Наши гены, данные нам от рождения, вовсе не гарантируют наличие или отсутствие достаточного количества того или иного белка, «закодированного» этим геномом. Как говорят ученые, гены обладают различной экспрессией, что попросту означает, работают они или «ленятся». А эти белки важны для организма. Среди них, например, ферменты, запускающие или тормозящие разнообразные биологические процессы в нашем организме.
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.
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 превентивныемеры, чтобы не заболеть.
Иными словами, чаще будут предотвращатьболезнь, 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.
Риск не воспользоваться открывающимися возможностями.
Риск торможения технологического развития как несовместимого с институтами современности.
4.3. Невинные липосомы
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.
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.