Совокупность белков организма, можно сказать белковый портрет, называют протеомом. При этом любые молекулярно-биологические процессы, происходящие в живых организмах, отражаются в протеоме. Протеом организма — величина не постоянная: экспрессия генов может меняться под воздействием множества факторов внешней среды, а также изменений внутри организма, связанных, например, с возрастом, болезнью или другими причинами.
Масштаб протеома — несколько миллионов белков, различающихся по своей структуре, хотя закодирован он только 22 000 генами. И чип, необходимый для мгновенного анализа протеома в целом, перестает быть похожим на тот, который представлен на рис. 4.5. Это наноструктура.
Зачем все это нужно? Зачем нужен столь сложный анализ, кроме как из-за здорового научного любопытства? На это отвечает стартовавший 23 сентября 2010 г. международный проект «Протеом человека».
Проект «Протеом человека» — крупная международная научная инициатива, направленная на идентификацию всех белков человека. В результате выполнения проекта будут созданы дешевые и доступные каждому методы медицинской диагностики, позволяющие определять самые ранние стадии развития заболеваний, индивидуальные методы лечения заболеваний, включая те, которые в настоящее время считаются неизлечимыми.
Цель российской части проекта — определение протеома 18-й хромосомы человека, выяснение путей взаимодействия белков 18-й хромосомы человека со всеми остальными белками этих клеток. На рис. 4.6 видны масштабы этой части проекта и основные заболевания, которые предполагается победить.
Спектр заболеваний чрезвычайно широк: от шизофрении и болезни Альцгеймера до ревматоидного артрита. Среди них и диабет, и некоторые виды рака, а также ряд наследственных заболеваний, таких как болезнь Ниманна — Пика.
Рис. 4.6 «Карта» заболеваний, связанных с 18-й хромосомой человека
Так вот, вернемся к нашему наночипу. Пришли вы в медицинскую лабораторию. Сдали кровь. Заплатили 300 рублей. На следующий день вам объявили результат: вероятность заболевания (далее наименование) — 70 %. Вам необходимо принимать превентивные меры, чтобы не заболеть.
Иными словами, чаще будут предотвращать болезнь, чем ее лечить. Здорово?
Может оказаться, что вовсе и нет! Среди рисков, связанных с нанотехнологиями, есть очень странные риски. Например, такие как риск не воспользоваться открывающимися возможностями. Если сомневаетесь, задумайтесь: почему зубы до сих пор сверлят? И захотят ли стоматологи отказаться от своей — вполне доходной — деятельности? А здесь речь идет о глобальном фармацевтическом рынке с объемом продаж до 600 миллиардов долларов в год.
Устойчивые структуры современной экономики, ориентированной на «эффективность», под которой понимается возможность извлечения максимально большого дохода с максимально низкими издержками, могут оказаться несовместимыми с теми возможностями, которые предоставляют нанотехнологии. Как возможный результат — смена технологического уклада в целом, чему посвящена третья часть книги.
Но, кроме этого, вполне возможны процессы торможения технологического развития как несовместимого с институтами современности и далеко не только в медицине.
Краткая таблица рисковРиск не воспользоваться открывающимися возможностями.
Риск торможения технологического развития как несовместимого с институтами современности.
И почему разнообразие видов, — это, собственно, условие какое-то, которое должно непременно исполняться? Ну, останется на Земле три вида — Homo sapiens, корова и собака, и будет хорошо, и питаться будем, и забавляться.
А. Г. Гордон, ведущий телепрограммы
Изменения, которые могут вызвать нанотехнологии в медицине, многообразны и принципиальны. Не будет преувеличением сказать, что нанотехнологии могут изменить лицо медицины кардинальным образом. И эти изменения — не технологические.
Развитие нанотехнологий привело к появлению новой медицинской возможности — адресной доставки лекарственных препаратов в организм человека. Одним из наноинструментов такой доставки являются липосомы — наноразмерные «мыльные» пузыри с лекарством внутри.
Как правило, заболевания поражают не весь организм, а развиваются в отдельных органах и тканях. Разные заболевания — разные органы и ткани. Даже разные группы клеток. Например, ишемическая болезнь сердца — патологическое состояние, характеризующееся абсолютным или относительным нарушением кровоснабжения миокарда (мышечного слоя сердца) вследствие поражения коронарных артерий сердца. Стенокардия и инфаркт миокарда — следствия ишемической болезни. Тем самым болезнь поражает (сначала) ткани коронарных артерий, затем миокард. И лечить надо именно их, а не клетки печени.
Лечение пойдет быстрее и успешнее, если лекарства будут действовать непосредственно в очаге заболевания. Особенно это важно в тех случаях, когда приходится иметь дело с весьма ядовитыми препаратами, которые хорошо лечат саму болезнь, но при этом плохо влияют на другие системы организма. Часто это заставляет отказываться от использования подобных веществ и применять менее эффективные.
Создать нужную концентрацию лекарственных веществ в пораженных болезнью местах, не затрагивая остальные, — задача непростая. Липосомы решают эту проблему. Их главная особенность — способность проникновения внутрь клетки сквозь клеточную мембрану. Такой процесс «заглатывания» клеткой липосомы называется эндоцитозом. А проникает липосома внутрь вместе с содержимым — тем, которым мы ее «зарядили».
Сегодня в практическом использовании липосом открываются различные перспективы. Кроме медицины они могут быть полезны в сельском хозяйстве, уже сейчас они находят применение в генной инженерии: с их помощью можно более эффективно, чем обычным путем, вводить генетическую информацию внутрь клеток.
Но наш рассказ не о липосомах. Мы научились — неважно как — легко, например инъекцией, простым уколом, и не дорого вводить внутрь клеток (минуя защитные барьеры организма) различные агенты. Сегодня это, как правило, разнообразные «яды», убивающие больную клетку, например раковую. Но возможны и другие агенты — вплоть до генетической информации. Приготовление липосом, их «зарядка» имеет свои сложности. Но применение относительно просто: обычный укол.
Вот здесь и скрыт серьезный риск. Уколы делает средний медицинский персонал, а применение таких препаратов требует серьезных медицинских знаний. Вот и получится, что лечить нас будут не высокообразованные врачи, а специалисты по уколам. Этот процесс в практической медицине уже идет. Нанотехнологии его значительно ускорят. Специалист-диагностик будет заменен прибором, хирург и терапевт — прибором. Будут востребованы новые специалисты, знающие, как устроен тот или иной прибор, как его применять. И уйдут в прошлое специалисты традиционные — те, которых мы когда-то называли врачами.
Описанный выше пример адресной доставки лекарств таит в себе опасности и иного рода. Когда мы болеем и принимаем лекарства, наш организм реагирует. Медики называют такую реакцию симптомами, имея в виду признаки (что и означает слово «симптом» по-гречески), на которые они ориентируются в ходе лечения. А при применении липосом соответствующих своевременных симптомов может не быть — человека отравили, а его даже не рвало.
Все это — лишь некоторые из возможных, но не всегда видимых нами аргументов в пользу следующего тезиса. Применение нанотехнологий в медицине потребует кардинального пересмотра принятых процедур и сложившихся подходов. Когда-то с появлением анестезии (наркоза) родилась специальность анестезиолога. И сегодня она не менее значима, чем специальность хирурга. Быть может, такой «анестезиолог» станет главным действующим лицом будущей медицины? Но готова ли медицина — как институт — к этому? Медицина консервативна, и это правильно. Но консервативность медицины при одновременном внедрении принципиально новых методов — методов воздействия непосредственно на клетки организма — источник серьезных рисков.
Заметим — и вовсе не на полях, это важно, — риски нанотехнологий часто связаны не с ними самими, а с организацией тех или иных институтов, не готовых к изменениям, вносимых нано. И институт медицины — лишь один среди прочих.
Липосомы, описанные выше, — не единственный нанотехнологический способ адресной доставки биологически активных агентов, таких как лекарства, в организм человека или животного. Есть и другие, причем список их «клиентов» шире — включает и растения, для которых липосомная техника неприменима. Среди них — нанороботы, вирусы и модифицированные бактерии.
