26 апреля 2016 г. в США в штате Пенсильвания объявилась новая микробиологическая опасность. Пока внимание всей нации было приковано к праймериз, проходившим в тот день в штате в рамках подготовки к президентским выборам, в одну из больниц обратилась женщина с симптомами бактериальной инфекции. Врачи взяли у нее образец мочи – анализ показал, что причиной недуга была кишечная палочка. Но, когда материал был отправлен в местную лабораторию для более полного исследования, оказалось, что это не был обычный штамм бактерий кишечной палочки.

Незадолго до того, на фоне всеобщей озабоченности проблемой устойчивости микроорганизмов к лекарственным препаратам, специалисты лаборатории начали проверять поступающие к ним образцы на резистентность к антибиотику под названием «колистин», полученный в 1949 г. Антибиотик относится к препаратам, применяемым в самых крайних случаях. Из-за серьезного вреда, наносимого данным препаратом почкам человека, назначают его нечасто – только в тех случаях, когда другие, менее сильные антибиотики оказываются неэффективными. После проведенного анализа стало ясно, что в образце из Пенсильвании присутствовал ген, делавший бактерии нечувствительными к колистину. Прежде этот ген уже встречался врачам в других странах, но в США он был выявлен впервые. К счастью, пенсильванский образец не был устойчив ко всем антибиотикам. Но сам по себе этот случай показал, что мы постепенно сдаем свои позиции в борьбе с инфекциями. «По сути, мы имеем дело с еще одним доказательством того, что антибиотикам осталось жить не так уж и долго», – заметил Том Фриден, занимавший тогда должность директора Центров по контролю и профилактике заболеваний США.

За 50 лет до того подобное заявление показалось бы просто абсурдным. В 1960-е гг. все были полны оптимизма. Пенициллин и другие антибиотики широко и успешно применялись уже почти десятилетие. Альберт Сабин разработал полиомиелитную вакцину, нескольких капель которой на кусочке сахара было достаточно для достижения ожидаемого эффекта. Наконец-то были найдены способы лечения таких тяжелых заболеваний, как туберкулез. В 1967 г. главный врач Министерства здравоохранения США Уильям Стюарт даже заявил, что «война против инфекционных заболеваний выиграна».

На самом деле она продолжается по сей день. Несмотря на масштабные кампании по вакцинации, полностью искоренить полиомиелит до сих пор не удалось. С появлением нечувствительных к препаратам «супербактерий» пенициллин перестал быть эффективным, а туберкулез снова стал смертельным заболеванием. Тем временем мы живем в условиях постоянной угрозы пандемии – это может быть грипп или что-то другое – и нарастающих, как снежный ком, проблем в сфере здравоохранения, связанных со старением населения. Впрочем, медицина не сдается, продолжая удивлять нас замечательными открытиями – от генетики и персонализированных методов лечения до регенеративной медицины и удаленной хирургии. Так что же нас всех ждет? Есть ли у нас основания для оптимизма? Каким будет будущее медицины?

В медицине всегда есть место для сюрпризов. Сэр Уильям Ослер, положивший начало современному медицинскому образованию в начале XX в., однажды назвал медицину «наукой о случайном и искусством вероятного». Взять хотя бы инфекционные заболевания. Почти наверняка в течение нашей жизни нам придется стать свидетелями масштабной вирусной пандемии. Предсказать, где, когда и как она вспыхнет, мы не в силах.

Сам Ослер умер в 1919 г. во время печально знаменитой пандемии «испанки», унесшей жизни большего числа людей, нежели вся Первая мировая война. В начале XXI в. имело место несколько вспышек новых опасных вирусов, включая ТОРС в 2003 г., грипп A / H1N1 (так называемый свиной грипп) в 2009 г. и Эболу в 2014 г. Несмотря на серьезность угрозы, все три имели биологические особенности, которые сыграли нам на руку. У зараженных ТОРС или Эболой, как правило, отмечались явные симптомы, благодаря чему органы здравоохранения могли оперативно реагировать, выявляя тех, с кем больные контактировали в последнее время, помещая их на карантин и тем самым предотвращая дальнейшее распространение заболевания. Вирус гриппа выявлять намного труднее, но, к счастью, появившийся в 2009 г. штамм был намного менее опасным, чем губительный вариант 1919 г.

Фактор удачи в этом случае играет важную роль, поскольку во время новой вспышки у нас часто нет эффективных препаратов и вакцин. Проблема в сроках: на научные исследования уходят годы или даже десятилетия, тогда как эпидемия может распространиться за считаные месяцы. Именно по этой причине у нас до сих пор нет надежной вакцины против ТОРС, а вакцина против свиного гриппа появилась только в конце 2009 г., когда пик вспышки был уже давно позади. Но ситуация начинает меняться. В ходе эпидемии Эболы в 2014–2015 гг. исследователям удалось ускорить процесс разработки вакцины. Менее чем за год в рамках клинического исследования под эгидой Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) была получена высокоэффективная вакцина против этого заболевания. Следующий шаг – выстроить процесс разработки таким образом, чтобы можно было оперативно выпускать вакцину при появлении новой инфекции. Для этого требуется наличие достаточного количества препаратов и вакцин, прошедших первоначальную проверку на безопасность, а также групп исследователей, готовых в сжатые сроки проводить клинические исследования в непростых условиях. В 2017 г. для решения данной проблемы при участии правительств ряда стран и биомедицинских организаций была создана Коалиция по инновациям для предупреждения эпидемий. Ее задача – обеспечить инвестирование $1 млрд в разработку вакцин. На начальном этапе основное внимание будет уделяться трем инфекциям: ближневосточному респираторному синдрому, лихорадке Ласса и вирусу Нипах. Во всех трех случаях источником стали зараженные животные, передавшие данные вирусы в человеческую популяцию. Крупных эпидемий пока они не вызвали, но это только вопрос времени.

Даже если у нас будут вакцины, которые можно применять против новой угрозы, мы все равно должны обнаружить вспышку в момент ее появления. В области эпидемического контроля залогом успеха – или неудачи – являются методы сбора и анализа данных. Одновременно с проверкой заражения инфекцией мы сегодня, например, можем собирать и сравнивать геномные последовательности вирусов или бактерий, полученные из взятых у пациентов образцов. Когда в 2014 г. разразилась эпидемия Эболы, на это уходили недели; к концу эпидемии работавшие на местах группы исследователей могли за несколько часов выполнять полное секвенирование вирусного генома с помощью устройства размером с флешку. Очевидно, что в будущем секвенирование генома возбудителя любой инфекции – будь это Эбола или любой другой вирус – станет обычным делом, а значит, мы сможем понять, как происходит распространение различных патогенов и как они эволюционируют. Это очень важно, особенно если мы хотим научиться выявлять и отслеживать мутации, препятствующие эффективному применению существующих препаратов и вакцин.

В ближайшие десятилетия главной темой для медицинского сообщества станут инфекции с устойчивостью к противомикробным препаратам. С появлением неизлечимых бактериальных инфекций на фоне чрезмерно активного использования антибиотиков в лечении людей и в животноводстве даже такие рутинные процедуры, как кесарево сечение и операции на тазобедренном суставе, однажды станут чем-то, сопряженным с большим риском. и дело не только в потребности в новых препаратах: самый свежий из доступных сейчас на рынке антибиотиков появился еще в 1987 г. Разрабатывать антибиотики дорого и сложно. При этом для прохождения курса лечения большинству пациентов достаточно одной-двух недель. Поэтому фармацевтические компании предпочитают заниматься исследованиями в других областях. Для решения проблемы устойчивости к антибиотикам требуется более тщательный контроль за применением существующих препаратов. Люди должны изменить свое отношение к антибиотикам и привычки. Но сделать это совсем не просто. Как формируется наше представление о собственном здоровье? Как наше поведение влияет на риск развития заболевания? Что может заставить нас изменить свое отношение к тому или иному препарату? Чтобы ответить на эти вопросы, специалисты в области биомедицинских дисциплин должны объединить усилия с представителями социальных наук.

Глубокое понимание мотивов поведения также поможет более эффективно бороться с инфекциями других типов. Например, одним из вероятных факторов, обеспечивших локализацию вспышки Эболы в Западной Африке, стало снижение уровня склонности к рискованному поведению. Во многих случаях заражение происходило во время семейных мероприятий и похорон; часто для снижения темпов распространения инфекции было достаточно, чтобы люди изменили свои привычки и сузили круг общения. Однако мы до сих пор не до конца понимаем, как и когда произошли эти изменения в поведении населения Западной Африки и какое значение они могут иметь в будущем.

Специалисты в области здравоохранения уделяют все больше внимания тому, как люди перемещаются по миру и взаимодействуют друг с другом. С этой целью проводятся опросы, а также анализируются данные об использовании мобильных телефонов и изображения со спутников. В скором времени появится возможность объединять эти данные с другой информацией – от геномных последовательностей до данных анализа состояния окружающей среды – с целью комплексного изучения инфекций. Не ограничиваясь одними лишь биологическими характеристиками заболевания или его влиянием на конкретную группу населения, мы сможем одновременно анализировать инфекцию, ее эволюцию и среду, а также поведение зараженных ею людей. Таким образом, органы здравоохранения смогут разрабатывать стратегии по борьбе с заболеваниями с учетом особенностей конкретных популяций и регионов. Кроме того, наличие информации о прочих инфекциях, перенесенных человеком, поможет спрогнозировать риск развития у него аналогичных заболеваний в будущем. Хорошим примером, подчеркивающим значимость этих сведений, является лихорадка денге: тот, кто в прошлом был заражен одним штаммом денге, во второй раз может переносить заболевание в намного более тяжелой форме. Поэтому по результатам исследования, проведенного в 2016 г. под эгидой ВОЗ, было рекомендовано учитывать наличие в анамнезе инфекций при проведении кампаний по вакцинации от денге. До сих пор для этого требовалось собирать большое количество образцов крови и проводить трудоемкие лабораторные исследования, на которые уходило много времени. Однако сейчас существуют методы анализа крови, которые позволяют быстрее и с меньшими затратами определять, какие именно возбудители инфекций циркулировали среди населения в прошлом. По мере накопления данных такие подходы, предполагающие учет местных особенностей, станут обычной практикой в борьбе с любым заболеванием повсюду в мире.

Учет индивидуальных особенностей станет нормой и в других областях медицины. В 2015 г. президент США Барак Обама объявил о запуске программы по развитию прецизионной медицины (Precision Medicine Initiative). Задачей инициативы стала замена универсального подхода новыми методами, учитывающими генетические особенности, условия и образ жизни пациента. Она стала частью более масштабной тенденции в медицине, направленной на адаптацию лечения к индивидуальным особенностям конкретного пациента и его состоянию. В отличие от таких процедур, как переливание крови, в которых в определенной степени уже учитываются индивидуальные отличия пациентов (группа крови), данные методы предполагают использование результатов работы по секвенированию генома и других современных видов исследования для того, чтобы облегчить задачу прогнозирования воздействия тех или иных видов лечения на определенных пациентов. К примеру, некоторые противоопухолевые препараты эффективны только против опухолей с определенными генетическими характеристиками. Еще один пример – препарат для лечения муковисцидоза под название «ивакафтор», который оказывает должное действие только приблизительно у 5 % пациентов, имеющих определенную генетическую мутацию.

Благодаря точным подходам медицина станет в большей степени превентивной. Если раньше лечение начиналось только после выявления заболевания, то теперь использование подробных данных позволит бороться с потенциальными угрозами еще до того, как они выльются в полноценные заболевания. Уже сейчас врачи могут прогнозировать развитие наследственных заболеваний с помощью генетических исследований, но, как правило, в этом случае речь идет об одной опасной мутации – такой, например, как мутация гена BRCA1. Наличие у женщины BRCA1 означает, что в течение жизни у нее с вероятность 65 % разовьется рак молочной железы. В этом случае можно предотвратить его с помощью профилактической хирургической операции. Именно наличие мутации гена BRCA1 заставило актрису Анджелину Джоли пойти в 2013 г. на такой трудный шаг, как двойная мастэктомия.

Со временем на смену изучению отдельных генов придет комплексное исследование целых геномов. Причем данных будет очень много: по оценке исследователей из лаборатории Cold Spring Harbor Laboratory в США, к 2025 г. для хранения данных о геноме человека потребуется хранилище данных большего объема, чем для данных YouTube или Twitter. Однако секвенирование генома еще не включает сложностей, связанных с анализом данных. В некоторых случаях в рамках масштабных клинических исследований удается с большей долей уверенности установить связь между определенным заболеванием и конкретным геном – как это произошло в случае с BRCA1 и раком молочной железы. В идеале мы бы получили простой набор правил, описывающий все возможные комбинации, например, в таком формате: «мутация А в гене Б вызывает болезнь В». К сожалению, в случае с заболеванием, которое связано с повреждением в нескольких генах или является редким, оценить возможные риски довольно трудно. Поэтому и решиться на превентивное лечение совсем не просто.

Чтобы понять сложности, связанные с интерпретацией результатов медицинских анализов – будь то генетических или любых других, – давайте рассмотрим пример с заболеванием, которому подвержены 500 человек из 1 млн. Представим, что существует метод анализа, позволяющий установить наличие заболевания с точностью 99 %. Теперь давайте ответим на следующий вопрос: если у вас возьмут образец и в ходе анализа будет получен положительный результат, какова вероятность развития у вас этого заболевания? Как ни странно – всего-навсего 5 %. Ведь если анализ берется у 1 млн человек, то мы должны ожидать, что у 495 человек, подверженных заболеванию, результат будет положительный (не у 500, так как точность анализа составляет 99 %). При этом для 1 % из оставшихся 999 500 человек, то есть для 9995 человек, не подверженных заболеванию, анализ также даст положительный результат – но ошибочно (не забываем, что точность анализа составляет лишь 99 %). Таким образом, общее количество людей с положительным результатом анализа составит 495+9995. и только 495 из них (то есть у 5 %) действительно есть о чем беспокоиться.

Теперь вспомним, что в нашем примере используется превосходная методика, обеспечивающая точность 99 %. Если взять менее надежный метод, то интерпретировать результаты становится еще сложнее. Вот почему в диагнозе часто учитываются и другие факторы, включая семейный анамнез. В настоящее время пациенты, сталкивающиеся с необходимостью принять решение в связи с возможным генетическим заболеванием, могут проконсультироваться со специалистами, задача которых – описать существующие факторы риска и объяснить их значение. Такие специалисты обычно не столько дают рекомендации, сколько предоставляют информацию. Однако с распространением генетических исследований вариантов анализа может стать больше, а принимать решения – еще сложнее, в особенности в тех случаях, когда имеющиеся возможности для лечения ограничены. Хотели бы вы знать, что вам грозит неизлечимое заболевание? Как бы вы реагировали на неопределенность, связанную с ненадежностью результатов исследований?

По мере доступа пациентов к относящимися к ним данным ответственность за принятие решений будет все в большей степени лежать на них, а не на врачах. В будущем нам придется самостоятельно разбираться с прогнозируемыми угрозами для здоровья. Мы сами будем определять свои дальнейшие шаги. Это означает, что мы должны научиться находить баланс между потенциальной пользой и вредом, который может причинить неверный диагноз. В 2016 г. врачи из клиники Майо в Миннесоте опубликовали любопытный отчет. В нем рассказывалось о человеке, которому по результатам генетического теста, показавшего наличие у него и членов его семьи опасной мутации, был хирургическим путем имплантирован сердечный дефибриллятор. Когда он обратился в клинику Майо, чтобы узнать мнение врачей о правильности такого решения, оказалось, что результаты анализа были истолкованы неверно: в реальности степень риска была невелика.

Результаты генетических исследований могут интересовать не только самих пациентов. Благодаря принятому в 2008 г. Закону о запрете генетической дискриминации (Genetic Information Nondiscrimination Act) в США компаниям, занимающимся медицинским страхованием, в настоящее время запрещено использовать данные о наличии генетической мутации в качестве основания для отказа в страховании. Но в сфере страхования жизни дела обстоят иначе: некоторые страховщики уже начали отказывать заявителям с мутацией гена BRCA1. Если законодательство не будет поспевать за стремительным развитием предиктивной медицины, генетические проблемы могут стать препятствием для получения доступа к различным благам, таким, например, как жилье и работа.

Еще одним последствием расширения наших познаний в области наследственных заболеваний может стать размывание самого понятия «пациент». В 2015 г. одна женщина обратилась в Верховный суд Великобритании с иском к Больнице св. Георгия в Лондоне. Основанием для иска послужило то, что сотрудники больницы не сообщили ей о наличии у ее отца, прожившего долгое время отдельно от своей семьи, болезни Гентингтона, относящейся к генетическим заболеваниям. Когда в 2009 г. ее отцу был поставлен диагноз, врачи рекомендовали сообщить дочери об этом, но он отказался. Его дочь, которая в тот момент была беременна, узнала о заболевании только в 2013 г. Должны ли были врачи в данной ситуации предоставить доступ к информации о пациенте члену его семьи? В этот раз судья заключил, что действия врачей по сохранению конфиденциальной информации в тайне были правомерными. Впервые суд вынес решение по вопросу о правомерности разглашения врачами членам семьи сведений о генетических угрозах. Очевидно, что в будущем дела такого рода будут рассматриваться в судах все чаще и чаще.

По мере переключения внимания с острых заболеваний на хронические все большую роль будет играть семья. Сердечнососудистые заболевания, диабет и ожирение уже давно стали большой проблемой для развитых стран; теперь они становятся все более актуальны и в регионах с низким и средним уровнем доходов. В период с 1975 по 2014 г. доля мужчин с избыточной массой тела по всему миру выросла приблизительно с 3 до 11 %, а среди женщин – с 6 до 15 %. Как это ни парадоксально, успехи медицины также будут способствовать увеличению числа людей с хроническими заболеваниями, поскольку многие болезни, которые сейчас являются смертельными, со временем перейдут в разряд если не предотвратимых, то хотя бы излечимых. В ближайшие годы ученые разработают новые методы лечения, которые позволят замедлить или остановить такие дегенеративные заболевания, как болезнь Альцгеймера. Пациентам будут имплантировать устройства, которые будут корректировать лечение в соответствии с течением заболевания. Стволовые клетки помогут восстановить или заменить поврежденные ткани тела. В прошлом году группа исследователей из Центра биологии развития RIKEN (RIKEN Center for Developmental Biology) в Японии объявила об успешном завершении эксперимента по выращиванию кожных тканей мыши со всеми необходимыми железами и волосяными фолликулами в лабораторных условиях. Таким образом, в будущем может стать обычной практикой лечение травм, включая тяжелые ожоги, с помощью выращенной в лаборатории искусственной кожи, что позволит отказаться от использования ткани, взятой с различных частей тела пациента. Кроме того, другие группы ученых занимаются выращиванием в лабораторных условиях тканей для восстановления самых разных органов – от мочевого пузыря и роговицы глаза до яичников и кровеносных сосудов. Благодаря развитию здравоохранения мы уже живем дольше, чем кто-либо из наших предков; с расширением круга заболеваний, с которыми человек может жить, обществу придется адаптироваться к более высоким затратам – как финансовым, так и эмоциональным – на обеспечение ухода за такими больными в течение длительного времени.

Социальная структура – еще один важный фактор, который будет определять состояние здоровья людей в будущем. В 1970 г. на планете было всего два города с населением свыше 10 млн: Токио и Нью-Йорк. В 2017 г. таких мегаполисов стало уже 37. Среди их жителей много бедных, и в ближайшие годы ситуация, скорее всего, только ухудшится: по оценке ООН, к 2030 г. в трущобах могут оказаться 2 млрд человек. В густонаселенных бедняцких районах есть все условия для быстрого распространения таких инфекций, как Эбола и лихорадка денге, к которым местные органы здравоохранения могут быть просто не готовы. Несколько десятилетий никто не рассматривал Эболу в качестве серьезной угрозы для здоровья людей. Несмотря на два десятка небольших вспышек геморрагической лихорадки в Центральной Африке, имевших место главным образом в сельских районах, веских оснований подозревать, что однажды она вызовет настоящую эпидемию, не было. и вот наступил 2014 г., когда эта самая инфекция поразила три города в Западной Африке, демонстрируя совершенно нетипичное поведение. Не исключено, что в скором времени мы столкнемся с другими подобными болезнетворными микроорганизмами, которые не могут в полную силу заявить о себе в сельской местности, но легко и быстро распространяются в районах с плотной застройкой.

В больших городах нашему здоровью угрожают и другие факторы. По данным Института измерения показателей и оценки здоровья при Вашингтонском университете, ежегодно в результате загрязнения воздуха преждевременно уходит из жизни более 5,5 млн человек. Свыше половины этих смертей приходится на Китай и Индию, где находится 12 из упомянутых выше мегаполисов. Города будут не только разрастаться, но еще и покрываться все более плотной сетью транспортных и коммуникационных артерий. Ежедневно из аэропортов по всему миру совершается более 100 000 авиарейсов. Неудивительно, что в 2009 г. пандемическому вирусу гриппа хватило нескольких недель, чтобы распространиться по всей планете, а тому самому устойчивому к колистину штамму кишечной палочки, впервые обнаруженному в Китае в конце 2015 г., понадобилась всего лишь пара месяцев, чтобы добраться до Пенсильвании. Развитая система авиасообщения меняет геометрию инфекции: традиционные карты мира, показывающие расстояния по прямой, могут вводить в заблуждение относительно реальных связей между нами, а, значит, и путей распространения инфекций. Достаточно взглянуть на карту авиамаршрутов, чтобы понять, что некоторые города на самом деле намного ближе (или дальше), чем поначалу казалось.

Медицинские знания в будущем также будут добираться в разные уголки мира быстрее, чем раньше. В 2016 г., в ходе гражданской войны в Сирии, опытные хирурги из таких стран, как Британия и Канада, с помощью веб-камер руководили действиями местных специалистов при выполнении операций в зонах боевых действий. Благодаря развитию технологий дополненной реальности и робототехники вскоре появится возможность проводить удаленно сложные хирургические операции.

Кроме того, доступ к данным из любой точки мира поможет пациентам эффективно лечиться в домашних условиях. Многим из них может показаться более удобным не идти к врачу, а обсудить симптомы с интеллектуальным агентом, и, классифицировав их по степени значимости, принять решение о дальнейших действиях, а также при необходимости использовать иммерсивные технологии дополненной реальности, чтобы получить консультацию, не выходя из дома. Программы распознавания образов, натренированные на глобальной базе данных о пациентах, смогут самостоятельно ставить диагноз на основании полученных результатов обследований – от МРТ-снимков до предметных стекол. Врачи смогут оценивать факторы риска, связанные с определенным методом лечения, за считаные секунды подбирая множество аналогичных случаев для сравнения с состоянием пациентов. А при появлении новой инфекции – будь то Эбола или кишечная палочка – органы здравоохранения смогут оперативно выявлять вспышки и быстро принимать меры по ее локализации.

Таким образом, мы возвращаемся к вопросу о пессимизме и оптимизме в оценках будущего медицины. Даже если мы преуспеем в борьбе с существующими заболеваниями, победив малярию, полиомиелит и корь, им на смену, вероятнее всего, придут новые недуги. Независимо от того, что именно это будет – устойчивые к антибиотикам бактерии или хронические заболевания, вызванные сменой привычек и образа жизни, мы в любом случае не сможем обеспечить абсолютную защиту здоровья человека даже в отдаленном будущем. Рано или поздно опутывающие наш мир транспортные сети станут источником новых угроз для нашего здоровья, в результате чего мы столкнемся с самыми разными проблемами биологического, технологического и социального характера. Однако продолжающаяся глобализация медицины означает, что нас ждут новые идеи и подходы, которые позволят не только не спасовать перед трудностями, но даже спрогнозировать и упредить некоторые из них. В конечном итоге именно то обстоятельство, что мы все так сильно взаимосвязаны и можем работать сообща, станет залогом нашего благополучия и спасения.