Минулий рік став роком 3D-принтерів, розумних протезів, проривів у трансплантології. Вченим вдалося вивчити історію ВІЛ, застосувати на практиці революційні способи лікування цілого ряду серйозних захворювань і частково змінити наші уявлення про неможливе. Перед вами десять наукових і технологічних досягнень 2014 року в області медицини, генетики, мікробіології.
1. Додаток «алфавіту» ДНК
Одним з головних подій не тільки медицини, але й науки в цілому, на думку видання Science, стало вивчення «алфавіту» ДНК і додавання до нього нових «букв».
Традиційна молекулу дезоксирибонуклеїнової кислоти складається з чотирьох нуклеотидів, що позначаються латинськими буквами A, C, G, T. За кожною з букв ховаються азотисті підстави: аденін, цитозин, гуанін і тимін. Послідовності цих підстав дозволяють кодувати інформацію про білках живих організмів.
У Дослідному інституті Скріппса вирішили провести експеримент і перевірити, що буде, якщо доп��лнить відомий нам алфавіт новими літерами — фахівці створили два штучних нуклеотиду (X і Y) і додали їх в генетичний код бактерій E. coli (кишкова паличка). Отриманий в результаті синтетичний організм виявився життєздатним і придатним для розмноження.
Вчені вважають, що експеримент має велике практичне значення: технологія «розширення» ДНК може застосовуватися при розробці лікарських засобів, наприклад, антибіотиків або вакцин, — так як дозволить створювати білки, закодувати які іншими способами неможливо.
2. Визначення «родоводу» ВІЛ
У 2014 році об'єднана група вчених з різних країн світу повідомила, що вивчила родовід ВІЛ.
Дослідники розглянули найстаріший зразок крові інфікованої людини, отриманий в 1959 році в місті Кіншаса (Демократична Республіка Конго), порівняли його зі зразками з інших регіонів і, відстеживши мутації, зробили висновок про те, як саме вірус імунодефіциту людини поширювався по світу.
Як показала робота, первинна передача вірусу від мавпи людині сталася наприкінці 1910-х років на південно-сході Камеруну, потім вірус був привнесений в Бельгійське Конго, де залишався майже непоміченим до 60-х років.
У середині XX століття бідна і нерозвинена країна з низькою якістю медобслуговування переживала демографічна криза, пов'язаний зі збільшенням числа мігрантів. Тоді ж в державі набула поширення проституція. Ймовірно, саме діяльність жриць любові сприяла швидкому поширенню ВІЛ в регіоні. В другие країни, зокрема в США, вірус потрапив також через спілкування гостя Африки з місцевими постачальниками інтимних послуг. Оскільки першим носієм ВІЛ в США був представник меншин, то інфекція почала розповсюджуватися серед гомосексуалів.
Висновок, що медицина зробила з дослідження, досить простий: у поширенні ВІЛ найбільшу роль відіграють соціальні фактори. Незважаючи на те, що вірус є дуже заразним, з підвищенням якості медобслуговування (наприклад, завдяки використанню одноразових інструментів) і з покрением ситуації в суспільстві (обізнаність і використання засобів захисту) захворюваність на синдром набутого імунодефіциту з причини зараження ВІЛ в останні роки стабільно знижується і знижуватиметься надалі.
3. Пересадка матки
Минулий рік відзначився і успіхом трансплантології: на світ з'явився перший немовля, виношений в пересадженою його матері матці.
Тридцятишестирічна жінка перенесла операцію по транспл��нтации органу в 2013 році, а вже у вересні 2014-го народила здорового хлопчика. Як говориться в журналі Lancet, опублікувало результати експерименту команди медиків з Гетеборзького університету, успіху передувала майже 10 років безперервних досліджень на тваринах і практичних тренувань оперуючих лікарів. Зусилля не пройшли дарма: через пару місяців, в кінці осені, на світ з'явилося ще дві дитини. Всі вони почувають себе добре.
Дослідники вважають, що операції з трансплантації матки скоро стануть буденною справою і поможуть тисячам жінок подолати безпліддя. Тим більше що такого роду втручання практично нешкідливі для здоров'я: відразу після пологів використаний орган можна видалити, щоб не приймати обов'язкові імунодепресанти.
4. Пересадка серця від мертвого донора
У 2014 році був здійснений ще один прорив у трансплантології — вперше у світі людині було пересаджено «мертве серце, серце перестало битися за кілька годин до початку втручання.
Традиційно пацієнтам пересаджують серця від осіб з діагностованою смер��ма мозку, такі органи, як правило, ще повністю функціональні і б'ються. Однак три операції, проведених в сіднейській лікарні Святого Вінсента, показують, що навіть померле серце здатне відновити свої функції і активно працювати на благо нового «користувача».
Щоб орган став працездатним, вчені проводять наступні маніпуляції. Вони беруть кров донора і поміщають її в спеціальний апарат штучного кровообігу, температура в якому підтримується на одному рівні. Потім до цього апарату підключають потрібне серце, прі допомогою електрики змушують серце битися.
Така система може «зберігати» серце як мінімум чотири години. Це дає лікарям час на підготовку до операції і дозволяє протестувати надійність органу. Крім того, впровадження технології істотно збільшить число донорів (приблизно на 20-30 %) і допоможе врятувати більше життів.
5. Вирощування легенів
Поки одні органи успішно пересідають, інші вирощуються в лабораторних умовах. У 2014 році група дослідників з Техаського університету рапортувала про те, що зуміва створити працюючий орган, використовуючи клітини загиблих людей.
Про те, що відтворити легкі можливо, фахівці з стволовим клітинам повідомили ще в 2010 році, проте досягти видимих результатів вдалося тільки зараз. Легені були вирощені на основі біологічного матеріалу двох осіб, загиблих від травм. Легкі одного пацієнта використовувалися як «скелет», попередньо позбавлений від всього, крім колагену і еластину. Клітини другого пацієнта були накладені на цей кістяк як на підкладку. Отриманий матеріал був поміщений в спеціальний розч��р на чотири тижні. Після закінчення цього терміну вчені отримали «гібридні легкі», які годяться для трансплантації.
Традиційна пересадка легенів складна, і операції далеко не завжди закінчуються вдало. Причина: несумісність донора і реципієнта і, як наслідок, відторгнення органу. Нова технологія могла б полегшити процес трансплантації, дозволивши забирати частину біологічного матеріалу у завідомо сумісних з нужденним особою людей і на основі нього вирощувати сумісний легке з використанням «померлих» легких.
Ввр��чим, радіти поки рано. За прогнозами, інновація «дійде до людей» не раніше ніж через 12 років.
6. Безболісне лікування карієсу
Боротися з карієсом, як показав минулий рік, можна не тільки з допомогою суворої дієти. Співробітники Королівського коледжу Лондона, які організували власну компанію, представили на суд публіки неінвазивну технологію, яка здатна звертати процес руйнування зубної емалі назад.
Вони запропонували впливати на зуби за допомогою електричного струму. На думку медиків, слабкий струм здатний протолкнуть мінеральні речовини в тверді тканини зуба і змусити зуб відновлюватися, «самостійно залативать дірки».
Пульпіт ця технологія, звичайно, не вилікує, але цілком зможе «законсервувати» поверхневий карієс, а також зміцнити і відбілити зубну емаль, що, зрештою, і не допустить серйозного запального процесу, що вимагає традиційних втручань.
Якщо компанія Reminova Ltd. знайде інвестиції, то зможе запустити проект і познайомити стоматологів з новим методом вже в найближчі три роки.
7. Створення «розумних» протезів
В минулому році, після чотирьох років роботи, вченим із Західного резервного університету Кейза і медичного центру Клівлендського ради ветеранів Луї Стокса (США) вдалося створити протез руки, наділений «зворотним зв'язком».
На відміну від усіх наявних на ринку протезів це дозволяє людині не просто управляти кінцівкою, але і відчувати. Завдяки програмному забезпеченню і датчикам, імплантованим в плече людини, нові протези дають можливість розрізняти матеріали на дотик, контролювати силу тиску на той чи іной предмет. Крім того, завдяки тому, що протез дозволяє відчувати руку, тестували його пацієнти відзначали полегшення фантомних болів.
На жаль, за планами, на ринку подібний протез з'явиться тільки через п'ять років. Втім, є і хороша новина: за цей час продукт обіцяє стати тільки «розумніші».
8. 3D-друк кісток черепа
Ще один протез також потрапив на сторінки ЗМІ в минулому році. У березні 2014-го хірурги з Нід��рландов провели першу в світі операцію з повної заміни черепа з використанням трансплантата, надрукованого на 3D-принтері.
Реципієнтом протеза стала 22-річна дівчина, що страждала потовщенням кісток черепа, які тиснули на мозок, порушуючи його функції. Завдяки тому, що штучний череп був спроектований з використанням високоточних розрахунків і виконаний з безпечних матеріалів, втручання було успішним, і дівчина повернула собі здоров'я.
На думку лікарів, використання 3D-принтерів для створення подібних протезів підходить ��ак не можна краще, оскільки дозволяє відтворити замінну «деталь» з максимальною точністю. Крім того, це недорого і досить швидко.
9. Боротьба зі старінням
Наступне відкриття нагадує нам страшні казки, в яких злі чарівниці полювали за кров'ю молодих «Белоснежек», але що поробиш — наука непередбачувана... В 2014 році на сторінках наукових журналів була опублікована цікава стаття. Матеріал, заснований на більш ніж десятирічний дослідженні тварин, показав, що кров юних мишок, впроваджена в організми старіх мишей, омолоджує останніх.
Дослідження виявили, що вливання «свіжої крові» покращує регенерацію літніх клітин. Це проявляється в тому, що отримали ін'єкції миші стали сильнішими і витривалішими, а в їх мозку був помічений активний ріст нервових клітин.
За даними журналу Science, в 2014 році почалися перші клінічні випробування технології з участю людей. Вісімнадцять пенсіонерів з хворобою Альцгеймера вже зараз отримують ін'єкції плазми, отриманої від молодих донорів. Мета експерименту — перевірити, чи допоможе дивна терапія пол��ить стан мозку подібних хворих (як це було у випадку з гризунами). Якщо тести будуть успішними, ймовірно, наука сповіщає світ про те, що дегенеративні зміни, викликані старінням, можуть бути переможені.
10. «Опис» живуть з людиною бактерій
У 2014 році вчені з Чиказького університету і Аргоннської національної лабораторії Міністерства енергетики США виконали цікаве дослідження мікробів, які проживають пліч-о-пліч з людьми.
Проект під назвою Home Microbiom проводився так. Зі всіх поверхонь в будинках семи сімей, складаючисьють у загальній складності з 18 осіб, трьох собак і одного кота, а також зі всіх поверхонь самих людей і тварин зібрали зразки. Ці зразки були вивчені в лабораторних умовах і ретельно описані.
Результати подібної опису виявилися цікавими: з'ясувалося, що в будинку кожної людини мешкає унікальне «суспільство» мікроорганізмів, при цьому склад «мешканців» в межах одного будинку залишається незмінним, де б його не розглядали — на руках домочадців, на столах, стільцях або на слизових чотириногих.
Більш того, дослідженняхедователи припустили, що бактерії слідують за людьми. Якщо людина залишає свій будинок і переселяється, він переносить з собою і мікробів, а покинуте житло поступово «обростає» мікрофлорою нового постояльця.
Дані про те, що «микродрузья унікальними для тієї чи іншої сім'ї, можуть використовуватися в тому числі в криміналістиці. Над іншими можливими застосуваннями отриманої інформації вчені також розмірковують.
Ганна Kirikov
Фото 1-3 thinkstockphotos.com, 4 medicaldaily.com