Технології розвиваються дуже стрімко й останні кілька років були ознаменовані стількома біомедичними досягненнями, що, напевно, було б доречно формувати рейтинг топ-100 або, як мінімум, перелік на кшталт «10 найкращих відкриттів у медицині». Проте загальновизнаними віхами стали три напрямки в галузі біомедичних розробок — саме вони мають потужний трансформуючий потенціал і привертають до себе увагу інвесторів.
Редагування генома
У фокусі, звичайно, CRISPR/Cas9 — технологія редагування геномів вищих організмів. Це абсолютно новий рівень геномного втручання, точний і дешевий, котрий ґрунтується на простому принципі комплементарного впізнавання. В основі цієї системи — короткі паліндромні кластерні повтори ДНК, або CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Між ідентичними повторами розташовуються фрагменти ДНК, які не транскрибуються, — спейсери. Їх за потреби ідентифікують за специфічними Cas-білковими послідовностями РНК (CRISPR-associated sequence).
У технології CRISPR Cas9 слугує молекулярним скальпелем, який вирізає мутантну частину ДНК (за потреби генної терапії). До необхідної ділянки Cas9 направляє відповідна послідовність РНК, так званий гід.
Це ювелірно точна резекція — Cas9 вирізає ділянки коду завдовжки всього 20-30 нуклеотидів. Послідовності такої довжини трапляються в геномі людини один раз, що дає змогу забезпечити специфічність лікування.
Клітина не гине від ушкодження ДНК, оскільки запускається природний процес репарації, причому відновлення коду відбувається за прикладом парної здорової хромосоми. Тобто відтворена копія вже не є мутантною. Якщо парної хромосоми немає (наприклад, при гемофілії), можна направити в клітину «правильну» ділянку цільового гена одночасно з Cas9 і РНК-«гідом», а потім використовувати «відремонтований» ген як матрицю для подальшої генної корекції.
За допомогою CRISPR/Cas9 можна відредагувати одразу декілька мутантних генів — для цього достатньо ввести білок Cas9 і кілька різних РНК-«гідів», кожен із яких спрямує Cas9 до власної мішені.
CRISPR/Cas9 — не унікальна технологія. Паралельно з нею розвиваються й інші інструменти редагування генома. Серед них дуже перспективними є два:
- ефекторні нуклеази, подібні до активаторів транскрипції (TALENs);
- нуклеази домену «цинковий палець».
Це ферменти, сконструйовані за допомогою методів генної інженерії. Вони натреновані «вигризати» частини ДНК у певному місці. Щоправда, такі методики не настільки доступні, як CRISPR, оскільки для кожної послідовності нуклеотидів необхідно створювати окремий протеїн, а це недешево (ферменти до того ж ще й дуже нестійкі). Для редагування генома за допомогою системи CRISPR/Cas9 використовують єдиний білок, а РНК-«гід» можна швидко сконструювати в будь-якій лабораторії або просто придбати у виробників, кількість яких стрімко зростає. Тому подібні інструменти не настільки поширені й відомі, як CRISPR, хоча у їх використанні також був досягнутий стійкий прогрес, і, можливо, незабаром вони подешевшають.
Досягнення в галузі редагування генома дали змогу запустити численні клінічні дослідження ефективності методів лікування рідкісних захворювань, таких як гемофілія, бета-таласемія, синдроми Хантера і Херлера, лізосомні та інші патології. Зазвичай такі проекти реалізують у тандемі: фармгігант фінансує невелику компанію, «мозковий центр», який сконструював вектор. Найуспішніші компанії, що спеціалізуються на редагуванні генома, — Editas Medicine (Кембридж, США), CRISPR Therapeutics (Швейцарія), Intellia Therapeutics (США) і Caribou Biosciences (США).
Штучний інтелект
Вплив штучного інтелекту (ШІ) на охорону здоров’я зростає. Це можна спостерігати не лише в кабінетах чиновників або практикуючих лікарів, а й у побуті пацієнтів. Поки що через них лікар не ризикує залишитися без заробітку, а ось зайвої рутинної роботи він точно позбудеться.
У грудні Apple випустила додаток ЕКГ для Apple Watch Series 4 для вимірювання швидкості та ритму роботи серця, який може допомогти у визначенні фібриляції передсердь. Це перший алгоритм так званого глибокого навчання, схвалений Управлінням з контролю за харчовими продуктами і лікарськими засобами США (FDA).
Частоту серцевих скорочень користувача визначають у стані спокою та за фізичної активності. Коли вона відхиляється від норми конкретної людини, у руку подається тактильний сигнал «тривоги». Безперечно, цей додаток корисний для пацієнтів із підвищеним ризиком фібриляції передсердь, але IQ у нього ще занадто низький, щоб Apple Watch можна було віднести до медтехніки. Головна проблема полягає у помилкових попередженнях для великої кількості користувачів (особливо віком понад 40 років), які потім звертаються до лікаря з приводу гіпотетичної серцевої аритмії. Повідомлялося навіть про випадки небезпечного самолікування антикоагулянтами. Втім, цей приклад — тільки початок застосування ШІ в «медицині для споживачів».
Що стосується лікарів, то для них розроблена (також уперше схвалена FDA) система ШІ для діагностики діабетичної ретинопатії — IDx-DR. Система вміє обробляти й аналізувати знімки очного дна із чутливістю та специфічністю близько 90%.
Знімки, зроблені з високою роздільною здатністю за допомогою спеціальної камери, завантажуються у «хмару», а потім їх обробляє програма, котра застосовує алгоритм ШІ. Отже, звертатися до офтальмолога пацієнтам не потрібно — зробити висновки на підставі знімків може сімейний лікар, у якого спостерігається хворий на діабет. Крім того, завдяки IDx-DR зір пацієнта перевірити зможе не тільки практикуючий лікар, а й будь-який медпрацівник, навіть адміністратор клініки — робота із системою не вимагає тривалого навчання або підтримки технічного персоналу. Фактично ШІ працює як офтальмолог на аутсорсі: вивчає знімок і робить висновок про наявність/відсутність патології.
Кишковий мікробіом
Останнім часом було виявлено безліч асоціацій між «демографією» кишкової мікрофлори та найрізноманітнішими патологіями, причому результати таких досліджень часом вражають. Так, різні пропорції дружніх і «не дуже» бактерій пов’язували і з автоімунними патологіями, і з онкологічними захворюваннями, і з нейродегенеративними розладами.
Однак довести такі зв’язки не вдалося. Та й здатність сучасної медицини модулювати мікробіом для досягнення заданих результатів поки що залишає бажати кращого. Втім, певний прогрес спостерігають у галузі застосування фекальних трансплантатів для боротьби з Clostridium difficile: вони продемонстрували ефективність у рандомізованих дослідженнях, тому багато компаній охоче інвестують у розвиток цього напрямку.
Варто пригадати кілька дивовижних відкриттів у цій «звивистій» галузі. Наприклад, виявилося, що госпітальні інфекції жодним чином не пов’язані з незадовільним миттям рук персоналом — джерело багатьох із них містилося… усередині пацієнта, тобто в його кишковій мікрофлорі.
Результати іншого дослідження менше нагадують відкриття, але економлять кошти. З’ясувалося, що пробіотики, які призначають після антибіотикотерапії, насправді зовсім некорисні, а іноді навіть уповільнюють одужання.
Нарешті, було доведено, що препарат №1 для лікування цукрового діабету 2-го типу метформін значною мірою проявляє свій ефект через взаємодію з мікрофлорою кишечнику. Загалом, зрозуміло одне: нам ще багато належить дізнатися.
Підготувала Любомира ПРОТАСЮК, «ВЗ»
