Могущественная стволовая клетка

В начале 1990-х опытный нейрохирург-травматолог Роберт Харири^[671] почувствовал, что его все больше разочаровывает его профессия – особенно ограниченные возможности скальпеля. «Мы умели сохранять людям жизнь после несчастных случаев и отчасти восстанавливать их, – вспоминает он, – но хирургия не могла полностью вернуть их к норме». Поэтому Харири начал искать способы возобновления естественных процессов, которые помогли бы мозгу регенерироваться и полностью «обновить прошивку». В конце девяностых он понял, что, возможно, имело бы смысл делать пациентам инъекции стволовых клеток, чтобы лечить и потенциально излечивать болезни таким же образом, как мы сейчас лечим их инъекциями лекарств. Харири решил, что для реализации истинного потенциала медицины стволовых клеток он должен обеспечить их основательный запас для будущих процедур, в результате чего основал свою первую компанию по хранению как стволовых клеток плаценты, так и пуповинной крови новорожденных. Четыре года спустя компания LifeBank/Anthrogenesis слилась с 30-миллиардным фармацевтическим гигантом Celgene Corporation, который разглядел потенциал этой технологии, способной полностью преобразовать медицину.

Но не только Celgene желает участвовать в этом процессе. Говорит доктор Дэниел Крафт, специалист по трансплантации костного мозга (разновидность терапии стволовых клеток) и руководитель медицинского направления в Университете сингулярности:

Мы все начинаем свое существование с единственной оплодотворенной яйцеклетки, которая развивается в сложный организм, состоящий из десяти триллионов клеток и построенный из более чем двухсот видов тканей. И каждая клетка работает круглосуточно, выполняя специализированные функции. Стволовые клетки ведут этот чрезвычайно сложный процесс дифференциации, роста и восстановления. Потенциально они могут революционизировать многие аспекты здравоохранения, как практически ничто другое.

Доктор Харири согласен:^[672]

Потенциал у этой технологии просто невероятный. В следующие пять-десять лет мы собираемся использовать стволовые клетки, чтобы лечить хронические аутоиммунные заболевания, такие как ревматоидный артрит, рассеянный склероз, язвенный колит, болезнь Крона и склеродермию. После этого, я думаю, следующим рубежом станут нейродегеративные заболевания, то есть мы начнем противостоять болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, даже инсульту. И это будет вполне доступная терапия. Технология производства стволовых клеток очень прогрессировала за последнее десятилетие. Чтобы дать вам об этом представление, скажу, что мы перешли от уверенности в том, что терапия стволовых клеток будет стоить более 100 тысяч долларов, к факту, что мы сможем сделать это за 10 тысяч. В течение следующего десятилетия, думаю, мы сможем еще более значительно снизить цены. То есть мы говорим о потенциале «излечения» хронических заболеваний и оздоровления ключевых органов по цене меньшей, чем стоимость нового ноутбука.

А если ваша печень или почка откажут до того, как вы сможете их оздоровить, не волнуйтесь – есть и другое решение. Один из патентов доктора Харири – «Реновация и репопуляция трупных органов и тканевых матриц стволовыми клетками»^[673] – создает основу для выращивания новых пригодных для трансплантации органов в лаборатории. Пионер в области тканевой инженерии, Энтони Атала из Медицинского центра при Университете Уэйк-Форест^[674] уже успешно продемонстрировал этот подход. Доктор Атала объясняет:

Во всем мире существует огромная потребность в органах. За прошедшее десятилетие количество пациентов в очередях на трансплантацию органов удвоилось, в то время как количество самих трансплантатов осталось неизменным. В данный момент мы уже умеем выращивать в лаборатории человеческие уши, пальцы, уретры, сердечные клапаны и целые мочевые пузыри.

Следующая фундаментальная задача, над которой будет работать Атала, – это выращивание одного из самых сложных органов в человеческом организме: почки. Около 80 % пациентов в очереди на трансплантацию ждут именно почку.^[675] В 2008 году в одних только США было совершено более 16 тысяч пересадок этого органа.^[676] Здесь трупными органами и тканевыми матрицами не обойдешься: Атале и его команде уже удалось напечатать первые версии искусственного органа на 3D -принтере. Атала рассказывает:

Мы начали с обычного струйного принтера, который приспособили для послойной печати клеток – по одному слою за проход. За несколько часов мы смогли распечатать настоящую мини-почку.

Хотя для создания искусственной почки может понадобиться десятилетие работы, Атала смотрит в будущее с осторожным оптимизмом, учитывая то, что участки его распечатанной почечной ткани уже выделяют подобную урине субстанцию. Говорит доктор Дэниел Крафт:^[677]

Идет ли речь о регенерации органов или восстановлении тканей, поврежденных старением, травмой или заболеванием, это быстро развивающееся направление окажет воздействие практически на любую клиническую область. Недавнее изобретение индуцированных полипотентных стволовых клеток,^[678] которые могут быть созданы путем перепрограммирования клеток кожи пациента, открывает нам свободный доступ к этой мощной технологии. А с предстоящим слиянием технологий стволовых клеток, инженерии тканей и 3D -печати мы вскоре будем иметь чрезвычайно мощный инструментарий, который позволит нам достичь изобилия в области здравоохранения.

Четыре «П»

Многие согласны с тем, что стволовые клетки вскоре дадут нам возможность восстанавливать и заменять отказавшие органы. Но если медицина четырех «П» (4P medicine) также выполнит свои задачи, то, возможно, положение в области здравоохранения уже никогда не будет столь отчаянным. Медицина четырех «П»^[679] – это медицина предсказательная, персонифицированная, предупредительная и партисипаторная (predictive, personalized, preventative, participatory), и именно по этому пути развивается современное здравоохранение. Соедините дешевое, ультрабыстрое, подходящее для медицинского применения секвенирование генома с огромной вычислительной мощностью – и мы начнем приближаться к двум из этих четырех категорий: предсказательности и персонифицированности.

За последнее десятилетие стоимость секвенирования снизилась со 100 миллионов долларов (которые были потрачены на историческую расшифровку генома Крейгом Вентером в 2001 году) до ожидаемой в ближайшее время тысячи долларов при той же степени точности. Такие компании, как Illumnia, Life Technologies и Halcyon Molecular, борются за рынок секвенирования потенциальным объемом в триллион долларов.^[680] Вскоре мы сможем секвенировать геном каждого новорожденного, и генетический профиль станет стандартной частью медицинской карточки пациента.^[681] Раковые пациенты смогут получить генетический анализ своих опухолей, и результаты этого анализа смогут быть сопоставлены с глобальной базой коррелирующих данных. Если все будет сделано правильно, эта схема будет генерировать мириады полезных прогнозов и полностью изменит медицину – превратит ее из пассивной технологии, использующей обобщенный, неспецифичный подход, в технологию предиктивную и персонифицированную. Если коротко, то каждый из нас будет знать, какие болезни нам сулят наши гены, что делать, чтобы предотвратить их развитие, и, если мы все-таки заболеем, какие лекарства будут наиболее эффективными для нашего уникального генетического набора.

Но стремительное секвенирование ДНК – это лишь начало сегодняшнего биотехнического ренессанса. Мы учимся также разгадывать молекулярную основу заболевания и берем под контроль экспрессию генов нашего тела; эти два направления вместе могут открыть эру персонифицированной и превентивной медицины. Например, тут открываются возможности для борьбы с явлением, которое ВОЗ сегодня признает пандемией: с ожирением.^[682] Генетический «виновник» этого заболевания^[683] – ген инсулинового рецептора жира, который «велит» нашему телу изо всех сил удерживать каждую потребленную калорию. За много тысяч лет до изобретения «Макдональдса» это был полезный ген: ранние гоминиды никогда не могли быть уверены в будущем – даже в том, когда случится в следующий раз поесть. Но для нашей «нации фастфуда» этот генетический принцип стал смертным приговором. Однако новая технология, которая называется РНК-интерференцией, выключает определенные гены, блокируя информационную РНК, которую они производят. Когда гарвардские исследователи использовали РНК-интерференцию,^[684] чтобы отключить инсулиновый рецептор жира у мышей, те продолжали потреблять много калорий – но не жирели и оставались здоровыми. Мало того, они к тому же жили на 20 % дольше, получив то же преимущество, что дает ограничение в калориях, – и без всяких болезненных экстремальных диет.

Партисипаторность медицины – четвертая особенность нашего будущего здравоохранения. Благодаря мощным технологиям каждый из нас становится как бы генеральным директором своего собственного здоровья. Мобильный телефон превращается в центр управления полетами, где вся информация о нашем организме в режиме реального времени собирается, демонстрируется и анализируется, давая каждому из нас возможность принимать важные решения относительного своего здоровья каждый день, в каждый момент времени. Компании, занимающиеся персональной геномикой, такие как 23andMe и Navigenics,^[685] уже сейчас позволяют пользователям лучше понять собственную генетическую характеристику и ее влияние на здоровье. Но не менее важен эффект нашего окружения и повседневного выбора – и именно здесь в игру вступает новое поколение сенсорных технологий. Объясняет Томас Гетц,^[686] выпускающий редактор журнала Wired и автор книги «Древо решений: как взять контроль над собственным здоровьем в новую эпоху персонифицированной медицины» (The Decision Tree: Taking Control of Your Health in the New Era of Personalized Medicine):

Цена, размер и энергопотребление сенсоров принципиально уменьшились за последние десятилетия. Сенсор, направлявший межконтинентальную баллистическую ракету в 1960-х годах, стоил 100 тысяч долларов и весил много килограммов. Теперь сенсор с такими же возможностями умещается на чипе и стоит меньше доллара.^[687]

Благодаря этому прогрессу члены таких движений, как Quantified Self ^[688], гораздо более тщательно следят за своим здоровьем, отслеживая все жизненные циклы и состояния – от фаз сна до потребленных или сожженных калорий, от кровяного давления до анализа сердечного ритма в режиме реального времени.^[689] Продвигаясь всё дальше по этому пути, мы скоро сможем измерять, записывать и оценивать каждый аспект нашей жизни: от химического состава крови до режима физических нагрузок; того, что мы едим, что пьем и чем дышим. Никогда уже больше незнание не станет достаточным оправданием для того, чтобы не заботиться о себе.