукты, которым место скорее на страницах фантастических романов. Хирурги, которые видят ваше тело насквозь, неразличимые глазом датчики, анализирующие информацию о вашем самочувствии, кибернетические конечности для инвалидов, лазерные скальпели, генная терапия, роботы-сиделки и многое другое. Как все это меняет мир медицины и что нас ждет в ближайшем будущем?

Диагностика

Основа лечения - правильный диагноз, поэтому почти треть современных компаний в биотехе так или иначе связаны с мониторингом физического состояния человека. Наиболее перспективное направление развития - внедрение в организм микродатчиков. Это могут быть небольшие таблетки вроде создаваемых FitBit, или биометрические татуировки, такие как VivaLNK, или RFID - микрочипы, имплантируемые под кожу. Подобные датчики не только в режиме реального времени измеряют все важные параметры здоровья, но и создают полноценную медицинскую карту в облаке, которую может использовать лечащий врач.

Проекты вроде Qualcomm Tricorder X Prize или Viatom Check Me, измеряющие пульс, температуру тела, насыщение ее кислородом, систолическое и артериальное давление, физическую активность и сон, открывают новую страницу в медицинской помощи. Вместо текущих симптомов врач видит динамику на протяжении месяцев. Сами пациенты получают возможность оперативнее замечать негативные изменения в своем состоянии, а медицинские и страховые компании использовать больше данных для оптимизации расходов на лечение и страхование.

Замена и модификация органов

Кростехнологичные проекты обеспечивают прорывы в большинстве медицинских направлений. Например, сочетание 3D-сканирования, 3D-печати, продвинутого софта и новых полимеров произвели революцию в области стоматологии. Если раньше люди вынуждены были выпрямлять зубы и исправлять прикус посредством болезненных, долгих операций, вроде протезирования или брекетов, то сейчас на рынке появилась технология «элайнеров», индивидуальной программы использования прозрачных фиксаторов с минимум неудобств. Еще пять лет назад, когда я только основал компанию StarSmile, об элайнерах в России знали единицы, сегодня – эта технология прочно входит в нашу действительность, особенно с появлением большего количества биосовместимых материалов. В мире уже появились специализированные компании, типа немецкой Next Dent, сосредоточенных только на разработке новых материалов. И их усилия уже приносят свои плоды: сегодня доступны материалы, из которых можно печатать пластиковые временные коронки или целые съемные протезы в нескольких цветах.

Медицинская 3D-печать и биотехнологическая промышленность заново проектируют весь мир фармацевтики и донорских органов. 2016 был годом успешной 3D-печати печени, артерии и кости. Пересаженные органы показали успешное приживление: поскольку новые ткани основаны на генетической карте самого пациента, то риск отторжения при удачной пересадке минимален. Более того, новые органы сами развивали в себе сеть сосудов и капилляров. В этом году Harvard’s Wyss Institute вплотную приблизился к созданию искусственной почки. И уже в ближайшем будущем врачи смогут напечатать замену для любого органа в нашем теле. Аналогичная ситуация в фармацевтике – 3D-принтеры будут готовить для пациентов дозы лекарств, распечатанных на месте по модели, подготовленной индивидуально лечащим врачом.

Параллельно с печатью живых органов развивается индустрия создания киборгов. Сейчас автоматизированные протезы имеют замещающий характер: миллионы пациентов носят имплантированные дефибрилляторы или кардиостимуляторы, роботизированные конечности, подключенные к нервной сети. Но потенциал развития данного направления гораздо выше, чем простое замещение. Достижения в области будущей медицинской техники будут направлены не столько на ремонт физических недостатков, сколько на создание органов более совершенных, чем спроектированные эволюцией. Зрение во всех областях спектра, усиленные мышцы, сердце, которое никогда не перестанет биться, легкие, позволяющие дышать под водой или в удушливом дыму и т. д. Но пока такие направления остаются чисто теоретическими, работают гораздо более простые, но тем не менее эффективные проекты вроде е-NABLING. Это программа по свободному обмену 3D-моделями доступных протезов плюс инструкции по их печати и эксплуатации.

Исследования

Следующее важнейшее направление биотеха - модернизация процесса R&D. В этой области отчетливо заметны два крупнейших направления: изучение генома человека и моделирование физических процессов с помощью специализированных программ. В мире уже испытывается целая серия микрочипов, которые могут быть использованы в качестве моделей человеческих клеток, органов или целых физиологических систем. Преимущества такой инновации неоспоримы: вместо долгих и опасных исследований компании могут программировать поведение и реакцию человека на тот или иной раздражитель в контексте биотеха на разрабатываемые лекарства. Эта технология спровоцирует революцию в области клинических испытаний и полностью заменит тестирование на животных и людях.

Проект расшифровки генома человека начался около 30 лет назад, но настоящие прорывы были связаны с ростом вычислительной производительности компьютеров. Сейчас эта работа близка к завершению, определено большинство функций генов в ДНК-цепочке человека. На практике это означает начало эры персонализированной медицины, когда каждый пациент сможет получить индивидуальную терапию с настраиваемыми лекарствами и дозировками. Уже сейчас существуют сотни основанных на фактических данных приложений для персональной геномики. Метод быстрого генетического секвенирования был впервые применен командой Стивена Кингсмора для спасения жизни маленького мальчика в 2013 году. Тогда это было невероятным, крайне затратным и уникальным по своей эффективности случаем. Уже в ближайшем будущем это станет обыденной медицинской практикой.

Операции будущего и новое образование

В медицине еще долго будет необходимо присутствие живых врачей. Но благодаря технологиям у них в распоряжении будет нечто большее, чем два обычных глаза: на помощь придет дополненная реальность. Уже сейчас эта, на первый взгляд развлекательная, технология начинает проникать в медицинскую сферу. Цифровые контактные линзы от Google корректируют курс лечения диабета через измерение уровня глюкозы в слезных протоках. Разработка Microsoft Hololens (использование AR во время операций) уже проходит тестирование в Германии. Получаемые через сканирование данные проецируются на очки хирургу, так что доктор буквально может смотреть сквозь тело пациента, видеть кровеносные сосуды перед началом разреза, определять плотность и структуру ткани. Как дополнительное улучшение можно использовать интеллектуальные инструменты: например, хирургический нож iKnife от Imperial College работает как световой меч джедаев. Электрический ток позволяет делать надрезы с минимальной потерей крови, а испаренный дым анализируется масспектрометром в режиме реального времени, давая хирургу полную картину по составу тканей организма.

Еще одна сфера применения AR – программы медицинского обучения. В 2016 году доктор Шафи Ахмед провела первую операцию с использованием камер виртуальной реальности в больнице Royal London. Каждый желающий мог наблюдать за ней в режиме реального времени через две камеры, дающие обзор в 360 градусов. Технологии могут совершенно изменить форматы профильного образования: молодые медики будут изучать анатомию на виртуальных таблицах рассечения, а не на человеческих трупах, а сотни учебных томов будут преобразованы в виртуальные 3D-решения и модели с использованием дополненной реальности. Именно в этом направлении сейчас работают такие компании, как Anatomage, ImageVis3D и 4DAnatomy: интерактивный софт, построенный на дополненной реальности и моделировании ресурсов.

Забота о пациентах и медицинский суперкомпьютер

Роботы постепенно входят в мир заботы о пациентах. Работа врача – поставить диагноз, назначить лечение или провести операцию, а круглосуточный уход можно переложить на плечи разумных автоматов. Сейчас на рынке развиваются сразу несколько подобных проектов. Робот TUG – мобильное устройство, способное нести несколько стоек, тележек или отсеков, содержащих препараты, лабораторные образцы или другие чувствительные материалы. RIBA и Robear используются в работе с пациентами, которые нуждаются в помощи: оба могут поднимать и перемещать пациентов в постели, помочь пересесть в инвалидную коляску, встать или приподняться, чтобы предотвратить пролежни, взять ряд анализов и передать их врачи.

Помимо механических помощников в медицине активно используются методики машинного обучения. Разрабатываемый IBM Watson – искусственный интеллект в области медицины, будет помогать врачам в анализе больших данных, мониторинге как отдельных пациентов, так и целых социальных групп, принятии важных клинических и профилактических решений. Watson имеет возможность прочитать 40 млн. документов в течение 15 секунд и предложить наиболее подходящие методы лечения. Также суперкомпьютеры привлекаются к разработке лекарственных средств для моделирования их влияния на различные болезни, сокращения побочных эффектов и поиска оптимальных химических формул. Еще одно направление – статистика и администрирование. Google Deepmind Health использует данные медицинской документации, чтобы обеспечить наиболее востребованные, эффективные и быстрые услуги в области здравоохранения.

В качестве резюме

Нельзя не упомянуть и о рисках, которые несут в себе прогрессивные технологии. Например, развитие видеоигр спровоцировало синдром зависимости и даже посттравматические расстройства, шлемы виртуальной реальности вызывают привыкание и проблемы со зрением и координацией. Медицинский 3D-принтер наверняка сможет распечатывать не только полезные витамины, но и героин. А лекарства на основе генома в руках террористов – потенциальная угроза появления биологического оружия. Как и любой аспект прогресса, развитие медицины несет в себе множество угроз, и какая чаша весов в итоге перевесит, предсказать невозможно.