Сто лет назад, чтобы поставить диагноз, врачи осматривали пациента и назначали ему традиционную терапию, никаких массовых анализов и инструментальных методов диагностики не применялось. Пенициллин открыли только в 1928 году, а первая попытка пересадки почки была проведена в 1933 году. Скачок в развитии медицины произошел в середине XX века, а физико-химические исследования и массовая вакцинация позволили влиять на здоровье целых поколений.
Сейчас с помощью новых технологий мировая медицина осуществляет самые смелые мечты научных фантастов и дает возможность найти индивидуальное лечение каждому пациенту. Над чем же работают мировые ученые, чтобы избавить человечество от болезней?
Каждому свое лекарство
По данным Healthcare Finance, ежегодно индустрия здравоохранения США тратит порядка $2,5 млрд на неэффективное лечение. То есть большинство пациентов получают препараты, которые им не подходят. У каждого человека одно и то же заболевание может протекать по-разному. Персонализированная медицина предполагает обеспечение пациента теми лекарствами и лечебными технологиями, которые подходят конкретно ему, а не какому-то «среднестатистическому» больному. Также необходима персонализированная профилактика, что значительно может снизить расходы государства на здравоохранение.
Для того чтобы привести медицину к персонализации, необходимо собрать огромное количество данных, которые отображают реальный опыт приема лекарств пациентами и результаты после их приема. Традиционные клинические испытания стоят дорого, поэтому фармацевтическая отрасль ищет возможности достигнуть тех же результатов с помощью данных, которые собираются в плановом порядке.
В 2018 году большинство крупнейших фармацевтических компаний мира уже создали подразделения по сбору реальных данных о различных заболеваниях. К тому же многие производители обработали полученную информацию, получив исследования для более глубокого понимания механизмов действия своих лекарств. Среди таковых — исследования в области диабета компаний AstraZeneca и Sanofi, совместные исследования Pfizer и Bristol-Myers Squibb в сфере профилактики инсульта, а также проект Takeda Pharmaceutical, посвященный заболеваниям кишечника.
Помимо этого, персонифицированная медицина занимается генетическими исследованиями различных групп людей с последующим мониторингом состояния их здоровья. Исследования опираются на то, что каждый человек обладает своими особенностями. При обнаружении этих особенностей с помощью генетических тестов можно дать пациенту такие лекарства, на которые его организм будет правильно реагировать.
$20 млрд — столько денег будут ежегодно тратить в мире на то, чтобы создавать систему удаленного мониторинга пациентов
Одним из примеров такого лекарства является Xeloda — препарат фармкомпании Roche: попав в организм, он переходит в активное состояние под воздействием определенных ферментов, встречающихся только у определенных пациентов. Еще в 2015 году в США была принята программа Health Precision Medicine Initiative, на которую было выделено $215 млн для проведения генетических исследований у миллиона добровольцев, различая их по группам с различными биологическими маркерами — от роста и веса до кровяного давления и частоты сердечных сокращений.
В 2016 году Франция объявила о намерении инвестировать более €670 млн в программу, связанную с геномикой и точной медициной, в результате которой анализ ДНК должен стать обычным для каждого лечебного учреждения, а генетика и «информационные технологии здоровья» станут обязательной частью образовательной программы вузов. Китай также планирует вложить более $3 млрд до 2030 года в развитие персонализированной медицины, несмотря на то что в стране более миллиарда человек.
Диагностика с помощью часов
Мы привыкли, что диагностика заболеваний возможна только в специальных учреждениях, где только при помощи больших серьезных приборов специалисты считывают информацию с наших органов. Но с появлением носимых устройств — трекеров здоровья, умных слуховых аппаратов и пластырей, электрокардиографов и других — можно собирать, анализировать и передавать информацию о здоровье человека. Для больных это возможность постоянно контролировать их текущее состояние, гарантия своевременного приема лекарств с помощью оповещений и т. д. Для здоровых людей это диагностика вероятных заболеваний, возможность узнать о недуге заранее, а не когда уже болезнь требует лечения.
Компания Hewlett Packard Enterprise (HPE) опубликовала результаты исследования, посвященного интернету медицинских вещей (Internet of Medical Things, IoT), в котором говорится, что в 80% медицинских учреждений, уже освоивших IoT, отметили рост инноваций, например, связанных с наличием постоянного доступа к медицинским данным пациентов и возможностью оперативной постановки диагноза, 73% учреждений здравоохранения смогли сократить расходы за счет IoT-решений. Согласно исследованию британского аналитического агентства Juniper Research, опубликованному в январе 2019 года, потребность на носимые устройства, такие как трекеры здоровья и системы удаленного мониторинга пациентов, существенно вырастет к 2023 году и на них ежегодно будут тратить порядка $20 млрд. По прогнозам Juniper Research, с помощью IoT медицинские учреждения смогут осуществлять дистанционный мониторинг более 5 млн человек.
Одно из доступных носимых устройств — умные часы — обрело новые функции и возможности. Умные часы Study Watch, созданные дочерней компанией Google — Verily Life Sciences, признаны полноценным исследовательским медицинским устройством, предназначенным для бесперебойного сбора данных для контроля состояния пациента и проведения клинических исследований.
Часы, с помощью встроенных в него специальных датчиков, собирают информацию о состоянии сердечно-сосудистой системы: с заданной периодичностью снимают электрокардиограмму (ЭКГ), замеряют частоту сердечных сокращений и другие параметры, отвечающие за работу сердца. Информация с часов поступает на облачный сервер медицинского учреждения, где данные передаются врачам. Это носимое устройство признано управлением в США медицинским прибором второго класса и рекомендовано в качестве необходимого прибора для контроля состояния сердечно-сосудистой системы.
Вместо донорских органов — напечатанные
Одно из самых перспективных направлений персонализированной медицины — 3D-биопечать органов, или 3D-биопринтинг. С его помощью можно выращивать здоровые и живые органы взамен поврежденных или отсутствующих. Напечатанные органы создаются с использованием ДНК пациента, поэтому они идеально подходят, в отличие от донорских трансплантатов, у которых есть высокий риск отторжения, ведь чтобы получить подходящий орган, должны совпасть многие показатели донора и реципиента. 3D-биопечать сокращает время ожидания и риски: пациент не ждет годами подходящий ему орган, он может получить его незамедлительно в случае необходимости.
Американская компания Organovo первой осуществила коммерческую 3D-биопечать, изготовив на 3D-принтере ткани кожи, сердца и крупных кровеносных сосудов, пригодных для хирургической трансплантации. За ними последовала исследовательская группа из университета Суонси в Великобритании, которая с помощью технологии 3D-биопечати изготовила мягкие ткани и искусственные кости для использования в восстановительной хирургии.
$3 млрд — такую сумму до 2030 года в Китае хотят вложить в развитие персонализированной медицины, несмотря на то что население страны более 1 млрд человек
Но перед новой технологией 3D-биопринтинга стала проблема отсутствия возможности создания микрососудистой системы. И в 2017 году научному стартапу Prellis Biologics из Сан-Франциско удалось обойти это препятствие. В Prellis Biologics изобрели новый метод создания жизнеспособных человеческих органов, используя почти мгновенную 3D-печать системы мельчайших сосудов, капилляров, артерий и вен, необходимых для доставки питательных веществ и кислорода в клетки, без которых напечатанные на 3D-принтере органы не являются жизнеспособными.
Пока медицинская 3D-биопечать не получила массового распространения, так как прошло всего несколько лет после ее перехода от концепции до работающей технологии. Ожидается, что только к 2025 году произойдет первая пересадка 3D-печени. А вот печать элементов человеческого костного каркаса: тазобедренных суставов, фаланги пальцев, частей грудной клетки, челюстей — это реальность, у которой уже есть свои первые счастливые пациенты.
Специалистам из израильской клиники «Шаарей Цедек» в Иерусалиме удалось спасти 21-летнего пациента, пересадив ему часть черепа, напечатанную на 3D-принтере. В Китае двум пациентам с серьезной деформацией голеностопного сустава были проведены операции с помощью напечатанных на 3D-принтере костных имплантатов.
Полноценно технология 3D-биопечати станет доступной тогда, когда 3D-принтеры подешевеют настолько, что любая больница сможет их закупать и использовать в повседневной работе. Цена на любой продукт высоких технологий со временем неизбежно падает и порою — в тысячи раз. Но это произойдет ровно тогда, когда разработчики компенсируют свои затраты на исследования и получат разрешения на массовое использование 3D-печати органов.
Таблетки на управлении
Еще одним инновационным направлением персонализированной медицины стала разработка и выпуск цифровых лекарств, которые содержат не только лекарственные препараты, но и датчики для мониторинга состояния больного. Цифровая таблетка — это небольшое по размеру устройство, которое проглатывает пациент, чтобы обеспечить организм лекарствами на длительный срок и провести диагностику состояния здоровья. Такие устройства необходимы для обеспечения пациентов регулярным приемом лекарств. Оказывается, каждый пятый пациент либо вовсе забывает принять лекарство, либо не принимает его по расписанной схеме. И зачастую именно поэтому таблетки не оказывают нужного действия.
Первая цифровая таблетка — версия «Арипипразола» (Abilify), выпущенная компанией Otsuka Pharmaceutical, была одобрена в США в ноябре 2017 года. Это цифровое лекарство активируется желудочной кислотой в желудке и генерирует электрический сигнал, который улавливается пластырем на грудной клетке, передавая информацию в приложение для смартфона. Препарат предназначен для лечения шизофрении, биполярного расстройства первого типа, а также в качестве дополнительного лечения депрессии у взрослых.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в конце 2018 года разработали свою цифровую таблетку, сделанную при помощи метода послойной 3D-печати. Это лечащее мини-устройство раскрывается в желудке после проглатывания и выводится из организма по мере истончения слоев через 36 дней после начала использования. Межслойные отсеки цифровой таблетки наполняются любыми препаратами в зависимости от заболевания: таблетка попадает в желудок, обнаруживает нарушения и высвобождает лекарства для лечения определенного заболевания. Встроенные датчики посредством Bluetooth передают полученную информацию о состоянии пациента на смартфон, планшет или другое пользовательское устройство со специальным приложением. Оттуда же можно удаленно управлять действиями таблетки.
В начале 2019 года компания Proteus Digital Health — производитель умных пилюль — разработала пероральную химиотерапию на основе «проглатываемого» сенсора, который помогает онкологам отслеживать эффективность лечения и точность соблюдения пациентом плана лечения рака. Пациенты с колоректальным раком третьей и четвертой стадии, которые сотрудничают с программой клинических исследований, проводимых медицинской системой Миннесотского университета и некоммерческой сетью клиник штата Миннесота Fairview Health Services, уже опробовали на себе инновационную терапию.
По словам специалистов, применение при лечении рака «цифрового капецитабина» может помочь оптимизировать режим приема лекарств, регистрируя время, дозу и вид химиотерапии. Встроенный в таблетку сенсор активируется в желудочной кислоте и посылает электронный сигнал, прежде чем раствориться вместе с пилюлей. Информация о приеме препарата передается с согласия пациента врачу через защищенную мобильную платформу Proteus.
«Учитывая стоимость, сложность и токсичность пероральной химиотерапии, цифровая онкологическая медицина является серьезным шагом в лечении рака«, — заявил Пол Моралес, менеджер по инфузионной терапии Fairview Health Services. Конечно, возникает вопрос защиты данных: о чем еще этот чип может сообщить посторонним людям, кроме врачей и медсестер? Но с другой стороны, такая таблетка может спасти жизни миллионам людей.
