Машина творения: Новые организмы, редактирование генома и лабораторные гамбургеры - Эми Уэбб

искусственные мышцы и церебральные органоиды способны образовывать нейронные пути и обрабатывать информацию. Исследователи из Стэнфордского университета экспериментируют с самособирающимися тканями, получившими название «ассемблоиды», которые реагируют на раздражители{232}. Начав со стволовых клеток человека, прикрепленных друг к другу в чашке Петри, ученые создали действующий прототип цепи нервных клеток, которая представляет кору головного мозга, спинной мозг и скелетную мускулатуру. При стимулировании клеток коры головного мозга сообщение передавалось в мышцу, и та дергалась в чашке Петри. В ходе другого исследования были «выращены» органоиды переднего мозга – той части головного мозга, которая отвечает за мышление, восприятие и оценку окружающей обстановки. За рубежом ведутся работы, направленные на пересадку фрагментов органоидов мозга человека крысам, что вызывает одновременно и серьезные этические сомнения, и страх перед возможным появлением наделенных суперспособностями крыс, которые будут обрабатывать информацию не хуже людей. Но об этом подробнее в следующей главе.

Обследование без врача

В 2007 г. на рынке впервые появился набор для генетического тестирования DecodeME, обещающий оценку генома пользователя на предмет выявления риска заболеваний и причин их происхождения. В то время исландская компания брала за такой скрининг 985 долларов{233}. В том же 2007-м финансируемая Google компания 23andMe стала предлагать генетическое тестирование за 1000 долларов. Результаты предоставлялись через несколько недель вместе с доступом к сетевой информационной панели Genome Explorer{234}. Оба случая вызвали обеспокоенность у экспертов по генетике – специально обученных медицинских работников, консультирующих потенциальных родителей и людей с диагностированными наследственными заболеваниями. Эксперты считали, что клиенты будут получать информацию о генетических рисках, не обладая достаточными знаниями для интерпретации результатов теста. Изначально компания 23andMe имела право поставлять свой продукт лишь в несколько штатов, поскольку законами штатов Мэриленд и Нью-Йорк и других запрещалась покупка жителями каких-либо тестов, выдающих информацию о здоровье непосредственно пользователю. В 2017 г. FDA наконец разрешило 23andMe продавать тесты для проверки десяти заболеваний, среди которых были маркеры болезней Паркинсона и Альцгеймера{235}.

Но потребительские тесты – это не просто генетическое гадание. Микробиом человека – мини-вселенная генетических материалов, живущих на нашем теле и внутри него, которые мы наследуем от своих матерей. Количество генов в бактериях, грибах, простейших и вирусах, составляющих наш микробиом, в 200 раз превышает количество генов в геноме человека. Этот микробиом весит почти 3 кг и живет в основном в кишечнике и на коже. Микробиомы разных людей существенно отличаются, даже если эти люди родные братья и сестры, живущие в одном городе. Насколько хорошо ваш организм усваивает лактозу, насколько вы подвержены риску возникновения рака кожи, как хорошо вы спите, какова вероятность развития у вас тревожности или ожирения – все эти характеристики связаны с микробиомом и зависят от того, что вы едите и пьете, курите ли вы, с какими химическими веществами контактирует ваш организм и какие лекарства вы принимаете. В прошлом, чтобы собрать перечисленные данные, нужно было несколько раз посетить аллерголога, сегодня же генетический состав вашего микробиома можно определить с помощью домашних тестов. Некоторые компании изготавливают специальные пробиотические препараты, призванные облегчить состояние вашего организма или оптимизировать его симбиотические отношения со всеми этими микроорганизмами.

Таким образом, следующим рубежом в медицине могут стать обследования без участия врачей. Вам не придется записываться в диагностическую лабораторию, стоять в очереди, а затем дожидаться результатов, потому что новые технологии обеспечат анализ ваших данных на дому. Начало применению этих технологий положит установка в вашей ванной оборудования, с помощью которого вы будете отбирать биологические образцы для ежедневного контроля и тестирования. Откровенно говоря, наши санузлы и без того ежедневно напрямую контактируют с двумя источниками данных – нашей кожей и отходами нашей жизнедеятельности, так что это отличный путь для мониторинга нашего здоровья в режиме реального времени. Именно это натолкнуло исследователей Стэнфордского университета на мысль о создании диагностического туалета, пусть и оснащенного таким оборудованием, которое обычно не требуется в ванной комнате: камерами, микрофонами, датчиками давления, миниатюрными роботизированными руками, детекторами движения, инфракрасными сенсорами и компьютерной системой с распознаванием образов и машинным самообучением{236}. Идея состояла в том, чтобы использовать обычные диагностические образцы в качестве системы раннего предупреждения о расстройствах кишечника, заболеваниях печени и почек и раковых опухолях. И оказалась верной. Если вы следили за новостями об экспериментах Стэнфордского университета, то унитаз Wellness Toilet от компании Toto, представленный на выставке потребительской электроники (Consumer Electronics Show, CES) в 2021 г., вряд ли стал для вас сюрпризом. Пусть в это трудно поверить, но он реальное устройство для повседневного использования: в высокотехнологичный унитаз встроены схожие датчики для анализа «основных исходных данных» и выдачи пользователю советов, касающихся поддержания водного баланса и рациона питания. Существуют и портативные наборы: стартап Healthy.io разработал тест-систему, позволяющую в домашних условиях выявлять инфекции мочевыводящих путей, которая с помощью мобильного приложения связывает пациентов при положительных результатах с врачом в режиме онлайн и при необходимости направляет рецепт в ближайшую аптеку. Компания Healthy.io также сотрудничает с Национальным почечным фондом США, поставляя комплекты для ежегодной проверки почек с целью выявления ранних признаков заболеваний.

В ближайшем будущем, когда данные для дистанционного мониторинга состояния здоровья (ДМЗ) будут предоставляться портативными и проглатываемыми устройствами, диагностика станет еще проще. Телефоны и приборы, которые мы носим при себе, уже давно собирают и интерпретируют такого рода данные: те читатели, у кого есть Apple Watch, знают, что необычно высокий или низкий пульс либо нерегулярный сердечный ритм могут быть признаками мерцательной аритмии. Смартфоны и умные часы теперь измеряют кровяное давление и снимают электрокардиограмму, используя приложения, одобренные Управлением по надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. При ДМЗ сбор медицинских данных от пациентов и последующая передача их для дистанционной оценки организациями, оказывающими медицинские услуги, происходит посредством сети цифровых технологий, интернета и удаленного сервера. Медикам для помощи пациентам вне лечебного учреждения можно получить множество сведений: электрокардиограммы, информацию о пульсе, кровяном давлении, уровне кислорода в крови, работе почек и т. д. Благодаря ДМЗ пожилые люди могут дольше оставаться дома и реже посещать поликлиники и больницы. Проглатываемые приборы представляют собой компьютеры размером с таблетку, оснащенные сенсорами, камерами и датчиками; они собирают информацию изнутри организма и передают ее для анализа в систему на базе искусственного интеллекта. Исследователи из Массачусетского технологического института сконструировали бактериально-электронную систему для проводимого изнутри мониторинга состояния кишечника{237}. Другие проглатываемые устройства способны выявлять кровотечение, аномалии тканей и даже контролировать прием пациентом назначенных лекарств.

Конец (и возрождение) медицины

Два раза в год производители пересматривают цены на медикаменты, поэтому стоимость лекарств постоянно растет. Например, при обновлении цен в январе 2019 г. 468 препаратов подорожали в среднем на 5,2 %, а в январе 2021 г. 832 препарата – на 4,5 %{238}. Изготовители лекарственных препаратов утверждают, что на пациентах, выкупающих в аптеке лекарства по рецептам, это не отражается, поскольку добавленная стоимость оплачивается страховыми программами. Тем не менее изменение прейскурантов оказывает существенное негативное влияние на общую стоимость американского здравоохранения, цены на которое продолжают стремительно расти. За последние 30 лет расходы на страхование выросли на 740 %. В вопросах медицинского страхования более половины американцев полагаются на своего работодателя, финансирующего эти расходы. Страхование средней семьи через предприятие работодателя обходится бизнесу в 20 576 долларов в год, однако это все равно не освобождает семью от многих затрат, таких как отчисления и лекарства, на которые страховка не распространяется{239}.

Дорогая медицина – проблема решаемая. Один из простых путей – вооружить людей знаниями о базовых уровнях их собственных физических показателей посредством установленного дома диагностического оборудования. Например, в Японии при посещении врача у пациента спрашивают, какая у него обычная температура, а не исходят из предположения, что она составляет 98,6 ℉ (или 37 ℃). Многие называют показатель, на несколько десятых градуса отличающийся от этого среднего значения. По данным Центра по контролю и профилактике заболеваний США (CDC), лихорадкой считается только температура 100,4 ℉ (38 ℃) и выше, однако у пациентов с нормальной (для них) температурой 97,9 ℉ (36,6 ℃) и 99,0 ℉ (37,2 ℃) градусов физическая реакция на повышение до 100,4 ℉ (38 ℃) градусов будет совершенно разной.