Войти в систему
Войти с помощью соц. сетей:
Избави нас, Господи, от таких известий.
В 1992 г. врачи сообщили дочери Мартины Ротблатт, что ей осталось жить не больше пяти лет. Все из-за легочной артериальной гипертензии, редкого заболевания, которым страдают в каждый момент примерно две тысячи американцев. Но пусть вас не вводит в заблуждение малочисленность пациентов, поскольку сама болезнь — безжалостный убийца. Она норовит забрать жизнь почти у каждого, кого поразила. Малое число больных — скорее показатель ее патогенности, чем распространенности. Девочка умирала, и Мартина решила во что бы то ни стало дать бой болезни-убийце.
Врачи сразу сказали ей, что миссия невыполнима. Того же она наслушалась от многих докторов. И убеждалась в том же в промежутках между посещениями докторов: по большей части Мартина проводила их в медицинской библиотеке. Она выработала свою систему: находила статью о легочной гипертензии в журнале, по учебникам для колледжа выясняла, что означают термины в тексте, затем по университетским учебникам разбиралась, в чем смысл высказанных в статье ключевых идей. Следующая статья — и всё по новой.
И опять. И опять.
Мартина уже не помнит, когда решилась замахнуться на невозможное: найти способ излечить неизлечимое заболевание раньше, чем оно отнимет жизнь у ее дочери. Впрочем, чему удивляться, если для Мартины Ротблатт это было в порядке вещей? Когда Мартина вплотную заинтересовалась легочной гипертензией, у нее в активе уже имелись две феерические авантюры из семи составляющих ее нынешнюю карьеру. Их еще прибавится.
Сегодня Мартина Ротблатт — одна из самых высокооплачиваемых женщин-CEO в США. Как она достигла этого? Это весьма интересная история.
Свою жизнь Мартина начала как Мартин, еврейский мальчик из латиноамериканского квартала Чикаго. Первое время он ничего выдающегося собой не представлял. Сначала бросил колледж, потом слонялся по всему миру пешим туристом. В какой-то момент, на Сейшельских островах, дорога Мартина случайно пересеклась с системой слежения НАСА, и тут его осенила безумная идея: соединить весь мир при помощи спутниковых коммуникаций. Каково?
Тот Мартин, как и нынешняя Мартина, дел в долгий ящик не откладывал, и энергии ему было не занимать. Сейшельское озарение привело его в магистратуру Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сразу по двум специальностям: право и бизнес. Творчески соединив знания из обеих областей, Мартин вырос в эксперта по космическому праву, которое закладывает юридические основы для деятельности компаний космической связи. К их числу относятся первая в мире глобальная спутниковая радиосеть, а также спутниковое радио Sirius XM, основанное в 1990 г. при участии Мартины Ротблатт и не оставляющее шансов конкурентам.
В промежутке между этими важными занятиями тогда-еще-Мартин женился, в его семье родилась дочь Дженезис. Потом Мартин развелся. Снова женился и завел еще двоих детей. После чего понял, что он заточен в теле не своего пола. Мартин пустился на вторую в своей жизни авантюру, подвергнув себя операции по смене пола.
А потом заболела Дженезис.
Мартина забрала свою долю из Sirius и на полученные средства развернула активный поиск способов лечения. В конце концов они привели ее к орфанному препарату от легочной гипертензии. Патент принадлежал Glaxo, но в продажу лекарство не поступало. Мартина собрала группу ученых и пробила лицензирование лекарства — хотя в нашем случае это громко сказано. На самом деле у нее в руках оказался пакетик с несколькими столовыми ложками белого порошка, который — при испытании на крысах — давал некоторый эффект и надежду. Правда, то были очень давние испытания.
Тем не менее «лекарство» дало рождение биотехнологической компании United Therapeutics.
Сотня лучших химиков в один голос уверяли Мартину, что патент никогда не превратится в лекарство. Однако три года спустя, когда дочь Мартины в буквальном смысле делала последние в своей жизни вздохи, лекарство появилось на рынке. Сегодня Дженезис уже за тридцать, препарат, который спас ей жизнь, ежегодно приносит United Therapeutics полуторамиллиардную выручку, а число пациентов, живущих с легочной гипертензией, с двух тысяч возросло до сорока тысяч.
Закончись дело на этом, тут бы и сказочке конец. Но лекарство, которое довела до ума Мартина, было лишь полумерой. Оно помогало поддерживать состояние пациента, но не излечивало заболевания. По большому счету, единственное, чем на данный момент можно излечить легочную гипертензию — а если уж на то пошло, то также пневмофиброз, муковисцидоз, эмфизему и хроническую обструктивную болезнь легких, — это трансплантации легкого. За год в США появляется лишь 2 тыс. донорских легких, пригодных для пересадки, тогда как от одной только легочной недостаточности на фоне вызванных табакокурением заболеваний умирают более полумиллиона человек. Эти вопиющие факты побудили Мартину ввязаться еще в одну грандиозную авантюру: создать неисчерпаемый запас трансплантируемых органов.
«Такое мы постоянно проделываем с автомобилями и зданиями, — объясняет Мартина. — Мы заменяем новыми отработавшие свое части, и все это продолжает служить нам, можно сказать, до бесконечности. Я же хотела придумать способ делать нечто подобное с человеческим организмом».
Решать проблему Мартина взялась по трем направлениям. Во-первых, требовалось обеспечить пригодность донорского органа, и здесь она решила не изобретать велосипед. По состоянию на сегодня более 80% легких от умерших могли бы стать донорскими для нуждающихся, но отправляются в отходы, поскольку у умирающих легкие наполняются токсичными химическими веществами. И Мартина первым делом занялась совершенствованием способа поддержания легкого в живом состоянии вне организма, по-научному — перфузией легкого ex vivo. На сегодня это ее предприятие уже увенчалось успехом и спасает тысячи жизней, но снова повторимся: Мартина на полдороге останавливаться не привыкла.
Далее она развернула атаку на более крупную проблему дефицита донорских органов, избрав оружием ксенотрансплантацию. Далеко не новая, но весьма щекотливая идея предполагала замену отказавшего органа аналогичным, взятым у животного; но проблемы с болезнями, отторжением чужеродной ткани и жестоким обращением с животными всегда отодвигали эту идею на обочину. А Мартина решила устранить ее.
Внутренние органы свиньи очень схожи с человеческими — этот факт Мартина и взяла за отправную точку. Заручившись сотрудничеством с компанией Synthetic Genomics и одним из ее основателей, самим Крейгом Вентером, генетиком, который расшифровал человеческий геном, Мартина составила наиболее полную на тот момент карту генетического профиля свиньи. Затем приспособила «генетические ножницы» CRISPR, чтобы вырезать все гены, которые благоприятствуют вирусам, тем самым исключая заболевания и получая «чистую» свинью. Осталось решить последнюю и самую крупную проблему: вырезать гены, которые вызывают отторжение донорского органа у человека. В случае успеха мы получим фактически неограниченный запас органов для пересадки — хотя и ценой страданий бедных хрюшек.
Мартина и на эту проблему замахнулась и обращается к самым передовым технологиям синтеза искусственных тканей, чтобы вообще исключить животных из технологической цепочки. Исследователи под ее руководством уже начали работы по печати на 3D-принтере из коллагена клеточных матриц — скаффолд — искусственного легкого, а чтобы превратить все это в живое легкое, они экспериментируют со стволовыми клетками.
Наконец, поскольку на доставку донорского органа ожидающему пациенту часто уходит много времени, Мартина поддержала проект экологически безопасного летающего автомобиля компании Beta Technologies. Планируется быстро доставлять на них свеженапечатанные органы для пересадки к месту назначения. Наконец, в свои 60 лет и исключительно ради собственного удовольствия Мартина освоила пилотирование вертолета, а затем на сконструированном ее компанией винтокрылом летательном аппарате поставила мировой рекорд скорости для электрических вертолетов. С учетом сказанного году примерно к 2028-му или около того, уверена Мартина, кончина от отказа какого-либо органа превратится из трагического факта в решаемую проблему. И поверить ей нас заставляют семь крупных и успешных авантюр в ее послужном списке.
Стоит ли упоминать, что в одиночку броситься на штурм бастионов здравоохранения Мартину подстрекнули, а потом и помогли конвергентные экспоненциальные технологии. Геномика, «генетические ножницы» CRISPR, стволовые клетки, 3D-печать, электромобили — вот далеко не полный список. И еще полезно помнить, что, хотя история Мартины наглядно свидетельствует, чего сегодня позволяют добиться упорство и технологии, это всего лишь одна история. А подобных ей сегодня тысячи; может, они не такие выдающиеся, но тоже оставляют глубокий след.
Да и сама система здравоохранения зачастую сильнее поражена болезнями, чем ее пациенты. Здесь даже терминология вводит в заблуждение. В здравоохранении обратиться к врачу — значит скорее вылечить болезнь, чем позаботиться о здоровье. Это не упреждающий подход, а реактивный. Врачи вмешиваются постфактум и ведут арьергардные бои, зачастую неэффективные, дорогие, а иногда и абсурдные. В США, например, страх перед ответственностью побуждает врачей расходовать по 210 млрд долл. в год на проведение пациентам ненужных им медицинских процедур.
В сфере научных исследований положение не лучше. Из каждых пяти тысяч ежегодно создаваемых новых препаратов лишь пять доходят до стадии клинических испытаний и только один получает одобрение. Вот почему новый препарат в среднем проходит путь от лаборатории до лечебной практики за 12 лет и требует расходов примерно 2,5 млрд долл. Американцы тратят на здравоохранение в среднем по 10 739 долл. на человека в год — больше, чем в любой другой стране. Если все останется по-прежнему, к 2027 г. одна эта отрасль экономики будет потреблять почти 20% ВВП США.
Но все же многое меняется. И значительно. При желании можно написать целые тома обо всех переменах. Но чтобы не потонуть в материале, сосредоточимся на шести сдвигах в здравоохранении, четыре из которых связаны с технологиями, а два представляют собой сдвиги в парадигмах.
На технологическом фронте обновляется и перестраивается каждый шаг в оказании медицинской помощи. На переднем крае конвергенция сенсорных и сетевых технологий с искусственным интеллектом переворачивает диагностику. На тактическом уровне робототехника и трехмерная печать меняют суть медицинских процедур. На заднем плане благодаря ИИ, геномике и квантовым вычислениям трансформируются медицинские препараты.
Одновременно в результате всех этих конвергенций сейчас происходят два крупных парадигмальных сдвига. Первый выражается в переходе от лечения болезней к профилактике здоровья, от ретроспективных реактивных и общих для всех пациентов действий к нацеленным на будущее, профилактическим и индивидуализированным.
Еще один сдвиг происходит в организации самой отрасли. Почти на всем протяжении прошлого столетия здравоохранение представляло собой хрупкое партнерство между большими фармацевтическими компаниями, вездесущим большим правительством и собственно сообществом врачей, медсестер и квалифицированных специалистов-медиков. Сегодня мы наблюдаем вторжение в отрасль. В здравоохранение приходят крупные технологические компании, и каждая твердо намерена улучшить положение дел. «Если навести резкость на будущее, — заявил недавно CEO Google Тим Кук (в том же, кстати, интервью Independent, в котором расписывал потенциал дополненной реальности). — И если спросить, в чем величайший вклад Apple в благо человечества, вам ответят, что это вклад во все, связанное со здоровьем».
В гонке за вклад в здоровье с Apple состязаются Google, Amazon, Facebook, Samsung, Baidu, Tencent и другие гиганты. Как мы вскоре увидим, у перечисленных компаний есть три очевидных преимущества перед отраслевым истеблишментом: они уже обосновались в вашем доме, освоили ИИ и накопили экспертные знания в сборе и анализе ваших данных. Хотя вопрос, желаем ли мы отдать заботы о своем здоровье в руки хайтек-тяжеловесов, остается открытым, ясно, что три перечисленных преимущества играют фундаментальную роль в достаточно ранней диагностике заболеваний, чтобы в корне улучшить положение дел, и что определенно это первый шаг на пути от лечения болезней к профилактике и сохранению здоровья.
Январь 2026 г., холодная ночь на среду. Вас осматривают. Тщательно. Вообще-то вы спите в своей постели, но домашний помощник от Google знает ваш ежедневный график. Благодаря колечку Oura у вас на пальце он в курсе, что вы только что миновали стадию быстрого сна и переходите к стадии I, а значит, настал идеальный момент, чтобы разбудить вас.
Освещение комнаты плавно усиливается, имитируя рассвет, а оптимальной длины световые волны обеспечивают вам полное пробуждение и поднимают настроение. К моменту, когда вы завершите ритуал утреннего туалета — почистите зубы, умоетесь и пр., — вы сообразите, что дело не в настроении. Вы ощущаете зажатость, ломоту в суставах и противный озноб.
Вы что, заболеваете?
А ведь Национальные институты здравоохранения несколько месяцев назад выпустили универсальную вакцину от гриппа, только у вас не нашлось времени сделать прививку. И теперь вы подозреваете, что, видимо, зря тянули время.
Но прочь сомнения!
— Окей, Google, как там мое здоровье этим утром?
— Момент, — отвечает ваш цифровой помощник.
За 30 секунд он проводит полную диагностику — и это очень хорошее время, учитывая, сколько десятков сенсоров задействует система и сколько гигов информации они передают. Умные сенсоры в зубной щетке и унитазе, носимые устройства в одежде и устройства в постельных принадлежностях, имплантированные датчики по всему телу — прямо мобильная диагностическая стойка с 360-градусным обзором организма.
— Микробиом в полном порядке, — сообщает вам Google. — Уровни глюкозы в крови в норме, как и витамины; правда, повышены внутренняя температура и уровень иммуноглобулина Е…
— Google, а если человеческим языком?
— Ты подцепил вирус.
— Что подцепил?
— Я проверил твои встречи за последние 48 часов. Похоже, ты подцепил вирус в понедельник, на дне рождения у Джона. Хотелось бы провести дополнительную диагностику, не будешь ли так любезен воспользоваться…
Ну что, выбирайте. Verily Life Science, медико-технологическое подразделение Alphabet, разрабатывает полный спектр сенсоров внутреннего и внешнего мониторинга всех медицинских показателей, от уровня глюкозы в крови до биохимии. И это только Alphabet. А вообще можно заполнить целый учебник перечнем диагностических аппаратов когда-то многомиллионной стоимости, которые сегодня дематериализуются, демонетизируются, демократизируются и делокализуются — проще говоря, преображаются в портативные и даже носимые сенсоры.
Рассмотрим весь диапазон возможностей. Из феерических новшеств у нас есть разработка компании Exo Imaging, дешевый портативный ИИ-усиленный ультразвуковой 3D-томограф, — а значит, вскоре вы сможете не выходя из дома отслеживать в своем организме какие угодно процессы, от заживления раны до развития зародыша. Или взять стартап экс-руководителя проектов Google X Мэри Лу Джепсен — Openwater, применяющий голографию с помощью красного лазера, для создания переносного аналога магнитно-резонансного томографа, что превращает сложнейшую и дорогостоящую по нынешним временам медицинскую технику в мобильное электронное устройство, предоставляя трем четвертями человечества доступ к диагностической интраскопии, которого они сейчас не имеют. Впрочем, разработки попроще способны вызвать еще больше революционных перемен.
Менее чем за два десятилетия носимые электронные устройства эволюционировали от шагомеров 1-го поколения до умных часов Apple iWatch 4-го поколения, в которых имеется одобренный FDA электрокардиограф, в реальном времени отслеживающий работу сердца. Или возьмем представленное компанией Final Frontier Medical Devices устройство DxtER, удостоенное 10-миллионного долларового приза на конкурсе Qualcomm Tricorder XPRIZE, набор простых в применении неинвазивных медицинских датчиков и доступный через мобильное приложение диагностический ИИ. Устройство DxtER безошибочно диагностирует более 50 общераспространенных заболеваний.
Вышеперечисленные достижения указывают на будущее с постоянным мониторингом здоровья и недорогой, легкой в использовании диагностикой. Для этого сдвига придуман технический термин — «мобильное здоровье», и если верить прогнозам, эта область к 2022 г. превратится в рынок стоимостью 102 млрд долл. Куда там медицинскому порталу WebMD! Идея в том, чтобы виртуальный доктор по вызову всегда был у вас под рукой.
И мы всё ближе к этому. Так, рынок уже заполонили медицинские чатботы на базе искусственного интеллекта, счастливчики-бенефициары конвергенции сетевых, сенсорных и вычислительных технологий. Эти приложения способны диагностировать широкий спектр заболеваний — от мимолетной сыпи до ретинопатии (невоспалительных поражений сетчатки). Причем речь не только о физических недомоганиях. Woebot осваивает область психического здоровья, проводя страдающим депрессией пациентам сеансы когнитивно-поведенческой психотерапии через Facebook-мессенджер.
Итак, куда же направлены вышеупомянутые тренды?
Обратимся к Human Longevity Inc. (HLI), одной из компаний, сооснователем которых стал Питер. Компания предлагает услугу Health Nucleus — ежегодное трехчасовое медицинское обследование, которое включает секвенирование всего генома, МРТ всего организма, КТ сердца и легких, электрокардиограмму, эхокардиограмму и анализ крови на все на свете — по сути, предлагается составить наиболее полную, насколько это возможно на данном этапе, картину вашего здоровья.
Полная картина здоровья важна по двум причинам. Во-первых, это возможность ранней диагностики. В 2018 г. Human Longevity опубликовала статистику по своим первым 1190 клиентам. У 9% клиентов обнаружилась прежде не диагностировавшаяся ишемическая болезнь сердца (первейший убийца людей), у 2,5% — аневризмы (номер два в рейтинге заболеваний-убийц), у 2% — опухоли и т. д. В общей сложности у 14,4% клиентов выявились серьезные проблемы здоровья, которые требовали немедленного медицинского вмешательства, а у 40% обнаружилось состояние, требующее длительного наблюдения.
А что во-вторых? Во-вторых, полная картина здоровья важна потому, что все измерения показателей здоровья, которые Human Longevity сегодня выполняет и отслеживает во время ежегодных трехчасовых посещений, вскоре будут доступны каждому из вас по требованию: благодаря всевидящим сенсорам ваш смартфон в скором времени может стать для вас доктором.
Целое десятилетие эксперты провозглашали персонализированную геномику революцией в здравоохранении. Зная ваш геном, убеждали они, мы поймем, как оптимизировать «вас». Мы узнаем, какая пища вам идеально подходит, какие лекарства и физические нагрузки — лично вам. Мы будем знать, какого типа кишечная микрофлора обеспечит идеальный состав вашего микробиома, какие витаминные добавки для вас самые лучшие. Вы узнаете, к каким заболеваниям наиболее предрасположены, а что еще важнее — как их предотвратить. Так, во всяком случае, говорилось…
В 2017 г. профессор медицины Джейсон Васси из Женской больницы Бригхэма в Бостоне решил поглубже разобраться в этом деле. К исследованию были привлечены сто пациентов. У половины испытуемых секвенировали ДНК, другую половину попросили ответить на вопросы о семейном анамнезе — это стандартный метод выявления генетических рисков. По результатам исследования Васси намеревался сопоставить тревогу и страхи пациентов от знания своего генома с реальной пользой. Критики персонализированной геномики высказывают опасения, что обилие информации перегрузит врачей, посеет ненужные тревоги у пациентов и повлечет дополнительные обследования, дорогостоящие и не нужные ни врачам, ни пациентам. Между тем Васси обнаружил совсем другое.
Ни следа подобных тревог не было выявлено в отчете об исследовании, который опубликовало издание Annals of Internal Medicine. А открылось вот что: у 20% участников, чьи ДНК были секвенированы, выявили предрасположенность к развитию редких заболеваний. Подчеркиваем: результаты, очень схожие с полученными Health Nucleus, помогли спасти человеческие жизни.
Но еще важнее результаты, полученные не от конкретного пациента, а из агрегированных данных о геномах всех обследованных. Чем обширнее и полнее наши базы генетических данных, тем лучше и точнее геномика будет предупреждать серьезные заболевания. Вот еще почему Национальные институты здравоохранения в 2018 г. запустили проект All of Us («Все мы»), под который раздали гранты на общую сумму 27 млн долл., чтобы секвенировать геномы миллионов американцев, а гарвардский генетик Джордж Черч с той же целью недавно основал Nebula Genomics.
Черч участвует и в открытом исследовательском проекте Genome Project Write, рассчитанном на более отдаленную перспективу, цель которого — научиться синтезировать полный искусственный геном человека. В случае успеха GP-Write, как называют этот проект, поможет нам выращивать трансплантируемые органы, даст в руки мощное оружие против вирусов и рака и обеспечит медицину дешевыми лекарствами и вакцинами.
Еще один рубеж, который предстоит взять, — редактирование генома с помощью CRISPR. Об успехах говорить рано, но налицо впечатляющий прогресс. Недавно ученые методом генной инженерии создали у мыши ген невосприимчивости к кокаину, отключили ген, ответственный за мышечную дистрофию Дюшенна, у собак и приступили к разработке персонализированной противораковой терапии для людей. Даже с насекомыми ведется работа. Исследователи из Лондонского Имперского колледжа с помощью CRISPR создали новую породу москитов, не способных к размножению. Их назначение еще и в том, чтобы вытеснять своих малярийных собратьев, что станет революцией в здравоохранении за счет генного редактирования диких видов; это уже и происходит. В конце 2018 г. проводились полевые испытания в Буркина-Фасо, стране, где малярия особенно свирепствует.
Однако главная новость не в том, что удается выяснить в какой-то стране или с помощью какой-то методики, а в том, что половину из 32 тысяч ассоциированных с заболеваниями мутаций вызывает ошибка в одной-единственной паре азотных оснований — иными словами, когда одна буква в генетическом коде находится не там, где полагается. И, возможно, мы вскоре научимся исправлять генную орфографию. Пока нет, но не за горами время, когда где-нибудь на перекрестке между традиционной генной терапией и CRISPR мы сумеем изгнать из нашей жизни 10 самых распространенных генетических заболеваний. Так спросите себя: если излечение одной болезни — чудо чуть ли не библейского размаха, как назвать избавление всего рода человеческого от причин 16 тыс. заболеваний?
На Марсе нет здравоохранения. Ни больниц на Красной планете, ни организаций поддержки здравоохранения, ничего. Пускай сейчас это неважно, но в 2030 г. НАСА планирует отправить на Марс первую пилотируемую исследовательскую экспедицию, и тогда вопрос перестанет быть праздным. На Марсе астронавты будут оторваны не просто от сети здравоохранения, но от нашего мира в целом — спасительной силы гравитации и ближайшего отделения скорой помощи, до которого девять месяцев лёта.
Возможность получить травму лишает сна астронавтов. Мало того, что подобного никогда еще не происходило — и значит, у нас нет опыта решения подобных катастроф в космосе, — такое почти гарантированно произойдет на Марсе. Исследования оценивают шанс, что у астронавта в космосе возникнет серьезная проблема со здоровьем, в 0,06% на человека в год. А во время многолетней межпланетной экспедиции остаться без экстренной помощи — это, как когда-то объяснил Маск: «Если ваша главная забота — безопасность, я бы на вашем месте ни за что не полетел на Марс».
Доктор Питер Ким намерен решить эту проблему. Помощник главного хирурга в Детском Национальном медицинском центре в Вашингтоне Ким входит в группу исследователей, разработавших Soft Tissue Autonomous Robot (STAR) — автономного робота-хирурга, который способен проводить операции на мягких тканях и в конкретных случаях превосходит искусностью хирурга-человека.
Оперировать мягкие ткани — задача сложная и каверзная. И кровавая. И требует ювелирной точности. А поскольку у хирургов разный уровень подготовки и разная сноровка, более 30% операций на мягких тканях заканчиваются осложнениями. В космосе они могут стать смертельно опасны, и поэтому до того, как мы начнем колонизацию других планет, нам стоит решить крайне важную проблему: найти способ проводить в космосе хирургические операции на мягких тканях.
Главные надежды в этом важном деле мы связываем со STAR. В него изначально заложены скоординированность и точность движений. А благодаря встроенному ИИ обучение и подготовка для STAR не составляют проблемы. Уже сейчас робот сшивает ткани в 5–10 раз быстрее, чем хирург, да и точность у него выше. У следующей версии STAR тактильная обратная связь станет чувствительнее, робот получит целый набор спектрозональных камер, способных «видеть» сквозь мягкую ткань. Ким хочет, чтобы STAR завтрашнего дня присутствовал на борту первой экспедиции на Марс, для гарантии, что хирургия в космосе не будет напоминать ужасы из фильма «Чужой».
Как бы ни был важен STAR для дальних космических экспедиций, реальную надежду он сулит нам здесь, на Земле. Каждый год в США проводится примерно 50 млн хирургических операций, и меньше 5% — с применением роботов. При этом единственный и главный вопрос из всех, что вы можете задать хирургу во время предоперационной беседы, таков: «Сколько раз вы уже делали подобную операцию?» И что еще важнее: «Сколько таких операций вы провели за сегодня?» Лучше всего работают хирурги с обширной практикой в самых разных условиях. Вот почему через десять лет, когда вас привезут на каталке в операционную, при виде хирурга вы воскликнете: «Ни за что, доктор! Пусть меня оперирует робот».
Сегодня хирургические роботы уже поступают на рынок. Они нашли применение в ортопедии, скоро будут введены в практику пять роботов для спинальной хирургии, различные специализированные боты находятся в разработке. В основном это коботы — роботы, ассистирующие хирургам, а не заменяющие их. Но больше всего надежд вселяют автономные роботы вроде STAR. Благодаря способности идеально выполнять стандартные процедуры за мизерные по сравнению с нынешней стоимостью деньги роботы-хирурги несут демонетизацию в операционную.
Технологические гиганты не желают, чтобы эта лакомая поляна досталась частным предпринимателям, и тоже рвутся в операционные. Первый пример: Verb Surgical, плод партнерства между Alphabet и Johnson & Johnson. Планируя наводнить рынок дешевыми и значительно улучшенными хирургическими роботами в 2020 г., компания заявляет непритязательную цель «демократизировать хирургию». Что это означает в переводе на человеческий язык? Что ваши счета за лечение намного уменьшатся.
И хотя больше всего внимания привлекли к себе хирургические роботы в рост человека, возможно, еще большее воздействие на отрасль окажут их собратья размерами поменьше. Возьмем израильский стартап Bionaut Labs. Сейчас медицина в большинстве случаев имеет дело с заболеваниями локального характера. Раком, например. Бывает рак легкого, а бывает — яичника. Но мы, к сожалению, часто лечим локализованные очаги заболеваний общесистемными методами, например химиотерапией. Общесистемные подходы нередко неточны, неэффективны и чреваты побочными эффектами — по этим трем причинам таких астрономических денег стоит разработка нового медицинского препарата и 90% кандидатов в лекарства не имеют шансов перейти из лаборатории в лечебную практику.
А стартап Bionaut создал робота почти микроскопических размеров, который перемещается по тканям с некоторой скоростью — порядка 60 см в час — и притом минимально травматично, зато точно туда, куда нужно. Направляемые слабыми магнитными полями, дистанционно управляемые микророботы несут разнообразные полезные грузы и по требованию высвободят их точно тогда и точно там, где требуется. Их еще несколько лет предстоит доводить до ума, но стартап планирует применять их в диагностике, для целевой доставки лекарства и минимально инвазивной хирургии.
Хотя макроботы в операционных и микроботы в наших организмах непременно изменят хирургию, ни одна сила в нашей конвергирующей вселенной не действует в одиночку. Вот и искусственный интеллект уже занял свое место в арсенале хирургов. В реанимационном отделении он анализирует ураганы сигналов от разнообразных датчиков, ИИ управляет навигацией автономных роботов по человеческому организму и — при помощи коботов типа Da Vinci — снимает дрожь в руке хирурга. Но снова подчеркнем, что искусственный интеллект тоже проделывает все это не без помощи других технологий.
В операционные решительно вошла и трехмерная печать. На самом деле она уже некоторое время, как там обосновалась. В «Изобилии» мы рассказывали, как технологии проникают в протезирование, начинают влиять на печать органов и уже стоят на пороге бионики. Сегодня интернет-поиск обнаруживает людей с очень скромной подготовкой, но способных изготовлять исключительно функциональные протезные конечности на оборудовании, приобретенном у Staples. А тем временем специалистам с профессиональной подготовкой мастерство позволяет создавать органы, уши, сердечные шунты, спинной мозг, черепные пластины, тазобедренные суставы и индивидуально подогнанные хирургические инструменты. А учитывая возможность печатать электронику 3D-методом, мы пришли и к изготовлению бионических частей тела. Сами посудите: в 2018 г. исследовательская команда из Миннесотского университета успешно напечатала на подложке полусферической формы слой полупроводниковых фоторецепторов, которые преобразуют свет в электрические импульсы, а это всегда было главным камнем преткновения на пути к созданию наисложнейшей из всех запчасти для человеческого организма: печатаемого бионического глаза.
Первые представления о клеточной медицине сформировались в 1990-х гг., когда ученые открыли стволовые клетки. Новая, хотя и достаточно простая концепция предполагала с помощью стволовых клеток бороться с заболеваниями. С годами добавились другие типы клеток, кроме стволовых, но метод лечения остается прежним. Делай пациенту инъекцию живых клеток, которые способны как-то подправить и/или взбодрить некоторые функции организма: регенерировать волосяной покров на месте лысины, омолодить кожу, убить раковые клетки, устранить повреждение сердечной мышцы, облегчить аутоиммунные заболевания и даже нарастить мышечную массу.
Выше мы уже упоминали нейрохирурга и предпринимателя Боба Харири, который помог в освоении клеточной медицины, когда в 2000 г. сделал открытие, что человеческая плацента в изобилии содержит стволовые клетки, обеспечив клеточную медицину непредосудительным (в морально-этическом плане) запасом потенциального лечебного средства.
Когда компанию Харири приобрел фармгигант Celgene, он возглавил группу из сотни ученых и биоинженеров, ставивших целью создать из плацентарных стволовых клеток действующие лекарственные препараты. В ходе исследований группа сделала еще два принципиально важных открытия. Во-первых, когда люди стареют, запас их стволовых клеток быстро иссякает — этот процесс получил название «истощение запаса стволовых клеток» (его мы подробно изучим в следующей главе). Во-вторых, плацента не только содержит стволовые клетки, но и приютила иммунные клетки, например естественные клетки-киллеры и клетки Т-киллеры (Т-лимфоциты), а два эти типа клеток играют ключевую роль в способности организма бороться с раком — до тех пор, пока могут распознавать угрозу.
Как правило, иммунная система уничтожает злокачественные клетки на очень ранней стадии. Однако с возрастом такие клетки могут накапливаться. Некоторые организм до поры до времени не выявляет, и тогда возникает угроза. Для борьбы с ней изобретен новый тип терапии, называемый CAR-T-терапией (Т-клетки с химерными антигенными рецепторами). Суть в том, что из крови пациента выделяют белые кровяные тельца (лейкоциты), а из тех, в свою очередь, Т-клетки и методами генной инженерии модифицируют, чтобы они поражали только раковые клетки. Затем перепрограммированные клетки вводят обратно пациенту, и эти противораковые самонаводящиеся ракеты берут курс на цель.
К несчастью, это очень недешевый метод.
Когда CAR-T-терапию впервые продемонстрировали в 2017 г., стоимость лечения составляла полмиллиона долларов на одного пациента. А поскольку CAR-T-клетки каждого пациента приходилось «вооружать» индивидуально, потребовался способ масштабировать этот метод и поставить лечение на поток. В 2018 г. Celgene отпочковала от себя подразделение клеточной медицины с Харири во главе и образовала новую компанию — Celularity, которой удалось создать универсальный вариант терапии. Не в пример индивидуализированной терапии, компания научилась создавать универсальные Т-клетки с химерными антигенными рецепторами — много и быстро, чтобы пациент мог получать препарат через какие-то часы после диагноза, а не через недели, как сейчас.
Ученые Celularity изобрели также способ превращать в оружие против рака клетки плаценты — естественные киллеры (pNK-клетки): их генетически видоизменяют в клетки CAR-NK, что усиливает их способность направленно поражать опухоль. Как и плацентарные CAR-T-клетки, плацентарные CAR-NK-клетки можно превратить в универсальный, подходящий для любого пациента препарат, и тогда мы получим массово доступный способ излечивать онкологические заболевания. Это важнейший момент. Рак — убийца номер два в мире, а плацента доступна в изобилии. В год рождается более сотни миллионов младенцев, и 99% плаценты попросту выбрасывают. Сбережение ее запасов даст нам возможность производить противораковые препараты недорого и в больших количествах.
По сложившейся традиции фармацевтическая компания, желающая разработать новое лекарство, может выбрать один из двух путей. Либо долго и упорно прочесывать колоссальные медицинские библиотеки в поисках потенциальных кандидатов в лекарства, либо снарядить экспедицию в экзотические дебри на поиск редких растений с природными целебными свойствами — как, например, редкий вид деревьев, кора которых обладает противораковыми свойствами. Ни один путь не дает никаких гарантий, зато оба требуют нескольких лет кропотливой работы, и это только начало. Найденных «кандидатов» потом еще требуется всесторонне исследовать, проанализировать, синтезировать; на это тоже уходят годы. Наконец, будущее лекарство доползает до испытаний — первые проводятся на животных, потом, на клинической стадии, сначала малочисленных группах людей, и только потом — на многочисленных. Короче говоря, открытие/изобретение нового лекарства можно уподобить затяжной вялотекущей войне.
Это и вправду война. И потери исчисляются огромными цифрами: 90% потенциальных лекарств гибнут. А те немногие, что выстаивают, дотягивают до рынка в среднем лет за десять, и это обходится разработчику в колоссальные суммы — от 2,5 до 12 млрд долл. Но переквалифицировавшийся в биофизика информатик-теоретик Алекс Жаворонков убежден, что нашел кратчайший путь.
Около 2012 г. Жаворонков стал замечать, что ИИ чем дальше, тем лучше научается распознавать образы, голоса и текст. И ему ли было не знать, что у трех перечисленных задач есть важнейшая общая особенность. Решение каждой открывает доступ к обширным массивам данных, и значит, на них мог бы легко самообучиться искусственный интеллект. Фармакология тоже располагает гигантскими массивами данных. И в 2014 г. Жаворонков начал задумываться, а не использовать ли базы данных фармакологии для обучения ИИ, что позволило бы значительно ускорить процесс открытия новых лекарств.
Он слышал, что в области ИИ появилось новшество под названием генеративно-состязательные нейросети (Generative Adversarial Network, GAN). Если противопоставить две нейросети (отсюда в названии слово «состязательные»), система способна начать с минимального уровня обучения и выдать новаторский результат (отсюда «генеративные»). Ученые на тот момент уже вовсю применяли GAN для проектирования новых объектов или, например, создания уникальных фейковых лиц. Но Алекс Жаворонков решил использовать ее в фармакологии. Он рассчитывал, что технология генеративно-состязательных нейросетей позволит ученым на словах формулировать требуемые свойства искомого препарата: «Состав должен ингибировать протеин Х при концентрации Y с минимальными побочными эффектами для человеческого организма». И тогда, как считал Жаворонков, ИИ с нуля составит действующее вещество.
Для практической реализации идеи он основал в кампусе Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе компанию Insilico Medicine и засучил рукава. «Потребовалось три года упорного труда, чтобы разработать систему, с которой ученые могли бы реально взаимодействовать как задумано, на словах, — объясняет Жаворонков. — Но мы справились и заново изобрели процесс нахождения новых действующих веществ».
Вместо экспедиций в экзотические уголки нетронутой природы у Insilico процесс начинается с того, что ее «лекарственно-поисковый движок» просеивает миллионы выборок данных, чтобы выявить отличительные биологические особенности конкретного заболевания. Далее он определяет самые многообещающие мишени лекарственного воздействия, после чего — с применением генеративно-состязательных нейросетей — составляет действующее вещество, идеально подходящее для мишеней. «В результате мы имеем колоссальный рост числа потенциальных медикаментов и более эффективный процесс испытаний, — говорит Жаворонков. — Благодаря ИИ мы силами 50 сотрудников справляемся с работой, к которой обычная фармацевтическая компания привлекает 5 тысяч сотрудников».
В итоге процесс, прежде сравнимый с десятилетней вялотекущей войной, превратился в активную боевую операцию длительностью месяц. Например, в конце 2018 г. Insilico разрабатывала новые действующие вещества менее чем за 46 дней, причем этот срок включает не только обнаружение действующего состава, но и синтез препарата и экспериментальные испытания методами имитационного моделирования.
Сейчас Insilico с помощью своей системы ищет новые лекарства от рака, старения, фиброзов, болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, бокового амиотрофического склероза, диабета и многих других заболеваний. Первый результат этой работы — препарат от облысения — планируется передать на стадию I испытаний к концу 2020 г. Кроме того, компания делает первые шаги в применении ИИ для прогнозирования результатов клинических испытаний еще до их проведения. Если методика докажет свою эффективность, это позволит исследователям значительно сократить и удешевить традиционный процесс испытаний.
Помимо изобретения новых лекарственных средств, ученые применяют ИИ для выявления новых мишеней для лекарственных препаратов — конкретного места, где лекарство на клеточном уровне взаимодействует с организмом и еще одной ключевой составляющей создания новых лекарственных средств. Между 1980 и 2006 гг. ученым, несмотря на ежегодные инвестиции в 30 млрд долл., удавалось обнаруживать примерно по пять новых мишеней в год.
Тут все дело в сложности. Самые многообещающие мишени — белки. Но структура белка — то, как последовательности аминокислот сворачиваются в пространственную (третичную) структуру белка — определяет их функцию. При этом белок, содержащий только сотню аминокислот (относительно небольшой), может принимать немыслимое множество третичных форм, количество которых выражается числом с тремя сотнями нулей. Вот почему фолдинг (укладка) белка всегда считался задачей архисложной, которая под силу только сверхмощному суперкомпьютеру.
Еще с 1994 г. дважды в год проводится конкурс, позволяющий отслеживать прогресс суперкомпьютера в фолдинге белка. До 2018 г. успехи если и бывали, то крайне редко. Затем создатели DeepMind раскинули над этой проблемой свои нейронные сети. И разработали ИИ, способный перелопачивать колоссальные массивы данных для определения наиболее вероятных расстояний между парами оснований белка и углами наклона его химических связей — основ фолдинга белков. Эти нейросети для предсказания структуры белков получили название AlphaFold.
В качестве первого этапа конкурса состязающимся ИИ предложили решить 43 задачи на фолдинг белков. AlphaFold справился с 25 и занял первое место. Обладатель второго места правильно решил всего-то три.
Если мы соединим прогресс AlphaFold с успехами разработанной Insilico генеративно-состязательной нейросети и добавим намечающийся прогресс в квантовых вычислениях — эту технологию тоже нацеливают на открытие новых лекарственных средств, — то напрашивается вывод, что не так уж далеко от нас отрадное будущее, в котором индивидуализированные лекарства шагнут из области околонаучной фантастики в реальную жизнь как общепринятый метод поддержки здоровья. И удивляться тут нечему: как бы ни поражали воображение вышеописанные подвижки в здравоохранении, они ничто в сравнении с реальными прорывами в сопредельной области — достижении долгожительства.
Войти с помощью соц. сетей: